机械设计思考题集
第一章机械设计总论
1.机械设计的基本要求？机械设计的准则？常用的机械设计方法有哪些？
2.什么叫机械零件的失效？机械零件失效的形式有哪些？机械零件失效的原因？
3.表面损伤失效的分类，及其成因以及避免措施？表面强化？表面强化深度的影响因素，如何控制其强化深度？
4.什么是标准化、系列化、和通用化？机械设计中“三化”有什么意义？
第二章机械零件的强度
1.作用在机械零件上的变应力有哪几种类型？如何区分它们？
2.何为工作载荷、名义载荷、和计算载荷？名义载荷与计算载荷有和关系？
3怎样区分表面挤压应力和表面接触应力？试说明两圆柱体接触应力计算公式中各符号的意义。
4.什么是静载荷、变载荷、和变应力？试举出两个机械零部件在工作时受静载荷作用而产生变应力的例子？
5．什么是稳定变应力和非稳定变应力？双向稳定变应力下机械零件的疲劳强度计算如何进行？
6.什么是材料的疲劳极限？试根据材料的疲劳曲线（σ-N曲线），说明什么叫循环基数Ν0、条件疲劳极限N rN和疲劳极限σr，并根据疲劳曲线方程导出N rN 的计算公式。
极限应力线图有何用处？
7.影响机械零件疲劳强度的主要因素有哪些？原因是什么？为什么影响因素中的Kσ、εσ、β只对变应力的应力幅部分有影响？如何提高机械零件的疲劳强度？
8.疲劳破坏与静强度破坏的区别？试述金属材料疲劳断裂的过程？
摩擦与润滑
9.何谓摩擦？常见润滑方式有哪几种？各有何特点？
10.何谓磨损？按机理不同，磨损可分为哪几类？各有何特点？减轻磨损的途径有哪些？
11.零件的正常磨损分为几个阶段？每阶段各有何特点？试画出正常磨损过程中磨损量随时
间变化的曲线图？
12.润滑油、润滑脂各有何主要性能指标？如何理解黏度的概念？
13.润滑有何作用？常用润滑剂有哪几类？各适用什么场合？
14.润滑剂黏度对摩擦的影响？温度压力变化对润滑油粘度的影响？
15．在进行机械零件有限寿命的疲劳强度计算时，需将材料的疲劳曲线修正成零件的疲劳曲线。有几种修正方法？各有何优缺点?
第三章螺纹连接
0.常用螺纹分类？各有什么特点？其应用场合是什么？
1.螺纹连接的主要失效形式有哪些？
2.螺栓组连接受力分析的目的是什么？在进行受力分析时，通常要做哪些假设条件？螺栓柱
连接结构设计应考虑哪些方面的问题？
3提高螺纹连接强度的措施有哪些？
4.受拉伸载荷作用的紧螺栓联接中，为什么总载荷不是预紧力和拉伸载荷之和？
对于受轴向变载荷作用的螺栓，可以采取哪些措施来减小螺栓应力σa？
5.在螺纹连接中，螺纹牙间载荷分布为什么会出现不均匀现象？常用哪些结构可使螺纹牙间
载荷分布趋于均匀？
6.什么是螺栓的预紧？螺纹预紧的目的是什么？列举常用的预紧的方法？
7.为什么对重要联接要控制预紧力大小？控制预紧力大小的方法有哪几种？
8.螺纹的防松？为什么螺纹连接需要防松？防松的实质是什么？有哪几类防松措施？
9.在重要的紧螺栓联接中，为什么尽可能不用小于 M12～M16 的螺纹？
10．提高螺栓疲劳强度的措施有哪些？为什么增大被连接件刚度或减小螺栓刚度能提高螺栓联接强度？并画出被连接件刚度改变后的力——变形图。
降低螺栓刚度C b及增大被连接件刚度C m的措施有哪些？
11.为改善螺纹牙上载荷分配不均现象，常采用悬置螺母或内斜螺母，是分析其原因？
12.偏心载荷对螺栓连接强度有什么影响？常采用哪些措施防止偏心载荷出现？
13.紧螺栓连接强度计算公式中系数1.3的含义是什么？
14.为防止螺旋千斤顶失效，社计时应对螺杆和螺母进行哪些验算？
填空
1.常用螺纹的类型有：三角形螺纹、管螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹。
2.传动螺纹的牙型斜角比联接螺纹的牙型斜角小，这主要是为了提高传动效率。
3.普通螺栓承受横向外载荷时，依靠被联接件接触面间的摩擦力承载，螺栓本身受
预紧力的作用，该螺栓可能的失效形式为被连接件间的相对滑移。铰制孔用螺栓连接承受横向外载荷时，依靠螺栓抗剪切承载，螺栓本身受剪切和挤压力作用，螺栓可能出现的失效形式是剪断和压溃。
4.螺纹的公称直径是指螺纹的大径，强度计算中，常用最小直径作为危险截面的计
算直径；螺纹升角是指螺纹中径处的升角。螺旋自锁的条件为：螺旋升角ψ小于螺旋副的当量摩擦角ψv。
5.若螺纹的直径和螺纹副的摩擦系数一定，则拧紧螺母时的效率取决于螺纹的导程S和牙
型角。
6.受轴向载荷的紧螺栓连接形式有普通螺栓连接和双头螺柱联接。
7.发动机缸体与气缸的螺栓连接经常拆卸，应该使用双头螺柱联接，为控制预紧力大小
需用定力矩扳手拧紧。
8.为了提高紧螺栓连接中在变载荷作用下的疲劳强度，则应增大被联接件的刚度，减少
联接件的刚度，预紧力适当增大。
9.螺纹连接预紧的目的在于增强连接件的可靠性、紧密性，以防止结合面出现缝隙或滑移。
第四章带传动
1.带传动是怎样工作的？有什么特点（优点与缺点）？适用于什么场合？
2.相同情况下，V带传动与平带传动能力有何不同？为什么？
3.常见V带剖面结构有几种？他们有那几部分组成？各部分的特点是什么？
4.柔韧体摩擦的欧拉公式的推导前提是什么？它适用于什么范围？根据欧拉公式，用什么
措施可以使带传动的能力提高？
5.普通V带传动所能承受的最大有效圆周力如何计算？
6.什么是弹性滑动？弹性滑动时如何产生的？它和打滑有什么区别？弹性滑动对传动有什么影响（利与弊）？什么是带的滑动率？如何计算？一般情况下，滑动率变动范围如何？
7.普通V带剖面夹角是40°，为何带轮轮槽角分别是32°、34°，36°，38°？
8.带传动常见的失效形式是什么？设计计算准则是什么？
9.在V带传动中，为什么要控制张紧力？带传动为何要有张紧装置？常见张紧装置有哪些？张紧轮位置的安放？
10.带轮中包角大小对传动有什么影响？如何增大包角？
11.影响带寿命的因素是什么？如何保证带具有足够的寿命？
12.为什么带传动一般放在高级而不是放在低速及？为什么普通车床的第一级传动采用带传动，而车床的主轴与丝杠之间的运动链不能采用带传动？
13.带传动中，为什么d d1≥ d d1min；α1≥120°；25≥ν≥5m／s；z≤10根？在V带设计中，为什么笑带轮包角不能过小？增加小带轮包角措施有哪些？
14.V带传动中，带速原为10m／s；如果传动功率不变，而将传动速度提高一倍，那么胶带的跟数能否减少一半？
15.两组V带传动，带轮直径、带的型号、根数、转速都相同，而带长相差一倍，那组V带承载能力更强？为什么？
16.V带传动中为何要限制带的根数？限制条件如何？
V带的标准长度和计算长度个指的是什么长度？
17.带传动中紧边和松边是怎样产生的？怎样理解紧边和松边的拉力差即为带传动的有效圆周力（有效拉力）？带传动最大有效圆周力Fe的大小与哪些因素有关？（思考到底与速度有无关系？）说明带传动中紧边拉力F1、松边拉力F2、有效拉力F、张紧力F0之间的关系？带的松边拉力能否减小为零？为什么？
18.水平或接近水平布置的开口传动，为什么将其紧边设计在下边？
19.在V带设计中，为什么要限制带的根数极小轮的最小直径？
20.带传动设计中，为什么要限制最小中心距和最大传动比？
21．带传动工作时，为什么从动轮的节圆线速度比主动带轮低？
填空
1.带传动工作时，松边带速小于紧边带速。
2.机械传动中，V带传动常用于传动的高速级。
3.带内产生的瞬时最大应力由紧边拉应力和紧边进入小轮处弯曲应力两种应力
组成。
4.常见带传动张紧装置有定期张紧装置、自动张紧装置、张紧轮张紧装置。
5.V带传动限制速度v＜25~30m／s，目的是为了避免速度过大，使离心力过大；速度
过小使受力增大，造成带根数增大；限制带在主动轮上包角α1≥120°的目的是：增大摩擦力，提高承载能力。
6.为了使V带与带轮轮槽更好的接触，轮槽楔角应小于带断面的楔角；随着带轮直径的
减小，角度的差值变大。（为什么？）
7.在设计V带传动时，V带的型号是根据计算功率和小带轮转速选取的
8.带传动工作时，带内应力是非对称循环性质的变应力。
9.用 C 提高带传动传递的功率是不合适的。
A.适当增大预紧力
B.增大轴间距
C.增加带轮表面粗糙度
D.增大主动轮基准致敬
10.装有张紧轮的带传动，带的寿命会减少。
11．用于高速的带传动，宜采用 C 。
A.窄V带
B.普通V带
C.平带
原因解释：平带传动结构简单，价格便宜，且柔性较好。早期的平带传动常用在传递叫大功率的场合（原则上只要带足够宽），较笨重，现在几乎逐渐被结构紧凑的V带所取代。目前平带常用在高速，这是因为平带有较小的离心力和较好的柔性。在一般机械中，应用最广的是V带传动。由于楔形增压的原理，可是结构紧凑，V带多以标准化生产，因而V带的应用比平带广泛。
12.弹性滑动的不利后果：从动轮圆周速度低于主动轮圆周速度，影响传动比，使传动比不
稳定；降低传动效率；引期待的磨损；使带的温度升高
13.离心应力的影响因素？（有些资料上说受轮的直径影响，到底受不受呢？）
14.带传动的最大有效拉力决定于张紧力包角摩擦系数和带速。（带速到底是不是
影响传动最大圆周力的因素？）此题见于《传动零部件设计实例精讲》14页，第14题。
第五章齿轮传动
1.齿轮传动有什么特点？齿轮传动常见哪几种形式？各有什么特点？
2.齿轮常见失效形式有哪几种？试解释其产生的原因？
3.齿轮产生折断的原因有哪些？如何提高齿根弯曲疲劳强度？疲劳裂纹首先发生在齿轮的
那一侧？为什么？在不改变材料和尺寸的前提下，如何提高轮齿的抗折断能力？
原因：齿轮折断主要有疲劳折断和过载折断。疲劳折断是由于齿轮受多次重复的弯曲应力和应力集中造成的。过载折断是因为齿轮短时过载或冲击而产生的，主要发生于脆性材料。为提高齿轮抗折断能力首先保证弯曲应力小于需用弯曲应力可采取以措施：
措施：；①增大齿根过渡圆角半径及消除加工刀痕来减小齿根应力集中②增大轴及支撑的刚性，使轮齿接触线上受载均匀③采用合理的热处理方法使齿心具有足够的韧性④采用喷丸、滚压等工艺措施对齿根表层进行强化处理
疲劳裂纹：齿轮折断一般先发生于受拉应力的一侧；齿宽较小的直齿圆柱齿轮齿根裂纹一般是从齿根横向扩展，发生全齿折断。齿宽较大的直齿圆柱齿轮畅饮在和集中在齿的一端，斜齿圆柱齿轮和人字齿轮常因接触线是倾斜的，载荷有时会作用在一端齿顶上，股裂纹往往是从齿根斜向齿顶的方向扩展，发生轮齿局部折断。
4.齿轮为什么会发生齿面点蚀与剥落？点蚀一般发生在那种齿轮传动中？为什么在开
式齿轮传动中，一般不出现点蚀破坏？点蚀为什么首先发生在靠近节线的齿根面上？
防止点蚀有哪些措施？（如何提高齿面的抗点蚀能力？）
齿面疲劳点蚀原因：由于齿面交变接触应力的反复作用，在节线附近靠近齿根部分的表面上，由于接触应力过大，会产生小裂纹，封闭在裂纹中的润滑油，在压力作用下，产生楔挤作用而是裂纹扩大，最终导致表层小片状剥落而形成麻点，即疲劳点蚀。润滑油粘度越低，越易渗入裂纹，点蚀扩展越快。
首发于靠近节线齿根处原因：齿轮在靠近节线处啮合时，相对滑动速度方向有变化，相对速度低，形成油膜条件差，摩擦力大；而齿轮在节线附近啮合时，同时啮合的齿对数少，因此齿面接触应力也较大，电视首先发生于此处。
5.什么情况下工作的齿轮易出现胶合破坏？齿面胶合首先发生在什么部位？为什么？如
何提高齿面的抗胶合能力？
提高抗胶合能力措施：采用角变位齿轮传动以降低啮合开始和终了时的滑动系数；减少模数和齿高以降低滑动系数，采用极压润滑；提高齿面硬度和减小粗糙度值；材料相同时，大小齿轮保持适当的硬度差，其中最有效办法为采用极压润滑。
6.齿面的塑性变形在何种情况下产生？（塑性变形产生原因？）主动轮与从动轮齿面上的
变形有何不同？
原因：在重载下，较软的齿面上可能沿摩擦力方向产生局部的塑性变形，使齿轮失去正确的齿廓，使瞬时传动比发生变化，造成附加动载荷。这种损坏常出现在过载严重和频繁启动的传动中。
减轻措施：设计时进行过载强度计算；提高齿面硬度；采用较高粘度的润滑油。
差别：
7.齿轮材料选择时，应考虑那种因素影响？对齿轮材料性能的要求怎样？常用齿轮材料和
热处理方法有哪些？
答：考虑齿轮的失效主要发生在齿面和齿根，因此对齿轮材料的基本要求是：齿面有一定的硬度，以获得较高的抗点蚀、抗磨粒磨损、抗胶合、和抗塑性流动的能力；轮齿心部有足够的强度和韧性以获得足够的弯曲疲劳强度。此外，还应考虑机械加工和热处理的工艺性，以及经济性要求。
热处理方法：
8.开式、闭式齿轮材料的选择各有什么特点？闭式传动与开式传动的失效形式和设计准
则有什么不同？
10.硬齿面与软齿面如何划分？各用于什么场合？其热处理方式有何不同？为什么一对软
齿面齿轮的大小齿轮的材料或热处理方式不一样？
11.在进行齿轮强度计算式，为什么引入载荷系数K？K反映了哪些因素的影响（动载系数
有哪几部分组成？）？各种系数的影响因素分别是什么？
答：由于原动机性能及齿轮制造与安装误差、齿轮及支撑件变形等因素的影响，实际传动中作用于齿轮上的载荷要比名义载荷大，因此引入载荷系数，以考虑载荷集中和附加动载荷等各种影响载荷的因素计算，更接近实际。
12.齿轮设计中为什么引入动载系数 Kv ？减小动载荷的方法有哪些？
答：一对理想的渐开线齿廓的齿轮，只要齿距相等（P b1=P b2）时才能正确啮合，瞬时传动比才恒定。但由于制造误差、弹性变形等原因，基圆齿距不可能完全相等，这时，当主动轮的角速度ω1 为常数时，从动轮瞬时角速度ω2 将忽大忽小，从而产生附加动载荷，因而引入动载荷系数Kv以考虑考虑齿轮副在啮合过程中由于啮合误差（基节误差、齿形误差、轮齿变形等）和运转速度而引起的内部附加动载荷。减小附加动载荷最有效措施：对齿轮进行修缘。
13.哪些因素引起载荷分配不均匀？各对齿轮间载荷是怎样分配的？为什么高精度（5级精
度以上）齿轮K a=1 ？
14.为什么要引入齿间载荷分配系数Kα，他取决于什么因素？
答：齿轮的重合度重视大于1，说明在一队轮齿的一次啮合过程中，部分时间内为两对轮齿
啮合，所以理想状态下应该由各啮合齿对均等承载。但对于低公差等级的齿轮传动，实际情况并非如此，他受制造精度、轮齿刚度、齿轮啮合刚度、修缘量、跑合量等多方面因素的影响。齿间载荷分配系数Kα是由于考虑制造误差和齿轮弹性变形等因素使两对同时啮合的轮齿上载荷分配不均而引起的附加动载荷而引进的修正系数。它取决于轮齿啮合刚度、基圆齿距误差、修缘量、跑合量等多种因素。
根据公式说明提高齿的抗弯能力有哪些可靠措施？
根据公式说明提高齿的抗点蚀能力有哪些可靠措施？
15.为什么要引入齿向载荷分布系数Kβ，它的值受哪些因素影响？可采取哪些措施来减小
齿向载荷分布不均的程度？
答：由于制造误差引起的齿向误差、齿轮及轴的弯曲和扭转变形、轴承和支座的变形、及装配误差等，而导致同一对齿轮接触线上各接触点间载荷分部不均匀。为此引入齿向载荷分布系数，用于考虑实际载荷沿轮齿接触线分布不均的影响。
减小措施：对称配置轴承，尽量避免悬臂；增大轴、轴承、支座的刚度；将轮齿做成鼓形，将齿轮作鼓形修整，让齿宽中部首先接触，并扩展到整个齿宽，使载荷分布不均现象得到改善；在多级齿轮传动中，若高速级齿轮相对支撑轴承无法对称布置，则应使高速级的齿轮远离转矩输入端；当轴的刚度非常高，齿宽比较大，而且受力比较大时，在有腹板支撑的部分轮齿刚度较大，而其他部分刚度较小。这种情况，宜加大轮缘厚度，并采用双腹板或双层辐条，以保证轮齿沿齿宽有足够的刚度，是啮合受力均匀；当轴和轴承的刚度较差，由于周和轴承的变形使齿轮沿齿宽不均匀接触造成偏载时，可通过有限元等方法进行精确计算，改变轮辐的位置和轮缘形状，使沿齿宽受力大处齿轮刚度小，受力小处齿轮刚度大，利用齿轮的不均匀变形补偿轴和轴承的不均匀变形，达到沿齿宽受力均匀分布的目的。
;;;;;;;如果齿轮相对支撑轴承载无法对称布置，则应使齿轮远离转矩输入端，从而使由弯矩引起的偏载与由转矩产生的偏载现象得到缓和，否则加重偏载。
16.试说明齿形系数Y Fa和 Y Sa的物理意义。分别与齿轮的哪些因素有关？
答；是代表齿轮的几何形状对抗弯强度的影响系数，因此取决于齿轮的形状，即随齿数和变位系数而异，而与模数无关，随着齿数的增加，Y Fa减小，Y Fa与Y Sa乘积减小，则抗弯强度提高。
Y Sa综合考虑齿根齿根圆角处应力集中和除弯曲应力以外其余应力对齿根应力的影响。
随着齿轮齿数的增加，Y Sa增大，则弯曲应力相应增大，Y Fa与Y Sa乘积减小，则抗弯强度提高。
17.为什么齿轮接触强度和抗弯强度计算分别引入重合度系数Zε和Yε？在强度公式
中还有什么系数与重合度有关，说明重合度对接触强度和抗弯强度的综合影响。
答：计算接触强度是，由于断面从何度；εα总是大于1，因此单位齿宽载荷减小，度提高，故初始接触线长度b应代以接触线总长度L，并引进重合度系数Zε，用以考虑重合度对单位齿宽载荷的影响。
计算抗弯强度时考虑理论上载荷应由同时啮合的多对齿分担，可用重合度系数Yε对齿根弯曲应力进行修正。重合度越大，单位齿宽载荷越小，接触强度提高，同理，抗弯强度提高。
18.齿面接触疲劳强度计算公式是如何建立的？为什么选择节点作为齿面接触应力的计算
点？一对直齿圆柱齿轮的齿面接触应力的大小与齿轮的哪几个参数有关？在哪一点啮合的接触应力最大？
一对圆柱齿轮传动，大齿轮和小齿轮的接触应力是否相等？如果大、小齿轮的材料及热处理情况相同，则其需用接触应力一定相等吗？若接触疲劳许用应力大小相等，那么大小轮的疲劳强度大小相等吗？
答：一对圆柱齿轮传动，小齿轮的大齿轮在啮合处的接触应力必然相等。
若大小齿轮的材料和热处理方式相同，即热处理后硬度也相同，则其接触许用应力不一定相等，因为接触疲劳许用应力 [σH]= σHlim·Z N／S H ，即使材料的材料热处理方式都相同，热处理后硬度也相同，则σHlim相同；安全系数S H也相同，但是，寿命系数 Z N取决于循环次数，而小齿轮的循环次数大于大齿轮的循环次数，所以，一般情况下大小齿轮的接触疲劳许用应力不相等；而当大小齿轮的循环次数都大于循环基数时，则寿命系数等于1，此种情况下的大小齿轮的接触疲劳许用应力相等。
如果其接触疲劳许用应力相等，则大小齿轮的接触疲劳强度大小相等，因为
SH=σH／[σH].
19.试说明小齿轮齿数的选择原则和对齿轮传动质量的影响？闭式传动的软齿面与硬齿面
及开式传动中，z1的选择有何不同？
20.配对齿轮的齿面有较大的硬度差时，对较软齿面会产生什么影响？
21.在直齿轮和谐齿轮传动中，为什么将小齿轮设计的比大齿轮宽些？
答：一般将小齿轮齿宽在计算基础上再加大5-10mm，目的是为了防止安装误差造成的实际接触宽度减小，保证足够的接触强度，但计算是按大齿轮宽度计算。
22.齿轮常用的润滑方式有哪些？润滑方式的选择主要去取决于什么因素？
23.齿形系数与模数有关吗？有哪些因素影响齿形系数的大小？
24.在齿轮强度设计计算为什么要引入齿宽系数？选择齿宽系数是要考虑哪些问题？为什
么设计齿轮时，齿宽系数既不能太大，又不能太小？
25.选择齿轮传动第Ⅱ公差组精度等级时，除了考虑传动用途和工作条件外，主要依据是
什么？
26.选择齿轮毛坯的成型方法时，除了考虑材料等因素外，主要依据是什么？
27.斜齿轮传动的接触强度计算中的重合度系数 Zε考虑了重合度对单位齿宽载荷的影响，
他与哪些因素有关？
28.斜齿圆柱齿轮传动中螺旋角β太小或太大会怎样，应该怎样取值？
填空
1.对于闭式软齿面齿轮传动，主要按接触强度进行设计，而按弯曲强度进行校核，
这时影响齿轮强度的主要几何参数是分度圆直径d1、d2 。
2.对于开始齿轮传动，虽然主要失效形式是齿面磨损，但目前尚无成熟可靠地抗磨损
计算方法，目前仅以弯曲疲劳强度作为设计准则。这是影响齿轮强度的主要几何参数是模数m 。
3.设计齿轮传动时，若保持传动比i和齿数和Z=Z1+Z2不变，而增大模数m，则齿轮的弯
曲强度提高接触强度提高。（为什么？）
4.影响动载系数Kv的因素是制造精度和齿面硬度。斜齿圆柱齿轮的动载荷系数Kv
和相同尺寸精度的直齿圆柱齿轮相比较是稍小的。
5.一对软齿面圆柱齿轮啮合传动，其齿向分布系数Kβ与齿宽系数ψd齿面硬度精度
等级及支撑布置情况。
6.圆柱齿轮设计时，齿宽系数ψd = b／d1 ，当b越宽，承载能力越大，但使齿向载
荷分布不均现象严重。选择ψd的原因是：两齿面均为硬齿面时，ψd取偏小值；
精度高时，ψd取偏大值；对称布置比悬臂布置取偏大值。
7.一对圆柱齿轮啮合传动时，K A F t／b≥100N／mm，其齿间载荷分布系数Kα与精度等级和
齿面热处理有关。（热处理后需进行磨齿处理，以保证齿轮精度）
8.直齿圆柱齿轮强度计算中，影响轮齿弯曲强度的主要参数是模数m 齿数z 齿宽
系数ψd和 Y Fa·Y Sa／[σF]
9.在齿轮传动中，齿面接触应力σH 的力学计算模型是两素线接触的圆柱体而齿根弯曲
应力σF 的力学计算模型是悬臂梁。
10.高速重载齿轮传动中，当润滑不良时，最可能产生的失效形式是：齿面胶合，
采用抗胶合能力强的润滑油可防止货架请齿轮齿面的胶合。
11.对于齿面硬度≤350HBS的齿轮传动，当两齿轮均采用45钢，一般应采用的热处理为：
小齿轮调质大齿轮正火。
12.非标准斜齿圆柱齿轮的齿形系数 Y Fa 与齿轮参数齿数z、螺旋角β有关，而与变位
系数x 无关。圆锥齿轮的齿形系数 Y Fa 与其参数齿数z 、分度圆锥角δ有关。
13.同一齿数的直齿轮、斜齿轮的 Y Fa是不相等的，一对直齿圆柱齿轮传动，在传动比
i、中心距a及其他条件不变的情况下，如减小模数并相应增加齿数，则其弯曲疲劳强
度下降，接触疲劳强度不变，工作平稳性变好。
14.正角度变位对一个齿轮接触强度的影响是使接触应力下降，接触强度提高；对该齿
轮弯曲强度的影响是：齿轮变厚，使弯曲应力下降，弯曲强度提高。
15.斜齿圆柱齿轮设计中，应取法面模数为标准值；而直齿锥齿轮设计中，应取
大端模数为标准值。什么是大端模数？
16.轮齿的疲劳裂纹首先出现在轮齿的非工作齿面一侧。
《机械设计基础》习题与答案 目录 第1章绪论 第2章平面机构的结构分析 第3章平面连杆机构 第4章凸轮机构 第5章间歇运动机构 第6章螺纹联接和螺旋传动 第7章带传动 第8章链传动 第9章齿轮传动 第10章蜗杆传动 第11章齿轮系 第12章轴与轮毂连接 第13章轴承 第14章联轴器、离合器和制动器 第15章回转体的平衡和机器的调速
第1章绪论 思考题 1．机器、机构与机械有什么区别？各举出两个实例。 2．机器具有哪些共同的特征？如何理解这些特征？ 3．零件与构件有什么区别？并用实例说明。举出多个常用的通用机械零件。 答：1、机器：①人为的实物组合体； ②每个运动单元（构件）间具有确定的相对运动； ③能实现能量、信息等的传递或转换，代替或减轻人类的劳动； 实例：汽车、机床。 机构：①人为的实物组合体； ②每个运动单元（构件）间具有确定的相对运动； 实例：齿轮机构、曲柄滑块机构。 机械是机器和机构的总称。 机构与机器的区别在于：机构只用于传递运动和力，机器除传递运动和力之外，还具有变换或传递能量、物料、信息的功能或完成有用的机械功； 2、同上。 3、零件是机械制造的的最小单元体，是不可拆分的，构件是机械运动的最小单元体它有可能是单一的一个零件，也有可能是若干个零件组合而成，内燃机中的连杆，就是由连杆体1、连杆盖2、轴套3、轴瓦 4、螺杆5和螺母6等零件联接而成的，在制造中几个零件分别加工，装配成连杆后整体运动。通用零件，如齿轮、轴、螺母、销、键等。 第2章平面机构的结构分析 一、填空题 1、两构件通过面接触所构成的运动副称为低副，其具有2约束。 2、机构具有确定相对运动的条件是主动件数目=自由度。 3、4个构件在同一处以转动副相联，则此处有3个转动副。 4、机构中不起独立限制作用的重复约束称为虚约束。 答：1.低副、2. 2. 主动件数目=自由度 3. 3 4．虚约束 二、综合题 1、计算下图所示机构的自由度，并判断该机构是否具有确定的相对运动。若有复合铰链、局部自由 度、虚约束请明确指出。
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。
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？
机械设计---3 一、填空题(每空1分共24分) 1.螺纹的公称直径是指螺纹的 大 径，螺纹的升角是指螺纹 中 径处的升角。螺旋的自锁条件为 v γ?≤ 。 2、三角形螺纹的牙型角α＝ 60度 ，适用于 联接 ，而梯形螺纹的牙型角α＝30度 ，适用于传动 。 3、螺纹联接防松，按其防松原理可分为 摩擦 防松、 机械 防松和 永久 防松。 4、选择普通平键时，键的截面尺寸(b ×h)是根据 轴径d 查标准来确定的,普通平键的工作面是 侧面 。 5、带传动的传动比不宜过大，若传动比过大将使 包角变大 ，从而使带的有效拉力值减小。 6、链传动瞬时传动比是 变量 ，其平均传动比是常数 。 7、在变速齿轮传动中，若大、小齿轮材料相同，但硬度不同，则两齿轮工作中产生的齿面接触应力 相同 ，材料的许用接触应力 不同 ，工作中产生的齿根弯曲应力 不同 ，材料的许用弯曲应力 不同 。 8、直齿圆柱齿轮作接触强度计算时取 节点 处的接触应
力为计算依据，其载荷由一对轮齿承担。 9、对非液体摩擦滑动轴承，为防止轴承过度磨损，应校核p ，为防止轴承温升过高产生胶合,应校核pv 。 10、挠性联抽器按是否具行弹性元件分为无弹性元件挠性联轴器和有弹性元件挠性联轴器两大类。 二、单项选择题(每选项1分,共10分) 1.采用螺纹联接时,若被联接件之—厚度较大，且材料较软，强度较低，需要经常装拆，则一般宜采用 B 。 A螺栓联接；B双头螺柱联接；C螺钉联接。 2.螺纹副在摩擦系数一定时,螺纹的牙型角越大,则 D 。 A. 当量摩擦系数越小，自锁性能越好； B．当量摩擦系数越小，自锁性能越差； C. 当量摩擦系数越大，自锁性能越差； D.当量摩擦系数越大，自锁性能越好； 3、当键联接强度不足时可采用双键。使用两个平键时要求键 D 布置。(1分) A 在同—直线上; B相隔900 ; C．相隔1200；D 相隔1800
一、 名词解释 1.机械： 2.机器： 3.机构： 4.构件： 5.零件： 6.标准件： 7.自由构件的自由度数： 8.约束： 9.运动副： 10.低副： 11.高副： 23.机构具有确定运动的条件： 24.死点位置： 25.急回性质： 26.间歇运动机构： 27.节点： 28.节圆： 29.分度圆： 30.正确啮合条件： 31.连续传动的条件： 32.根切现象： 33.变位齿轮： 34.蜗杆传动的主平面： 35.轮系： 36.定轴轮系： 37.周转轮系： 38.螺纹公称直径：螺纹大径。39.心轴： 40.传动轴： 41.转轴： 二、 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. 铰链四杆机构的杆长为a=60mm ，b=200mm ，c=100mm ，d=90mm 。若以杆Ｃ为机架，则此四杆机构为（双摇杆机构）。 6. 在传递相同功率下，轴的转速越高，轴的转矩就（越小）。 7. 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）。 8. 平面连杆机构的死点是指（从动件与连杆共线的）位置。 9. 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）。 10. 平面连杆机构的行程速比系数Ｋ=1.25是指（工作）与（回程）时间之比为（1.25），平均速比为（1：1.25）。 11. 凸轮机构的基圆是指（凸轮上最小半径）作的圆。 12. 凸轮机构主要由（凸轮）、（从动件）和（机架）三个基本构件组成。 13. 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）。 14. 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 。 15. 普通Ｖ带的断面型号分为（Y 、Z 、A 、B 、C 、D 、E ）七种，其中断面尺寸最小的是（Y ）型。 16. 为保证齿轮传动恒定的传动比，两齿轮齿廓应满足（接触公法连心线交于一定点）。 17. 渐开线的形状取决于（基）圆。 18. 一对齿轮的正确啮合条件为：（m 1 = m 2）与（α 1 = α2）。 19. 一对齿轮连续传动的条件为：（重合度1>ε）。 20. 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）。 21. 一对斜齿轮的正确啮合条件为：（m 1 = m 2）、（α 1 = α2） 与（β1=-β2）。 22. 蜗杆传动是由（蜗杆、蜗轮）和（机架）组成。 23. 通过蜗杆轴线并垂直蜗轮轴线的平面称为（中间平面）。 24. 常用的轴系支承方式有（向心）支承和（推力）支承。 25. 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）。 26. 润滑剂有（润滑油）、（润滑脂）和（气体润滑剂）三类。 27. 列举出两种固定式刚性联轴器（套筒联轴器）、（凸缘联轴 器）。 28. 轴按所受载荷的性质分类，自行车前轴是（心轴）。 29. 普通三角螺纹的牙形角为（60）度。 30. 常用联接螺纹的旋向为（右）旋。 31. 普通螺栓的公称直径为螺纹（大）径。 32. 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。 33. 减速器常用在（原动机）与（工作机）之间，以降低传速 或增大转距。 34. 两级圆柱齿轮减速器有（展开式）、（同轴式）与（分流式）三种配置齿轮的形式。 35. 轴承可分为（滚动轴承）与（滑动轴承）两大类。 36. 轴承支承结构的基本形式有（双固式）、（双游式）与（固游式）三种。 37. 轮系可分为（平面轮系）与（空间轮系）两类。 38. 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。 39. 凸轮机构按凸轮的形状可分为（盘形凸轮）、（圆柱凸轮） 与（移动凸轮）三种。 40. 凸轮机构按从动件的形式可分为（尖顶）、（滚子）与（平底）三种。 41. 变位齿轮有（正变位）与（负变位）两种；变位传动有（等移距变位）与（不等移距变位）两种。 42. 按接触情况，运动副可分为（高副）与（低副） 。 43. 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）。 44. 螺纹的作用可分为（连接螺纹）和（传动螺纹） 两类。 45. 轮系可分为 （定轴轮系）与（周转轮系）两类。 46. 常用步进运动机构有（主动连续、从动步进）与（主动步进、从动连续）两种。 47. 构件是机械的（运动） 单元；零件是机械的 （制造） 单元。 48. V 带的结构形式有（单楔带）与（多楔带）两种。 三、 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. 偏心轮机构是由曲柄摇杆机构演化而来的。√ 12. 曲柄滑块机构是由曲柄摇杆机构演化而来的。√ 13. 减速传动的传动比i ＜1。× 14. Ｙ型Ｖ带所能传递的功率最大。× 15. 在Ｖ带传动中，其他条件不变，则中心距越大，承载能力越大。× 16. 带传动一般用于传动的高速级。× 17. 带传动的小轮包角越大，承载能力越大。√ 18. 选择带轮直径时，直径越小越好。× 19. 渐开线上各点的压力角不同，基圆上的压力角最大。× 20. 基圆直径越大渐开线越平直。√ 21. 设计蜗杆传动时，为了提高传动效率，可以增加蜗杆的头数。 √ 22. 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。 × 23. 只承受弯矩而不受扭矩的轴，称为心轴。√ 24. 螺钉联接用于被联接件为盲孔，且不经常拆卸的场合。√ 25. 挤压就是压缩。 × 26. 受弯矩的杆件，弯矩最大处最危险。× 27. 仅传递扭矩的轴是转轴。√ 28. 低速重载下工作的滑动轴承应选用粘度较高的润滑油。√ 29. 代号为6310的滚动轴承是角接触球轴承。×
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
模块八 一、填空 1、带传动的失效形式有打滑和疲劳破坏。 2、传动带中的的工作应力包括拉应力、离心应力和弯曲应力。 3、单根V带在载荷平稳、包角为180°、且为特定带长的条件下所能传递的额定功率P0主要与带型号、小轮直径和小轮转速有关。 4、在设计V带传动时，V带的型号根据传递功率和小轮转速选取。 5、限制小带轮的最小直径是为了保证带中弯曲应力不致过大。 6、V带传动中，限制带的根数Z≤Z max，是为了保证每根V带受力均匀（避免受力不均）。 7、V带传动中，带绕过主动轮时发生带滞后于带轮的弹性滑动。 8、带传动常见的张紧装置有定期张紧装置、自动张紧装置和张紧轮等几种。 9、V带两工作面的夹角θ为40°，V带轮的槽形角?应小于θ角。 10、链传动和V带传动相比，在工况相同的条件下，作用在轴上的压轴力较小，其原因是链传动不需要初拉力。 11、链传动张紧的目的是调整松边链条的悬垂量。采用张紧轮张紧时，张紧轮应布置在松边，靠近小轮，从外向里张紧。 二、选择 1、平带、V带传动主要依靠（D）来传递运动和动力。 A．带的紧边拉力；B．带的松边拉力；C．带的预紧力；D．带和带轮接触面间的摩擦力。 2、在初拉力相同的条件下，V带比平带能传递较大的功率，是因为V带（C）。 A．强度高；B．尺寸小；C．有楔形增压作用；D．没有接头。 3、带传动正常工作时不能保证准确的传动比，是因为（D）。 A．带的材料不符合虎克定律；B．带容易变形和磨损； C．带在带轮上打滑；D．带的弹性滑动。 4、带传动在工作时产生弹性滑动，是因为（B）。 A．带的初拉力不够；B．带的紧边和松边拉力不等；
C．带绕过带轮时有离心力；D．带和带轮间摩擦力不够。 5、带传动发生打滑总是（A）。 A．在小轮上先开始；B．在大轮上先开始；C．在两轮上同时开始；D不定在哪轮先开始。 6、带传动中，v1为主动轮的圆周速度，v2为从动轮的圆周速度，v为带速，这些速度之间存在的关系是（B）。 A．v1 = v2 = v；B．v1＞v＞v2；C．v1＜v＜ v2；D．v1 = v＞ v2。 7、一增速带传动，带的最大应力发生在带（D）处。 A．进入主动轮；B．进入从动轮；C．退出主动轮；D．退出从动轮。 8、用（C）提高带传动传递的功率是不合适的。 A．适当增加初拉力F0；B．增大中心距a； C．增加带轮表面粗糙度；D．增大小带轮基准直径d d； 9、V带传动设计中，选取小带轮基准直径的依据是（A）。 A．带的型号；B．带的速度；C．主动轮转速；D．传动比。 10、带传动采用张紧装置的目的是（D）。 A．减轻带的弹性滑动；B．提高带的寿命； C．改变带的运动方向；D．调节带的初拉力。 11、确定单根V带许用功率P0的前提条件是（C）。 A．保证带不打滑；B．保证带不打滑，不弹性滑动； C．保证带不打滑，不疲劳破坏；D．保证带不疲劳破坏。 12、设计带传动的基本原则是：保证带在一定的工作期限内（D）。 A．不发生弹性滑动；B．不发生打滑； C．不发生疲劳破坏；D．既不打滑，又不疲劳破坏。 13、设计V带传动时，发现带的根数过多，可采用（A）来解决。 A．换用更大截面型号的V带；B．增大传动比；C．增大中心距；D．减小带轮直径。 14、与齿轮传动相比，带传动的优点是（A）。 A．能过载保护；B．承载能力大；C．传动效率高；D．使用寿命长。
1．在疲劳曲线上，以循环基数N0为界分为两个区：当N≥N0时，为（无限寿命区）区；当N ＜N0时，为（有限寿命区）区。 2．刚度是指机械零件在载荷作用下抵抗（弹性变形）的能力。零件材料的弹性模量越小，其刚度就越（小）。 3．润滑油的（油）性越好，则其产生边界膜的能力就越强；（粘度）越大，则其内摩擦阻力就越大。 4．为改善润滑油在某些方面的性能，在润滑油中加入的各种具有独特性能的化学合成物即为（添加剂）。 5．正是由于（弹性滑动）现象，使带传动的传动比不准确。带传动的主要失效形式为（打滑）和（带的疲劳破坏）。 6．蜗杆传动的主要缺点是齿面间的（相对滑动速度）很大，因此导致传动的（效率）较低、温升较高。 7．链传动水平布置时，最好（紧边）边在上，（松边）在下。 8．设计中，应根据被联接轴的转速、（转矩）和（直径）选择联轴器的型号。 9．径向滑动轴承的半径间隙与轴颈半径之比称为（相对间隙）；而（偏心距）与（半径间隙）之比称为偏心率 。 10．对于普通平键，考虑到载荷分布的不均匀性，双键联接的强度按（1.5 ）个键计算。 1．当所受轴向载荷通过（螺栓组形心）时，螺栓组中各螺栓承受的（轴向工作拉力）相等。2．从结构上看，带轮由（轮毂）、轮辐和（轮缘）三部分组成。 3．在直齿圆柱齿轮传动的接触疲劳强度计算中，以（节点）为计算点，把一对轮齿的啮合简化为两个（圆柱体）相接触的模型。 4．按键齿齿廓曲线的不同，花键分为（矩形）花键和（渐开线）花键。 5．请写出两种螺纹联接中常用的防松方法：（双螺母等）和（防松垫圈等）。
6．疲劳曲线是在（应力比）一定时，表示疲劳极限 与（循环次数）之间关系的曲线。 γN 7．理论上为（点）接触或（线）接触的零件，在载荷作用下，接触处局部产生的应力称为接触应力。 8．开式齿轮传动的主要失效形式是：（齿面的磨粒磨损）和（断齿）。 9．径向滑动轴承的条件性计算主要是限制压强、（速度）和（pv值）不超过许用值。10．在类型上，万向联轴器属于（无弹性元件的挠性）联轴器，凸缘联轴器属于（刚性）联轴器。 二、选择填空（每空1分，共10分） 1．下列磨损中，不属于磨损基本类型的是（ 3 ）；只在齿轮、滚动轴承等高副零件上经常出现的是（ 2 ）。 （1）粘着磨损；（2）表面疲劳磨损； （3）磨合磨损；（4）磨粒磨损。 2．在通过轴线的截面内，（1 ）的齿廓为直边梯形；在与基圆柱相切的截面内，（3 ）的齿廓一侧为直线，另一侧为曲线。 （1）阿基米德蜗杆；（2）法向直廓蜗杆； （3）渐开线蜗杆；（4）锥蜗杆。 3、对于直齿圆柱齿轮传动，其齿根弯曲疲劳强度主要取决于（4 ）；其表面接触疲劳强度主要 取决于（ 1 ）。 （1）中心距和齿宽；（2）中心距和模数； （3）中心距和齿数；（4）模数和齿宽。 4、对于径向滑动轴承，（1 ）轴承具有结构简单，成本低廉的特点；（ 3 ）轴承必须成对使 用。 （1）整体式；（2）剖分式； （3）调心式；（4）调隙式。 5．在滚子链传动的设计中，为了减小附加动载荷，应（4 ）。 （1）增大链节距和链轮齿数；（2）增大链节距并减小链轮齿数； （3）减小链节距和链轮齿数；（4）减小链节距并增加链轮齿数。 6．对中性高且对轴的削弱又不大的键联接是（ 1 ）联接。
《机械设计基础》试题及答案 绪论 一、填空（每空1分） T-1-1-01-2-3、构件是机器的运动单元体；零件是机器的制造单元体；部件是机器的装配单元体。 T-2-2-02-2-4、平面运动副可分为低副和高副，低副又可分为转动副和移动副。 T-2-2-03-2-2、运动副是使两构件接触，同时又具有确定相对运动的一种联接。平面运动副可分为低副和高副。 T-2-2-04-2-1、平面运动副的最大约束数为2 。 T-2-2-05-2-1、机构具有确定相对运动的条件是机构的自由度数目 等于主动件数目。 T-2-2-06-2-1、在机构中采用虚约束的目的是为了改善机构的工作情况和受力情况。 T-2-2-07-2-1、平面机构中，两构件通过点、线接触而构成的运动副称为高副。 T-3-2-08-2-2、机构处于压力角α=90°时的位置，称机构的死点位置。曲柄摇杆机构，当曲柄为原动件时，机构无死点位置，而当摇杆为原动件时，机构有死点位置。 T-3-2-09-2-2、铰链四杆机构的死点位置发生在从动件与连杆共线
位置。 T-3-2-10-2-1、在曲柄摇杆机构中，当曲柄等速转动时，摇杆往复摆动的平均速度不同的运动特性称为：急回特性。 T-3-2-11-2-1、摆动导杆机构的极位夹角与导杆摆角的关系为相等。 T-4-2-12-2-3、凸轮机构是由机架、凸轮、从动件三个基本构件组成的。 T-5-1-13-2-1、螺旋机构的工作原理是将螺旋运动转化为直线运动。 T-6-2-14-2-1、为保证带传动的工作能力，一般规定小带轮的包角α≥120°。 T-6-7-15-2-3、链传动是由主动链轮、从动链轮、绕链轮上链条所组成。 T-6-7-16-2-3、链传动和带传动都属于挠性件传动。 T-7-2-17-3-6、齿轮啮合时，当主动齿轮的齿根_推动从动齿轮的齿顶，一对轮齿开始进入啮合，所以开始啮合点应为从动轮齿顶圆与啮合线的交点；当主动齿轮的齿顶推动从动齿轮的齿根，两轮齿即将脱离啮合，所以终止啮合点为主动轮齿顶圆与啮合线的交点。 T-7-3-18-2-2、渐开线标准直齿圆柱齿轮正确啮合的条件为模数
第0章 1．机器的组成 2．机械设计的要求 3．机械设计的过程 第1章 1-1解释下列概念 1）机构、机器、机械。 2）零件、构件、原动件、从动件、机架。 3）运动副、高副、低副、转动副、移动副。 4）运动链、平面机构、空间机构。 5）复合铰链、局部自由度、虚约束。 6）瞬心、绝对瞬心、相对瞬心、三心定理； 1-2 推演平面机构自由度计算公式。 1-3 计算平面机构自由度时应注意哪些事项？ 1-4 机构具有确定运动的条件。 1-5 如何绘制机构运动简图？ 1-6 如何用瞬心法分析机构运动？ 第2章连杆机构 2-1 解释下列概念 1）整转副、摆转副、曲柄、摇杆； 2）机构倒置； 3）极位、极位夹角、行程速比系数、急回运动，压力角、传动角、死点。 2-2 铰链四杆机构的基本形式有哪几种？各有什么特点？ 2-3 平面四杆机构的演化方式有哪几种？举例说明。 2-4 什么是杆长条件？平面四杆机构满足杆长条件时，那些转动副是整转副？存在曲柄的条件是什么？ 2-5 哪些平面四杆机构存在急回特性？这些机构在什么条件下没有急回特性？ 2-6 画出曲柄摇杆机构、曲柄滑块机构和摆动导杆机构的极限位置示意图（曲柄为原动件），标出极位夹角。 2-7 曲柄摇杆机构、曲柄滑块机构处于什么位置时传动角最小（曲柄为原动件）？ 2-8 总结作图法设计平面四杆机构的方法，有哪几类问题，已知条件是什么，需要求出哪些参数，作图要点有那些（可画示意图说明）？ 第3章凸轮机构 3-1 解释下列概念 1）基圆、行程、推程（运动角）、回程（运动角）、近休止程（角）、远休止程（角）；2）理论廓线、偏距（圆）； 3）刚性冲击、柔性冲击； 4）压力角。 3-2 凸轮机构的类型有那些（按不同分类方法分别说明）？ 3-3 凸轮机构从动件的常用运动规律有那些？冲击特性如何？ 3-4 简要说明反转法设计凸轮轮廓曲线的方法。 3-5 若凸轮机构推程最大压力角太大，应如何改进？ 3-6 什么是轮廓变尖、失真？如何避免？ 第4章齿轮机构
机械设计基础习题库 一、单项选择题（每小题2分） 1.机器中运动的最小单元称为（） A．零件B．部件 C．机件D．构件 2.在如图所示的齿轮—凸轮轴系中，轴4称为( ) A.零件 B.机构 C.构件 D.部件 3.若组成运动副的两构件间的相对运动是移动，则称这种运动副为( ) A.转动副 B.移动副 C.球面副 D.螺旋副 4.机构具有确定相对运动的条件是( ) 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 5.在平面机构中，每增加一个低副将引入（） A．0个约束B．1个约束 C．2个约束D．3个约束 6.若两构件组成低副，则其接触形式为（） A．面接触B．点或线接触C．点或面接触D．线或面接触7.平面运动副的最大约束数为（）
A．1 B．2 C．3 D．5 8.铰链四杆机构的死点位置发生在( ) A.从动件与连杆共线位置 B.从动件与机架共线位置 C.主动件与连杆共线位置 D.主动件与机架共线位置 9.铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和，则为了获得曲 柄摇杆机构，其机架应取( ) A.最短杆 B.最短杆的相邻杆 C.最短杆的相对杆 D.任何一杆 10.连杆机构处在死点位置时，传动角γ是（） A 等于90oB等于0o C 0o<γ< 90oD大于90o 11.铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和，则为了获得双 曲柄机构，其机架应取（） A．最短杆B．最短杆的相邻杆 C．最短杆的相对杆D．任何一杆 12.为保证四杆机构良好的机械性能，___________不应小于最小许用值。 A压力角B传动角C极位夹角D摆角 13.连杆机构处在死点位置时，压力角α是______。 A 等于90oB等于0o C 0o<α< 90oD大于90o 14.在凸轮机构的从动件选用等速运动规律时，其从动件的运动( ) A.将产生刚性冲击 B.将产生柔性冲击 C.没有冲击 D.既有刚性冲击又有柔性冲击 15.凸轮机构中的压力角是指（）间的夹角。 A凸轮上接触点的法线与从动件的运动方向 B 凸轮上接触点的法线与该点的线速度方向 C凸轮上接触点的切线与从动件的运动方向 D凸轮上接触点的切线与该点的线速度方向 16.凸轮机构的从动件选用等加速等减速运动规律时，其从动件的运动（） A．将产生刚性冲击B．将产生柔性冲击 C．没有冲击D．既有刚性冲击又有柔性冲击 17.下列凸轮机构中，图_______所画的压力角是正确的。BBCDD
华南理工大学期末考试 《机械设计》试卷B 一、选择题（共30分、每小题2分） 1、链传动作用在轴和轴承上的载荷比带传动要小，这主要是因为（ C ）。 A、链传动只用来传递较小功率 B、链速较高，在传递相同功率时圆周力小 C、链传动是啮合传动，无需大的张紧力 D、链的质量大，离心力大 2、直齿圆柱齿轮传动，当齿轮直径不变，而减小模数增加齿数时，则（ C ）。 A、提高了轮齿的弯曲强度 B、提高了齿面的接触强度 C、降低了轮齿的弯曲强度 D、降低了齿面的接触强度 3、受中等冲击载荷、支承刚度较差、速度较高的两轴之间宜选用（ A ）。 A．弹性柱销联轴器 B．凸缘联轴器 C. 十字滑块联轴器 D．万向联轴器 4、带传动工作时，设小带轮为主动轮，则带的最大应力发生在带（ 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 5、有一减速器传动装置由带传动、链传动和齿轮传动组成，其安排顺序以方案 （ A ）为好。 A．带传动齿轮传动链传动 B．链传动齿轮传动带传动 C．带传动链传动齿轮传动 D．链传动带传动齿轮传动 6．螺纹联接防松的根本问题在于（ C ）。 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 7．为联接承受横向工作载荷的两块薄钢板，一般采用的螺纹联接类型应是（ A ）。 A．螺栓联接 B. 双头螺柱联接 C．螺钉联接 D. 紧定螺钉联接
8．齿面硬度HB ≤350HBS 的闭式钢制齿轮传动中，主要失效形式为（ B ）。 A ．齿面磨损 B ．齿面点蚀 C ．齿面胶合 D. 轮齿折断 9.不完全液体润滑滑动轴承，验算][pv pv 是为了防止轴承（ B ）。 A. 过度磨损 B. 过热产生胶合 C. 产生塑性变形 D. 发生疲劳点蚀 10、对于温度变化不大的短轴，考虑结构简单，轴承部件的轴向固定方式宜采用（ A ）。 A ．两端固定 B ．两端游动 C ．一端固定一端游动 D ．A ，B ，C 均可以 11、在蜗杆传动设计中，除规定模数标准化外，还规定蜗杆直径d 1取标准，其目的是（ B ）。 A ．限制加工蜗杆的刀具数量 B ．限制加工蜗轮的刀具数量并便于刀具的标准化 C ．为了装配方便 D ．为了提高加工精度 12、工作时承受弯矩并传递转矩的轴称为（ B ）。 A 、转动心轴 B 、转轴 C 、传动轴 D 、固定心轴 13、普通平键的主要失效是（ A ）。 A ．工作面被压溃或键被剪断 B ．工作面产生胶合破坏 C. 工作面产生过度磨损 D ．键被弯曲折断 14、带传动产生弹性滑动的原因是由于（ D ）。 A 、带不是绝对挠性体 B 、带与带轮间的摩擦系数偏低 C 、带绕过带轮时产生离心力 D 、带的紧边与松边拉力不等 15、非液体摩擦滑动轴承正常工作时，其工作面的摩擦状态是（ C ）。 A 、完全液体摩擦状态 B 、干摩擦状态 C 、边界摩擦或混合摩擦状态 D 、不确定 1．在一般工作条件下，齿面硬度HB ≤350的闭式齿轮传动，通常的主要失效形式为 【 】
《机械设计基础》试题库 一、填空题 （机械原理部分） 1．牛头刨床滑枕往复运动的实现是应用了平面四杆机构中的机构。 2．机构具有确定运动的条件是数目与数目相等。 3．平面四杆机构的压力角愈，传力性能愈好。 4．平面四杆机构的传动角愈，传力性能愈好。 5．有些平面四杆机构是具有急回特性的，其中两种的名称是机构、机构。6．在平面四杆机构中，用系数表示急回运动的特性。 7．摆动导杆机构中，以曲柄为原动件时，最大压力角等于度，最小传动角等于度。 8．在摆动导杆机构中，若导杆最大摆角φ= 30°，则其行程速比系数K的值为。9．四杆机构是否存在止点，取决于是否与共线。 10．在铰链四杆机构中，当最短杆和最长杆长度之和大于其他两杆长度之和时，只能获得机构。 11．平面四杆机构中，如果最短杆与最长杆的长度之和小于其余两杆的长度之和，最短杆为机架，这个机构叫__ 机构。 12．平面连杆机构急回特性系数Ｋ____１时，机构有急回特性。 13．以滑块为主动件的曲柄滑块机构有____个止点位置。 14．凸轮机构主要由、、和三个基本构件组成。 15．盘形凸轮的基圆，是指以凸轮的轮廓的值为半径所作的圆。 16 .在凸轮机构中，从动件的运动规律完全由来决定。 17．据凸轮的形状，凸轮可分为凸轮、凸轮和移动凸轮。 18．凸轮机构的压力角是指的运动方向和方向之间所夹的锐角。 19．在实际设计和制造中，一对渐开线外啮合标准斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件是 相等、相等、且相反。 20．在实际设计和制造中，一对渐开线标准直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是、。 21．一对渐开线标准直齿圆柱齿轮的连续传动条件是。 22．在标准齿轮的分度圆上，与数值相等。 23．斜齿圆柱齿轮传动的重合度比直齿圆柱齿轮传动的重合度，因而承载能力。 24．.渐开线上各点的压力角不等，向径越大，则压力角越，圆上的压力角为零。25．单个齿轮的渐开线上任意点的法线必是圆的切线。 26．渐开线齿轮的五个基本参数是齿数、、、系数和顶隙系数。27．我国规定齿轮标准压力角为度；模数的单位是。 28．齿轮切削加工方法可分为仿形法和范成法，用成形铣刀加工齿形的方法属法，用滚刀 加工齿形的方法属法。 29．渐开线齿轮上具有标准模数和标准压力角的圆称为圆。 30．在普通铣床上用铣刀加工斜齿圆柱齿轮时，刀号据选取。 31．渐开线齿轮的特性称为中心距可分性。 32．齿轮传动最基本的要求是其瞬时传动比必须。 33．用齿条型刀具按范成法加工齿轮，如果切齿结束时，刀具的中线与轮坯分度圆相切，则加工 出来的齿轮是齿轮，刀具的中线与轮坯分度圆不相切，则加工出来的齿轮称为 齿轮。 34．规定渐开线标准斜齿圆柱齿轮____ 面上的参数为标准值。 35．直齿圆锥齿轮的标准模数规定在____端的圆上。 36．对于正确安装的一对渐开线圆柱齿轮，其啮合角等于圆上的角。 37．在课本上所介绍的间歇运动机构中，其中两种机构的名称是：机构、 机构。 38．外槽轮机构由、和机架组成，其中拨盘作转动。 （机械零件部分）
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。
机械设计基础教材习题参考解答 （第一章~第五章） 2012.8
目录 第1章机械设计概论_______________________________ 2第2章机械零件尺寸的确定_________________________ 3第3章平面机构运动简图及平面机构自由度___________ 4第4章平面连杆机构_______________________________ 6第5章凸轮机构__________________________________ 11
第1章机械设计概论 思考题和练习题 1-1举例说明什么是新型设计、继承设计和变型设计。 解：新型设计通常人们指应用成熟的科学技术或经过实验证明是可行的新技术，设计过去没有过的新型机械，如：新型机械手、动车、扑翼飞机、电动汽车等； 继承设计通常指人们根据使用经验和技术发展对已有的机械进行设计更新，以提高其性能、降低其制造成本或减少其运用费用，如：大众系列汽车、大家电产品等。 变型设计通常指人们为适应新的需要对已有的机械作部分的修改或增删而发展出不同于标准型的变型产品，如：。各种工程机械、农田作业机械等。 1-2解：评价产品的优劣的指标有哪些？ 解：产品的性能、产品的 1-3机械零件常用的材料有哪些？为零件选材时应考虑哪些主要要求？ 解：制造机械零件的材料目前用得最多的是金属材料，其又分为钢铁材料和非铁材料（如铜、铝及其合金等）；其次是非金属材料（如工程塑料、橡胶、玻璃、皮革、纸板、木材及纤维制品等）和复合材料（如纤维增强塑料、金属陶瓷等）。 从各种各样的材料中选择出合用的材料是一项受到多方面因素制约的工作，通常应考虑下面的原则： 1)载荷的大小和性质，应力的大小、性质及其分布状况 2)零件的工作条件 3)零件的尺寸及质量 4)经济性 1-4解：机械设计的内容和步骤？ 解：机械设计的内容包括：构思和方案设计、强度分析、材料的选择、结构设计等。 机械设计的步骤：明确设计任务，总体设计，技术设计，样机试制等。
《机械设计基础》课程试题库 一、填空题 1.在铰链四杆机构中，双曲柄机构的最短杆与最长杆长度之和小于等于其余两杆长度之和。 2.确定凸轮基圆半径的原则是在保证αmax≤ [ α ]条件下，选择尽可能小的基圆半径。 3.一对齿轮传动中，大、小齿轮的齿根最大弯曲应力通常是不等的。 4.在设计 V 带传动时， V 带的型号是根据计算功率和小带轮转速选取的。 5.对于两级斜齿圆柱齿轮传动，应使中间轴上的两个斜齿轮的旋向相同。 6.滚动轴承主要失效形式是疲劳点蚀和塑性变形。 7.在蜗杆传动中，一般蜗杆头数取Z1= 1、 2、4，蜗杆头数越少，自锁性越好。 8.普通螺纹联接承受横向外载荷时，依靠接合面间的摩擦承载，螺栓本身受预紧力 ___作用，可能的失效形式为断裂。 9.平键联接中，两侧面是工作面，楔形键联接中，上下面是工作面。 10.对于闭式软齿面齿轮传动，主要按接触强度进行设计，而按弯曲强度进行校核。 11.蜗杆传动发热计算的目的是防止温升过高而产生齿面胶合失效。 12.带传动中，带上受的三种应力是拉应力，弯曲应力和离心拉应力。最大应力发生 在带的紧边开始绕上小带轮处。 13.链轮的转速高，节距大，齿数少，则链传动的动载荷就越大。 14.轴上的键槽通常采用铣削加工方法获得。 15.联轴器和离合器均可联接两轴，传递扭矩，两者的区别是前者在运动中不能分离，后者可以 随时分离。 16.验算非液体摩擦滑动轴承的pv 值是为了防止轴承过热而发生胶合；验算轴承速度v 是为了 防止轴承加速磨损或产生巨大热量。普通三角形螺纹的牙型角为___60__度。17.紧螺栓联接按拉伸强度计算时，考虑到拉伸应力和扭转切应力复合作用，应将拉抻 载荷增大至 ___1.3____ 倍。 18.受轴向工作载荷的紧螺栓联接，设螺栓刚度 C1 远远小于被联接件的刚度 C2，则不论 工作载荷 F 是否变化，螺栓中的总拉力F2接近 ___预紧力 _____。 19.带传动中，带的弹性滑动是带传动的 _____固有 ______特性，是_不可 ______避免的。 20.带传动的最大有效圆周力随着初拉力、包角、摩擦系数的增大而增大。 21.若齿轮传动的传动比、中心距和齿宽不变，增加两轮的齿数和，则弯曲强度____减 小_____，接触强度 ______不变 _________。 22. 齿轮传动(大、小齿轮分度圆直径分别为d2、d1 ) 传动比表达式为 __i= d2/ d1____。蜗 杆传动（蜗杆分度圆直径d1，蜗杆分度圆柱导程角，蜗轮分度圆直径 d2）传动比表达式为 _______d2/ d1tg___________。