机械设计基础
一．填空题：
1.凸轮主要由（凸轮），（从动件）和 ( 机架 )三个基本构件组成。
2.凸轮机构从动件的形式有由（尖顶）从动件，( 滚子）从动件和（平底）从动件。
3.按凸轮的形状可分为（盘型）凸轮、（移动）凸轮、（圆柱）凸轮、（曲面）
4. 常用的间歇运动机构有（棘轮）机构，（槽轮）机构，（凸轮间歇）机构和 ( 不完全齿 ) 机构等几种。
5 螺纹的旋向有（左旋）和（右旋）; 牙形有 ( 三角形 ). ( 梯形 ). ( 矩形).
( 锯齿形 )
6. 标准外啮合斜齿轮传动的正确啮合条件是：两齿轮的（法面模数）和（法面压力角）都相等，齿轮的（螺旋）相等（旋向）_相反
7已知一平面铰链四杆机构的各杆长度分别为 a=150, b=500, c=300, d=400，当取 c 杆为机架时，它为（曲柄摇杆）机构；当取 d 杆为机架时，则为（双摇杆）机构。
8平面连杆机构当行程速比 K（＞1 ）时，机构就具有急回特性。
9曲柄摇杆机构产生“死点”位置的条件是：当为（曲柄）主动件（曲柄与机架）共线时。
13螺纹联接的基本类型有（螺栓联接）、（双头螺柱联接）、（螺钉联接）、（紧定螺钉联接）四种。
14轮系按其轴相对机架是固定还是运动的可分为（定轴）轮系和（周转）轮系。15滚动轴承代号为 62305/P5；各部分的含义是：“6”表示（沟球轴承）；“23”表示（宽度系数）；“05”表示（内径代号）；P5 表示（精度公差等级）。
16.螺纹的公称直径是指它的（大径），螺纹“M12X1.5左”的含义是（左旋细牙螺纹公称直径12 ）。
17.螺纹的公称直径是指它的 ( 大径 )。M16*2 的含义是 ( 细牙螺纹外径16 螺距2 )。
18.滚动轴承代号“6215”的含义是_ （"6"_表示是普通深沟球轴承，2_是宽度系列
5 是内径代号).
20.一调整螺旋，采用双线粗牙螺纹，螺距为 3 毫米，为使螺母相对螺杆沿轴线移动 2 毫米，则螺杆应转1/3圈。
21.凸轮机构中的压力角是指轮上接触点的切线与从动件的运动速度方向间的夹角。
22.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。
23.为保证四杆机构良好的机械性能，传动角不应小于最小许值
25.采用螺纹联接时，若被联接件总厚度较大，切材料较软，在需要经常装卸的情况下，宜采用双头螺栓联接。用于薄壁零件联接的螺纹，宜采用三角形细牙螺纹。
26.带传动的主动轮直径 d1=180mm,转速 n1=940rpm,从动轮直径 d2=710mm，转速n2=233rpm,,则弹性滑动系数为ε=-0.022。
27.以凸轮的理论轮廓曲线的最小半径所做的圆称为凸轮的基圆。
28.仿形法加工齿轮，根据被加工齿轮的模数，齿轮选择刀号。
29.图示机构要有确定运动需要有1个原动件。
30.国标规定：三角带有 YZABCDE七种类型传递能力最大的为 Y型。最小的为 E型。代号A1000 表示 A 型带基准长度1000mm。
31.A、B、C 三种类型的普通平键b、h、h 相同，则工作中受挤压面积最大的应属_B型。
32.机构的最小运动单元称为构件，机器的最小制造单元称为_零件。
33.螺纹联接的基本类型主要有螺栓联接，螺钉联接，
双头螺柱联接，紧定螺钉联接。
34.链“B18X80”的含义是B_型键宽度 _ b=18mm,长度L=80mm。二．判断题：（每题 1 分，共 20 分）
1.运动副是联接，联接也是运动副。错
2.四杆机构中，曲柄的极位夹角θ越大，机构的急回特性也越显著。对
3.在实际生产中，机构的“死点”位置对工作都是不利的，处处都要考虑克服。错
4.分度圆上压力角的变化，对齿廓的形状有影响。对
5.局部自由度是不影响其它构件运动的个别构件的独立运动，因此对机构的自由度也
没有影响。错
6.机构运动简图只表示构件和运动副，所以作图的时候不考虑构件的尺寸和形状。
错
7.铰链四杆机构中最短的构件一定是曲柄。错
8.通过离合器联接的两轴可在工作中随时分离。错
9.凸轮转速的高低，影响从动杆的运动规律。错
10.槽轮机构的主动件一定是拔盘。错
11.渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，由于安装不准确，产生了中心距误差，但其传动比的大小仍保持不变。对
12.螺钉联接用需要经常拆卸的场合。错
13.渐开线园柱齿轮齿廓曲线上各点的压力角都相等，且等于20°。错
14.同一模数和同一压力角，但不同齿数的两个齿轮，可以使用一把齿轮刀具进行加工。对
15.齿轮传动时，重合度越大，传动时就会平稳。错
16.闭式软齿面齿轮传动，应先按齿面接触疲劳强度进行设计，再按弯曲疲劳强度校
核齿根的弯曲强度。对
17.蜗杆的旋向不会影响蜗轮的传动方向。错
18.当轴上有多处键槽时，应使各键槽位于轴的同一母线上。对
19.滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体和保持架组成。对
20.工作中转动的轴称为转轴。错
三．选择题：（每题 1.5 分，共 35 分）
1 .对于铰链四杆机构，当满足杆长之和的条件时，若取( C )为机架，
将得到双曲柄机构。
A．最长杆B．与最短杆相邻的构件
C．最短杆D．与最短杆相对的构件.
2 凸轮机构从动杆的运动规律，是由凸轮的（D）所决定的。
A．压力角B．滚子
C．形状D．轮廓曲线
3 对于铰链四杆机构，当满足杆长之和的条件时，若取（B ）为机架，
一定会得到曲柄摇杆机构。
A.最长杆
B.与最短杆相邻的构件C．最短杆D.与最短杆相对的构件
4 为保证平面四杆机构良好的传力性能，（B）不应小于最小许用值。
压力角B．传动角C．极位夹角D．啮合角
5 .平面四杆机构无急回特性时，行程速比系数(C )。
A．大于1 B．小于1 C．等于1
6 .机器与机构的区别在于(C )。
A. 是否由各种零件经装配而成的组合体
B.它们各部分之间是否有确定
的相对运动C. 在工作时是否能完成有效的机械功或能量转化
7. 曲柄摇杆机构中，曲柄为主动件，则传动角是（ D ）。
A 摇杆两个极限位置之间的夹角
B 连杆与摇杆之间所夹锐角
C 连杆与曲柄之间所夹锐角
D 摇杆与机架之间所夹锐角8.
图示机构中有（ A ）虚约束。
A 1 个
B 2 个
C 3 个
D 没有
9.在双曲柄机构中，已知三杆长度为a=80，
b=150 ， c=120，则d 杆长度为（ C ）。
A d<110
B d<190
C 110≤d≤190
10.下列凸轮机构中，图 B所画的压力角是正确的。
11.凸轮机构从动杆的运动规律，是由凸轮（ B ）所决定的。
A 转速
B 轮廓曲线
C 形状
12.图示机构要有确定运动，需要有（A ）原动件。
A 1 个
B 2 个
C 3 个
D 没有
13.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 ）。
A 螺栓联接
B 双头螺栓联接
C 螺钉联接
1.带传动中 V 带是以 C作为公称长度的。A.
外周长度 B.内周长度 C.基准长度 D.
14.常用螺纹的线数有单线双线三线三种，其中用于联接和用于传动的各有_A。
A.一种和两种
B.一种和三种
C.两种和两种
D.两种和三种
15.对于铰链四杆机构，当满足杆长之和的条件时，若取 C 为机架，将得到双曲柄机构。
1.最长杆 B.与最短杆相邻的构件 C.最短杆 D.与最短杆相对的构件
16.标准三角带型号的选定，取决于 A。
A.传递的功率
B.带的线速度
C.带的圆周力
D.高速轴上的扭矩
17.滚动轴承的主要失效形式是 ( A )
A.疲劳点蚀和磨损
B.磨损和塑性变形
C.疲劳点蚀和塑性变形
D.
18.螺栓的强度计算是以螺纹的_A来计算的。
A.小径
B.中径
C.大径
D.
19.V 带传动工作时，与带轮轮槽接触是_C。
A.带的底面
B.带的顶面
C.带的两侧面
D.
20.在不完全液体润滑径向滑动轴承的设计中，限制pv 值的主要目的是防止轴承_A
A.过度磨损
B.塑性变形
C.疲劳破坏
D.温升过高
22.键的长度尺寸确定的方法是_C确定。
A.按轮毂长度
B.按轮毂长度和标准系列
C.经强度校核后再按标准系列
D.
23.对正常齿制标准渐开线直齿圆柱齿轮，当用齿条刀具加工时，不发生根切的最小齿数，Zmin= B。
A.14
B.17
C.21
D.23
24.平键、花键、导向键和半圆键的联接都属于 B。A.
紧键联接 B.松键联接 C.不可拆联接 D.
25.载荷不大，多支点支承的轴系，宜选用 A
A.深沟球轴承
B.调心球轴承
C.角接触球轴承
D.圆柱滚子轴承
26.汽车下部，由发动机、变速器、通过万向联轴器带动后轮差速器的轴，是 C。
A.心轴
B.转轴
C.传动轴
D.
27.普通平键联接传递动力是靠 B。
A.两侧面的摩擦力
B.两侧面的挤压力
C.上下面的挤压力
D.上下面的摩擦力
28.在下列四种型号的滚动轴承中，只能承受径向载荷的是_B。
A.6208
B.N208
C.30208
D.51208
29.下列四种螺纹中，传动性能最好的是 ( D ).
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
30.普通平键有三种型式,其中_C平键多用在轴的端部。
A.圆头
B.平头
C.单圆头
D.
31.能满足超越要求的机构是_B
A.外啮合棘轮机构
B.内啮合棘轮机构
C.外啮合槽轮机构
D.内啮合槽轮机构
32.下列四种螺纹中，自锁性能最好的是 A_。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
33.在 V 带传动设计中，若 V 带带速过大，则带的 B_将过大，而导致带的寿命降低。A.
拉应力 B.离心拉应力 C.弯曲应力 D.
三.判断
1.轮系按结构形式可分为定轴轮系、行星轮系和复合轮系三大类。 (错 )
2.普通平键联接是依靠键的上下两平面间的摩擦力来传递扭矩的。 (错 )
3.凸轮转速的高低，影响从动件的运动规律。 (错 )
4.V 带型号共有七种，其中 Y 型的截面面积最大，F 型的截面面积最小。 (错 )
5.普通平键联接是依靠键的上下两面的摩擦力来传递扭距的。 (错 )
6.机构中的主动件和被动件都是构件。 (对 )
7.锥齿轮传动中，齿面的轴向分力是指向小端。 (错 )
8.至少有一个齿轮和它的几何轴线绕另一个齿轮旋转的轮系被称为复合轮系。 (错 )
三.判断
1.平底式从动件对于较复杂轮廓曲线的凸轮，也能准确地获得所需的运动规律。(错 )
2.一端固定、一端游动支承结构比较复杂，但工作稳定性好，适用于工作温度变化较大的长轴。 (错)
3.轴系的两端固定支承使结构简单，便于安装，易于调整，故适用于工作温度变化不大的短轴。 (对 )
4.非液体摩擦滑动轴承，验算压强p≤[p]的目的在于避免轴承产生点蚀。 (错 )
5.运动副的作用，是用来限制或约束构件的自由运动的。 (对 )
6.外啮合槽轮机构，槽轮是从动件，而内啮合槽轮机构，槽轮是主动件。 (错 )
7.平键的三个尺寸都是按轴的直径在标准中选定的。 (对 )
8.斜齿轮传动的平稳性和同时参与啮合的齿数都比直齿轮高，所有斜齿轮多用于高速传动。 (对 )
9.一对齿轮啮合时,两齿轮的（ A ）始终相切。
A 分度圆
B 基圆
C 节圆
D 齿根圆
10.一般来说，（ A ）更能承受冲击，（ B ）更适合于较高的转速下工作。
A 滚子轴承
B 球轴承
11.高速重载齿轮传动中，当散热条件不良时，齿轮的主要失效形式是（ D ）。
A 轮齿疲劳折断
B 齿面点蚀
C 齿面磨损
D 齿面胶合
E 齿面塑性变形
12.斜齿制圆柱齿轮法面模数与端面模数的关系是（ B ）。
A m n =m t ? sin
B m n =m t cos
C m n =m t ? cos
13.渐开线齿轮实现连续传动的条件是重合度ε为（ C ）。
A ε<1
B ε=0
C ε≥1
14.下列传动中，当其精度相当的情况下，传动最平稳的是（A ）。
A 齿轮传动
B 凸轮传动
C 带传动
15．带传动时，最大应力发生在（ C ）。
A 小带轮的松边
B 大带轮的松边
C 小带轮的紧边
D 大带轮的紧边
16．键联接的主要用途是使轮与轮毂之间 C
A 沿轴向固定并传递轴向力
B 沿轴向可作相对滑动并具有导向性
C 沿周向固定并传递扭矩
D 安装拆卸方便
17.决定渐开线齿廓形状的基本参数是（ C ）。
A 模数
B 模数和齿数
C 模数、齿数和压力角
18.下面四个标准圆柱齿轮中，渐开线形状相同是（A.B ）；能用同一把滚刀加工的是（A.D ）。
A m1=4mm, z1=25
B m2=4mm, z2=50
C m3=3mm, z3=60
D m4=2.5mm z4=40
19.斜齿圆柱齿轮，螺旋角取的越大，则传动的平稳性（ A ）。
A 越高
B 越低
C 没有影响
20.带传动主要是依靠（ B ）来传递运动和功率的，
A 带和两轮之间的正压力
B 带和两轮接触面之间的摩擦力
C 带的紧边拉力
D 带的初拉力
22．带在工作时产生弹性滑动，是由于（ C ）。
A 带不是绝对挠性件
B 带与带轮间的摩擦系数偏低
C 带的紧边与松边拉力不等
D 带绕过带轮产生离心力
四．简答题：（每题 5 分，共 10 分）
1、机构的“死点”位置在什么情况下需要克服？在什么情况下应当利用？
答：运动时克服，固定夹紧时利用
2、简述“二力平衡公理”和“作用力与反作用力公理”的区别。
答：一对平衡力是作用于同一物体的两个力，大小相同，方向相反，作用在同一直线上。一对作用力与反作用力的受力物体必定是两个，大小相同，方向相反，作用在同一直线上。
3、为什么要限制齿轮的最少齿数？
答：防止加工过程中切根（范成法加工齿轮齿数低于17 发生根切）.
4、轴的结构设计主要考虑的因素有哪些？
答：轴的毛坯种类、轴上的载荷大小和分布情况、轴上零件的布置及固定方式、轴承种类及位置、轴的加工和装配工艺性等方面。（轴上零件的轴向、周向定位，装拆，加工工艺）
5、常用螺纹的种类有哪些？各用于什么场合
答：常用螺纹的种类有普通螺纹、管螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹，前两种主
要用于联接，后三种主要用于传动。
6、四杆机构曲柄存在的条件是什么？
答：1.连架杆与机架中必有一杆为四杆机构中的最短杆；
2.最短杆与最长杆杆长之和应小于或等于其余两杆之和（通常称此为杆长和条件）。
7、齿轮的失效形式有哪些？采取什么措施可减缓失效发生？齿轮强度设计准则是如何
确定的？
答：齿轮的失效形式有五种 1：轮齿折断。减缓措施：增大齿根的圆角半径、提高齿面加工精度增
大轴及支承的刚度。 2：齿面点蚀。改进措施：提高齿面硬度、降低表面粗糙度增大润滑油粘度。3：
齿面磨损。改进措施：采用闭式传动、降低齿面粗糙度保持良好的润滑。 4：齿面胶合。改善措施：提高齿面硬度、降抵齿面粗糙度、选用抗胶合性能较好的齿轮副材料、采用抗胶合润滑油、减少模数、降低齿高。 5：塑性变形。改善措施：提高齿面硬度、采用粘度高的润滑油。
齿轮强度设计准则的确定是根椐齿轮传动的工作方式齿轮的材料、硬度、失效形式来定的。
8.一般来说，带传动的打滑多发生在大带轮上还是小带轮上？
答：小带轮，因为它接触面积小
9.在什么情况下凸轮机构的从动杆才能得到运动的停歇？
答：向径、高度无变化
11.螺纹联接的自锁条件是什么？在公称直径，螺旋升角，摩擦系数相同的情况下，试比较
三角形螺纹、梯形螺纹、矩形螺纹的自锁性（简述理由）。
答：螺旋升角小于当量摩擦角；由于当量摩擦角的关系，三角螺纹自锁最好，矩形最差
5.为什么常将轴设计为阶梯轴？
答：考虑轴上零件轴向定位、装拆
五．计算题：（每题 10 分，共 20 分）
1.已知一对外啮合标准直齿圆柱齿轮传动的标准中心距a＝150mm，传动比i12=4, 小齿轮齿数Z1=20。试确定这对齿轮的模数m 和大齿轮的齿数Z2、分度圆直径d2、
齿顶圆直径d a2、齿根圆直径d f2。
解答：Z2=iZ1=4×20=80 ha=ha*m
m=2a/(z1+z2)=2×150/100=3 mm hf= (ha*+c*)m
d2=mZ2=240mm 齿距p=πm=3.14*3=9.42mm
da2= d2+2ha*m=240+2×3=246 mm
df2= d2-2(ha*+c*)m=240-2×1.25×3=232.5mm
2. 图示轮系中，已知z1 =15，z2 =25，z'2 =15，z3 =30，z'3 =15，z'4 =2（右
旋），z4=30，z5=60，z'5=20（m=4mm）。若n1=500r/min，转向如图中箭头所示，求齿条6 线速度的大小和方向。
解：i15=z2z3z4z5/z1z2’z3’z4’=25x30x30x60/15x15x15x2=200mm
所以，n5=n1/200=500/200=2.5r/min
n5’=n5=2.5r/min
d5’=mz5’=4x20=80mm
v6=v5’=n5’πd5’/60=25x3.14x80/60=10.5mm/s
方向向右
3、图示轮系，已知Z1=30，Z2=20，Z2`=30，`Z3=74，且已知n1=100 转/分。试求n H。
n3=0,(n1-nh)/(n3-nh)=-z2z3’/z1z2’.N1/nh=2.64 ,nh=37.88
4.一对外啮合齿轮标准直齿圆柱挂齿轮传动，测得其中心距为 160mm.两齿轮的齿数分别为Z1=20，Z2=44，求两齿轮的主要几何尺寸。
解：m=5 ，d1=100 ，d2=220 ，da1=100+10=110 da2=220+10=230 df1=100- 12.5=87.5
df2=220-12.5=207.5 p=3.14*5=15.7 s=e=7.85
5. Z1=15，Z2=25，Z3=20，Z4=60。n1=200r/min（顺时针）n4=50r/min（顺时针）试求
H 的转速。
解：i14^H=n1-nH/n4-nH=- (z2z4/z1z3)
(200-nH)/(50-nH)=-25*60/15*20 =-5
nH=75r/min
3.有一对使用日久磨损严重的标准齿轮需要修复。按磨损情况，拟将小齿轮报废，修复大齿轮，修复后的大齿轮的齿顶圆要减小8mm。已知z1=24，z2=96，m=4mm，α=20 °，ha*=1，c*=0.25。试设计这对齿轮传动。
解：根据题意要求中心距不变，修复大齿轮，即大齿轮负变位，小齿轮正变位。
根据大齿轮的磨损情况，通过对大齿轮进行负变位，把磨损部分切掉。
原齿轮2 的齿顶圆直径为：mz2+2ha*m=4×96+2×1×4=392
现齿轮2 的齿顶圆直径为：da2=392-8=384
齿轮负变位后：da2=mz2+2(ha*+x2)m
即：X2＝{(da2-mz2)/2m}-ha*＝{(384-4x96)/2x4}-1＝-1
为了保持中心距不变，可对新设计的小齿轮进行正变位，x1=-x2=1
几何尺寸计算如下：
分度圆直径：d1=mz1=4×24=96mm d2=mz2=4×96=384mm
齿顶圆直径：da1=mz1+2(ha*+x1)m=4×24+2×(1+1)×4=112mm
da2=mz2+2(ha*+x2)m=4×96+2×(1-1)×4=384mm
齿根圆直径：df1=mz1-2(ha*+c*-x1)m=4×24-2×(1+0.25-1)×4=94mm df2=mz2- 2(ha*+c*-x2)m=4×96-2×(1+0.25+1)×4=366mm
4.在图示输送带的减速器中，已知z1=10，z2=32，z3=74，z4=72，z2'=30 及电动机的转速为1450r/min，求输出轴的转速n4。
解：由题，
1-2-3-H 为行星轮系 (1)
1-2-2’-4-H 为差动轮系 (2)
4-2’-2-3-H 为行星轮系
由（1）得：i1H=n1/n4=1-i13^H=42/5
由（2）得：i14H=(n1-nH)/(n4-nH)=-(z2z4)/(z1z2’)=-192/25 联立上式得：n4=6.3r/min，方向与n1 相同