柳州职业技术学院考试卷
机电工程系班至年学期
课程名称：机械设计基础教材名称：
考试类别：卷别：考试方式：闭卷
一、填空题（16，每空1分）
1、工程中将机器与机构统称为机械。
2、力是物体之间的相互作用，力的三要素是力的大小、方向和作用点（线）。
3、常用的间歇运动机构有棘轮机构、槽轮机构和不完全齿轮机构。
4、计算螺栓强度时，外螺纹危险剖面的直径是螺纹的小径。
5、平面连杆机构是由若干构件用低副联接组成的平面机构。
6、带传动的张紧轮可设置在松边的外侧靠近小带轮处。
7、曲柄滑块机构是由曲柄摇杆机构演化而来。
8、工程上，将延伸率δ> 5% 的材料称为塑性材料。
9、刚体受到三个共面但不平行的力作用而处于平衡状态，此三力的作用线必然汇交
于一点。
10、凸轮机构从动件常用的运动规律有等速运动规律、等加速等减速运动规律和简谐运动规律。
二．选择题（18分，每题3分）
1、运动副是（D ）
A、两构件间接接触且相对固定的联接。
B、两构件间接接触且相对运动的联接。
C、两构件直接接触且相对固定的联接。
D、两构件直接接触且相对运动的联接。
2、曲柄摇杆机构当主动件曲柄等速转动时，从动件摇杆空回行程的平均速度大于工作
行程的平均速度，这一性质称为四杆机构的（C ）。
A、死点现象
B、运动不确定性
C、急回特性
D、行程变化
3、带传动在工作中产生弹性滑动的原因是（ C ）。
A、带与带轮之间摩擦系数小
B、所受的外载荷过大
C、带有弹性，紧边和松边有拉力差
D、初拉力过小
4、塑性材料的危险（极限）应力是（A）。
A、屈服极限σS
B、弹性极限σ e C 强度极限σ b D、比例极限σ
5、V带的横截面为梯形，其工作面为与带轮接触的（ C ）。
A.上平面
B.下平面
C.两侧面
6、压力角可作为判断机构传力性能的标志，在平面连杆机构中，压力角越大，
机构传力性能（A ）。
A 越差
B 不受影响
C 越好
三、计算以下机构的自由度，指出机构中的复合铰链，局部自由度和虚约束，说明欲使机
构具有确定运动需要几个主动件。（6分）
解：C处为复合铰链，E、E’中有一处为虚约束，F处滚子与顶杆有局部自由度（3分）F=3n－2P l－P H
=3×7－2×9－1
＝2 （2分）
机构具有确定运动需要2个主动件（1分）
四、简答题：（2x5=10分）
1、在V带传动设计中，为什么要校核带速v（5m/s≤v≤25m/s）?
答：当传递的功率一定时，带速过低，则需要的圆周力过大，带的根数增多；（2.5分）但带速过高，
则离心应力过大，使摩擦力减小，容易打滑，传动能力反而降低，因此，带的速度一般控制在5~25m/s
之间。（2.5分）
2、什么是内力？内力和外力有何关系？
答：构件受外力作用后，在产生变形的同时，在其内部也因各部分之间相对位置的改变引起内力的变化。此变化量称为附加内力，简称内力（2.5分）。
这种附加内力将随外力的增大而增大。当其达到某一限度时，将会引起构件的破坏。（2.5分）
五、作图题（26分）
1、如图，凸轮逆时针转动，作图表示图示位置的压力角，并说明为什么要限制压力角α
≤[α]？
max
答：凸轮机构中，从动件的速度v与所受正压力F之间所夹的锐角，称为凸轮机构的压力角，如图中α所示。若压力角α越大，则推动从动件的有效分力Fr越小，甚至可能小于横向分力Ft在导路中产生的摩擦力，此时无论F多大也不能使从动件运动，使机构发生
了自锁。因此，通常规定αmax≤[α]。（5分）
见上图，正确作图得3分。
2、已知一曲柄摇杆机构的曲柄AB=15mm，连杆BC=50mm，摇杆CD=28mm，机架DA=45mm，曲柄为主动件。按1：1的比例用作图法标出此机构的极位夹角θ、摇杆的摆角ψ和最小传动角γmin。（10分）
1、只画出机构运动简图得2分。
2、θ、ψ、γmin每标出其中一个得3分。
3、按比例作图且正确标出θ、ψ和γmin得10分。不按比例适当扣分。
3、球重为F p2，杆重为F p1，分别画出球C、杆AB、及球和杆组成的物体系的受力分析图（8分）
（2.5分）（2.5分）（3分）
六、计算题：（24分）
1、已知F=15KN，M=3KN.m，求A、B处支座反力。（10分）
解 (1)画受力图（2分） （2）列方程求解
由（2分）
由
得
（2分）
解得（1分）
由
得
（2分）
解得
（1分）
答：A 点的约束反力为＝4KN ，B 点的约束反力为7KN 。方向与图中假设方向相同。
2、液压缸缸盖与缸体用螺栓（其小径为15.294mm ）连接。已知缸的内径D=400mm ，缸内工作压强p=1.2MPa ，活塞杆材料的许用应力[б1]=50MPa ，螺栓材料的许用应力为[б
2]=40MPa ，试求活塞杆的直径 及螺栓的个数。
（14分）
解：（1）求活塞杆直径d
设活塞杆面积为A ，活塞面积为S
（4分）
(4分)
（2）求螺栓个数n
设单个螺栓杆面积为A 1
（2分）
个 （4分）
∑=?=00AX X
F F
∑=0
)(F M
A
023=-?-?M F F B KN F B 113/)1523(=?+=∑=0
Y
F
0=-+F F F B AY KN F F F B AY 4=-=AY F
N
D P PS F 1507204.014.341
102.141262=????===π [][]mm
F
d d F
A F 97.6114
.31050150720
44
4
16112
1=???=
≥?≤==
∴π
σσπσ[]22
11
24
1σπσ≤==
d n F
nA F []52.2010
40)10294.15(14.3150720
44
16
2322
1=?????=
≥
?-σπd F n
1、轮齿常见的失效形式有轮齿折断、疲劳点蚀、齿面磨损、胶合、塑性变形。
2、轮系中惰轮的作用是只 改变转向 而 不改变转速 。
3、普通螺栓连接强度计算中，螺栓杆的危险截面的直径是 小径__。
4、平键的工作面是两个侧面。
5、剪切变形的受力特点是外力大小相等 方向 相反 而作用线距离 很近 。剪切强度条件公
式为
。
6、选择联轴器的规格尺寸时应该同时满足
、
两条件。
7、轴按载荷分类可分为 传动轴 、心轴 、转轴 三类。其中转轴既承受弯炬 也承受 扭矩 。
二、选择题：（每小题2分，共20分）
1、在设计键联接时，键的剖面尺寸常根据 D 来选择。
A 、传递的功率大小
B 、传递的转矩大小
C 、轮毂宽度
D 、轴的直径 2、图示圆截面悬臂梁，若其它条件不变，而直径增加一倍，则其最大正应力是原来的 A 倍。
A 、
B 、8
C 、2
D 、
3、蜗杆传动的传动比为 B ：
A 、
B 、
C 、
D 、
4、 设计一对减速软齿面齿轮传动时，从等强度要求出发，大、小齿轮的硬度选择时，应使
B 。
A 、两者硬度相等
B 、 小齿轮硬度高于大齿轮硬度
C 、大齿轮硬度高于小齿轮硬度
D 、 小齿轮采用硬齿面，大齿轮采用软齿面
[]ττ≤=
A Q
n
c T T ≤[]n n ≤81
21122112d d n n i ==
122112z z n n i ==121212z z n n i ==121212z z n n n n i H H H
=--=柳 州 职 业 技 术 学 院 考 试 卷
机电工程系 班 至 年 学期
课程名称：机械设计基础 教材名称： 考试类别： 卷别： 考试方式： 闭卷
班级：__________ 姓名：_______________学号_____________
5、适用于锥形轴端，且要求有自动调心作用时应选用：A
A 、半圆键联接
B 、 楔键联接
C 、普通平键联接、
D 、花键 6、下述转轴的设计步骤正确的是：A
A 、选择材料及热处理方法——估算最小轴径——轴的结构设计——按扭弯组合强度校核
B 、按扭弯组合强度校核——选择材料及热处理方法——估算最小轴径——轴的结构设计
C 、选择材料及热处理方法——按扭弯组合强度校核——估算最小轴径——轴的结构设计
7、转速高，主要承受较低的径向载荷时可以选择： B
A 、推力滑动轴承
B 、深沟球轴承
C 、推力球轴承 8、按弯扭合成计算轴的强度时，当量弯矩
，式中，α是为了考虑
扭矩产生的应力 B
A 、方向不同
B 、循环变化特性可能不同
C 、类型不同
D 、位置不同 9、一对斜齿圆柱齿轮传动中， A 的计算值不应圆整。
A 、分度圆直径
B 、齿轮宽度
C 、 传动中心距a
D 、 齿数z
10、如图，钢板用螺栓联接，为保证螺栓的安全和可靠，应对螺栓进行 A 强度计算。
A 、挤压和剪切；
B 、轴向拉伸与压缩；
C 、弯曲；
D 、扭转；
三 简答题：（14分）
1、 为什么对于重要的螺栓连接要控制螺栓的预紧力F ′?控制预紧力的方法有哪几种?
（5分）
答案：螺纹联接预紧目的：增加联接的刚度、紧密性和提高防松能力。（1分） 预紧力过大：螺杆静载荷增大、降低本身强度。（1分）
预紧力过小：工作不可靠。所以重要的螺栓连接要控制螺栓的预紧力F ′（1分） 控制预紧力的方法：可凭经验、测力矩扳手、定力矩扳手、测量伸长量（2分） 2、用α=20°的滚刀加工一个β=12°，Z=14的标准斜齿轮，是否会产生根切？（5分） 答案：标准正常齿斜齿轮不发生根切最少齿数有
（2分）
取
（1分）
Z=14，会产生根切（2分）
3、 试按顺序叙述设计键联接的主要步骤（4分） 答案：键的选择计算一般步骤 工作要求→键的类型（1分）
2
)(2t e M M M α+=t M
91
.15cos 17cos 33min v min ===ββz z 16min =z
依轴径d→键的b ×h（查标准）（1分）
轮毂宽度B→选键长L(L＜B并套标准) （1分）
强度校核（1分）
四结构分析题目：（16分）
1、下图轴系结构标出10处错误，请说明错误原因。（每处1分，共10分）
①无定位轴肩②端盖无密封③键槽太长
④无非定位轴肩⑤套筒太高⑥轴承没定位
⑦齿轮轴向定位不确定⑧无调整垫片⑩端盖端面无凹坑加工量大
2、判定下图中蜗轮，蜗杆的回转方向。（6分）
a)判定蜗轮n2回转方向b)判定蜗杆n1回转方向
五、计算题（30分）
1、在图示的轮系中，已知各轮齿数为Z1=20，Z2=25，Z2′=30，Z3=20，Z4=70，n1=750r/min,顺时针方向转动，试求n H的大小，方向。（8分）
解：1 分轮系：1－2为定轴轮系；2·－3－4－H为行星轮系
2计算定轴轮系传动动比i12=n1/n2=－Z2/ Z1=－25/20（2分）
则n2＝600 r/min，且与n1反向（2分）
3计算行星轮系传动动比i2’4H=(n2-n H)/(n4- n H)=-( Z3 Z4/ Z2′Z3) （2分）
其中n4=0
则得n H＝180 r/min，与n1反向（2分）
2、两个标准圆柱齿轮传动，已测得齿数z1=22，z2=98，小齿轮齿顶圆直径d a=240mm，大齿
轮全齿高h =22.5mm ，试判断这两个齿轮能否正确啮合？（10分）
解：由于两齿轮都是标准直齿圆柱齿轮，所以压力角α1=α2=20°（3分）
又由于d a =240mm ，由公式d a1=（z+2h a *）m 知：m 1=240/（22+2×1.0）=10mm ；（3分）
由：h =（2 h a *+c *）m 知：
m 2=22.5/（2×1.0+0.25）=10 mm= m 1（3分） 所以这两个齿轮能正确啮合。（1分）
3、已知6314型轴承（C r =105000N, C or =68000N ），轴承转速n =1500r/min ，所受径向载荷F r =5000N ，轴向载荷F a =2500N ，有轻微冲击，f p =1.2，常温下工作，f t =1，试求其寿命。（12分）
解：1) 计算
值，并确定e 值
由表查得：当=0.028 时，e =0.22 ；
当
=0.056时，e =0.26。用线性插值法
确定所求e 值 得 e ≈0.24。 （2分）
2) 计算当量动载荷P
（2分）
=0.5>e
由表查得X =0.56 ，Y =1.87（用内插法求得） （2分）
则 P =（0.56×5000+1.87×2500）=7475N （1分） 3) 计算轴承寿命
（2分）
已知
=1.2，
=1，6314型轴承为深沟球轴承，寿命指数ε=3，则 （1分）
=17822 h （2分）
柳州职业技术学院
r
a C F 0/037.068000
2500
0==r a C F r
a C F 0/r
a C F 0/a
r YF XF P +=5000
2500=r a F F ε
???? ??=
P f C f n L p t h 16667p
f t
f 3
74752.11050001150016667?
??
????=h L
/ 学年第学期期考试试卷标准答案
闭卷【√】课程：机械结构分析与设计出卷人：考试类型：开卷【】适用班级：
1【B】、2【C】、3【D】、4【A】、5【C】
二、填空题
1．独立运动；3
2．弯曲疲劳强度，接触疲劳强度
3．轴径d，侧面
4．等速运动；等加速等减速运动规律
5．中心距；传动比
三、简答题
1、原动件数等于机构自由度时，机构具有确定运动。
2、螺栓联接,适用于被联接件厚度不大,需经常拆装的场合.2分
螺钉联接:适用于其中一个零件较厚且不需经常拆装的场合.2分
双头螺栓联接:适用于其中一个零件较厚且需要反复拆装的场合.2分
紧定螺钉联接:适用于固定轴和轴上零件,传递不大载荷的联接.2分
四、解：组成周转轮系：
齿轮1和3的转向相反，
设：则
所以，系杆H的转速大小为8.3r/min，方向与轮1转向相反。
五、1、F=3x5-2x7-0=1 D——复合铰链
2、F=3x5-2x7-0=1 CDEFG、IJKLH——之一为虚约束，A、B——之一为虚约束六．1．
七、
H
,3,2
2,1'
-
,
200
1
=
n50
3
-
=
n
min)
/
(3.8
20
15
60
25
50
200
)1
(
2
1
3
2
3
1
13
r
n
n
n
z
z
z
z
n
n
n
n
i
H
H
H
H
H
H
-
=
∴
?
?
-
=
-
-
-
∴
'
?'
-
=
-
-
=
H
n
若
则 九、①轴肩过高 ②无轴向定位 ③不能准确定位 ④套筒定位轴承不合理 ⑤静止件和活动件相碰 10分
柳州职业技术学院
/ 第 学期考试试卷标准答案
闭卷【√】
课程：机械结构分析与设计出卷人： 张沈宏 考试类型：开卷【 】 适用班级： 1、剪力、弯矩 2、集中力、集中力偶、分布载荷。3、主矢（或合力），主矩（或力偶）4、强度、刚度、稳定性5、两力等值、反向、共线。6、移动、转动 。 7、相反 8、断后伸长率、断面收缩率 9、Fasin β 10、静定 二、判断题 1、【×】 2、【√】 3、【√】 4、【×】 5、【√】 6、【×】 7、【×】 8、【×】 三、选择题 1、【D 】 2、【B 】3、【B 】4、【A 】5、【B 】6、【C 】7、【C 】 、作图与计算 四、解：（解：F A =F B =F
()()()()()())2(641640206arccos arccos )
2(2
cos 221421分分'=+?=+=∴+=+=
o n n z z m z q m
z z m a ββ1
2S F S a <+a F
S A S A -==1211
,=
max M 4l
F M M B A ?
==
2、
3、解：
4、解：以B 为研究对象
5、解：
[]σσ≤=
Z W M
[]Z W l F ?≤?σ4KN F 92.3710104410237160333=?????≤-KN F 92.37max =2416
.0d
F dh
F ππ=h d 4.2=m AC AB BC 522=+=KN
G KN
G KN F A F
KN
G KN F A F
G F F F G
F G F CB CB
CB AB AB AB AB B C AB CB CB 8.288.28488]2[3648160]1[;
3
4
,0cos 35
,0sin ≤∴≤?≤?=≤=≤?≤?=≤==∴=+-=∴=+
?σ
σ
σσααKN
F F W T M F T F M Z
94.6,
10120)1.0(32
1
22.1],
[,
2.1,2.1332
2≤?≤?≤+=
?=?=πσσ
一
、
填空：
1、双曲柄机构曲柄摇杆机构；
2、曲柄与连杆共线时为；
3、传
动角； 4、凸轮轮廓曲线； 5、大小；6、双头螺栓联接三角形细
牙螺纹； 7 节圆；8、深沟球轴承直径系列2 内径75mm；
9、滚子轴承球轴承； 10、基圆； 11、齿面接触疲劳强度齿根弯
曲疲劳强度；12、棘轮槽轮； 13 、周向轴向
二、简答题
1 （1）1 具有确定运动（2）1 具有确定运动
2
3
4、
L
AB1
=L
AB2
，L
B1C1
=L
B2C2
L
AC1
=L
BC-
L
AB
=52mm (a)
L
AC2
=L
BC
+L
AB
=65mm (b)
（a），(b)联立解得：
L
BC
=58.5mm
L
AB
=6.5mm
有急回特性
5 、
1：轴肩高于轴承内圈； 2：轴肩定位； 3：轴承无轴向定位； 4：健
C2
B1
槽宽度长于轮毂宽度 三、计算
1、 z 2-z 1=z 3-z 2' z 3=z 2-z 1+z 2'=48-20+20=48 (n 1-n H )/(n 3-n H )=z 2z 3/z 1z 2 n 3=0
i 1H =1-48*48/20*20=-4.76
3 、 S=0.68Fr
S 1=0.68Fr 1=0.68*3300N=2244N S 2=0.68Fr 2=0.68*1000N=680N S 2+Fx=680+900=1580N
F a2=S 1-Fx=2244-900=1344N Fa 1/Fr 1=2244/3300=0.68=e Fa 2/Fr 2=1340/1000=1.344>e P 1=3300N
P 2= 0.41*1000+0.87*1344=1579N
柳州职业技术学院
/ 学年第 学期期 考试试卷标准答案
闭卷【√】
课程：机械结构分析与设计出卷人： 考试类型：开卷【 】 适用班级：
1【.A 】2.【C 】3【C 】. 4【.B 】5【B 】. 二．填空
1．定轴轮系；周转轮系 2．原动件；等于 3．压力角；越好 4．法；基
5．深沟球轴承，80
三．简答
1． 这两个齿轮的模数和压力角分别相等
2．转动副是具有一个独立相对转动的运动副；移动副是沿一个方向独立相对移动的运动副。它们都是平面低副，具有一个自由度。 四、计算自由度
1、解：n=4 P l =5 P H =0
所以 F=3n-2P l -P H =3×4-2×5-0=2 B 处有复合铰链
2、解：n=4 P l =5 P H =1
所以 F=3n-2P l -P H =3×4-2×5-1=1 C 处有局部自由度 E 处有复合铰链 F 或G 为虚约束
五、设计计算题 1
2、左旋 由，得
3、解：1） 3 左旋，4 右旋
2
3
4
六．解：1处：轴承定位高度超过内圈厚度；
2处：轴段长应比轮毂稍短，且定位高度超过轴承内圈厚度；
mq d =12==m d q βαtg F F tg F
F T T F T ?====
111,,22N
A Y R X P P R A R A A S 12610085.010041.02222211111122111=?+?=+==∴100,100)(10000,99).(11
11113132
13
213
11-===='-=-==H H H
H H i z ii
i z i z z z z i i i
3处：圆螺母固定应有退刀槽。
《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
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。
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
二、填空题 16．槽轮机构的主要参数是 和 。 17．机械速度的波动可分为 和 两类。 18．轴向尺寸较大的回转件，应进行 平衡，平衡时要选择 个回转平面。 19．当一对齿轮的材料、齿数比一定时，影响齿面接触强度的几何尺寸参数主要是 和 。 20．直齿圆柱齿轮作接触强度计算时，取 处的接触应力为计算依据，其载荷由 对轮齿承担。 21．蜗杆传动作接触强度计算时，铝铁青铜ZCuAl10Fe 3制作的蜗轮，承载能力取决于抗 能力；锡青铜ZCuSn10P 1制作的蜗轮，承载能力取决于抗 能力。 22．若带传动的初拉力一定，增大 和 都可提高带传动的极限摩擦力。 23．滚子链传动中，链的 链速是常数，而其 链速是变化的。 24．轴如按受载性质区分，主要受 的轴为心轴，主要受 的轴为传动轴。 25．非液体摩擦滑动轴承进行工作能力计算时，为了防止过度磨损，必须使 ； 而为了防止过热必须使 。 16．槽数z 拨盘圆销数K 17. 周期性 非周期性 18．动 两 19. 分度圆直径d 1（或中心距a ） 齿宽b 20. 节点 一 21. 胶合 点蚀22．包角1α 摩擦系数 23. 平均 瞬时 24．弯矩 扭矩 25. [][]υυp p p p ≤≤ 三、分析题 26． 图1所示链铰四杆机构中，各构件的长度为a =250mm,b =650mm, C =450mm,d =550mm 。 试问：该机构是哪种铰链四杆机构，并说明理由。 图1 最短杆与最长杆长度之和（250+650）小于其余两杆长度之和（450+550），满足存在曲柄的 必要条件，且最短杆为连架杆。 故该铰链四杆机构为曲柄摇杆机构。 27． 图2所示展开式二级斜齿圆柱齿轮传动，I 轴为输入轴，已知小齿轮1的转向n 1和齿
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
机械设计基础复习题（一） 一、判断题：正确的打符号√，错误的打符号× 1．在实际生产中，有时也利用机构的"死点"位置夹紧工件。( ) 2. 机构具有确定的运动的条件是：原动件的个数等于机构的自由度数。( ) 3．若力的作用线通过矩心，则力矩为零。( ) 4．平面连杆机构中，连杆与从动件之间所夹锐角称为压力角。( ) 5．带传动中，打滑现象是不可避免的。( ) 6．在平面连杆机构中，连杆与曲柄是同时存在的，即只要有连杆就一定有曲柄。 ( ) 7．标准齿轮分度圆上的齿厚和齿槽宽相等。( ) 8．平键的工作面是两个侧面。( ) 9．连续工作的闭式蜗杆传动需要进行热平衡计算，以控制工作温度。( ) 10．螺纹中径是螺纹的公称直径。（） 11．刚体受三个力作用处于平衡时，这三个力的作用线必交于一点。( ) 12．在运动副中，高副是点接触，低副是线接触。( ) 13．曲柄摇杆机构以曲柄或摇杆为原动件时，均有两个死点位置。( ) 14．加大凸轮基圆半径可以减少凸轮机构的压力角。( ) 15．渐开线标准直齿圆柱齿轮不产生根切的最少齿数是15。( ) 16．周转轮系的自由度一定为1。( ) 17．将通过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂直的平面定义为中间平面。( ) 18．代号为6205的滚动轴承，其内径为25mm。( ) 19．在V带传动中，限制带轮最小直径主要是为了限制带的弯曲应力。( ) 20．利用轴肩或轴环是最常用和最方便可靠的轴上固定方法。( ) 二、填空题 1．直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是相等，相等。 2．螺杆相对于螺母转过一周时，它们沿轴线方向相对移动的距离称为 。 3．在V带传动设计中，为了限制带的弯曲应力，应对带轮的 加以限制。 4．硬齿面齿轮常用渗碳淬火来得到，热处理后需要加工。5．要将主动件的连续转动转换为从动件的间歇转动，可用机构。6．轴上零件的轴向固定方法有、、、等。7．常用的滑动轴承材料分为、、三类。8．齿轮轮齿的切削加工方法按其原理可分为和两类。9．凸轮机构按从动件的运动形式和相对位置分类，可分为直动从动件凸轮机构和凸轮机构。 10．带传动的主要失效形式是、及带与带轮的磨损。11．蜗杆传动对蜗杆导程角和蜗轮螺旋角的要求是两者大小和旋向。闭式蜗杆传动必须进行以控制油温。12．软齿面齿轮常用中碳钢或中碳合金钢制造，其中大齿轮一般经处理，而小齿轮采用处理。
第一章 平面机构的自由度和速度分析 题1-1 在图示偏心轮机构中，1为机架，2为偏心轮，3为滑块，4为摆轮。试绘制该机构的运动简图，并计算其自由度。 题1—2 图示为冲床刀架机构，当偏心轮1绕固定中心A 转动时，构件2绕活动中心C 摆动，同时带动刀架3上下移动。B 点为偏心轮的几何中心，构件4为机架。试绘制该机构的机构运动简图，并计算其自由度。 题1—3 计算题1－3图a ）与 图b ）所示机构的自由度（若有复合铰链，局部自由度或虚约束应明确指出）。 A B C 1 2 3 4 a) 曲柄摇块机构 A B C 1 2 3 4 b) 摆动导杆机构 题解1－1 图
题1－3图a）题1－3图b） 题1—4计算题1—4图a、图b所示机构的自由度（若有复合铰链，局部自由度或虚约束应明确指出），并判断机构的运动是否确定，图中画有箭头的构件为原动件。 题1—5 计算题1—5图所示机构的自由度（若有复合铰链，局部自由度或虚约束应明确指出）,并标出原动件。 题1—5图题解1—5图
题1-6 求出图示的各四杆机构在图示位置时的全部瞬心。 第二章 连杆机构 题2-1在图示铰链四杆机构中，已知 l BC =100mm ，l CD =70mm ，l 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l AB 的最大值； （2）若此机构为双曲柄机构，求l AB 最小值； （3）若此机构为双摇杆机构，求l AB 的取值范围。 题2-2 如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θ，最小传动角g min ； （3）设滑块为主动件，试用作图法确定该机构的死点位置 。 题2-3 图示为偏置曲柄滑块机构，当以曲柄为原动件时，在图中标出传动角的位置， 并给出机构传动角的表达式，分析机构的各参数对最小传动角的影响。 A C D 题2-1图
第一章 1-2、n=5,P L=7;F=1 1-3、a) n=7,P L=10 F=1 ,复合铰链C; b )n=7,P L=9, P H=1; F=2，局部自由度G，复合铰链C，虚约束EF f) n=7P L=10; F=1; h) n=9,P L=12, P H=2; F=1或者n=8,P L=11, P H=1; F=1, 第二章 2-2、单个螺栓允许的为3.372KN,因为为2个螺栓，所以允许的最大静载荷为6.745KN 2-3、螺钉联结允许的最大牵曳力为841.04N 2-6、参考38页例题 2-10、选用挤压应力为110MPa,键的类型为平键A型；能传递的最大扭矩为2.71KNm 第三章 3-2、齿轮齿数：54，模数：2.5，分度圆直径：135mm，顶圆直径：140mm，根圆直径：128.75mm 3-3、1）切向力垂直纸面向外，径向力向上；2）切向力垂直纸面向内，径向力向上；3）切向力垂直纸面向内，径向力向下，轴向力向左；4）切向力垂直纸面向外，径向力向下，轴向力向左；5）切向力垂直纸面向外，径向力向上，轴向力向左。
3-5、按接触疲劳强度计算的最大扭矩为（取K=1.2）：18.57Nm，最大功率19.45KW：以齿根弯曲疲劳强度校核：安全系数取1.4，1Fσ=59.79<314.29Mpa, 2Fσ=52.75<234.28Mpa,故减速器能传递的功率为19.45KW。 3-7、斜齿轮的螺旋角：‘’ ’24 13 ，分度圆直径： 10 53.88mm,135.99mm，顶圆直径：58.88mm,140.99mm，根圆直径：47.63mm,129.74mm，端面模数：2.566mm，当量齿数：22.75,57.41。 3-8、（1）齿轮2 右旋，齿轮3右旋，齿轮4左旋；（2）齿轮2各分力分别为：径向力：1594N,轴向力：599N,法向力413N。齿轮3各分力: 径向力：2.73K N,轴向力：1.02KN,法向力614.2N 3-12、（1）齿轮3：左旋,螺旋角为“ ‘21 13 ；齿轮4：右旋，螺 23 旋角为“ ‘21 13 。 23 第四章 4-3、（1）齿轮3右旋；齿轮4左旋；（2）蜗轮切向力=7876.3N，径向力=2866.7N，轴向力=2187.9N。斜齿轮切向力=16.3KN，径向力=6.18KN，轴向力4744.5KN。 4-4、齿轮1左旋，齿轮2右旋，蜗轮顺时针方向；（2）切向力垂直纸面向外，轴向力向右，径向力向上；（3）螺旋角‘’ ’19 12 ， 50 导程角‘’ ’35 11 ，转矩为439NM 18 第五章
《机械设计基础》考试题库 一、 填空题 1. 机械是（机器）和（机构）的总称。 2. 机构中各个构件相对于机架能够产生独立运动的数目称为（自由度）。 3. 平面机构的自由度计算公式为：（F=3n-2P L -P H ）。 4. 已知一对啮合齿轮的转速分别为n 1、n 2，直径为D 1、D 2，齿数为z 1、z 2，则其传动比i= （n 1/n 2）= （D 2/D 1）= （z 2/ z 1）。 5. 在传递相同功率下，轴的转速越高，轴的转矩就（越小）。 6. 在铰链四杆机构中，与机架相连的杆称为（连架杆），其中作整周转动的杆称为（曲柄），作往复摆动的杆称为（摇杆），而不与机架相连的杆称为（连杆）。 7. 平面连杆机构的死点是指（从动件与连杆共线的）位置。 8. 平面连杆机构曲柄存在的条件是①（最短杆与最长杆长度之和小于或等于其它两杆长度之和）②（连架杆和机架中必有一杆是最短杆）。 9. 凸轮机构主要由（凸轮）、（从动件）和（机架）三个基本构件组成。 10. 带工作时截面上产生的应力有（拉力产生的应力）、（离心拉应力）和（弯曲应力）。 11. 带传动工作时的最大应力出现在（紧边开始进入小带轮）处，其值为：σmax=σ1＋σb1＋σc 。 12. 渐开线的形状取决于（基）圆。 13. 一对齿轮的正确啮合条件为：（m 1 = m 2）与（α 1 = α2）。 14. 一对齿轮连续传动的条件为：（重合度1>ε）。 15. 齿轮轮齿的失效形式有（齿面点蚀）、（胶合）、（磨损）、 （塑性变形）和（轮齿折断）。 16. 蜗杆传动是由（蜗杆、蜗轮）和（机架）组成。 17. 常用的轴系支承方式有（向心）支承和（推力）支承。 18. 轴承6308，其代号表示的意义为（6：深沟球轴承、3：直 径代号，08：内径为Φ40）。 19. 润滑剂有（润滑油）、（润滑脂）和（气体润滑剂）三类。 20. 轴按所受载荷的性质分类，自行车前轴是（心轴）。 21. 在常用的螺纹牙型中（矩形）形螺纹传动效率最高，（三角） 形螺纹自锁性最好。 22. 轴承可分为（滚动轴承）与（滑动轴承）两大类。 23. 轴承支承结构的基本形式有（双固式）、（双游式）与（固 游式）三种。 24. 平面连杆机构基本形式有（曲柄摇杆机构）、（双曲柄机构） 与（双摇杆机构）三种。 25. 按接触情况，运动副可分为（高副）与（低副） 。 26. 轴上与轴承配合部分称为（轴颈）；与零件轮毂配合部分 称为（轴头）；轴肩与轴线的位置关系为（垂直）。 27. 螺纹的作用可分为（连接螺纹）和（传动螺纹） 两类。 28. 轮系可分为 （定轴轮系）与（周转轮系）两类。 29. 构件是机械的（运动） 单元；零件是机械的 （制造） 单 元。 二、 判断题 1. 一个固定铰链支座，可约束构件的两个自由度。× 2. 一个高副可约束构件的两个自由度。× 3. 在计算机构自由度时，可不考虑虚约束。× 4. 销联接在受到剪切的同时还要受到挤压。√ 5. 两个构件之间为面接触形成的运动副，称为低副。√ 6. 局部自由度是与机构运动无关的自由度。√ 7. 虚约束是在机构中存在的多余约束,计算机构自由度时应除 去。√ 8. 在四杆机构中，曲柄是最短的连架杆。× 9. 压力角越大对传动越有利。× 10. 在曲柄摇杆机构中，空回行程比工作行程的速度要慢。× 11. 减速传动的传动比i ＜1。× 12. 在Ｖ带传动中，其他条件不变，则中心距越大，承载能力越 大。× 13. 带传动一般用于传动的高速级。× 14. 带传动的小轮包角越大，承载能力越大。√ 15. 选择带轮直径时，直径越小越好。× 16. 渐开线上各点的压力角不同，基圆上的压力角最大。× 17. 基圆直径越大渐开线越平直。√ 18. 在润滑良好的闭式齿轮传动中，齿面疲劳点蚀失效不会发生。 × 19. 只承受弯矩而不受扭矩的轴，称为心轴。√ 20. 螺钉联接用于被联接件为盲孔，且不经常拆卸的场合。√ 21. 受弯矩的杆件，弯矩最大处最危险。× 22. 仅传递扭矩的轴是转轴。√ 23. 用联轴器时无需拆卸就能使两轴分离。× 24. 用离合器时无需拆卸就能使两轴分离。 √ 三、 简答题： 1. 机器与机构的主要区别是什么？ 2. 构件与零件的主要区别是什么？ 3. 蜗杆传动的正确啮合条件是什么？ 4. 如何判断四杆机构是否有急回性质？极位夹角θ与急回性质有何关系？ 5. 何谓带传动的弹性滑动和打滑？能否避免？ 6. 一对相啮合齿轮的正确啮合条件是什么？ 7. 一对相啮合齿轮的连续传动条件是什么？ 8. 齿轮为什么会发生根切现象？ 9. 何谓定轴轮系，何谓周转轮系？ 10. 为什么大多数螺纹联接必须防松？防松措施有哪些？ 11. 机器有哪些特征?机构与机器的区别何在? 五、单项选择题： 1. （B ）是构成机械的最小单元，也是制造机械时的最小单元。 Ａ. 机器；Ｂ.零件；Ｃ.构件；Ｄ.机构。 2. 两个构件之间以线或点接触形成的运动副，称为（B ）。 Ａ. 低副；Ｂ.高副；Ｃ. 移动副；Ｄ. 转动副。 3. 一端为固定铰支座，另一端为活动铰支座的梁，称为（B ）。 Ａ. 双支梁；Ｂ.外伸梁；Ｃ. 悬臂梁。 4. 一端为固定端，另一端为自由的梁，称为（C ）。 Ａ. 双支梁；Ｂ.外伸梁；Ｃ. 悬臂梁。 5. 一般飞轮应布置在转速（B ）的轴上。 Ａ. 较低；Ｂ. 较高；Ｃ. 适中。 6. 在下列平面四杆机构中，有急回性质的机构是（C ）。 Ａ. 双曲柄机构；Ｂ. 对心曲柄滑块机构；Ｃ. 摆动导杆机构； Ｄ. 转动导杆机构。 7. 带传动是借助带和带轮间的（B ）来传递动力和运动的。 Ａ. 啮合；Ｂ.磨擦；Ｃ. 粘接。 8. 曲柄摇杆机构的死点发生在（C ）位置。 Ａ. 主动杆与摇杆共线；Ｂ. 主动杆与机架共线；Ｃ.从动杆与连杆共线；Ｄ. 从动杆与机架共线。 9. 在带传动中(减速传动) ，带的应力最大值发生在带（C ）。 Ａ. 进入大带轮处；Ｂ. 离开大带轮处；Ｃ. 进入小带轮处；Ｄ. 离开小带轮处。 10. 一对渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合的条件是（D ）。 Ａ. 两齿轮的模数和齿距分别相等； Ｂ. 两齿轮的齿侧间隙为零； Ｃ. 两齿轮的齿厚和齿槽宽分别相等；Ｄ. 两齿轮的模数和压力角分别相等。 Ｄ. 蜗杆圆周速度提高。
****学院 -- 学年第学期期考试试卷 课程：机械设计基础出卷人：考试类型：闭卷【√】 开卷【】适用班级： 班级学号姓名@ 得分 一、填空题（25分，1分/空） 1．两构件之间为接触的运动副称为低副，引入一个低副将带入个约束。 2．如图所示铰链四杆机构中，若机构 , 以AB杆为机架时，为机构； 以CD杆为机架时，为机构； 以AD杆为机架时，为机构。 3．在凸轮机构从动件的常用运动规律中，、运动规律有柔性冲击。 4．采用标准齿条刀具加工标准齿轮时，其刀具的线与轮坯圆之间做纯滚动；加工变位齿轮时，其刀具的线与轮坯圆之间做纯滚动。一对相啮合的大小齿轮齿面接触应力的关系是，其接触强度的关系是。 5．普通平键的工作面是，工作时靠传递转矩；其剖面尺寸按选取，其长度根据决定。6．螺纹常用于联接，螺纹联接常用的防松方法有，和改变联接性质三类。 7．轴按照承载情况可分为、和。自行车的前轴是，自行车的中轴是。 二、问答题（16分，4分/题） 1．加大四杆机构原动件上的驱动力，能否是该机构越过死点位置为什么 2．一对标准直齿轮，安装中心距比标准值略大，试定性说明以下参数变化情况：（1）齿侧间隙；（2）节圆直径；（3）啮合角；（4）顶隙 3．在机械传动系统中，为什么经常将带传动布置在高速级带传动正常运行的条件是什么 4．移动滚子从动件盘形凸轮机构若出现运动失真，可采取什么改进措施 三、# 四、计算题（49分） 1．某变速箱中，原设计一对直齿轮，其参数为m=2.5mm，z1=15，z2=38；由于两轮轴孔中心距为70mm，试改变设计采用斜齿轮传动，以适应轴孔中心距。试确定一对斜齿轮的主要参数（模数、齿数、压力角、螺旋角），并判断小齿轮是否根切。（15分） 2．图示轮系中，已知各轮齿数为：z1= z2′= z3′=15，z2=25，z3= z4=30，z4′=2（左旋），z5=60，z5′=20（m=4mm）。 若n1=500r/min，转向如图所示，求齿条6的线速度v的大小和方向。（16分）
一、填空题：（每空1分，计32分） 1. 按表面间摩擦状态不同,滑动轴承可分为 液体摩擦 滑动轴承和 非液体摩擦 滑动轴承 2. 普通螺栓连接的凸缘联轴器是通过 摩擦力矩 传递转矩的；铰制孔螺栓连接的凸缘联轴器是通过 剪切与挤压 传递转矩的。 3. 三角形螺纹的牙型角为 60度 ，因其具有较好的 自锁 性能，所以通常用于 连接 。 4. 滑动轴承轴瓦上浇铸轴承衬的目的是 提高轴瓦的减磨耐磨性能 写出一种常用轴承衬材料的名称 轴承合金 。 5. 普通平键的工作面是 两侧面 ，其主要失效形式为 平键被压溃 ，其剖面尺寸b*h 是根据 轴的直径 来选择的。 6. 轮齿折断一般发生在 齿根 部位，为防止轮齿折断，应进行 齿根弯曲疲劳 强度计算。 7. 滚动轴承的基本额定寿命是指一批轴承，在相同运转条件下，其中 90 ％的轴承不发生 疲劳点蚀 前所运转的总转数。 8. 按工作原理不同，螺纹连接的防松方法有 摩擦防松 、 机械防松 和 破坏螺纹副防松 。 9.转速与当量动载荷一定的球轴承，若基本额定动载荷增加一倍，其寿命为原来寿命的 8 倍。 10.蜗杆传动中，蜗杆分度圆柱上的螺旋线升角应等于蜗轮分度圆上的螺旋角，且两螺旋线方向应 相同 。 11.机构具有确定运动的条件是（1） 机构自由度大于零 （2） 原动件数等于自由度数 。 12.曲柄摇杆机构中，当 曲柄 与 机架 处于两次共线位置之一时，出现最小传动角。 13.圆柱螺旋弹簧的特性线是表示弹簧 受力与变形 之间的关系曲线；弹簧受轴向工作载荷时，其簧丝横截面上的应力最大点在 簧丝内侧点 ； 哈工大2004年秋季学期 机械设计基础（80学时） 试题答案
平面机构及其自由度 1、如图a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。试绘出其机构运动简图（各尺寸由图上量取），分析其是否能实现设计意图？并提出修改方案。 解 1）取比例尺 绘制其机构运动简图（图b）。 l 图 b） 2）分析其是否能实现设计意图。 GAGGAGAGGAFFFFAFAF
GAGGAGAGGAFFFFAFAF 由图b 可知，3=n ，4=l p ，1=h p ，0='p ，0='F 故：00)0142(33)2(3=--+?-?='-'-+-=F p p p n F h l 因此，此简单冲床根本不能运动（即由构件3、4与机架5和运动副B 、C 、D 组成不能运动的刚性桁架），故需要增加机构的自由度。 3）提出修改方案（图c ）。 为了使此机构能运动，应增加机构的自由度（其方法是：可以在机构的适当位置增加一个活动构件和一个低副，或者用一个高副去代替一个低副，其修改方案很多，图c 给出了其中两种方案）。
GAGGAGAGGAFFFFAFAF 图 c 1） 图 c 2） 2、试画出图示平面机构的运动简图，并计算其自由度。 解：3=n ，4=l p ，0=h p ，123=--=h l p p n F 解：4=n ，5=l p ，1=h p ，123=--=h l p p n F 3、计算图示平面机构的自由度。
GAGGAGAGGAFFFFAFAF 解：7=n ，10=l p ，0=h p ，123=--=h l p p n F
机械设计基础课程形成性考核作业（一） 第1章静力分析基础 1．取分离体画受力图时，__CEF__力的指向可以假定，__ABDG__力的指向不能假定。 A．光滑面约束力B．柔体约束力C．铰链约束力D．活动铰链反力E．固定端约束力F．固定端约束力偶矩G．正压力 2．列平衡方程求解平面任意力系时，坐标轴选在__B__的方向上，使投影方程简便；矩心应选在_FG_点上，使力矩方程简便。 A．与已知力垂直B．与未知力垂直C．与未知力平行D．任意 E．已知力作用点F．未知力作用点G．两未知力交点H．任意点 3．画出图示各结构中AB构件的受力图。 4．如图所示吊杆中A、B、C均为铰链连接，已知主动力F＝40kN,AB＝BC＝2m,α＝30?.求两吊杆的受力的大小。
∑=0 Fx 又因为AB=BC α α 答：当机构的原动件数等于自由度数时，机构具有确定的运动 2．什么是运动副？什么是高副？什么是低副？ 答：使两个构件直接接触并产生一定相对运动的联接，称为运动副。以点接触或线接触的运动副称为高副，以面接触的运动副称为低副。 3．计算下列机构的自由度，并指出复合铰链、局部自由度和虚约束。
（1）n ＝7，P L ＝10，P H ＝0 （2）n ＝5，P L ＝7，P H ＝0 H L P P n F --=23 H L P P n F --=23 =10273?-? =7253?-? 1= 1= C 处为复合铰链 （3）n ＝7，P L ＝10，P H ＝0 （4）n ＝7，P L ＝9，P H ＝1 H L P P n F --=23 H L P P n F --=23 =10273?-? =19273-?-? 1= 2= E 、E ’有一处为虚约束 F 为局部自由度
2007～2008下学期《机械设计基础》期考试题(B) 一、填空题（30分） 1、根据轮系中各轮轴线在空间的相对位置是否固定，轮系分（）和（）两类。 2、按轴的承载情况不同,可分为（），（），（）。 3、当两个构件通过运动副联接，任一个构件的运动受到限制，从而使自由度减少，这种限制就称为（）。 4、一对直齿圆柱齿轮要正确啮合，其（）和（）必须相等。 5、铰链四杆机构的基本类型有（）、（）、（）三种。 6、加惰轮的轮系只改变（），不改变（）。 7、直齿圆柱齿轮的基本参数有（）、（）、（）、齿顶高系数和顶隙系数。 8、凸轮机构按从动件形式的不同可分为（）从动杆、（）从动杆和（）从动杆。 9、键联接主要用于联接（）和（）用来确定转动零件的（）和（）。 10、螺纹联接的防松方法常用（）、（）、（）。 11、根据摩擦性质的不同,轴承可以分为（）( ）两大类。 12、根据工作原理的不同,离合器主要分为 ( )( ）两大类 三、选择题：（15分） 1、机械中常利用（）的惯性力来越过机构的死点位置。 A、主动构件 B、联接构件 C、从动构件 2、普通螺纹的牙型角是（）。 A、30° B、55° C、60° 3、（）个构件直接接触产生某种相对运动的联接称为运动副。 A、1 B、2 C、3 4、标准齿轮的压力角为20°，在（）上。 A、基圆 B、分度圆 C、节圆 5、复合铰链的转动副数为（）。 A、活动构件数－1 B、构件数－1 C、等于构件数 6、一对渐开线齿轮传动（）。 A、保持传动比恒定不变； B、传动比与中心距有关 C、在标准中心距的条件下，分度圆与节圆不重合。 7、螺纹的公称直径是指（）。 A、螺纹小径 B、螺纹中径 C、螺纹大径 8、双线螺纹的螺距P=导程L的（）倍。 A、1/2 B、2 C、3/2 9、一个作平面运动的构件具有（）个自由度。 A、1 B、2 C、3 10、在不能开通孔或拆卸困难的场合宜采用（）。 A、圆柱销 B、圆锥销55° C、内螺纹圆柱销(圆锥销) 四、指出下面机构运动简图中的复合铰链、局部自由度和虚约束，并计算机构的自由度，并判断机构是否具有确定的相对运动。（15分）
机械设计基础试卷 1 一、选择题：本大题共15个小题，每小题3分，共45分。在每小题给出的 四个选项中，只有一项符合题目的要求，把所选择项前的字母填在题后的括号内。 1．下列铰链四杆机构中，能实现急回运动的是 B A．双摇杆机构 B.曲柄摇杆机构 C．双曲柄机构 D.对心曲柄滑块机构 2．平面连杆机构中，当传动角γ较大时，则 A A．机构的传力性能较好 B. 机构的传力性能较差 C．可以满足机构的自锁要求 D.机构的效率较低 3．当一对渐开线齿轮制成后，即使两轮的中心距稍有改变，其角速度比仍保持原值不 变，原因是：D A. 压力角不变 B. 啮合角不变 C．节圆半径不变 D. 基圆半径不变 【】 4．渐开线齿轮实现连续传动时，其重合度为D A．ε<0 B.ε=0 C.ε<1 D. ε≥1 【】 5. 塑性材料制成的零件进行静强度计算时，其极限应力为B A．σB B. σs C. σ0 D. σ－1【】 6. 下列四种螺纹中，自锁性能最好的是B A．粗牙普通螺纹 B.细牙普通螺纹 C．梯形螺纹 D.锯齿形螺纹 【】 7．普通平键联接在选定尺寸后，主要是验算其A A．挤压强度 B. 剪切强度 C．弯曲强度 D. 耐磨性 【】 8．一对相啮合的圆柱齿轮的Z2>Z1，b1>b2,其接触应力的大小是C A．σH1<σH2 B. σH1 >σH2 C. σH1=σH2 D. 可能相等，也可能不等 【】 9．实际齿数相同时，直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮和直齿圆锥齿轮三者齿形系数之间
的关系为A A．直齿圆柱齿轮的最大 B. 斜齿圆柱齿轮的最大 C．直齿圆锥齿轮的最大 D. 三者数值相同 【】 10．在润滑良好的条件下，为提高蜗杆传动的啮合效率，可采用的方法为：C A．减小齿面滑动速度υs B. 减少蜗杆头数Z1 C．增加蜗杆头数Z1 D. 增大蜗杆直径系数q 【】 11. 带传动中，弹性滑动D A．在张紧力足够时可以避免 B．在传递功率较小时可以避免 C．在小带轮包角足够大时可以避免 D．是不可避免 【】 12．带传动作减速传动时，带的最大应力σmax等于A A.σ1+σb1+σc B. σ1+σb2+σc C. σ2+σb1+σ c D. σ2+σb2+σc 【】 13. 转轴的变曲应力为A A．对称循环变应力 B.脉动循环变应力 C．非对称循环变应力 D.静应力 【】 14．在基本额定动载荷C作用下，滚动轴承的基本额定寿命为106转时，其可靠度为C A．10% B. 80% C.90% D.99% 【】 15．在圆柱形螺旋拉伸（压缩）弹簧中，弹簧指数C是指D A．弹簧外径与簧丝直径之比值 B．弹簧内径与簧丝直径之比值 C．弹簧自由高度与簧丝直径之比值 D．弹簧中径与簧丝直径之比值 【】 二、填空题：本大题共10个小题，每空1分，共20分。把答案填在题中横 线上。 16．槽轮机构的主要参数是槽数z 和拨盘圆销数K 。
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； 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） D 题3-3图
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minγ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。
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。