第2章 习题
2-5 计算题2-5图所示各机构的自由度。并指出图中的复合铰、局部自由度和虚约束。
A
B
C
D
E
解答：a) n=7; P l =10; P h =0，F=3′7-2 ′10 = 1 C 处存在复合铰链
b) n=7; P l =10; P h =0，F=3′7-2 ′10 = 1
B
D
E
C
A
c) n=3; P l =3; P h =2，F=3′3 -2 ′3-2 = 1 D 处存在局部自由度， d) n=4; P l =5; P h =1，F=3′4 -2 ′5-1 = 1
A
B C D E
F G G'
H
A
B
D
C
E
F
G
H
I
J
e) n=6; P l=8; P h=1，F=3′6 -2 ′8-1 = 1 B处存在局部自由度，G或G'处存在虚约束,
f) n=9; P l=12; P h=2，F=3′9 -2 ′12-2 = 1 C处存在局部自由度，I处存在复合铰链,
第3章 习 题
3-3 题3-3图所示铰链四杆机构中，已知 BC=100mm ， CD=70mm ， AD=60mm ，AD 为机架。试问：
（1）若此机构为曲柄摇杆机构，且AB 为曲柄，求AB 的最大值； （2）若此机构为双曲柄机构，求AB 最小值； （3）若此机构为双摇杆机构，求AB 的取值范围。
解：（1）根据题意：AB 为最短杆，且满足杆长之和条件，即：
AB+ BC ≤CD+ AD ，得：AB ≤30mm ，AB 杆最大值为30 mm 。
（2）若此机构为双曲柄机构，那么AD 一定为最短杆，即： AD+ BC ≤CD+ AB ，得：AB ≥90mm ，AB 杆最小值为90 mm 。
（3）若此机构为双摇杆机构，则可判定该机构不满足杆长之和条件， 分三种情况讨论:
其一：AB 是最短杆，则有：AB+ BC ＞CD+ AD ，
得：60＞AB ＞30；
其二：AB 不是最短杆也不是最长杆，则AD 为最短杆，有：AD+ BC ＞AB+ CD ，得：
90＞AB ＞60；
D
题3-3图
其三：AB是最长杆，则有:AD+ AB＞BC+ CD，得：AB＞110，
又为了满足该机构能成为一个四杆机构，需保证：AB＜BC+ CD+ AD=230，
即230＞AB＞110。
综上所述，AB的取值范围为：AB∈(30,90)∪(110,230)。
3-4题3-4图所示四杆机构简图中，各杆长度为a =30 mm，b =60 mm，c =75 mm，d =80 mm，试求机构的最大传动角和最小传动角、最大压力角和最小压力角、行程速比系数。（用图解法求解）
题3-4图
解：
1) min＝[41.65°,108.63°]=[ 41.65°,71.37°]= 41.65°
α
＝90°-41.65°=48.1°
max
＝90°;αmin＝0
max
2) ∵θ=17.62°;∴行程速比系数K＝1.21
3-5 题3-5图所示的四杆机构中，各杆长度为a=25 mm，b=90 mm，c=75 mm，d=100 mm，试求：
1) 若杆AB是机构的主动件，AD为机架，机构是什么类型的机构？---曲柄摇杆机构
2) 若杆BC是机构的主动件，AB为机架，机构是什么类型的机构？---双曲柄机构
3) 若杆BC 是机构的主动件，CD 为机架，机构是什么类型的机构？---双摇杆机构
3-7 如题3-7图所示的曲柄滑块机构：
（1）曲柄为主动件，滑块朝右运动为工作行程，试确定曲柄的合理转向，并简述其理由；
（2）当曲柄为主动件时，画出极位夹角
，最小传动角
min 。
（3）设滑块为主动件，试用作图法确定该机构的死点位置；
解：（1）曲柄应为顺时针转动，理由可从下两方面说明：
a)顺时针转动，滑块朝右运动慢，向左返回运动快，即机构工作行程速度慢，回行程速度快，具有急回特性。
b)顺时针转动，则在工作行程中，机构的压力角比较小，传力特性好； （2）极位夹角如图θ角； 最小传动角
min ：当曲柄AB 位于最上方B ′处有工作行程最小传动角
min ；当曲
柄AB 位于最下方B 〞处有回行程最小传动角
min 。
A B C
题3-7图
题3-5图
θ
B ′ B 〞
B 1 B 2
A B
C
（3）滑块为主动件时，机构的死点位置：在曲柄与连杆共线的B1 和B2 两个位置处。
第4章习题
4-8在题4-8图所示的对心直动滚子从动件盘形凸轮机构中，凸轮的实际廓线为一圆，圆心在点A，半径R=40 mm，凸轮绕轴心O逆时针方向转动，LOA=25 mm，滚子半径为10 mm，试求：①凸轮的理论廓线；②凸轮的基圆半径；③从动件行程；④图示位置的压力角。
解：（1）理论廓线：在实际廓线上画一系列滚子圆，连接圆心而成。
（2）凸轮的基圆半径指理论廓线的最小向径：r0=40-25+10=25 mm。
α（3）从动件行程最大向径减去最小向径：h=40+25-15=50 mm。
（4）压力角如图所示。
4-9一对心直动滚子从动件盘形凸轮机构，已知基圆半径r0=50 mm，滚子半径r T=10 mm，凸轮逆时针等速转动。凸轮转过140°，从动件按简谐运动规律上升30 mm；凸轮继续转过40°时，从动件保持不动。在回程中，凸轮转过120°时，从动件以等加速等减速运动规律返回原处。凸轮转过其余60°时，从动件保持不动。试绘出其从动件位移曲线，并用图解法设计凸轮的轮廓曲线。
4-13画出题4-13图所示凸轮机构中凸轮基圆,在图上标出凸轮由图示位置转过60°角时从动件的位移和凸轮的压力角。
解：（a）对心直动滚子从动件盘形凸轮机构：从动件上升，位移如图中h=OA2-OA1所示；压力角如图α所示；
（b）对心直动平底从动件盘形凸轮机构：从动件下降，位移如图中h所示；压力角
α=0°；
（c ）摆动从动件盘形凸轮机构：从动件与机架之间的夹角减小，角位移为：ψ0—ψ1；压力角如图α所示。
题4-13图
第5章 习 题
5-2 已知一正常齿制标准直齿圆柱齿轮z =26，模数m =3mm ，=20°，h*a =1,试分别
求出分度圆、基圆、齿顶圆上渐开线齿廓的曲率半径和压力角。
解: 分度圆半径 39mm 26/23mz/2r =?==
基圆半径: mm 7.3620cos 39cos r r b =?==ο
α
齿顶圆半径 mm 243139r r *
a =?+=+=m h a 分度圆上渐开线齿廓的曲率半径 : 3.33mm 17.3693r 222
2=-=-=b r ρ
分度圆上渐开线齿廓的压力角
基圆上渐开线齿廓的曲率半径为 0=b ρ； 压力角ο
0=b α。
齿顶圆上渐开线齿廓的曲率半径:
mm r b a 5.207.3642r 2222a =-=-=ρ
F v h h
α=0°
F
v
ψ0 ψ1
α α
A1
A2
齿顶圆上渐开线齿廓的压力角 : ο24.2942
7.36cos arccos ===ars r r a b a α
5-3 已知一对外啮合齿标准直齿圆柱齿轮的标准中心距a =160mm ，齿数z 1=20，齿数
z 2=60，求模数和分度圆直径。
解: 由
可得模数
分度圆直径
5-6试根据渐开线特性说明一对模数相等，压力角相等，但齿数不等的渐开线标准直齿圆柱齿轮，其分度圆齿厚、齿顶圆齿厚和齿根圆齿厚是否相等？哪一个较大？
解: 模数相等、压力角相等的两个齿轮，分度圆齿厚
相等。
但是齿数多的齿轮分度圆直径大，所以基圆直径就大。根据渐开线的性质，渐开线的形状取决于基圆的大小，基圆小,则渐开线曲率大,基圆大，则渐开线越趋于平直。
因此，齿数多的齿轮与齿数少的齿轮相比，齿顶圆齿厚和齿根圆齿厚均为大值。
5-9 已知一对外啮合正常齿制标准斜齿圆柱齿轮传动的中心距a =250mm ，法面模数
m n =4mm ，法面压力角
n
=20°，齿数z 1=23，z 2=98，试计算该对齿轮的螺旋角、端面模数、
分度圆直径、齿顶圆直径和齿根圆直径。
解: 因
螺旋角
端面模数
分度圆直径 :
齿顶圆直径:
齿根圆直径:
5-10 试设计一对外啮合圆柱齿轮，已知z 1=21，z 2=32，m n =2mm ，实际中心距为55mm ，问：（1）该对齿轮能否采用标准直齿圆柱齿轮传动？（2）若采用标准斜齿圆柱齿轮传动来满足中心距要求，其分度圆螺旋角
、分度圆直径d 1、d 2和节圆直径d 1′、d 2′各为若干？
解：（1）不能。若采用标准直齿圆柱齿轮传动，其中心距mm z z m a 532
)(21=+=，与所给实际中
心距不相等。
（2）斜齿轮中心距β
cos 2)(21z z m a n +=，所以9636.02)
(cos 21=+=
a
z z m n β
故?=4987.15β
分度圆直径为：m m 59.43cos /11==βz m d n ，m m 42.66cos /22==βz m d n
标准斜齿齿轮传动，未采用变位，其节圆与分度圆重合，故：11d d ='，22d d ='。
第6章 习 题
6-1 在题6-6图所示的轮系中，已知各轮齿数为：z 1＝20，z 2＝40，'2z ＝20，z 3＝30，'3
z ＝20，z 4＝32，z 5＝40，试求传动比15i 。
6
4
'3215
43215=='z z z z z z z z i
题6-6图
6-7在题6-7图所示轮系中，已知齿轮1转向如图所示，n1= 405 r/min 。各轮齿数为：z1=2'z =4'z =20，z2=z3=z5=30，z4=z6=60，试求：(1) 传动比16
i ；(2) 齿轮6的转速n6的大
小及转动方向。
解：(1) 此为定轴轮系，先判定方向，首末两轮转
向相反，
传动比为：
5.13421642543216543216-=-=-
='
'''z z z z
z z z z z z z z z z z z i
（2）m in /30/1616r i n n -==
6-9在题6-9图所示的一手摇提升装置中，已知各轮齿数，试求传动比i15，并指出提升重物时手柄的转向。
解：此为定轴轮系，先判定方向，提升重物时，齿轮5逆时针转动；蜗轮4顺时针转动，在啮合点处受力与速度向上，则蜗
杆在啮合点处受力向下，又蜗杆右旋，对蜗杆用右手定则，判定其转动方向为由右指向左；
锥齿轮2'方向向上；最后得出齿轮1方向向上。
传动比：
8.
577
4
3
2
1
5
4
3
2
15
=
=
'
'
z
z
z
z
z
z
z
z
i
6-10题6-10图(a)、(b)分别为两个不同结构的锥齿轮周转轮系，已知z1=20，z2=24，2'z=30，z3=40，n1=200 r/min，n3=-100 r/min。试求两轮系中行星架H的转速nH的大小和方向。
解：(a) 6.1
2
1
3
2
3
1
3
1
13
=
?
?
=
-
-
=
=
'
z
z
z
z
n
n
n
n
n
n
i
H
H
H
H
H，代入已知数据得：m in
/
600r
n
H
-
=；
(b) 6.1
2
1
3
2
3
1
3
1
13
-
=
?
?
-
=
-
-
=
=
'
z
z
z
z
n
n
n
n
n
n
i
H
H
H
H
H，代入已知数据得：m in
/
4.
15r
n
H
=。
6-11在题6-11图所示的手动葫芦中，A为手动链轮，B为起重
链轮。已知z1=12，z2=28，'2z=14，z3=54，求传动比iAB。
解：齿轮1与手动链轮A相连，系杆H与起重链轮B相连，求
传动比iAB即为求i1H。挂钩不动，可看作机架。
此为周转轮系中的行星轮系（中心轮3固定），其转化轮系的
传动比为：
9
2
1
3
2
3
1
3
1
13
-
=
?
?
-
=
-
-
=
=
'
z
z
z
z
n
n
n
n
n
n
i
H
H
H
H
H
将0
3
=
n代入得：i AB=i1H =10。
6-12在图6-12所示的电动三爪自定心卡盘传动轮系中，设已知
H
2'
2
4
3
各轮的齿数为61=z , 25 22=='z z ，573=z ，56
4=z ，试求传动比14i 。
解：该轮系为3K-H 型周转轮系，固定系杆H ，转化为定轴轮系。 对1-2-3-H 可得：
5.10111
313
1=+=-=z z i i H H
对3-2-2'-4-H 可得：
56
1114
23243
4-=??-=-='z z z z i i H H 所以588)56(5.10414
14114
-=-?=?=?==
H H H
H i i i ωωωωωω
轮1与轮4 转向相反。
注：此题有多种解法，请思考。
第8章 习 题
8-1 机械零件的主要失效形式是什么？相应的计算准则是什么？ 8-2 简述机械零件设计的一般步骤。
8-3 按应力随时间的变化关系，交变应力分为几种？许用应力和极限应力有什么不同？
8-4 什么是钢？什么是铸铁？碳素钢的力学性能主要取决于什么？如何划分高碳钢、
中碳钢、低碳钢？
8-5 在机械设计中，常用的材料有哪些？
8-6 钢、铸铁和铜合金等材料的牌号是怎样表示的？说明下列材料牌号的含义及材料的主要用途：Q235，45，40Cr ，65Mn ，20CrMnTi ，ZG310-570，HT200，QT500-7，ZCuSn10P1，ZCuAl10Fe3。
第9章 习 题
9-1 试计算M20、M20×1.5螺纹的升角，并通过计算指出哪种螺纹的自锁性较好。
解: 由教材表9-1、表9-2查得
20M ，粗牙，螺距mm 5.2=P ，中径mm 376.182=d 螺纹升角
?=?==48.2376
.1814.35
.2arctan arctan
2d P πψ
5.120M ?，细牙，螺距 mm 5.1=P ，中径mm 02
6.19026.012=+-=d d
螺纹升角?=?==44.1026
.1914.35.1arctan arctan
2d P πψ
对于相同公称直径的粗牙螺纹和细牙螺纹，细牙螺纹的升角较小，更易实现自锁。 9-8 解
1）选用C 型平键，查教材表9-7，由轴的直径 d=52mm 可得平键的截面尺寸
，
；由轮毂宽度初估键的长度L ＝70－（5～10）＝60～65，
由平键长度系列，取键的标准长度 L ＝63mm 。 2）验算平键的挤压强度
由材料表 9-8查得，铸铁的许用挤压应力 （按静载荷考虑）
C 型键的工作长度l ＝L －b ／2＝63－8＝55mm
[]
p MPa dhl T σσ<=????==5655
105210400443
p
则该平键挤压强度合格。
其标记为：键C 16×63 GB1096-2003
如用A 型平键：键的工作长度l ＝L －b ＝63－16＝47mm
[]
p MPa dhl T σσ<=????==6647
105210400443
p
则键挤压强度合格。
其标记为：键16×63 GB1096-2003
如用B 型平键：键的工作长度l ＝L ＝63mm
[]
p MPa dhl T σσ<=????==4863
105210400443
p
则键挤压强度合格。
其标记为：键B16×63 GB1096-2003
第10章 习 题
10-8 如图所示为二级斜齿圆柱齿轮减速器，已知主动轴的转速和斜齿轮“4”的螺旋线方向
（图示）。为使得II 轴所受的轴向力较小，试分析确定：
（1）其余斜齿轮的合理螺旋线方向； （2）各齿轮在啮合点所受各分力的方向。 解：根据I 轴的转向，画出II 轴和III 轴的转向如图。 （1） 齿轮4为右旋，齿轮3为左旋，对3用左手定则，判断其轴向力方向向右，则齿轮2所受的轴向力的方向应向左，齿轮1所受的轴向力的方向应向右，对齿轮1用左右手定则判断出其应为右旋，则齿轮2为左旋。如图所示。 （2）如图标出了齿轮1和齿轮3的受力，包括径向力、圆周力
和轴向力；齿轮2和齿轮4的受力分别与1、3各力成反力， 大小相等，方向相反，图中简化未标出。（自己补上）
10-9 一直齿圆锥齿轮—斜齿圆柱齿轮传动系统如图所示。已知主动轴的转速，为使得II 轴
所受的轴向力较小，试分析确定：
（1）斜齿轮的合理螺旋线方向； （2）各齿轮在啮合点所受各分力的方向。
解：（1）根据I 轴的转向，画出II
轴和
III 轴的转向如图。锥齿轮2所受的轴向
III 轴
II 轴
I 轴
（II III 题10-8图
《机械设计基础》作业答案 第一章 平面机构的自由度和速度分析 1－1 1－2 1－3 1－4 1－6 自由度为 或： 1－10 自由度为： 或： 1－11 1－13：求出题1-13图导杆机构的全部瞬心和构件1、3的角速度比。 1－14：求出题1-14图正切机构的全部瞬心。设s rad /101=ω，求构件3的速度3v 。 1－15：题1-15图所示为摩擦行星传动机构，设行星轮2与构件1、4保持纯滚动接触，试用瞬心法求轮1与轮2的角速度比21/ωω。 构件1、2的瞬心为P 12 P 24、P 14分别为构件2与构件1相对于机架的绝对瞬心 第二章 平面连杆机构 2-1 试根据题2-1图所注明的尺寸判断下列铰链四杆机构是曲柄摇杆机构、双
曲柄机构还是双摇杆机构。 （1）双曲柄机构 （2）曲柄摇杆机构 （3）双摇杆机构 （4）双摇杆机构 2-3 画出题2-3图所示各机构的传动角和压力角。图中标注箭头的构件为原动件。 2-4 已知某曲柄摇杆机构的曲柄匀速转动，极位夹角θ为300，摇杆工作行程需时7s 。试问：（1）摇杆空回程需时几秒？（2）曲柄每分钟转数是多少？ 解：（1）根据题已知条件可得： 工作行程曲柄的转角01210=? 则空回程曲柄的转角02150=? 摇杆工作行程用时7s ，则可得到空回程需时： （2）由前计算可知，曲柄每转一周需时12s ，则曲柄每分钟的转数为 2-7 设计一曲柄滑块机构，如题2-7图所示。已知滑块的行程mm s 50=，偏距 mm e 16=，行程速度变化系数2.1=K ，求曲柄和连杆的长度。 解：由K=1.2可得极位夹角 第三章 凸轮机构 3-1 题3-1图所示为一偏置直动从动件盘形凸轮机构，已知AB 段为凸轮的推程廓线，试在图上标注推程运动角Φ。 3-2题3-2图所示为一偏置直动从动件盘形凸轮机构，已知凸轮是一个以C 点为圆心的圆盘，试求轮廓上D 点与尖顶接触是的压力角，并作图表示。
一、填空题 1 作平面运动的三个构件共有___3__个瞬心，它们位于_ 一条直线__ 上。 2带传动工作时，带中的应力由以下三部分组成（1）紧边和松边拉力产生的拉应力、（2）离心力产生的拉应力、（3）弯曲应力。最大应力发生在紧边进入小带轮处。 3 带传动的主要失效形式是打滑和疲劳破坏___ 。 4 一对渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合条件是：模数相等__ 和分度圆压力角相等。 5 在矩形螺纹、锯齿形螺纹和三角形螺纹三种螺纹中，传动效率最高的是矩形 螺纹，自锁性最好的是三角形螺纹，只能用于单向传动的是锯齿形 螺纹。 6螺纹的公称直径是大径，确定螺纹几何参数关系和配合性质的直径是中径。 7普通平键的工作面为键的__侧__面，楔键的工作面为键的_上下表___面，普 通平键的截面尺寸h b 是根据___轴径_ 确定的。 8代号为62308的滚动轴承，其类型名称为深沟球轴承，内径为 40 mm，2 为宽度系列代号， 3 为直径系列代号。 9在凸轮机构四种常用的推杆运动规律中，等速运动规律有刚性冲击；等加速等减速运动规律和余弦加速度运动规律有柔性 冲击；正弦加速度运动规律无冲击。 10自由度数目为 1 的周转轮系称为行星轮系。 11在齿轮传动设计时，软齿面闭式传动常因_____齿面点蚀_ 而失效，故通常先按__齿面接触疲劳__ 强度设计公式确定传动的尺寸，然后验算齿轮的 ____齿根弯曲疲劳____ 强度。 二、问答题 1．按轴工作时所承受的载荷不同，可把轴分成几类如何分类 答：根据轴工作时承受的载荷情况，可以将轴分成三类： 一、转轴：既承受转矩也承受弯矩； 二、心轴：只承受弯矩不承受转矩； 三、传动轴：只承受转矩不承受弯矩
精品 机械设计基础课后习题解答参考 1-2题 ,7,5===h l P P n 107253=-?-?=F 机构有1个主动构件，所以机构有确定运动。 1-3题 1,11, 8===h l P P n 1111283=-?-?=F 机构有1个主动构件，所以机构有确定运动。 1-4题 0,11, 8===h l P P n 2011283=-?-?=F 机构有2个主动构件，所以机构有确定运动。 1-5题 1,8, 6===h l P P n 118263=-?-?=F 机构有1个主动构件，所以机构有确定运动。 2-1题 （a ）双曲柄机构； （b ）曲柄摇杆机构； （c ）双摇杆机构； （d ）双摇杆机构。 2-2题 0≠e 时，曲柄条件：e l l BC AB -<； 0=e 时， 曲柄条件：BC AB l l <。 2-4题
精品 极位夹角 ?=+-??=+-?=3636.161 2.11 2.118011180K K θ
精品 2-7题 极位夹角?=+-??=+-? =361 5.11 5.118011180K K θ 3-2题
精品 4-1题 m z m h z d a a )2()2(* +=+= 所以 25.2100 225 2== +=z d m a mm 主要几何尺寸计算（略）。 4-2题略 4-3题 分锥角 "43'25684287.6817 43arctan arctan 122?=?===z z δ "17'34215713.2190221?=?=-?=-∑=δδδ 分度圆 5117311=?==mz d mm ； 12943322=?==mz d mm 齿顶圆 580.565713.21cos 3251cos 2111=???+=+=δm d d a mm 206.1314287.68cos 32129cos 2222=???+=+=δm d d a mm 齿根圆 304 .445713.21cos 34.251cos 4.2111=???-=-=δm d d f mm 353.1264287.68cos 34.2129cos 4.2222=???-=-=δm d d f mm 锥距 358.6943172 32222 221=+?=+= z z m R mm 齿顶角 "44'4237122.3358.693 arctan arctan ?=?===R h a a θ 齿根角 " 7'2744519.4358 .696 .3arctan arctan ?=?===R h f f θ
机械设计基础模拟题2 一、单向选择题 1.如果原动件的数目大于机构自由度的数目，那么（ b ）。 A．具有确定性运动 B．可以运动，但运动不确定 C．无法运动，机构可能损坏 2.在曲柄摇杆机构中，常以特性参数（ c ）作为判断其传力性能的标志。 A. 摆角ψ B. 极位夹角θ C. 传动角γ D. 行程速比系数 3.凸轮机构在从动杆运动规律不变情况下，若缩小凸轮基园半径，则压力角 （ c ）。 A. 减小 B. 不变 C．增大 4. 一直齿圆锥齿轮，齿数Z ＝15，分度圆锥角δ＝30?，用齿条插刀进行展 成法加工时，( a )根切。 A.不会 B.一定 C.不一定 5.在定轴轮系中，惰轮(介轮)的使用，( b )传动比的大小，（ a ） 传动比的符号。 A.改变 B.不改变 C.不一定改变 6.刚性转子动平衡的条件是（ c ）。 A. 总惯性力之和为零 B. 总惯性力矩之和为零 C. 总惯性力和总惯性力矩之和都为零 7. 螺纹联接防松的根本问题在于( d )。 A.增加螺纹联接的轴向力 B. 增加螺纹联接的横向力 C. 防止螺纹副的相对转动 D. 增加螺纹联接的刚度 8.在蜗杆传动中，其传动比 i = （ c ）。 A. n n d d 1 2 2 1 = B. d d z z 2 1 2 1 = C. n n z z 1 2 2 1 = 二、填空题 1.两构件在速度瞬心点的瞬时相对速度为____ ___，瞬时绝对速度___不为0___。 2.铰链四杆机构中，凡是双曲柄机构，其杆长条件必须满足：最短杆与最长杆 的长度之和小于或等于其余两构件的长度之和且必须___ 最短杆_作机架。
7-1解：（1）先求解该图功的比例尺。 （2 ）求最大盈亏功。根据图7.5做能量指示图。将和曲线的交点标注， ，，，，，，，。将各区间所围的面积分为盈功和亏功，并标注“+”号或“-” 号，然后根据各自区间盈亏功的数值大小按比例作出能量指示图（图7.6）如下：首先自向上做 ，表示区间的盈功；其次作向下表示区间的亏功；依次类推，直到画完最后一个封闭 矢量。由图知该机械系统在区间出现最大盈亏功，其绝对值为： （3 ）求飞轮的转动惯量 曲轴的平均角速度：； 系统的运转不均匀系数：； 则飞轮的转动惯量：
图7.5图7.6 7-2 图7.7 图7.8 解：（1）驱动力矩。因为给定为常数，因此为一水平直线。在一个运动循环中，驱
动力矩所作的功为，它相当于一个运动循环所作的功，即： 因此求得： （2）求最大盈亏功。根据图7.7做能量指示图。将和曲线的交点标注， ，，。将各区间所围的面积分为盈功和亏功，并标注“+”号或“-”号，然后根据各自区间盈亏 功的数值大小按比例作出能量指示图（图7.8）如下：首先自向上做，表示区间的盈功； 其次作向下表示区间的亏功；然后作向上表示区间的盈功，至此应形成一个封闭区间。 由图知该机械系统在区间出现最大盈亏功。 欲求，先求图7.7中的长度。如图将图中线1和线2延长交于点，那么在中， 相当于该三角形的中位线，可知。又在中，，因此有： ，则
根据所求数据作出能量指示图，见图7.8，可知最大盈亏功出现在段，则 。 （3）求飞轮的转动惯量和质量。 7-3解：原来安装飞轮的轴的转速为，现在电动机的转速为，则若将飞轮 安装在电动机轴上，飞轮的转动惯量为： 7-4解：（1）求安装在主轴上飞轮的转动惯量。先求最大盈亏功。因为是最大动能与最小 动能之差，依题意，在通过轧辊前系统动能达到最大，通过轧辊后系统动能达到最小，因此： 则飞轮的转动惯量： （2）求飞轮的最大转速和最小转速。
机械设计基础2 第七章、蜗杆传动 1、蜗杆传动的组成及功用？ 主要由蜗杆、蜗轮和机架组成。传递空间两交错轴之间的运动和动力。 2、据蜗杆形状的不同，可把蜗杆传动分为哪三种? 分为圆柱蜗杆传动、环面蜗杆传动和锥蜗杆传动 3、什么叫中间平面? 通过蜗杆轴线且垂直于蜗轮轴线的平面。 4、蜗杆传动的主要失效形式？ 胶合、磨损、疲劳点蚀 5、蜗杆的分度圆直径计算公式？蜗杆传动的传动比i与转速n1、n2和分度圆直径d1、d2有什么关系？ d1=mq；i12=Z2/Z1=n1／n2≠d2／d1 第八章、齿轮系 1、什么叫齿轮系？ 由若干对齿轮组成的齿轮传动系统。2、什么叫定轴齿轮系？什么叫行星齿轮系？ 定轴齿轮系：齿轮系运转过程中，支撑齿轮的轴的轴线相对于机架是固定不动的。 行星齿轮系：齿轮系运转过程中，至少有一个齿轮的轴线不固定，在其他构件的带动下绕固定轴线运动。 3、什么叫惰轮？ 只改变输出轮的转向，不改变传动比的大小的齿轮。 4、定轴齿轮系传动比计算公式及应用 i1k=n1/nk=（-1）m所有从动轮齿数连乘积/所有主动轮齿数连乘积；计算结果的“+”，表明首末轮转向相同，反之相反。 5、行星齿轮系的组成？按自由度分类分为哪几种？ 由中心轮所、行星齿轮、行星架和机架组成；F=1 简单行星齿轮系 F=2 差动齿轮系 第九章、螺纹连接 1、螺纹的旋向分为哪两种？通常螺纹的公称直径是指哪个直径？按作用来分，可把螺纹分为哪几种？按牙型来分？ 分为右旋螺纹和左旋螺纹；大径d；按作用分：连接螺纹、传动螺纹；按牙型分：三角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹。 2、螺纹联接的基本类型有哪几种？各适用于什么场合？ 螺栓联接、螺柱联接、螺钉联接、紧定螺钉联接；螺柱用于经常拆卸的场合；螺钉用于不经常拆卸的场合。 3、螺纹预紧的目的是什么？防松的目的是什么？防松方法有哪几种？ 预紧的目的是增强联接的可靠性、紧密性和紧固；防松的目的是防止螺母与螺杆的相对转动；方法有摩擦防松、机械防松和变为不可拆联接三类。 4、什么叫螺距？什么叫导程？线数n、螺距P、导程S三者的关系如何？ 螺距P：相邻两螺纹牙型在中径线上对应两点间的轴向距离；导程S：同一条螺纹线上相邻两螺纹牙型在中径上对应两点之间的轴向距离；关系:S=nP。 5、已知：梯形螺纹Tr40×14（P7）-8e-L，当它与螺母组成螺旋附后，螺杆转过180°，螺母移动的距离是多少？ L=180°/360°Xs=1/2X14=7mm 第十章、轴与轴毂连接 1、轴的功用是什么？ 支撑轴上的传动零件；保证轴上零件定位准确、固定可靠；传递转矩和运动。 2、按轴的受载情况来分，分为哪几种？它们各承受什么载荷？ 转轴：同时传递转矩和承受弯矩的轴；心轴：只承受弯矩不传递转矩的轴；传动轴：只传递转矩而不承受弯矩或
《机械设计基础》作业答案 第一章平面机构的自由度和速度分析1－1 1－2 1－3 1－4 1－5
自由度为： 1 1 19 21 1 )0 1 9 2( 7 3 ' )' 2( 3 = -- = - - + ? - ? = - - + - =F P P P n F H L 或： 1 1 8 2 6 3 2 3 = - ? - ? = - - = H L P P n F 1－6 自由度为 1 1 )0 1 12 2( 9 3 ' )' 2( 3 = - - + ? - ? = - - + - =F P P P n F H L 或： 1 1 22 24 1 11 2 8 3 2 3 = -- = - ? - ? = - - = H L P P n F 1－10
自由度为： 1 128301)221142(103')'2(3=--=--?+?-?=--+-=F P P P n F H L 或： 1 22427211229323=--=?-?-?=--=H L P P n F 1－11 2 2424323=-?-?=--=H L P P n F 1－13：求出题1-13图导杆机构的全部瞬心和构件1、3的角速度比。 1334313141P P P P ?=?ωω
1 1314133431==P P ω 1－14：求出题1-14图正切机构的全部瞬心。设s rad /101=ω，求构件3的速度3v 。 s mm P P v v P /20002001013141133=?===ω 1－15：题1-15图所示为摩擦行星传动机构，设行星轮2与构件1、4保持纯滚动接触，试用瞬心法求轮1与轮2的角速度比21/ωω。 构件1、2的瞬心为P 12 P 24、P 14分别为构件2与构件1相对于机架的绝对瞬心 1224212141P P P P ?=?ωω
机械设计基础试题一参考答案 复习题答案（经典） 一、单选题： 1.B 2.B 3.A 4.C 5.A 6.A 7.A 8.C 9.A 10.C 11.B 12.B 13.B 14.A 15.B 16.B 17.A 18.C 19.A 20.B 21.A 22.A 23.A 24.B 25.B 26.A 27.A 28.C 29.C 30.B 二、判断题： 1.正确 2.错误 3.错误 4.错误 5.错误 6.正确 7.正确 8.正确 9.错误 10.错误 三、填空题： 1. 通用化 2 剧烈 3. F ＞o ，且机构的自由度数等于原动件个数 4. 转动 移动 5. 等速运动 等加速一等减速运动 余弦加速度运动 正弦加速度运动 6. 长度 7. 紧边上进入小轮 8. A 系列滚子链，节距为25.4mm ，单排链，链节数为100节 9. 弯曲 平直 不能 10. 疲劳折断 11. 节点 齿根受拉的一边 1 2. 中 1 3. 基圆 14. 热平衡 胶合 15. 轮齿啮合时的摩擦损耗 轴承摩擦损耗 传动件的搅油损耗 16. 上下 17. 大径 小径 侧面 18. 碳钢 45 19. 低碳钢和45钢 20. 标准直径 21. 退刀槽 越程槽 22.弯矩 转矩 23. 接合元件工作表面间的摩擦力 24. 通过分别具有凸槽和凹槽的两个半联轴器的相互嵌合来）对中；另一种是（通过铰制孔用螺栓与孔的紧配合 25. 传递运动和扭矩，用来联接两轴，使一起回转，在停机时，才能使两轴分开 26. 离合器可在机器工作中随时完成两轴的结合或分离，联轴器一定要停机后才能完成两轴的接合或分离 2７在机器运转时，能否随时将二轴接合或分离 ２８. 传递运动和扭矩，机器运转过程中随时能将主动、从动轴接合或分离 四、简答题： 1. 链传动的润滑方式是根据链速和链节距的大小推荐的润滑方式选取。 常用润滑装置：油壶或油刷，油杯，油池，甩油盘，油泵。 常用润滑油：采用全损耗系统用油：LA —N32，LA —N46，LA —N68，LA —N100，LA —N150。温度低用粘度小的油（前者）。温度高用粘度大的油。对于开式及重载低速传动，可在润滑油中加入2MoS 、2WS 或2MoSe 、2Wse 等添加剂。
《机械设计基础》重修复习卷(二) 一．填空 1、在铰链四杆机构中相对静止的构件称为 机架 ；能作圆周运动的构件称 为 曲柄 ；不与机架相连的构件称为 连杆 。 2、三星轮变向机构之所以能够起变向作用，是因为有 惰轮起作用，它 不 影响传动比。 3、键连接通过键将 轴与轮毂结合在一起，从而实现周向运动传递扭矩。 4、根据轴承与轴工作面摩擦性质的不同，轴承可分为 滑动摩擦和 滚动摩擦。 5．为保证齿轮传动的连续性，将___实际啮合线_与__基圆齿距__的比值称为重合度。 6、按照滚动轴承所受载荷的不同，滚动轴承分为 向心 、 推力 和 和 向心推力 三类。 7、渐开线齿廓的啮合特性有瞬时传动比准确 、 中心距可分离性 和 齿廓间相对滑动等。 8．带传动的主要失效形式为打滑 和带的 磨损 。 9．齿面接触强度设计计算是针对齿面点蚀失效进行的；齿根弯曲疲劳强度设计计算是针对齿轮 疲劳折断 进行的。 二．选择题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Ａ Ｂ Ｃ Ｂ Ａ Ｄ Ｃ Ｃ Ｂ Ｄ 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Ｂ Ｄ Ａ Ｂ Ａ Ｂ Ｂ Ａ Ａ Ｃ 1．平行四边形双曲柄机构，当主动件曲柄作匀速转动时，从动曲柄将怎样运动？( ) A ．匀速转动 B.间歇转动 C ．变速转动 D.往复摆动 2．曲柄滑块机构中，当( )为主动件时机构有死点位置出现。 A.曲柄 B.滑块 C.连杆 装 订 线
3．以下关于曲柄摇杆机构的叙述正确的是( ) A．只能以曲柄为主动件 B.摇杆不可以作主动件 C．主动件既可能作整周旋转运动也可以作往复摆动 D. 以上都不对4．杆长不等的铰链四杆机构，若以最短杆为机架，则是什么机构( ) ？ A.曲柄摇杆机构 B.双曲柄机构或双摇杆机构 C.双摇杆机构 D.双曲柄机构 5．图示凸轮轮廓是分别以O和O1为圆心的圆弧和直线组成的。该凸轮机构从动件的运动过程是( )类型。 A 升---停---降---停； B 升---停---降； C 升---降---停； D 升---降。 6．凸轮连续转动，从动件的运动周期是( )。 A 从动件推程时间； B 从动件回程时间； C 从动件推程和回程时间之和； D 凸轮一转的时间。 7．( )能把回转运动转变成往复摆动运动。 A．双曲柄机构 B．摆动导杆机构 C．曲柄摇杆机构 D．曲柄滑块机构8．定轴轮系的传动比以下各表达式中正确的是( )。 A.i1k =(-1) m所有的主动轮齿数连乘积/所有的从动轮齿数连乘积 B.i1k =Z k/Z1 C.i1k =(-1)m所有的从动轮齿数连乘积/所有的主动轮齿数连乘积 D.i1k=n1/n k 9．以滑块为主动件的曲柄滑块机构有（）个“死点” A．1 B．2 C．3 D．4 10．公共汽车的车门启闭机构属于（） A．曲柄摇杆机构 B．双摇杆机构 C．平行双曲柄机构 D.反向双曲柄机构11．可以承受不大的单方向的轴向力，上、下两面是工作面的连接是( ) A．普通平键 B.楔键 C.半圆键 D.花键
机械设计基础典型试题1 一、填空 1.一平面铰链四杆机构的各杆长度分别为a=350,b=600,c=200,d=700； (1) 当取c 杆为机架时，它为何种具体类型？_双曲柄机构__________；（2）当取 d杆为机架时，则为_曲柄摇杆机构__________。 2.曲柄摇杆机构中，摇杆为主动件时，__ _B________死点位置。 （A）不存在（B）曲柄与连杆共线时为（C）摇杆与连杆共线时为 3.为保证四杆机构良好的机械性能，____B_______不应小于最小许用值。 （A）压力角（B）传动角（C）极位夹角 4._____B______决定了从动杆的运动规律。 （A）凸轮转速（B）凸轮轮廓曲线（C）凸轮形状 5.凸轮机构中，凸轮基圆半径愈_____大______，压力角愈_____小______ ，机构传动性能愈好。 6.紧键联接与松键连联接的主要区别在于：前者安装后，键与键槽之间就存在有_____C______。 (A) 压紧力 (B) 轴向力 (C) 摩擦力 7.链“B18X80”的含义是________B型链宽度b=18mm，长度L=80mm_____________。 8.螺纹联接是指___利用螺纹零件把需要固定在一起的零件固连起来 __ 螺旋传动是指__利用螺纹零件实现回转运动转换成直线运动 9.螺纹的公称直径是指它的__外径_____，螺纹“M12X1.5”的含义为_____细牙螺纹外径12mm，螺距1.5__________________。 10.采用螺纹联接时，若被联接件总厚度较大，且材料较软，在需要经常装卸的情况下，宜采用___B ___________________。用于薄壁零件联接的螺纹，宜采用____D___________________。 (A) 螺栓联接(B) 双头螺栓联接 (C) 螺钉联接 (D) 三角形细牙 螺纹 (E) 三角形粗牙螺纹 (F) 矩形螺纹 11.某调整螺纹，采用双头粗牙螺纹，螺距为3mm，为使螺母相对螺杆沿轴向移 动12mm， 则螺杆应转___2______圈。
机械设计基础习题参考答案 机械设计基础课程组编 武汉科技大学机械自动化学院
第2章 平面机构的自由度和速度分析 2-1画运动简图。 2-2 图2-38所示为一简易冲床的初拟设计方案。设计者的思路是：动力由齿轮1输入，使轴A 连续回转；而固装在轴A 上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构将使冲头4上下运动以达到冲压的目的。 4 3 5 1 2 解答：原机构自由度F=3?3- 2 ?4-1 = 0，不合理 ，
2-3 试计算图2-42所示凸轮—连杆组合机构的自由度。 b) a) A E M D F E L K J I F B C C D B A 解答：a) n=7; P l=9; P h=2，F=3?7-2 ?9-2 =1 L处存在局部自由度，D处存在虚约束 b) n=5; P l=6; P h=2，F=3?5-2 ?6-2 =1 E、B处存在局部自由度，F、C处存在虚约束2-4 试计算图2-43所示齿轮—连杆组合机构的自由度。 B D C A (a) C D B A (b) 解答：a) n=4; P l=5; P h=1，F=3?4-2 ?5-1=1 A处存在复合铰链 b) n=6; P l=7; P h=3，F=3?6-2 ?7-3=1 B、C、D处存在复合铰链 2-5 先计算如图所示平面机构的自由度。并指出图中的复合铰链、局部自由度和虚约束。
A B C D E 解答： a) n=7; P l =10; P h =0，F=3?7-2 ?10 = 1 C 处存在复合铰链。 b) n=7; P l =10; P h =0，F=3?7-2 ?10 = 1 B D E C A c) n=3; P l =3; P h =2，F=3?3 -2 ?3-2 = 1 D 处存在局部自由度。 d) n=4; P l =5; P h =1，F=3?4 -2 ?5-1 = 1 A B C D E F G G' H A B D C E F G H I J e) n=6; P l =8; P h =1，F=3?6 -2 ?8-1 = 1 B 处存在局部自由度，G 、G'处存在虚约束。 f) n=9; P l =12; P h =2，F=3?9 -2 ?12-2 = 1 C 处存在局部自由度，I 处存在复合铰链。
《机械设计基础》试题七答案 一、填空（每空1分，共20分） 1、渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，正确啮合条件是模数相等，压力角相等。 2、凸轮机构的种类繁多，按凸轮形状分类可分为：盘形凸轮、移动凸轮、圆柱凸轮。 3、 V带传动的张紧可采用的方式主要有：调整中心距和张紧轮装置。 4、齿轮的加工方法很多，按其加工原理的不同，可分为范成法和仿形法。 5、平面四杆机构中，若各杆长度分别为a=30，b=50，c=80，d=90，当以a为机架，则该四杆机构为双曲柄机构。 6、凸轮机构从动杆的运动规律，是由凸轮轮廓曲线所决定的。 7、被联接件受横向外力时，如采用普通螺纹联接，则螺栓可能失效的形式为__拉断。 二、单项选择题（每个选项0.5分，共20分） （）1、一对齿轮啮合时 , 两齿轮的 c 始终相切。 (A)分度圆 (B) 基圆 (C) 节圆 (D) 齿根圆 （）2、一般来说， a 更能承受冲击，但不太适合于较高的转速下工作。 (A) 滚子轴承 (B) 球轴承 (C) 向心轴承 (D) 推力轴承 （）3、四杆机构处于死点时，其传动角γ为A 。 （A）0°（B）90°（C）γ>90°（D）0°<γ<90° （）4、一个齿轮上的圆有 b 。 （A）齿顶圆和齿根圆（B）齿顶圆，分度圆，基圆和齿根圆 （C）齿顶圆，分度圆，基圆，节圆，齿根圆（D）分度圆，基圆和齿根
（）5、如图所示低碳钢的σ－ε曲线，，根据变形发生的特点，在塑性变形阶段的强化阶段(材料恢复抵抗能力)为图上 C 段。 （A）oab （B）bc （C）cd （D）de （）6、力是具有大小和方向的物理量，所以力是 d 。 （A）刚体（B）数量（C）变形体（D）矢量 （）7、当两轴距离较远，且要求传动比准确，宜采用。 (A) 带传动 (B)一对齿轮传动 (C) 轮系传动（D）螺纹传动 （）8、在齿轮运转时，若至少有一个齿轮的几何轴线绕另一齿轮固定几何轴线转动，则轮系称为 a 。 (A) 行星齿轮系 (B) 定轴齿轮系 (C)定轴线轮系（D）太阳齿轮系 （）9、螺纹的a 被称为公称直径。 (A) 大径 (B)小径 (C) 中径（D）半径 （）10、一对能满足齿廓啮合基本定律的齿廓曲线称为 D 。 (A) 齿轮线 (B) 齿廓线 (C)渐开线（D）共轭齿廓 （ B ）11、在摩擦带传动中是带传动不能保证准确传动比的原因，并且是不可避免的。 (A) 带的打滑 (B) 带的弹性滑动 (C) 带的老化（D）带的磨损 （ D）12、金属抵抗变形的能力，称为。 (A) 硬度 (B)塑性 (C)强度（D）刚度 （ B）13、凸轮轮廓与从动件之间的可动连接是 B。 （A）转动副(B) 高副 (C) 移动副（D）可能是高副也可能是低副 （ B）14、最常用的传动螺纹类型是 c 。 （A）普通螺纹(B) 矩形螺纹(C) 梯形螺纹（D）锯齿形螺纹 （）15、与作用点无关的矢量是 c 。 （A）作用力(B) 力矩 (C) 力偶（D）力偶矩 （）16、有两杆，一为圆截面，一为正方形截面，若两杆材料，横截面积及所受载荷相同，长度不同，则两杆的 c 不同。 （A）轴向正应力σ(B) 轴向线应变ε(C) 轴向伸长△l（D）横向线应变
机械设计基础复习试题一 一、单项选择题(本大题共20小题，每小题2分，共40分) 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1．在如图所示的单缸四冲程内燃机中，序号1和10的组合是（ A ） A.机构 B.构件 C.零件 D.部件 2.机构具有确定相对运动的条件是( A ) A.机构的自由度数目等于主动件数目 B.机构的自由度数目大于主动件数目 C.机构的自由度数目小于主动件数目 D.机构的自由度数目大于等于主动件数目 3.在下列平面四杆机构中，无急回性质的机构是（ C ）。 A.曲柄摇杆机构 B.摆动导杆机构 C.对心曲柄滑块机构 D.偏心曲柄滑块机构 4.滚子推杆盘形凸轮机构设计中，为避免凸轮实际轮廓曲线失真，正确的方法是（D） A.增大滚子半径 B.增加从动件长度 C.减小基圆半径 D.增大基圆半径 5.在设计直动滚子从动件盘形凸轮机构时，若出现运动失真现象，则应（ B ） A．减小凸轮基圆半径B．增大凸轮基圆半径 C．增大滚子半径D．增大从动件长度 6.在承受横向载荷的普通紧螺栓联接中，螺栓杆所受应力为（C） A.扭切应力 B.拉应力 C.扭切应力和拉应力 D.扭切应力或拉应力 7.普通平键传递扭矩是靠键的（ C ） A．顶面B．底面 C．侧面D．端面 8.带传动中，υ1为主动轮圆周速度，υ2为从动轮圆周速度，υ为带速，这些速度之间存在的关系是（ B ） A.υ1=υ2=υ B.υ1>υ>υ2 C.υ1<υ<υ2 D.υ1=υ>υ2 9.带传动正常工作时不能保证准确的传动比是因为（ A ） 1
《机械设计基础》参考答案-习题1 1-1 填空 1、外力指作用在构件上的各种形式的载荷，包括重力、推力、拉力、转动力矩等。 2、平衡指构件处于静止或匀速直线运动状态。 3、力的三要素是指力的大小、方向和作用点。 4、力偶矩的大小、转向和作用平面称为力偶的三要素。 5、两构件相互作用时，它们之间的作用与反作用力必然等值、反向、共线，但分别作用于两个构件上。 6、参照平面力系分类定义，可将各力作用线汇交于一点的空间力系称为空间汇交力系；将各力作用线相互平行的空间力系称为空间平行力系；将作用线在空间任意分布的一群力称为空间任意力系。 1-2 选择 1、如果力R是F1、F2二力的合力,用矢量方程表示为R=F1+F2,则三力大小之间的关系为( D )。 A.必有R=F1+F2; B.不可能有R=F1+F2; C.必有R>F1,R>F2; D可能有R 机械设计概述 1.1机械设计过程通常分为哪几个阶段？各阶段的主要内容是什么？ 答：机械设计过程通常可分为以下几个阶段： 1.产品规划主要工作是提出设计任务和明确设计要求。 2.方案设计在满足设计任务书中设计具体要求的前提下，由设计人员构思出多种可行方案并进行分析比较，从中优选出一种功能满足要求、工作性能可靠、结构设计可靠、结构设计可行、成本低廉的方案。 3.技术设计完成总体设计、部件设计、零件设计等。 4.制造及试验制造出样机、试用、修改、鉴定。 1.2常见的失效形式有哪几种？ 答：断裂，过量变形，表面失效，破坏正常工作条件引起的失效等几种。 1.3什么叫工作能力？计算准则是如何得出的？ 答：工作能力为指零件在一定的工作条件下抵抗可能出现的失效的能力。对于载荷而言称为承载能力。 根据不同的失效原因建立起来的工作能力判定条件。 1.4标准化的重要意义是什么？ 答：标准化的重要意义可使零件、部件的种类减少，简化生产管理过程，降低成本，保证产品的质量，缩短生产周期。 摩擦、磨损及润滑概述 2.1按摩擦副表面间的润滑状态，摩擦可分为哪几类？各有何特点？ 答：摩擦副可分为四类：干摩擦、液体摩擦、边界摩擦和混合摩擦。 干摩擦的特点是两物体间无任何润滑剂和保护膜，摩擦系数及摩擦阻力最大，磨损最严重，在接触区内出现了粘着和梨刨现象。液体摩擦的特点是两摩擦表面不直接接触，被液体油膜完全隔开，摩擦系数极小，摩擦是在液体的分子间进行的，称为液体润滑。边界摩擦的特点是两摩擦表面被吸附在表面的边界膜隔开，但由于边界膜较薄，不能完全避免金属的直接接触，摩擦系数较大，仍有局部磨损产生。混合摩擦的特点是同时存在边界润滑和液体润滑，摩擦系数比边界润滑小，但会有磨损发生。 2.2磨损过程分几个阶段？各阶段的特点是什么？ 答：磨损过程分三个阶段，即跑合摩合磨损阶段、稳定磨损阶段、剧烈磨损阶段。各阶段的特点是:跑合磨损阶段磨损速度由快变慢；稳定磨损阶段磨损缓慢，磨损率稳定；剧烈磨损阶段，磨损速度及磨损率都急剧增大。 2.3 按磨损机理的不同，磨损有哪几种类型？ 答：磨损的分类有磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损点蚀、腐蚀磨损。 2.4 哪种磨损对传动件来说是有益的？为什么？ 答：跑合磨损是有益的磨损，因为经跑合磨损后，磨损速度减慢，可改善工作表面的性质，提高摩擦副的使用寿命。 2.5如何选择适当的润滑剂？ 答：选润滑剂时应根据工作载荷、运动速度、工作温度及其它工作条件选择。 当载荷大时，选粘度大的润滑油，如有较大的冲击时选润滑脂或固体润滑剂。高速时选粘度小的润滑油，高速高温时可选气体润滑剂；低速时选粘度小的润滑油，低速重载时可选润滑脂；多尘条件选润滑脂，多水时选耐水润滑脂。 2.6润滑油的润滑方法有哪些？ 答：油润滑的润滑方法有分散润滑法和集中润滑法。集中润滑法是连续润滑，可实现压力润滑。分散润滑法可以是间断的或连续的。间断润滑有人工定时润滑、手动油杯润滑、油芯油杯润滑、针阀油杯润滑、带油润滑、油浴及飞溅润滑、喷油润滑、油零润滑等几种。 2.7接触式密封中常用的密封件有哪些？ 答：接触式密封常用的密封件有O形密封圈，J形、U形、V形、Y形、L形密封圈，以及毡圈。 2.8非接触式密封是如何实现密封的？ 答:非接触式密封有曲路密封和隙缝密封，它是靠隙缝中的润滑脂实现密封的。 机械设计基础 1-5至1-12 指出（题1-5图~1-12图）机构运动简图中的复合铰链、局部自由度和虚约束，计算各机构的自由度，并判断是否具有确定的运动。 1-5 解 F =H L P P n --23=18263-?-?=1 1-6 解F =H L P P n --23=111283-?-?=1 1-7 解F =H L P P n --23=011283-?-?=2 1-8 解F =H L P P n --23=18263-?-?=1 1-9 解F =H L P P n --23=24243-?-?=2 1-10 解F =H L P P n --23=212293-?-?=1 1-11 解F =H L P P n --23=24243-?-?=2 1-12 解F =H L P P n --23=03233-?-?=3 2-1 试根据题2-1图所标注的尺寸判断下列铰链四杆机构是曲柄摇杆机构、双曲柄机构还是双摇杆机构。 题2-1图 答 : a ）160907015011040=+<=+，且最短杆为机架，因此是双曲柄机构。 b ）1707010016512045=+<=+，且最短杆的邻边为机架，因此是曲柄摇杆机构。 c ）132627016010060=+>=+，不满足杆长条件，因此是双摇杆机构。 d ）1909010015010050=+<=+，且最短杆的对边为机架，因此是双摇杆机构。 2-3 画出题2-3图所示个机构的传动角和压力角。图中标注箭头的构件为原动件。 题2-3图 解： 2-5 设计一脚踏轧棉机的曲柄摇杆机构，如题2-5图所示，要求踏板CD 在水平位置上下各摆10度，且500CD l mm =，1000AD l mm =。（1）试用图解法求曲柄AB 和连杆BC 的长度；（2）用式（2-6）和式（2-6）’计算此机构的最小传动角。 A 卷 一、简答与名词解释(每题5分，共70分) 1. 简述机构与机器的异同及其相互关系 答. 共同点：①人为的实物组合体；②各组成部分之间具有确定的相对运动；不同点：机器的主要功能是做有用功、变换能量或传递能量、物料、信息等；机构的主要功能是传递运动和力、或变换运动形式。相互关系：机器一般由一个或若干个机构组合而成。 2. 简述“机械运动”的基本含义 答. 所谓“机械运动”是指宏观的、有确定规律的刚体运动。 3. 机构中的运动副具有哪些必要条件？ 答. 三个条件：①两个构件；②直接接触；③相对运动。 4. 机构自由度的定义是什么？一个平面自由构件的自由度为多少？ 答. 使机构具有确定运动所需输入的独立运动参数的数目称机构自由度。平面自由构件的自由度为3。 5. 机构具有确定运动的条件是什么？当机构的原动件数少于或多于机构的自由度时，机构的运动将发生什么情况？ 答. 机构具有确定运动条件：自由度＝原动件数目。原动件数目<自由度，构件运动不确定；原动件数目>自由度，机构无法运动甚至构件破坏。 6. 铰链四杆机构有哪几种基本型式？ 答. 三种基本型式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。 7. 何谓连杆机构的压力角、传动角？它们的大小对连杆机构的工作有何影响？以曲柄为原动件的偏置曲柄滑块机构的最小传动角min γ发生在什么位置？ 答. 压力角α：机构输出构件（从动件）上作用力方向与力作用点速度方向所夹之锐角；传动角γ：压力角的余角。α＋γ≡900。压力角（传动角）越小（越大），机构传力性能越好。偏置曲柄滑块机构的最小传动角γmin 发生在曲柄与滑块移动导路垂直的位置 8. 什么是凸轮实际轮廓的变尖现象和从动件（推杆）运动的失真现象？它对凸轮机构的工作有何影响？如何加以避免？ 答. 对于盘形凸轮，当外凸部分的理论轮廓曲率半径ρ与滚子半径r T 相等时：ρ=r T ，凸轮实际轮廓变尖（实际轮廓曲率半径ρ’=0）。在机构运动过程中，该处轮廓易磨损变形，导致从动件运动规律失真。增大凸轮轮廓半径或限制滚子半径均有利于避免实际轮廓变尖现象的发生。 9. 渐开线齿廓啮合有哪些主要特点？ 答. ①传动比恒定；②实际中心距略有改变时，传动比仍保持不变（中心距可分性）；③啮合过程中，相啮合齿廓间正压力方向始终不变（有利于传动平稳性）。 10. 试说明齿轮的分度圆与节圆、压力角与啮合角之间的区别，什么情况下会相等（重合）？ 答. 分度圆：模数和压力角均取标准值得圆定义为齿轮分度圆；每个齿轮均有一个分度圆；节圆：一对齿轮啮合时、两个相切并相对作纯滚动的圆定义为节圆。只有当一对齿轮啮合时节圆才存在。 压力角：指分度圆上的标准压力角（常取200 ）；啮合角：一对齿轮啮合时，节圆上 机械设计基础模拟题1 一、单向选择题 1. 机构具有确定运动的条件是原动构件数（ B ）机构的自由度数。 A.多于 B. 等于 C. 少于 2.曲柄摇杆机构的急回特性可以用（ A ）表示，其值越大，急回性能越（ C ）。 A. 行程速比系数K B. 摇杆的摆角φ C. 显著 D.不显著 3.在h*a和α相同时,斜齿轮不根切的最少齿数（ B ）直齿轮不根切的最少齿数。 A、等于 B、小于 C、大于 4.混合轮系中，太阳轮（中心轮）指的是（ C ）。 A. 轴线不固定的齿轮 B. 轴线固定的齿轮 C. 轴线固定且与行星轮啮合的齿轮。 5.机械结构中，常用（ B ）螺纹作为联接螺纹。 A. 梯形 B. 三角形 C. 矩形 6.在平键联接中，键的剖面尺寸b、h是按（ A ）选取的。 A. 轴的直径 B. 键的强度 C. 轮毂尺寸 7.一对齿轮啮合传动时，大、小齿轮上齿面的接触应力（ C ）。 A. σH1=σH2 B. σH1>σH2 C. σH1<σH2 二、填空题 1．两个构件直接接触而又能产生一定相对运动的联接称为运动副。2、斜齿轮的端面参数为标准参数，而几何尺寸计算中，套用直齿轮公式时，应代入端面参数 3. 铰链四杆机构ABCD中，已知AB＝25mm、BC＝70mm、CD＝65mm、AD＝95mm，当AD为机架时，是曲柄摇杆机构，当AB为机架时，是双曲柄机构。 4.周转轮系按太阳轮是否运动分为行星轮系和差动轮系两类 5.直齿锥齿轮的强度计算是按齿宽中点处的当量直齿圆柱齿轮进行的。 6.经过动平衡的回转构件能达到静平衡。 三、作图题 1.在图示尖底从动件盘状凸轮机构中， 凸轮作逆时针转动，绘出图中凸轮机构的压力角。 2、图示减速带传动，要求在图上标出： 1）n1的转向 2）画出带在传动过程中应力分布图，并指出最大应力发生在何处，写出 min 的表达式 发生在带的紧边开始绕上小带轮处 四、自由度计算题 计算图示机构自由度，如有局部自由度、虚约束、复合铰链应指出，并判定机构运动是否确定。（绘有箭头的构件为原动件）。 一、选择题 1 工作时承受弯矩并传递转矩的轴，称为。 （1）心轴（2）转轴（3）传动轴 2工作时只承受弯矩不传递转矩的轴，称为。 （1）心轴（2）转轴（3）传动轴 3工作时以传递转矩为主，不承受弯矩或弯矩很小的轴，称为。 （1）心轴（2）转轴（3）传动轴 4 自行车的前轴是。 （1）心轴（2）转轴（3）传动轴 5 轴环的作用是。 （1）作为轴加工时的定位面（2）提高轴的强度（3）使轴上零件获得轴向定位 6 下列几种轴向定位结构中，定位所能承受的轴向力较大。 （1）圆螺母（2）紧定螺钉（3）弹性挡圈 7 在轴的初步计算中，轴的直径是按进行初步确定的。 （1）抗弯强度（2）抗扭强度（3）轴段的长度（4）轴段上零件的孔径 8 转轴上载荷和支点位置都已确定后，轴的直径可以根据来进行计算或校核。 （1）抗弯强度（2）扭转强度（3）弯扭合成强度 9 图示为起重铰车从动大齿轮1和卷筒2与轴3相联接的三种形式。图a为齿轮与卷筒分别用键固定在轴上，轴的两端支架在机座轴承中；图b为齿轮与卷筒用螺栓联接成一体，空套在轴上，轴固定不动；图c 为齿轮与卷筒用螺栓联接成一体，用键固定在轴上，轴的两端支架在机座轴承中。以上三种形式中的轴，依次为。 （1）固定心轴、转动心轴、转轴（2）固定心轴、转轴、转动心轴 （3）转动心轴、转轴、固定心轴（4）转动心轴、固定心轴、转轴 （5）转轴、固定心轴、转动心轴（6）转轴、转动心轴、固定心轴 二、分析计算题 1 已知图示轴传递的功率kW P 5.5 ，轴的转速min /500r ，单向回转，试按扭转强度条件估算轴的最小直径，并估计轴承处及齿轮处的直径。 2 图示为需要安装在轴上的带轮、齿轮及滚动轴承，为保证这些零件在轴上能得到正确的周向固定及轴向固定，请在图上作出轴的结构设计。机械设计基础(第三版)课后答案(1-18章全)
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