机械设计习题卡
第一章绪论
(1)组成机械的基本单元是什么?
机械零件是组成机械的基本制造单元。
(2)何谓零件？何谓部件?
零件是组成机器的不可拆的基本单元，即制造的基本单元。
一组协同工作的零件所组成的独立制造或独立装配的组合体称为“部件”。
(3)机械零件可归纳为哪两种类型?试各举两个典型实例说明，本课程的研究对象是什么?
通用零件：各种机械中经常用到的一般参数的零件，如螺钉，齿轮等
专用零件：在特定类型的机器中才能用到的零件，如涡轮机的叶片、飞机的螺旋桨等
本课程的研究对象：普通条件下工作，且具有一般参数的通用零件
(4)什么叫在普通条件下工作，且具有一般参数的通用零件？试从你所学专业的机械设备中，对联接零件，传动零件、轴系零件和其他零件各举两例。
普通工作条件无严格定义，通常指常温、常压、低速等。
一般参数也无严格定义。国家标准《一般公差未注公差的线性和角度尺寸的公差》(GB/T1804-2000)中基本尺寸定义为0.5-4000mm，可以认为一般参数的零件的尺寸在
0.5-4000mm之间。
连接零件：键、螺栓
传动零件：带、齿轮
轴系零件：滚动轴承、滑动轴承
其他零件：弹簧、机座
(5)为什么说本课程起着基础课与专业课之间的承前启后的作用？
(6)在了解本课程的性质、内容和任务以后，总结本课程的特点和你所采取的学习方法。
第二章机械设计总论
(1)对机器提出的主要要求包括什么？
使用功能要求；经济性要求；劳动保护和环境保护要求；寿命与可靠性要求；其他专用要求等。
(2)机器设计应满足哪些基本要求?机械零件设汁应满足哪些基本要求?分析下列机械零件应满足的基本要求是什么：电动机轴，普通减速器中的齿轮轴，起重机吊钩，精密机床主轴．汽门弹簧。农业机械中的拉曳链，联合收割机中的V带。
避免在预定寿命期内失效；结构工艺性要求；经济性要求；质量小要求；可靠性要求。
(3)设计机械的经济性要求包括哪些方面?
a.零件本身的生产成本；
b.尽可能采用标准化的零、部件以取代特殊加工的零、部件。
(4)何谓机械的可靠度?机械中零件之间组成的模式不同，其可靠度如何计算？
在规定的使用时间(寿命)内和预定的环境条件下，机械能正常地完成其功能的概率。
机械零件的可靠度通过概率统计的方法计算。
(5)机械设计的一般程序怎样?
计划阶段；方案设计阶段；技术设计阶段；技术文件的编制。
(6)机械零件的失效形式有哪些？针对这些失效形式相应建立的设计准则是什么?
主要失效形式：整体断裂；过大的残余变形；零件的表面破坏；破坏正常工作条件引起的失效。
断裂断裂→强度准则
过大的残余变形→刚度准则
零件表面破坏→寿命准则
破坏正常工作条件引起的失效→振动稳定性准则[与零件的工作条件相关，这只是一个例子]
(7)机械零件设计的一般步骤有哪些？
1.根据零件的使用要求，选择零件的类型和结构。
2.根据机器的工作要求，计算在零件上的载荷。
3.分析零件的可能失效形式，确定相应的设计准则。
4.根据零件的工作要求及对零件的特殊要求，选择适当的材料。
5.根据设计准则，确定零件的基本尺寸。
6.根据工艺性及标准化等原则进行零件的结构设计。
7.进行校核计算。
8.画出零件的工作图，并写出设计说明书。
(8)机械零件的常用材料有哪些？这些材料各有何特点，适用在何种场合?
金属材料：较好的力学性能、价格便宜、容易获得。
高分子材料：原料丰富、密度小，在适当的温度范围内有很好的弹性，耐腐蚀性好等，缺点：容易老化，阻燃性差，耐热性不好等。
陶瓷材料：硬度极高、耐磨、耐腐蚀性、熔点高、刚度大以及密度比钢铁低；缺点：断裂韧度低、价格昂贵、加工工艺性差等。
复合材料：较高的强度和弹性模量，而质量又特别小；缺点：价格贵，耐热性、导电性较差等。
(9)铸铁和钢的区别是什么?普通碳钢与优质碳钢的区别是什么?
铸铁和钢的区别是含碳量不同，钢是含碳量为0.03%～2%；含碳量2%～4.3%的铁碳合金为铸铁。
普通碳素结构钢又称普通碳素钢，对含碳量、性能范围以及磷、硫和其他残余元素含量的限制较宽。普通碳钢分为三类：甲类钢（A类钢）是保证力学性能的钢。乙类钢（B类钢）是保证化学成分的钢。特类钢(C类钢）是既保证力学性能又保证化学成分的钢，常用于制造较重要的结构件。
优质碳素结构钢和普通碳素结构钢相比，硫、磷及其他非金属夹杂物的含量较低。根据含碳量和用途的不同，这类钢大致又分为三类：①小于0.25%C为低碳钢。②0.25～0.60%C 为中碳钢。③大于0.6%C为高碳钢。
(10)什么叫做合金钢，与碳钢相比有何优缺点？
合金钢除含有普通碳钢的铁、碳外，根据性能需求还添加有其它合金元素，比如常见的铬、镍、钼、锰、硅等，以提高其机械性能，通常价格较普通碳钢高。
(11)选择机械零件材料时，通常考虑的机械性能、物理化学性能和工艺性能有哪些？
?机械性能
强度，硬度，耐磨性，冲击韧性，塑性
?物理化学性能
密度，导热性，导电性，导磁性，耐热性，耐酸性，耐腐蚀性性等
?工艺性能
易熔性，液态流动性，可塑性，可焊性，可加工性，可热处理性等
(12)为节约原材料，尤其是节约贵重材料而选用廉价材料，可采取哪些具体措施?举例说明
1.对材料进行热处理和表面处理，如为提高齿轮表面硬度，常对齿轮零件进行调质处理。
2.采用型材，如型钢焊接而成的机架。
3.采用组合结构，如蜗轮采用齿圈式组合结构(由青铜齿圈与铸铁轮芯组成)。
(13)选用机械零件材料时，应考虑的基本要求有哪些?
1.使用性能要求
2.工艺性能要求
3.经济性
(14)机械零件在进行结构没计时，主要应从哪些方面去考虑和改善它的结构工艺性?
零件的结构工艺性应从毛坯制造、机械加工过程及装配等几个生产环节加以综合考虑，工艺性是和机器生产批量大小及具体生产条件相关。
(15)机械设计中，为什么要实行零件和部件的标准化、系列化与通用化?你能举出一些标准化、系列化与通用化的零部件吗？
1.能以最先进的方法在专门化工厂中对那些用途最广泛的零件进行大量、集中的制造，以提高质量，降低成本；
2.统一了材料和零件的性能指标，使其能够进行比较，并提高了零件性能的可靠性。
3.采用了标准化结构及零、部件，可以简化设计工作、缩短设计周期，提高设计质量。另外，也同时简化了机器的维修工作。
例如对同一结构、同一内径的滚动轴承，制造出不同外径及宽度的产品。
(16)我国现行的标准化有哪些?GB、JB、YB、QB、ISO和Γ0CT、DIN、JIS、BS各代表什么标准?
我国目前实行四级标准体制：国家标准、行业标准、地方标准、企业标准。
GB: 中国国家强制性标准
JB: 中国机械行业（含机械、电工、仪器仪表等）强制性行业标准
YB: 中国黑色冶金行业标准
QB：中国轻工行业标准
ISO：国际标准化组织标准
Γ0CT：前苏联国家标准
DIN：德国工业标准
JIS：日本工业标准
BS：英国国家标准
(17)目前常用的现代机械设计新方法有哪几种?
计算机辅助设计、优化设计、可靠性设计、并行设计、参数化设计等
第三章 机械零件的强度
(1)零件的名义载荷与计算载荷，两者之间的区别及其关系如何？ 名义载荷：根据额定功率，按力学公式计算出的载荷。
计算载荷：考虑载荷的时间不均匀性、分布的不均匀性以及其它影响因素对名义载荷进行修正得到的载荷，即载荷系数K ×名义载荷。
(2)何谓机械零件的强度?它可以分成哪两类?各举两个实例。
材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力称为强度。强度是衡量零件本身承载能力（即抵抗失效能力）的重要指标。强度是机械零部件首先应满足的基本要求。
机械零件的强度分为静应力强度和变应力强度两个范畴。
静应力强度：机械零件在整个工作寿命期内应力变化次数少于103，如松螺栓连接、键连接等的强度计算。
变应力强度：轴向变载荷的紧螺栓连接的强度计算、齿轮的弯曲疲劳强度强度计算等。 (3)强度条件的一般形式有哪些？并说明式中各符号代表的意义。
根据许用应力建立的计算准则，通过判断危险截面的最大许用应力是否小于或等于许用应力：
[]σσ≤ []ττ≤
根据安全系数建立的计算准则，通过判断危险截面上实际的安全系数是否大于或等于许用安全系数：
[]lim
s s σσσσ=≥
[]lim
s s ττττ=
≥
(4)机械设计中常用的强度理论有哪几个?各适用于何种场合？ 静强度理论：静应力
脆性断裂的强度理论：最大拉应力理论和最大伸长线应变理论 屈服的强度理论：最大切应力理论和形状改变比能理论 疲劳强度理论：变应力下的疲劳强度理论
低应力下的脆断(断裂强度理论)：低应力脆断(工作应力远小于许用应力) 接触强度理论：齿轮接触疲劳强度计算、滚动轴承寿命计算。
(5)对零件的工作应力应如何进行分类？承受拉伸载荷的零件就一定产生拉伸应力吗？如果不是，试举例说明。
只要设定一个分类标准，就可以对任何集合进行分类，因此，不存在“对零件的工作应力如何进行分类”的问题。
承受拉伸载荷的零件不一定产生拉应力。比如零件在做拉伸实验时，当零件达到屈服极限时，当载荷继续增加，零件中的拉应力并不增长(或增长不明显)，此时增加的拉伸载荷在零件并未产生拉伸应力。
(6)稳定循环交应力的主要参数有哪些，它们的相互关系怎样? 五个参数：、
min σ、m σ、a σ、r ，其中只有两个是独立的。
(7)变载荷下一定产生变应力，那么静载荷下也一定产生静应力吗?举例说明之。 不一定产，如旋转的轴上作用一集中力，而轴表面上任意一点的应力则是变应力。
(8)下列零件均受静载荷作用(见图)，试判断零件上A 点的应力性质(拉、压、弯、扭或接触应力)，是静应力还是变应力?应力变化的规律(即应力变化循环特性系数r 的大小或范围)及应力变化图(即σ-τ图)是怎样的？
(a) 静应力，扭转剪切应力，1r =。 (b) 对称循环变应力，拉、压应力，1r =-。 (c) 不对称循环变应力，拉、压应力，11r -<< (d) 滚动体与套圈间的接触应力为脉动循环变应力，0r =
(9)什么是材料的疲劳曲线？试用图线描述碳钢材料的疲劳曲线形状，说明应力循环次数N与疲劳极限r
σ的关系。有色金属及高硬度合金钢的疲劳曲线又是怎样?
金属材料的疲劳曲线(N
σ-曲线)是取同一r值、不同N值时做试验得到的，它表示在给定应力比r的条件下，应力循环次数N与疲劳极限r
σ的关系曲线。
曲线AB使材料试件发生破坏的最大应力基本不变，或者说下降很小，此阶段是静应力强度的状况。
曲线BC段，随着循环次数的增加，使材料发生疲劳破坏的最大应力不断下降，这一阶段的疲劳破坏伴随着材料的塑性变形，此阶段称为低周疲劳。
曲线CD段代表有限寿命阶段，在此范围内，试件经过一定次数的交变应力作用后总会
发生疲劳破坏。CD段的曲线方程为
() m
rN C D
N C N N N
σ=≤≤
。
D点以后的线段代表了试件无限寿命阶段，即作用在试件上的变应力的最大应力小于D 点的应力，则应力无论变化多少次，材料都不会发生破坏。
有色金属和高硬度合金钢属于塑性材料，其疲劳曲线应与碳钢类似，其上的具体数值应该有所不同。
(10)影响零件疲劳强度的因素有哪些，如何影响？零件疲劳强度的综合影响系数
σK 和
τK 如何定义，计算公式怎样?
影响零件疲劳强度的主要因素有：材料的性能、应力循环特征r 、应力循环次数N ，应力集中、绝对尺寸和零件表面质量等。
零件疲劳强度的综合影响系数
K σ的定义为
1
1e K σσσ--=
，即材料对称循环弯曲疲劳极限
1σ-与零件对称循环弯曲疲劳极限1e σ-的比值。其计算公式为111q k K σσσσεββ??=+- ?
??，式
中：
k σ零件的有效应力集中系数；σε零件的尺寸系数；σβ零件的表面质量系数；q β零件
的强化系数。
(11)某旋转轴受径向力F ＝10kN 作用如图，已知跨距L ＝2m ，直径d ＝50mm ，轴的角速度为ω．求中间剖面上A 点的应力随时间变化的表达式，并求A 点的
max σ、min σ、a σ和m σ
轴的抗弯截面系数
()
3
33
-53
3.145010 1.226610m 32
32
d
W π-??=
=
=?
作用在剖面A 处的弯矩310102
5000N m
2244F L FL M ??=?===?
轴在不变弯矩下旋转，其表面A 点的应力为对称循环，所以有：
8max 4.076410407.64MPa M
W σ=
=?=
min max 407.64MPa σσ=-=-
max min
m 0
2
σσσ+=
=
max min
a 407.64MPa
2
σσσ-=
=
A 点应力随时间变化规律：
()407.64sin MPa
t σω=
计算出的应力太大，本题原始数据有问题？
(12)已知试件的对称循环疲劳极限1-σ =2402mm N ，屈服极限s σ＝3602
mm N ，平
均应力折合成应力幅的等效系数
σψ＝0．2，试按比例画出该试件的极限应力简化线图，并在图上量出该试件在受到应力为：
m σ＝2002mm N ，r ＝1／3时，按r=c r c = ; m σ=c;
min σ=c 三种情况下的极限应力值。
根据公式
10
2a σσψσ--=
得，
10a 22240
400MPa 110.2σσψ-?=
==++
'A 点坐标是()10,σ-，即()0,240；
'D 点坐标是00,22σσ??
?
??，即()200,200；
C 点坐标是(),0s σ，即()360,0。
由1
113tan 0.51
113r r α-
-==
=++得，26.57α=?
D’与G’点位置不对，本题原始数据有问题? 若以题目中给出的数据(如上图所示)，
r c =时，max'360MPa s σσ==
m c σ=时，max'360MPa s σσ==
min c σ=时，max'360MPa s σσ==
(13)一铬镍合金钢制成的零件，在危险剖面上的最大工作应力为max σ＝2802
mm N ，
最小工作应力为min σ＝-802
mm N ，该剖面处的有效应力集小系数σk ＝1.32，尺寸系数σ
ε＝0.85、表面状态系数σβ＝0.90，该合金钢的机械性能为：B σ＝9002
mm N ，s σ＝8002mm N ，1-σ＝4402mm N 及0σ＝8002
mm N ，试：
⑴按比例绘制零件的极限应力简化线图；
零件弯曲疲劳强度综合影响系数11 1.32111 1.66
0.850.9q k K σσσσεββ??=+-=+-= ???
A 点坐标是10,K σσ-??
???，即()0,265.06； D 点坐标是00,22K σ
σσ?? ?
?
? ，即()400,240.96；
C 点坐标是
(),0s σ ，即()800,0。
②按r ＝C 情况，求对应的极限应力幅
e a 'σ，极限平均应力e m 'σ和极限应力x ma 'σ;
()max min
28080100MPa
2
2m σσσ+-+=
== ()
max min
a 28080180MPa 2
2σσσ---=
=
=
所以工作点M 处应力坐标
()a ,m σσ即是()100,180
从图中可测量出，
'142.49MPa me σ=，'256.48MPa ae σ=，
max'''398.97MPa ae me σσσ=+=
③按r ＝C 情况，计算此零件在该危险剖面上的安全系数
σS 。
max'max 398.97
1.42280S σσσ=
==
按教材中的公式计算：(说明：教材中所有公式都是通过直线方程推导出来的，没有必要强迫自己记住那些复杂的公式。理解了等寿命简化曲线图的意义，在图上直接标出有关数
值更方便一些。)
10012124408000.061.66800e K σσσσ?σ--?-=
?=?=
1
1440
265.06MPa 1.66e K σ
σσ--=
=
=
'
1a ae a m σe 265.06180
256.51MPa
1801000.06e σσσσσ?-?=
==++? '
1e m me a m σe 256.06100
137.67MPa
1801000.06σσσσσ?-?=
==++?
此时，
''
max'394.18MPa ae me σσσ=+= max'max 394.18
1.41280S σσσ=
==
或
10
22440800
0.1
800σσσ?σ--?-=
=
=
1a m 440 1.42
1.661800.1100S K σσσσσ?σ-=
==+?+?
第四章摩擦、磨损及润滑概述
(1)何谓摩擦、磨损和润滑，它们之间的相互关系如何?
互相接触的两个物体在外力的作用发生相对滑动或有相对滑动的趋势时，在两物体的接触表面就会产生抵抗滑动的阻力，这种现象称为“摩擦”。
物体在摩擦过程中必然有能量损耗和摩擦表面物质的丧失或迁移，这种现象称为“磨损”。
改善摩擦副的摩擦状态以降低摩擦阻力减缓磨损的技术措施称为“润滑”。
(2)摩擦对哪些机械零件的工作性能、寿命是不利的?哪些机械零件是靠摩擦来工作的?试举例说明。
摩擦对大多数零件的工作性能、寿命是不利的，如链传动、齿轮传动等。
带传动、汽车及拖拉机的制动器等靠摩擦来工作。
(3)按摩擦副的运动状态或按摩擦副表面的润滑情况，摩擦可分为哪几种?
干摩擦、边界摩擦、流体摩擦、混合摩擦
(4)机械零件的典型磨损过程分为哪几个阶段(试以磨损量与工作时间的关系曲线说明之)?作为机械设计各应如何对待?
(5)磨损可分为哪几种类型？你能各举一、二例来说明吗？
粘附磨损：齿轮胶合
磨粒磨损：开式齿轮
疲劳磨损：齿轮的点蚀
冲蚀磨损：涡轮机的叶片
腐蚀磨损：泵、阀等过流部件管道内壁面
微动磨损：铆钉的工作面磨损
(6)减少磨损的一般方法有哪些?
1）合理选择配对使用摩擦副的材料；
2）确定零件表面合理的粗糙度和硬度值；
3）使用润滑剂，实现液体润滑或混合润滑；
4）以滚动接触代替滑动接触；
5）通过零件表面强化、表面涂层提高其耐磨性。
(7)润滑的目的和功用是什么?
1.降低摩擦，减小磨损
2.保护零件不被锈蚀
3.散热降温
(8)按照润滑剂的物理状态和按照润滑将二个摩擦表面而隔开的情况，润滑可分成哪几种类型，各有何特点？
油润滑
脂润滑
第五章 螺纹连接和螺旋传动
一、选择与填空题 1． A _B_ C__ 2．_ C _A___A _ C
说明：自锁：ψ?≤。两者数值越接近，自锁性能越差；数值相差越大，自锁性能越好。
螺纹传动效率：)(/?ψψη+=tg tg 。ψ增大，η增大；
增大，η
减小。
牙型角α与当量摩擦系数f ?
间的关系是：
cos(/2)
f
f ?α=。当α增大，
f ?
增大，
?增
大。
3．__B__。 4．_ 90_％ _螺纹根部_ 5．_C_ 6． D 7. C 8. B 9. A 10. A
11. B 12. A 二、分析与思考题
1．[见P60页表5-1。联接螺纹要求自锁性较好，强度高；传动螺纹要求传动效率高。] 2．[螺纹联接在冲击、振动或变载作用下，或当温度变化较大时，螺旋副间的摩擦力可能减小或瞬时消失，或由于螺纹联接件和被联接件的材料发生蠕变和应力松驰等，会使联接中的预紧力和摩擦力逐渐减小，导致联接松动，甚至松开。防松例子见P68表5-3]
3．[P70。普通螺栓联接：对受拉螺栓，其主要破坏形式是螺栓杆螺纹部分发生断裂，因而其设计准则是保证螺栓的静力或疲劳拉伸强度；对于受剪螺栓，其主要破坏形式是螺栓杆和孔壁的贴合面上出现压溃或螺栓杆被剪断，其设计准则是保证联接的挤压强度和螺栓的剪切强度，其中联接的挤压强度对联接的可靠性起决定性作用。铰制孔用螺栓用抗剪切来承受外载荷，螺栓杆与孔壁之间无间隙，接触表面受挤压；在联接接合面处，螺栓杆则受剪切。因此，应分别按挤压及剪切强度条件来计算。]
4．紧螺栓靠预紧力产生的摩擦力来抵抗横向载荷，在抵抗横向载荷过程中，外载荷可能发生变化，但预紧力不会发生变化，因此螺栓上的应力为静应力。[P85降低螺栓疲劳强度的应力幅。非对称循环变应力]
5．[P83。根据螺母的性能等级不应低于与之相配螺栓的性能等级这一要求，螺母可选用9级。小数点前的数字代表材料的抗拉强度极限的1/100(
/100B σ)，小数点后的数字代表
材料的屈服极限（
S σ或0.2σ）与抗拉强度极限（B σ）之比值的10倍（10/S B σσ）
。]
6．[P84。不控制预紧力的普通螺栓联接，其安全系数大小与螺栓直径有关，其安全系数S 随螺纹直径增大而减小，因为尺寸小的螺栓在拧紧时容易产生过载，故采用加大安全系数的方法来弥补可能产生的过载。]
7．[P85-86。紧螺栓所受工作拉力在0～F 间变化，则螺栓所受总拉力将在02F F 之间
变动。在保持预紧力0F 不变的情况下，减小螺栓刚度b C 或增大被联接件刚度m C 都可以减
小总拉力2F 的变动范围，从而提高了螺栓联接的疲劳强度。但在此种情况下引起残余预紧
力
1F 减小，从而降低了联接的紧密性。]
8．[P86。为了减小螺栓的刚度，可适当增加螺栓的长度，或采用腰状杆螺栓和空心螺
栓。为了增大被联接件的刚度，可以不用垫片或采用刚度较大的垫片。
对于需要保持紧密性的联接，从增大被联接件的刚度来看，可以采用刚度较大的金属垫片或密封环较好。]
9．[P86。实验证明，约有1/3的载荷集中在第一圈上，第八圈以后的螺纹牙几乎不承受载荷。因此，采用螺纹牙圈数过多的加厚螺母，并不能提高联接的强度。
为了改善螺纹牙上的载荷分布，常采用悬置螺母，减小螺栓旋合段本来受力较大的几圈螺纹牙的受力面或采用钢丝螺套。]
10．[伸出一只手，竖起大拇指，另外四指握拳，指尖指向旋转的方向，而拇指要指向螺旋的前进方向。如果与伸出的左手可以相符，称为左旋，与右手相符则称为右旋。另一个方法是，在旋转体生长或运动的一端，从垂直轴向看，顺时针旋转的为左旋；反之，逆时针旋转的为右旋。
砂轮主轴螺纹的旋向：紧固砂轮或砂轮卡盘的砂轮主轴端部螺纹的旋向必须与砂轮工作时旋转方向相反[这样可以保证在螺母在旋转的过程中所产生的轴向力是将螺母旋紧]。砂轮机轴转动一般为右旋，所以两端固定砂轮用的螺纹为左旋。]
11．[自锁：ψ?≤。两者数值越接近，自锁性能越差；数值相差越大，自锁性能越好。
螺纹传动效率：)(/?ψψη+=tg tg 。ψ增大，η增大；?增大，η减小。
牙型角α与当量摩擦系数
f ?
间的关系是：
cos(/2)
f
f ?α=。当α增大，
f ?
增大，
一、填空题 1. 平面运动副的最大约束数为____2_____，最小约束数为_____1_____。 2.平面机构中若引入一个高副将带入_____1____个约束，而引入一个低副将带入 _____2____个约束。平面机构中约束数与自由度数的关系是_约束数+自由度数=3_。 3. 在机器中，零件是最小制造的单元，构件是最小运动的单元。 4. 点或线接触的运动副称为高副，如齿轮副、凸轮副等。 5．机器中的构件可以是单一的零件，也可以是由多个零件装配成的刚性结构。 6．两个构件相互接触形成的具有确定相对运动的一种联接称为运动副。 7．面接触的运动副称为低副，如转动副、移动副等。 8．把两个以上的构件通过运动副的联接而构成的相对可动的系统称为是运动链，若运动链的各构件构成了首末封闭的系统称为闭链，若 运动链的构件未构成首末封闭的系统称为开链。 9．平面机构是指组成机构的各个构件均在同一平面内运动。 10．在平面机构中，平面低副提供 2 个约束，平面高副提供 1 个约束。11．机构具有确定运动时所必须给定的独立运动参数的数目称为机构的自由度。12．机构具有确定运动的条件是机构的原动件数等于自由度数。 二、简答题 1. 机构具有确定运动的条件是什么？ 答：1.要有原动件；2.自由度大于0；3.原动件个数等于自由度数。 2. 何谓复合铰链、局部自由度和虚约束？在计算机构自由度时应如何处理？ 答：复合铰链是三个或更多个构件组成两个或更多个共轴线的转动副。 在有些机构中, 其某些构件所能产生的局部运动并不影响其他构件的运动, 我们把这些构件所能产生的这种局部运动的自由度称为局部自由度。 虚约束是在机构中与其他约束重复而不起限制运动作用的约束。 在计算机构自由度时, K个构件汇交而成的复合铰链应具有（K-1）个转动副，同时应将机构中的局部自由度、虚约束除去不计。
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---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
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。
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。×
《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
第二章 机构的结构分析 一、试画出图示平面机构的机构示意图，并计算自由度（步骤：1）列出完整公式，2）带入数据，3）写出结果）。 图a ) 唧筒机构――用于水井的半自动汲水机构。图中水管4直通水下，当使用者来回摆动手 柄2时，活塞3将上下移动，从而汲出井水。 n= 3 p L = 4 p H = 0 p '= 0 F '= 0 F=3n －(2p l ＋p h －p ′)－F ′ = 3×3－（2×4＋0－0）－0 = 1 图b ) 缝纫机针杆机构 原动件1绕铰链A 作整周转动，使得滑块2沿滑槽滑动，同时针杆作 上下移动，完成缝线动作。 解： 自由度计算： 画出机构示意图： n= 3 p L = 4 p H = 0 p '= 0 F '= 0 F=3n －(2p l ＋p h －p ′)－F ′ = 3×3－(2×4＋0－0)－0 = 1 图c ）所示为一具有急回作用的冲床。图中绕固定轴心A 转动的菱形盘1为原 动件，其与滑块2在B 点铰接，通过滑块2推动拨叉3绕固定轴心C 转动，而拨叉3与圆盘4为同一构件。当圆盘4转动时，通过连杆5使冲头6实现冲压运动。试绘制其机构运动简图，并计算自由度。 观察方向 3 2 4 1 4 3 2 1
解：1) 选取适当比例尺μl ，绘制机构运动简图(见图b) 2) 分析机构是否具有确定运动 n= 5 p L = 7 p H = 0 p '= 0 F '= 0 F =3n －(2p l ＋p h －p ′)－F ′= 3×5－(2×7＋0－0)－0 ＝ 1 机构原动件数目＝ 1 机构有无确定运动？ 有确定运动 想一想 1．如何判断菱形盘1和滑块是否为同一构件？它们能为同一构件吗? 2 为了使冲头6得到上下运动，只要有机构CDE 即可，为什还要引入机构ABC ？(可在学过第三章后再来想想) 二、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），分析是否能实现设计意图，并提出修改方案。 解 1) 选取适当比例尺μl ，绘制机构运动简图(见图b) 2) 分析是否能实现设计意图 n= 3 p L = 4 p H = 1 p '= 0 F '= 0 b ) μl = 1 mm/mm 5 3 (4) 2 1 6 7
《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）
机械设计模拟题 一、填空题（每小题2分，共20分） 1、机械零件的设计方法有理论设计经验设计模型试验设计。 2、机器的基本组成要素是机械零件。 3、机械零件常用的材料有金属材料高分子材料陶瓷材料复合材料。 4、按工作原理的不同联接可分为形锁合连接摩擦锁合链接材料锁合连接。 5、联接按其可拆性可分为可拆连接和不可拆连接。 6、可拆联接是指不需破坏链接中的任一零件就可拆开的连接。 7、根据牙型螺纹可分为普通螺纹、管螺纹、梯形螺纹、矩形螺纹、锯齿形螺纹。 8、螺纹大径是指与螺纹牙顶相切的假想圆柱的直径，在标准中被定为公称直径。 9、螺纹小径是指螺纹最小直径，即与螺纹牙底相切的假想的圆柱直径。 10、螺纹的螺距是指螺纹相邻两牙的中径线上对应两点间的轴向距离。 11、导程是指同一条螺纹线上的相邻两牙在中径线上对应两点间的轴线距离。 12、螺纹联接的基本类型有螺栓连接双头螺栓连接螺钉连接紧定螺钉连接。 13、控制预紧力的方法通常是借助测力矩扳手或定力矩扳手，利用控制拧紧力矩的方法来控制预紧力的大小。 14、螺纹预紧力过大会导致整个链接的结构尺寸增大，也会使连接件在装配或偶然过载时被拉断。 15、螺纹防松的方法，按其工作原理可分为摩擦防松、机械防松、破坏螺旋运动关系防松。 16、对于重要的螺纹联接，一般采用机械防松。 17、受横向载荷的螺栓组联接中，单个螺栓的预紧力F?为。 18、键联接的主要类型有平键连接半圆键连接楔键连接切向键连接。 19、键的高度和宽度是由轴的直径决定的。 20、销按用途的不同可分为定位销连接销安全销。 21、无键联接是指轴与毂的连接不用键或花键连接。 22、联轴器所连两轴的相对位移有轴向位移径向位移角位移综合位移。 23、按离合器的不同工作原理，离合器可分为牙嵌式和摩擦式。 24、按承受载荷的不同，轴可分为转轴心轴传动轴。
1．图示凸轮机构从动件推程运动线图是由哪两种常用的基本运动规律组合而成？并指出有无冲击。如果有冲击，哪些位置上有何种冲击？从动件运动形式为停-升-停。 2. 有一对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构，为改善从动件尖端的磨损情况，将其尖端改为滚子，仍使用原来的凸轮，这时该凸轮机构中从动件的运动规律有无变化？简述理由。 3. 在图示的凸轮机构中，画出凸轮从图示位置转过60?时从动件的位置及从动件的位移s。 4. 画出图示凸轮机构从动件升到最高时的位置，标出从动件行程h，说明推程运动角和回程运动角的大小。
5.图示直动尖顶从动件盘形凸轮机构，凸轮等角速转动，凸轮轮廓在推程运动角Φ=?时是渐开线，从动件行程h=30 mm，要求： （1）画出推程时从动件的位移线图s-?； （2）分析推程时有无冲击，发生在何处？是哪种冲击？ - ==20mm，∠AOB＝60 ； 6. 在图示凸轮机构中，已知：AO BO COD60 ；且A B(、CD(为圆弧；滚子半径r r=10mm，从动件的推程和CO=DO=40mm,∠= 回程运动规律均为等速运动规律。 （1）求凸轮的基圆半径； （2）画出从动件的位移线图。
7.图示为一偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构，凸轮为偏心圆盘。在图中试： （1）确定基圆半径，并画出基圆； （2）画出凸轮的理论轮廓曲线； （3）画出从动件的行程h； 8. 设计一对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构的凸轮廓线。已知凸轮顺时针方向转动，基
圆半径r0=25mm，从动件行程h=25mm。其运动规律如下：凸轮转角为0 ~120 时，从动件等速上升到最高点；凸轮转角为120 ~180 时，从动件在最高位停止不动；凸轮转角为180 ~300 时，从动件等速下降到最低点；凸轮转角为300 ~360 时，从动件在最低位停止不动。 9. 试画出图示凸轮机构中凸轮1的理论廓线，并标出凸轮基圆半径 r、从动件2的行程。 10. 按图示的位移线图设计一偏置直动滚子从动件盘形凸轮的部分廓线。已知凸轮基圆半 ＝25mm，滚子半径r r=5mm，偏距e=10mm，凸轮以等角速度ω逆时针方向转动。设径r =0.001m/mm 。 计时可取凸轮转角?＝0 ，30 ，60 ，90 ，120 ，μ l 11.图示凸轮机构，偏距e=10mm，基圆半径r =20mm，凸轮以等角速ω逆时针转动，从 动件按等加速等减速运动规律运动，图中B点是在加速运动段终了时从动件滚子中心所处 90，试画出凸轮推程时的理论廓线（除从动件在最低、最的位置，已知推程运动角Φ=? 高和图示位置这三个点之外，可不必精确作图），并在图上标出从动件的行程h。
《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___________。
机械设计基础试题库及答案 1 2 一、判断(每题一分) 3 1、一部机器可以只含有一个机构，也可以由数个机构组成。……（√ 2、机器的传动部分是完成机器预定的动作，通常处于整个传动的终端。4 5 （×）4、机构是具有确定相对运动的构件组 6 合。………………………………（√）5、构件可以由一个零件组成，也7 可以由几个零件组成。………………（√）6、整体式连杆是最小的制造8 单元，所以它是零件而不是构件。……（×）7、连杆是一个构件，也是9 一个零件。………………………（√） 8、减速器中的轴、齿轮、箱体都是通用零件。…………………………… 10 11 （×） 12 二、选择(每题一分) 1、组成机器的运动单元体是什么？（ B ） 13 14 A．机构 B．构件 C．部件 D．零件 15 2、机器与机构的本质区别是什么？（ A ） 16 A．是否能完成有用的机械功或转换机械能 B．是否由许多构件组合17 而成 18 C．各构件间能否产生相对运动 D．两者没有区 3、下列哪一点是构件概念的正确表述？（ D ） 19 20 A．构件是机器零件组合而成的。 B．构件是机器21 的装配单元 C．构件是机器的制造单元 D．构件 22 23 是机器的运动单元
4、下列实物中，哪一种属于专用零件？（ B ） 24 25 A．钉 B．起重吊钩 C．螺母 D．键 26 5、以下不属于机器的工作部分的是（ D ） 27 A．数控机床的刀架 B．工业机器人的手臂 28 C．汽车的轮子 D．空气压缩机 29 三、填空(每空一分) 1、根据功能，一台完整的机器是由（动力系统）、（执行系统）、（传 30 31 动系统）、（操作控制系统）四部分组成的。车床上的主轴属于（执行）部32 分。 2、机械中不可拆卸的基本单元称为（零件），它是（制造）的单元 33 34 体 35 3、机械中制造的单元称为（零件），运动的单元称为（构件），装36 配的单元称为（机构）。 37 4、从（运动）观点看，机器和机构并无区别，工程上统称为（机械）。 38 5.机器或机构各部分之间应具有_相对__运动。机器工作时，都能完成有39 用的__机械功___或实现转换__能量___。 40 2 平面机构 41 一、填空题(每空一分) 42 2.两构件之间以线接触所组成的平面运动副，称为高副，它产生 1 个约束，而保留 2 个自由度。 43 44 3.机构具有确定的相对运动条件是原动件数等于机构的自由度。
机械设计模拟题一、填空题（每小题2分）分，共20模型试验设计。 理论设计经验设计 1、机械零件的设计方法 有。2、机器的基本组成要素是机械零件。陶瓷材料复合材料 3、机械零件常用的材料有金属材料高分子材料材料锁合连接。按工作原理的不同联接可分为4、形锁合连接摩擦锁合链接可拆连接和不可拆连接。、联接按其可拆性可分为5 不需破坏链接中的任一零件就可拆开的连接。6、可拆联接是指 普通螺纹、管螺纹、梯形螺纹、矩形螺纹、锯齿形螺纹。、根据牙型螺纹可分为7 在标准中被定为公称直径。8、螺纹大径是指与螺纹牙顶相切的假想圆柱的直径，。 9、螺纹小径是指螺纹最小直径，即与螺纹牙底相切的假想的圆柱直径。 10、螺纹的螺距是指螺纹相邻两牙的中径线上对应两点间的轴向距离。11、导程是指同一条螺纹线上的相邻两牙在中径线上对应两点间的轴线距离紧定螺钉连接。、12螺纹联接的基本类型有螺栓连接双头螺栓连接螺钉连接借助测力矩扳手或定力矩扳手，利用控制拧紧力、控制预紧力的方法通常是 13 矩的方法来控制预紧力的大小。整个链接的结构尺寸增大，也会使连接件在装配或、螺纹预紧力过大会导致 14 偶然过载时被拉断。摩擦防松、机械防松、破坏螺旋运、螺纹防松的方法，按其工作原理可分为15 。动关系防松 、对于重要的螺纹联接，一般采用机械防松。16 。为?F、 受横向载荷的螺栓组联接中，单个螺栓的预紧力17． 18、键联接的主要类型有平键连接半圆键连接楔键连接切向键连接。 19、键的高度和宽度是由轴的直径决定的。 20、销按用途的不同可分为定位销连接销安全销。 21、无键联接是指轴与毂的连接不用键或花键连接。 22、联轴器所连两轴的相对位移有轴向位移径向位移角位移综合位移。 23、按离合器的不同工作原理，离合器可分为牙嵌式和摩擦式。 24、按承受载荷的不同，轴可分为转轴心轴传动轴。 25、转轴是指工作中既承受弯矩又受扭矩的轴。 26、心轴是指只受弯矩不承受扭矩的轴。 27、传动轴是指只受扭矩不受弯矩的轴。 28、轴上零件都必须进行轴向和周向定位。 29、轴上常用的周向定位零件有键花键销紧定螺钉。
第二章机构的结构分析 一、试画出图示平面机构的机构示意图，并计算自由度（步骤：1）列出完整公式，2）带入数据，3）写出结果）。 图a) 唧筒机构――用于水井的半自动汲水机构。图中水管4直通水下，当使用者来回摆动手柄2时，活塞3将上下移动，从而汲出井水。 n= 3 p L = 4 p H= 0 p'= 0 F'= 0 F=3n－(2p l＋p h－p′)－F′ = 3×3－（2×4＋0－0）－0 = 1 图b) 缝纫机针杆机构原动件1绕铰链A作整周转动，使得滑块2沿滑槽滑动，同时针杆作上下移动，完成缝线动作。 解：自由度计算：画出机构示意图： n= 3 p L= 4 p H= 0 p'= 0 F'= 0 F=3n－(2p l＋p h－p′)－F′= 3×3－(2×4＋0－0)－0 = 1 观察方向3 2 4 1 4 3 2 1
图c ）所示为一具有急回作用的冲床。图中绕固定轴心A 转动的菱形盘1为原动件，其与滑块2在B 点铰接，通过滑块2推动拨叉3绕固定轴心C 转动，而拨叉3与圆盘4为同一构件。当圆盘4转动时，通过连杆5使冲头6实现冲压运动。试绘制其机构运动简图，并计算自由度。 解：1) 选取适当比例尺μl ，绘制机构运动简图(见图b) 2) 分析机构是否具有确定运动 n= 5 p L = 7 p H = 0 p '= 0 F '= 0 F =3n －(2p l ＋p h －p ′)－F ′= 3×5－(2×7＋0－0)－0 ＝ 1 机构原动件数目＝ 1 机构有无确定运动？ 有确定运动 想一想 1．如何判断菱形盘1和滑块是否为同一构件？它们能为同一构件吗? 2 为了使冲头6得到上下运动，只要有机构CDE 即可，为什还要引入机构ABC ？(可在学过第三章后再来想想) b ) μl = 1 mm/mm 5 3 (4) 2 1 6 7
本文从网络收集而来，上传到平台为了帮 到更多的人，如果您需要使用本文档，请 点击下载，另外祝您生活愉快，工作顺利， 万事如意！ 最新机械设计基础考试题库及答案 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n1、 n2，直径为D1、D2，齿数为z1、z2，则其传 动比i= （n1/n2）= （D2/D1）= （z2/ z1）。 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：（m1= m2）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：（m1= m2）、（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）
机械设计基础题库 填空题 1.在铰链四杆机构中，存在曲柄的必要条件是和。 2.在设计凸轮机构时，凸轮基圆半径取得越，所设计的机构越紧凑，但是压力 角，使机构的工作情况变坏。 3.渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是两齿轮和必须分别相 等。 4.斜齿圆柱齿轮的标准模数是。直齿圆锥齿轮的标准模数是。 5.平键的截面尺寸应按从键的标准中查取，键的长度L可参照 从标准中选取。必要时应进行强度校核。 6.对一般精度的直齿圆柱齿轮传动作弯曲强度计算时，将轮齿看作，并假定全 部载荷作用于。 7.普通V带传动的设计准则是，保证带以及具有一定的。 8.按照滑动轴承工作时的摩擦状态，可分为滑动轴承和滑动轴 承两种主要类型。 9.槽轮机构的主要参数是和。 10.机械速度的波动可分为和两类。 11.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。 12.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。 13.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。 14.蜗杆传动作接触强度计算时，铝铁青铜ZCuAl10Fe3制作的蜗轮，承载能力取决于抗 能力；锡青铜ZCuSn10P1制作的蜗轮，承载能力取决于抗能力。 15.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。 16.滚子链传动中，链的链速是常数，而其链速是变化的。 17.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。 18.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。 19.平面机构具有确定运动的条件是：且。 20.两构件通过面接触组成的运动副称为；平面机构中又可将其分为