第9 章作业
9-1 何谓凸轮机构传动中的刚性冲击和柔性冲击? 试补全图示各段s一、v一、一曲线，并指出哪些地方有刚性冲击，哪些地方有柔性冲击？
答凸轮机构传动中的刚性冲击是指理论上无穷大的惯性力瞬问作用到构件上，使构件产生强烈的冲击；而柔性冲击是指理论上有限大的惯性力瞬间作用到构件上，使构件产生的冲击。
s- δ, v- δ, a- δ曲线见图。在图9-1 中B，C处有刚性冲击，在0，A，D，E 处有柔性冲击。
9—2 何谓凸轮工作廓线的变尖现象和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?
答在用包络的方法确定凸轮的工作廓线时，凸轮的工作廓线出现尖点的现象称为变尖现象：凸轮的工作廓线使推杆不能实现预期的运动规律的现象件为失真现象。变尖的工作廓
线
极
易
磨
损，
使
运动失真．使推杆运动规律达不到设计要求，因此应设法避免。变尖和失真现象可通过增
大凸轮的基圆半径．减小滚子半径以及修改推杆的运动规律等方法来避免。9—3 力封闭与几何封闭凸轮机构的许用压力角的确定是否一样?为什么?
答力封闭与几何封闭凸轮机沟的许用压力角的确定是不一样的。因为在回程
阶段- 对于力封闭的凸轮饥构，由于这时使推杆运动的不是凸轮对推杆的作
用力F，而是推杆所受的
封
闭力．其不存在自锁的同题，故允许采用较大的压力角。但为使推秆与凸轮之
间的作用力不致过大。也需限定较大的许用压力角。而对于几何形状封闭的凸
轮机构，则需要考虑自锁的问题。许用压力角相对就小一些。
9—4 一滚子推杆盘形凸轮机构，在使用中发现推杆滚子的直径偏小，欲改用较
大的滚子？问是否可行?为什么?
答不可行。因为滚子半径增大后。凸轮的理论廓线改变了．推杆的运动规律也
势必发生变化。
9 — 5 一对心直动推杆盘形凸轮机构，在使用中发现推程压力角稍偏大，拟
采用推杆偏置的办法来改善，问是否可行?为什么?
答不可行。因为推杆偏置的大小、方向的改变会直接影响推杆的运动规律．而
原凸轮机构推杆的运动规律应该是不允许擅自改动的。
9-6 在图示机构中，哪个是正偏置?哪个是负偏置? 根据式(9-24) 说明偏
置方向对凸轮机构压力角有何影响?
答由凸轮的回转中心作推杆轴线的垂线．得垂足点，若凸轮在垂足点的
速度沿推杆的推程方向．刚凸轮机构为正偏置．反之为负偏置。由此可知．在图示机沟中，两个均为正偏置。由
可知．在其他条件不变的情况下。若为正偏置(e 前取减号) ．由于推程时(ds/d δ) 为正．式中分子ds/d δ-e |e| >ds ／dδ。故压力角增大。负偏置时刚相反，即正偏置会使推程压力角减小，回程压力角增大；负偏置会使推程压力角增大，回程压力角减小。 9—7 试标出题9—6a 图在图示位置时凸轮机构的压力角，凸轮从图示位置转过 90o 后推杆的位移；并标出题9—6b 图推杆从图示位置升高位移s 时，凸轮的转角和凸轮机构的压力角。 解如图(a) 所示，用直线连接圆盘凸轮圆心 A 和滚子中心B，则直线AB与推杆导路之间所夹的锐角为图示位置时凸轮机构的压力角。以A为圆心, AB 为半径作圆, 得凸轮的理论廓线圆。连接A与凸轮的转动中心O并延长，交于凸轮的理论廓线于C点。以O为圆心．以OC为半径作圆得凸轮的基圆。以O 为圆心, 以O点到推杆导路的距离OD为半径作圆得推杆的偏距圆；。延长推杆导路线交基圆于G-点，以直线连接OG。过O点作OG的垂线，交基圆于E 点。过 E 点在偏距圆的下侧作切线．切点为H点．交理论廓线于 F 点，则线段EF的长即为凸轮从图示位置转过90 后推杆的位移s。 方法同前，在图(b) 中分别作出凸轮的理论廓线、基圆、推杆的偏距圆。延长推杆导路线交基圆于G 点，以直线连接OG。以O为圆心，以滚子中心升高s 后滚子的转动中心K 到O点的距离OK为半径作圆弧，交理论廓线于 F 点。 过 F 点作偏距圆的切线，交基圆于 E 点，切点为H。则∠ GOE为推杆从图示位置升高位移s 时- 凸轮的转角，∠ AFH为此时凸轮 机构的压力角 (a) (b) 9—8 在图示凸轮机构中，圆弧底摆动推杆与凸轮在B点接触。当凸轮从图示位 置逆时针转过90。时，试用图解法标出： 1)推杆在凸轮上的接触点； 2)摆杆位移角的大小； 3)凸轮机构的压力角。 解如图所示，以O为圆心，以O点到推杆转动中心 A 的距离AO为半径作圆， 得推杆转动中心反转位置圆。 过O点怍OA的垂线，交推杆转动中心反转位置圆于 D 点。 以O`为圆心．以O`点到推杆圆弧圆心C的距离CO'为半径作圆．得凸轮 的理论廓线。 以O 为圆心，作圆内切于凸轮的理论廓线圆，得凸轮的基圆。 以D为圆心，以AC为半径作圆弧，交凸轮的理论廓线于 E 点，交凸轮的 圆于G点。 用直线连接EO'，交凸轮的实际廓线于 F 点，此即为推杆在凸轮上的接触 点；而∠ GDE 即为摆杆的位移角；过 E 点并垂直于DE的直线与直线EF间所夹的锐角即为此时凸轮机构的压力角。 9 —9 已知凸轮角速度为1．5 rad ／s，凸轮转角0 ~150 时，推杆等速上升16mm; 150 ~180 时推杆远休，180 ~300 时推杆下降16mm; 300 ~ 360 时推杆近休。试选择合 适的推杆推程运动规律，以实现其最大加速度值最小，并画出其运动线图 解推杆在推程及回程段运动规律的位移方程为： (1) 推程：s=hδ／δ 0 0o ≤δ≤1 50o (2) 回程：等加速段s=h 一2hδ2／δ` 020o ≤δ≤ 60o 等减速段s=2h( δ'一δ ) 2／δ 0` 260o ≤δ≤ 120o 计算各分点的位移值如表9．3： 根据表9-3 可作所求图如下图： 9—10设计一凸轮机构，凸轮转动一周时间为 2 s 。凸轮的推程运动角为 60o，回程运动角为150。，近休止运动角为150o。推杆的行程为15 mm。试选择合适的推杆升程和回程的运动规律，使得其最大速度值最小，并画出运动线图。 9 一11 试设计一对心直动滚子推杆盘形凸轮机构，滚子半径r ，=10 mm，凸轮以等角 速度逆时针回转。凸轮转角δ =0o～120o时，推杆等速上升20 mm；δ =120o～180o时，推杆远休止；δ =180o～270o时，推杆等加速等减速下降20 mm；δ =270o～：360o时，推杆近休止。要求推程的最大压力角α。。 ≤30o，试选取合适的基圆半径，并绘制凸轮的廓线。问此凸轮机构是否有缺陷，应如何补救。 9一12试设计一个对心平底直动推杆盘形凸轮机构凸轮的轮廓曲线。设已知凸轮基圆半径rn=30 mm，推杆平底与导轨的中心线垂直，凸轮顺时针方向等速转动。当凸轮转过120~1~r 推杆以余弦加速度运动上升20。。，再转过150o 时，推杆又以余弦加速度运动回到原位，凸轮转过其余90o 时，推杆静止不动。问这种凸轮机构压力角的变化规律如何?是否 也存在自锁问题?若有，应如何避免? 解推杆在推程及回程运动规律的位移方程为 (1) 推程 S=h[1-cos( πδ/ δ0)]/2 ：0o ≤δ≤ 120o (2)回程． S=h[1+cos( πδ/ δ0`)]/2 0o ≤δ≤1 50o 计算各分点的位移值如表9-4l ： 根据表9-4 可作所求图如下图： 这种凸轮机构的压力角为一定值，它恒等于平底与导路所夹锐角的余角．与其他因素无关。这种凸轮机构也会是存在自锁问题，为了避免自锁．在设计时应该在结构许可的条件下，尽可能取较大的推杆导路导轨的长度。并尽可能减 小推gan 9 的悬臂尺寸。 9一13 一摆动滚子推杆盘形凸轮机构(参看图9—23) ，已知lOA=60 mmr0=25m m，lAB=50 mm，rr=8 mm。凸轮顺时针方向等速转动，要求当凸轮转过180o 时，推杆以余弦加速度运动向上摆动25o；转过一周中的其余角度时，推杆以正弦加速度运动摆回到原位置。试以作图法设计凸轮的工作廓线。 解推扦在推程及回程段运动规律的位移方程为 (1) 推程：s=Φ[1-cos( πδ/ δ0)/2 0o ≤δ≤ 180o (2) 回程： s=Φ[1-( δ/δ`0)十sin(2 πδ / δ` 0)]/(2 π) oo ≤δ≤ 180o 计算各分点的位移值如表9．5： 根据表9。5 作图如图所示 9—14 试设计偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构凸轮的理论轮廓曲线和工作廓线。已知凸轮轴置于推杆轴线右侧，偏距e=20 mm，基圆半径r。=50 mm，滚子半径r，=10 mm。凸轮以等角速度沿顺时针方向回转，在凸轮转过角占，：120。的过程中，推杆按正弦加速度运动规律上升矗=50 mm；凸轮继续转过炙=30。时，推杆保持不动；其后，凸轮再回转角度如=60 时，推杆又按余弦加速度运动规律下降至起始位置；凸轮转过一周的其余角度时，推杆又静止不动。 解(1) 汁算推杆的位移并对凸轮转角求导： 当凸轮转角δ在o≤δ≤ 2π／3 过程中，推杆按正弦加速度运动规律上升h=50 rnm。则 s 可h[ 1 sin(2 )] 50[ 3 3 0 ≤δ≤ 2π 得 0 2 0 2 cos(3 )] 2 /3 ds 1 1 2 3 3 h[ cos( )] 50[23cos(3 )] d 1 1 1 2 2 0 ≤δ≤ 2π 当凸轮转角占在2π／3≤δ≤ 5π／ 6 过程中，推杆远休 S=50 ， 2 π／3≤δ≤ 5 π／ 6 ds/d δ=0，2 π/3 ≤δ≤ 5π／6 当凸轮转角δ在5π/6≤δ≤7π／6 过程中，推杆又按余弦加速度运动规律下 降至起始位置。则 可得 h ( 1 2) 50 5 s 2h {1 cos[ ( 31 2)]} 5 20{1 cos[3( 5 6 )]} ds h sin[ ( 1 2)] 5 3sin[3( 5 )] d 2 3 3 2 6 当凸轮转角δ在 7π/6 ≤δ≤ 2π过程中，推杆近休。 S=0 7 π／6≤δ≤ 2π ds/ d δ =0 7 π≤δ≤ 2π （2） 计算凸轮的理论廓线和实际廓线： 理论廓线上 B 点（即滚子中心 ）的直角坐标为 : x=(s 0+s)cos δ-esin δ y=(s 0+s)sin δ+ecosδ 式中： s 0=(r 02-e 2) 1/2 =(50 2-20 2) 1/2 =45.826mm 由图 （b ） 可知凸轮实际廓线的方程即 B '点的坐标方程式为 i x`=x-r r cosθ Y`=y-r r sin θ π／ 6≤δ≤ 7π／ 6 π／ 6≤δ≤ 7π／ 6 本题的计算简图如图（ a ） 所示。选取坐标系如图 (b) 所示，由图（ b ） 可知，凸轮 因为 dy/d δ=(ds/d δ-e)sin δ +(s 0+s)cos δ δ =(ds/d δ-e)cos δ-(s 0-s)sin δ dx/ds 22 (dx/d ) 2 (dy/d )2 故 x`=x-10cos θ y`=y-10sin θ 由上述公式可得理论轮廓曲线和工作廓线的直角坐标．计算结果如表 9．6 凸轮廓线如下图昕示。 9—15 图示为一旅行用轻便剃须刀，图 a 为工作位置，图 b 为正在收起的位置 （ 整个刀 夹可以收入外壳中 ） 。在刀夹上有两个推杆 A 、B ，各有一个销 A '、B '，分别插入外壳里面 的两个内凸轮槽中。 按图 a 所示箭头方向旋转旋钮套时 （ 在旋钮套中部有两个长槽， 推杆上 的销从中穿过，使两推杆只能在旋钮套中移动，而不能相对于旋钮套转动 ） ，刀夹一方面跟 着旋钮套旋转，并同时从外壳中逐渐伸出，再旋转至水平位置 （工作位置 ）。按图 b 所示箭 头方向旋转旋钮套时，刀夹也一方面跟着旋钮套旋转，并先沿逆时针方向转过 90。成垂直 位置，再逐渐全部缩回外壳中。要求设计外壳中的两凸轮槽 （展开图 ） ，使该剃须刀能完成 上述动作， 设计中所需各尺寸可从图中量取， 全部动作在旋钮套转过 2”角的过程中完成。， 内有凸轮槽 解 由题意知。两推杆相差 180o 布置，所以它们各自对应的凸轮槽应为dx/d sin cos 所以 dy/ds (dx/d )2 (dy/d )2 等 距线。当两销予都到达推杆B的最高位置时．推杆 B 不再升高．而推轩 A 继续升 高，此段推杆B对应的凸轮槽应为水平的，而推杆 A 对应的凸轮槽不变。 为了安装方便．将推杆A．B所对应的凸轮槽与端部连通。为了保证能同时将A,B 推杆以及旋钮套从外壳中取出．将凸轮槽适当向水平方向伸展。据此没计凸轮槽展开图如图所示。 图中．第l 位置为两推杆最下位置时情况：第 4 位置为推杆B不再上升而推杆A继续上升的情况；第 5 位置为题图中的工作位置。第6，7 位置是装拆时的位置。 9—16 武求一划心平底推杆盘形凸轮机构凸轮的廓线方程。设巳知推《的平底与其导轨的中心线垂直，凸轮的茉圆半径h==45 mzn。凸轮沿顺时针j 向等速转动。当凸轮转过120。时．推杆以等加速等减速运动上升15 mm：凸柑转过9( ，。时，推扦以正弦加速度运动回到原位置：(-h 轮转过一用中的其余角l 时，推柑：静止不动。 解(1) 纠'算推杆的位移并对凸轮转角求导： 当凸轮转角艿在0≤艿≤ 2n／3 越程中，推杆以等加速等减速运动上j 1 5 mitt 。其中，当0≤艿≤“／ 3 时·为等加速阶段，则 s 一2^ 等． 蕊 碟s —z^ 簧一淼筹。≤占≤棚 卷=尝=藩等。≤占≤”／3／ 3 d 艿艿；（2 Ⅱ ）! 。、。“、“ 当”j ‘3≤艿≤ 2 7r ／3时，为等减速阶段，ijl0 （丽～艿）。 跻 -hi 得 一卜2n 盟≯ -= ¨一蔓篙簪型“／3≤艿≤ 2“j3 坐=!等≯ _型器笋型∥3≤艿≤ 2”／3d3 掰（2 Ⅱ／3）。?、、、、? 当凸轮转角毋在2“／3≤占≤ 7~116过程中，推杆以正弦加速度运动回到原位髓，?一叫卜务 sm（2 7r 艿／a?） 2丌 l 2~' ／3≤艿≤％r1'6 词。得 ，j 。艿一艿。：1 r 2"（艿一艿。）-1 1- 。?叫。j 卜一一 F t 磊刚“ l ?一7；一一l f 。 28—4Ⅱ／ 3 1 ．．， 1 +麦。i “[ “（艿一0"／'∽ ]} 2~r ．／3<-7 f} ≤7“／6 尘d3 一卦。s 严铲! 卜，}= 一。F 1∞。I ?_瑟一～r ‘}= 兰一争‰ s㈨一 2 删一）卜_l} 当凸轮转角艿在7n≤艿≤ 2“过程中，推杆近休。 'S一0 77e ≤艿≤ 27e ds ? 、 fl de3 （2）汁算凸轮的实际廓线 本题的汁算简图如图9。21 所示，选取坐标系如图所示。由圈可知标为 z 一（h 十s）sin6' 一（ds ／'d3）cos8 y —t ％+s）COS一（ds ／dS）sin,7 由上述公式可得理论轮廓曲线和工作廓线的直角坐标，计算结果如表凸轮廓线如图9。22 所示。B点的坐9．7， 第五章螺纹联接和螺旋传动 一、选择题 5—1 螺纹升角ψ增大，则联接的自锁性C，传动的效率A；牙型角增大，则联接的自锁性A，传动的效率C。 A、提高 B、不变 C、降低 5—2在常用的螺旋传动中，传动效率最高的螺纹是 D 。 A、三角形螺纹 B、梯形螺纹 C、锯齿形螺纹 D、矩形螺纹 5—3 当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且需要经常装拆时，往往采用A 。 A、双头螺柱联接 B、螺栓联接 C、螺钉联接 D、紧定螺钉联接 5—4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 5—5对顶螺母为A防松，开口销为B防松，串联钢丝为B防松。 A、摩擦 B、机械 C、不可拆 5—6在铰制孔用螺栓联接中，螺栓杆与孔的配合为B。 A、间隙配合 B、过渡配合 C、过盈配合 5—7在承受横向工作载荷或旋转力矩的普通紧螺栓联接中，螺栓杆C作用。 A、受剪切应力 B、受拉应力 C、受扭转切应力和拉应力 D、既可能只受切应力又可能只受拉应力 5—8受横向工作载荷的普通紧螺栓联接中，依靠A来承载。 A、接合面间的摩擦力 B、螺栓的剪切和挤压 C、螺栓的剪切和被联接件的挤压 5—9受横向工作载荷的普通紧螺栓联接中，螺栓所受的载荷为B；受横向工 作载荷的铰制孔螺栓联接中，螺栓所受的载荷为A；受轴向工作载荷的普通松螺 栓联接中，螺栓所受的载荷是A；受轴向工作载荷的普通紧螺栓联接中，螺栓所 受的载荷是D。 A、工作载荷 B、预紧力 C、工作载荷+ 预紧力 D、工作载荷+残余预紧力 E、残余预紧力 5—10受轴向工作载荷的普通紧螺栓联接。假设螺栓的刚度C b与被联接件的刚度C 相等，联接的预紧力为F0，要求受载后接合面不分离，当工作载荷F等于预紧力F0 m 时，则D。 A、联接件分离，联接失效 B、被联接件即将分离，联接不 可靠 C、联接可靠，但不能再继续加载 D、联接可靠，只要螺栓强度足够，工作载荷F还可增加到接近预紧力的两 倍 5—11重要的螺栓联接直径不宜小于M12，这是因为C。 A、要求精度高 B、减少应力集中 C、防止拧紧时过载拧断 D、 便于装配 5—12紧螺栓联接强度计算时将螺栓所受的轴向拉力乘以，是由于D。 A、安全可靠 B、保证足够的预紧力 C、防止松脱 D、计入 扭转剪应力 5—13对于工作载荷是轴向变载荷的重要联接，螺栓所受总拉力在F0与F2之间变 化，则螺栓的应力变化规律按C。 A、r = 常数 B、 =常数C、min=常数 m 5—14对承受轴向变载荷的普通紧螺栓联接，在限定螺栓总拉力的情况下，提高 螺栓疲劳强度的有效措施是B。 A、增大螺栓的刚度C ，减小被联接件的刚度C m B、减小C b，增大C b m 项目二减速传动装置传动方案及传动系统的分析与设计 任务二齿轮传动设计 习题 6.1．填空题 1.渐开线形状决定____的大小。 (1) 展角(2) 压力角(3) 基圆 2.斜齿轮的标准模数和压力角在____上。 (1) 端面(2) 法面(3) 轴面 3.渐开线齿轮传动的啮合角等于____圆上的压力角。 (1) 分度圆(2) 节圆(3) 基圆 4. 要实现两相交轴之间的传动，可采用。 (1) 圆柱直齿轮传动(2) 圆柱斜齿轮传动(3) 直齿锥齿轮传动 5.圆锥齿轮的标准参数在____面上。 (1) 法(2) 小端(3) 大端 6.一标准直齿圆柱齿轮的周节Pt=15.7mm,齿顶圆直径D０＝400mm,则该齿轮 的齿数为____。 (1) 82(2) 80 (3) 78 (4)76 7. 一般参数的闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式是。 (1) 齿面胶合(2) 齿面磨粒磨损(3) 轮齿折断(4) 齿面点蚀 8. 一般参数的闭式硬齿面齿轮传动的主要失效形式是。 (1) 齿面塑性变形(2) 齿面胶合(3) 齿面点蚀(4) 轮齿折断 9. 一般参数的开式齿轮传动的主要失效形式是。 (1) 齿面塑性变形(2) 齿面胶合(3) 齿面点蚀(4)齿面磨粒磨损 10. 发生全齿折断而失效的齿轮，一般是。 (1) 斜齿圆柱齿轮(2) 齿宽较大、齿向受载不均的直齿圆柱齿轮 (3) 人字齿轮(4) 齿宽较小的直齿圆柱齿轮 11. 设计一般闭式齿轮传动时，计算接触疲劳强度是为了避免失效。 (1) 轮齿折断(2) 齿面胶合(3) 齿面点蚀(4) 磨粒磨损 12.目前设计开式齿轮传动时，一般按弯曲疲劳强度设计计算，用适当增大模数的办法 以考虑的影响。 (1) 齿面塑性变形(2) 齿面胶合(3) 齿面点蚀(4)磨粒磨损 13. 对齿轮轮齿材料性能的基本要求是。 (1) 齿面要硬，齿心要脆(2) 齿面要软，齿心要韧 (3) 齿面要硬，齿心要韧(4) 齿面要软，齿心要韧 14. 材料为20Cr 的齿轮要达到硬齿面，常用的热处理方法 是。 (1) 表面淬火(2) 调质(3) 整体淬火(4) 渗碳淬火 15. 设计一对材料相同的软齿面齿轮传动时，一般使小齿轮齿面硬度HBS1和大齿轮齿 面硬度HBS2的关系为。 (1) HBS1＞HBS2 (2) HBS1＜HBS2 (3) HBS1= HBS2 16. 对于一对材料相同的钢制软齿面齿轮传动，常用的热处理方法是。 (1) 小齿轮淬火，大齿轮调质(2) 小齿轮调质，大齿轮淬火 (3) 小齿轮正火，大齿轮调质(4) 小齿轮调质，大齿轮正火 17. 对于闭式软齿面齿轮传动，在传动尺寸不变并满足弯曲疲劳 第三章 机械零件的强度 一、选择题 3—1 零件的截面形状一定，当截面尺寸增大时，其疲劳极限值将随之 C 。 A 增加 B 不变 C 降低 D 规律不定 3—2 在图中所示的极限应力图中，工作应力有C 1、C 2所示的两点，若加载规律为r=常数。在进行安全系数校核时，对应C 1点的极限应力点应取为 A ，对应C 2点的极限应力点应取为 B 。 A B 1 B B 2 C D 1 D D 2 3—3 同上题，若加载规律为σm =常数，则对应C 1点 的极限应力点应取为 C ，对应C 2点的极限应力点 应取为 D 。 A B 1 B B 2 C D 1 D D 2 题3—2图 3—4 在图中所示的极限应力图中，工作应力点为C ，OC 线与横坐标轴的交角θ=600 ，则该零件 所受的应力为 D 。 A 对称循环变应力 B 脉动循环变应力 C σmax 、σmin 符号（正负）相同的不对称循环变应力 D σmax 、σmin 符号（正负）不同的不对称循环变应力 3—5 某四个结构及性能相同的零件甲、乙、丙、丁，若承受最大应力的值相等，而应力循环特性r 分别为+1、-1、0、，则其中最易发生失效的零件是 B 。 A 甲 B 乙 C 丙 D 丁 3—6 某钢制零件材料的对称循环弯曲疲劳极限σ-1=300MPa ，若疲劳曲线指数m=9，应力循环基 数N 0=107，当该零件工作的实际应力循环次数N=105 时，则按有限寿命计算，对应于N 的疲劳极限σ-1N 为 C MPa 。 A 300 B 420 C D 3—7 某结构尺寸相同的零件,当采用 C 材料制造时,其有效应力集中系数最大。 A HT200 B 35号钢 C 40CrNi D 45号钢 3—8 某个40Cr 钢制成的零件，已知σB =750MPa ，σs =550MPa ，σ-1=350MPa ，ψσ=，零件危险截面处的最大工作应力量σmax =185MPa ，最小工作应力σmin =-75MPa ，疲劳强度的综合影响系数K σ=，则当循环特性r=常数时，该零件的疲劳强度安全系数S σa 为 B 。 A B 1.74 C D 3—9 对于循环基数N 0=107 的金属材料,下列公式中, A 是正确的。 A σr m N=C B σN m =C C 寿命系数m N N N k 0/ D 寿命系数k N < 3—10 已知某转轴在弯-扭复合应力状态下工作，其弯曲与扭转作用下的计算安全系数分别为 S σ=、S τ=，则该轴的实际计算安全系数为 C 。 A B 6.0 C D 3—11 在载荷和几何尺寸相同的情况下,钢制零件间的接触应力 A 铸铁零件间的接触应力。 A 大于 B 等于 C 小于 D 小于等于 3—12 两零件的材料和几何尺寸都不相同，以曲面接触受载时，两者的接触应力值 A 。 A 相等 B 不相等 C 是否相等与材料和几何尺寸有关 D 材料软的接触应力值大 3—13 两等宽的圆柱体接触，其直径d 1=2d 2，弹性模量E 1=2E 2，则其接触应力为 A 。 A σH1=σH2 B σH1=2σH2 C σH1=4σH2 D σH1=8σH2 S m σa O σ 机械设计作业及解答 第3章 强度 1.某零件的材料σB MPa =1000，σS MPa =800，σ-=1400MPa ，ψσ=025.，试画出其 2）K ：σσσmax =+=m a 300，σσσmin =-=-m a 100 σm MPa =100，σa MPa =200 所以K ()100200， 3）位于安全区 2. 已知塑性材料的极限应力图如下：试在图上标出：1)对称循环疲劳极限σ-1；2)屈服极限 σS ；3)脉动循环疲劳极限σ0；4)arctan φσ 。 解：如图 3. 某钢制零件，已知其许用极限应力图，且工作应力的循环特性r=0.268。 (2)自原点0作?=30α 射线交S E A ''折线于C '点(极限应力点) (3)安全系数为1.5时,即C C C 02 3 05.10==' C C '=03 2 0,直接在直线上可量得工作应力点C (4)对应于C 点的 MPa 320000max m a =''=''+=+==+C C H H HC H σ σσ 2)可能失效形式:静强度失效(塑性变形) 第5章 螺栓连接 1. 图示一铸铁吊架用两只普通螺栓固定在梁上。吊架承受的载荷F Q ＝10000N ，螺栓材料为5.8级，Q235，σS =400 MPa ，安装时不控制预紧力，取安全系数[]S S =4，取剩余预紧力为工作拉力的0.4倍，试确定螺栓所需最小直径。 许用拉应力[][] σσ= = =S S MPa S 400 4 100 2个螺栓，z ＝2，每个螺栓的工作载荷F F z = = =Q 5000 N 10000 2 剩余预紧力F 1=0.4F=0.4×5000=2000N 故得螺钉中总拉力F 2=F +F 1=5000+2000=7000N 按强度条件，螺栓小径[] mm 764.10100 7000 3.143.14)(2 c 1=???= ?πσπF d d ≥ 或 2. 如图所示的螺栓组联接，已知外载荷F ＝5KN ，各有关几何尺寸如图所示。试计算受力最大螺栓所受的横向工作载荷F smax 。 解：（1）将F 向螺栓组形心平移，同时得转矩T 。 T=500×F ＝5×103×500＝2.5×106（Nmm ） 在F 作用下，各螺栓所受横向力为 F s1＝12504 1053 =?= z F （N ） 在T 作用下，各螺栓所受横向力也相等，为 226 2280804105.244F +??===r T r rT s ＝3.5524（N ） 显然，1、2两螺栓所受的横向力最大，为 αc o s 2212221m a x s s s s s F F F F F -+= 135c o s 3.5524125023 .5524125022???-+= 6469=（ N ） 3. 气缸盖联接结构如图所示，气缸内径D =250mm ，为保证气密性要求采用12个M18的螺栓，螺纹内径15.294mm 、中径16.376mm ，许用拉应力[]σ=120MPa ，取剩余预紧力为工作拉力的1.5倍，求气缸所能承受的最大压强（取计算直径d c =d 1）。 《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B第1次作业 一、单项选择题(只有一个选项正确，共13道小题) 1. 对于大量生产，形状较复杂、尺寸大的零件应选择_________________毛坯。 (A)自由锻造 (B)冲压 (C)模锻 (D)铸造 正确答案：D 解答参考： 2. 对于联接用螺纹，主要要求联接可靠，自锁性能好，故常选用________。 (A)升角小，单线三角形螺纹 ??(B)?升角大，双线三角形螺纹 ??(C)?开角小，单线梯形螺纹 ??(D)?升角大，双线矩形螺纹 正确答案：A 解答参考： 3. 在螺栓联接中，有时在一个螺栓上采用双螺母，其目的是_______。 ??(A)?提高强度 ??(B)?提高刚度 ??(C)?防松 ??(D)?减小每圈螺纹牙上的受力 正确答案：C 解答参考： 4. 在螺栓联接设计中，若被联接件为铸件，则有时在螺栓孔处制做沉头座孔或凸台，其目的是_______。 ??(A)?避免螺栓受附加弯曲应力作用 ??(B)?便于安装 ??(C)?为安置防松装置 ??(D)?为避免螺栓受拉力过大 正确答案：A 解答参考： 5. 普通平键联接工作时，键的主要失效形式为_________。 ??(A)?键受剪切破坏 ??(B)?键侧面受挤压破坏 ??(C)?剪切与挤压同时产生 ??(D)?磨损和键被剪断 正确答案：B 解答参考： 6. 采用两个普通平键时，为使轴与轮毅对中良好，两键通常布置成_________。 ??(A)?相隔180度 ??(B)?相隔120～130度 ??(C)?相隔90度 ??(D)?在同一母线上 正确答案：A 解答参考： 7. 带张紧的目的是_______。 ??(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)?使带具有一定的初拉力 正确答案：D 解答参考： 绪论作业： 一、单项选择题： 1．以下四种机械零件中不是通用零件的是（） A．齿轮B．带轮C．蜗轮D．叶轮 二、填空题： 1．构件是机构中的运动单元体；零件是机器中的制造单元体。 2．机器的定义是：由零件组成的执行机械运动的装置。用来完成所赋予的功能，如变换或传递能量、物料或信息 三、简答题： 1．机械一般由哪四部分组成？ 密封件、辅助密封件、压紧件、传动件 2．机械零件设计时有哪四个主要要求？ 功能要求、可靠性要求、经济性要求、操作方便和安全要求 3．机械、机器和机构三者有何区别和联系？ 1）他们都是若干人为实体的组合 2)各实体之间具有确定的相对运动 3）能用来代替人们的劳动去实现机械能与其他形式能量之间的转换或做有用的机械功。具备以上（1）（2）两个特征的成为机构。及其与机构的主要区别在于：机器具有运动和能量（而且总包含有机械能）的转换，而机构只有运动的变换。机器由机构组成，机构是机械的运动部分，机构又是有构建组成，构件时机械运动的基本单元体。 4．构件和零件有何区别和联系？ 零件:组成机器的基本单元称为零件 零件是一个产品最小的组成单元，而构件可以是某个产品的某个组成部分，构件可以是一个零件，也可以由多个零件组成。 第一章作业 三：2、何谓运动链？如何使运动链成为机构？ 构件通过运动服连接而成的系统成为运动链。 当运动链具备以下条件时就成为机构： 具有一个机架。 具有足够的给定运动规律的构件。这种构件成为主动件。 4 、在计算机构自由度时，什么是局部自由度？什么是复合铰链？什么是虚约束？ 局部自由度使之机构中某些构件具有的并不影响其他构件运动关系的自由度。由三个或三个以上构件同时在一处用转动副连接，称此结构为复合铰链。某些情况下，机构中有些运动副引入的约束与其他运动副引入的约束相重复，此时，这些运动副对构件的约束，形式上虽然存在而实际上并不起作用，一般把这类约束成为虚约束。 6 、写出平面机构自由度计算公式，并说明式中各符号的意义 F=3n-2P5-P4；n为自由度不为零的运动构件个数；P4高副个数；P5为低副个数。 四：1．计算图1-1所示机构的自由度。（若有复合铰链、局部自由度或虚约束时请加以说明）F=3n-2P5-P4=3X5-2X6-1=2 有复合铰链和虚约束 3、计算图1-3所示机构的自由度。（若有复合铰链、局部自由度或虚约束时请加以说明）F=3n-2P5-P4=3X6-2X7-3=1 有复合铰链和虚约束 4、求图1-4所示实现直线轨迹机构的自由度（若有复合铰链、局部自由度或虚约束时请加 《机械设计原理》作业参考答案 作业一 一、填空题: 1.零件 2.通用零件专用零件 3.零件构件 4.直接接触可动 5.运动副构件传递运动和力 6.主动构件从动构件机架 7.平面高副平面低副 8.机器机构 二、判断题： 1.× 2.× 3.× 4.√ 5.× 6.× 7.× 三、选择题： 1.C 2.B 3.B 4.D 5.C 6.D 四、综合题： 1.答：机器基本上是由动力部分、工作部分和传动装置三部分组成。动力部分是机器动力的来源。工作 部分是直接完成机器工作任务的部分，处于整个传动装置的终端，其结构形式取决于机器的用途。 传动装置是将动力部分的运动和动力传递给工作部分的中间环节。 2.答：低副是面接触的运动副，其接触表面一般为平面或圆柱面，容易制造和维修，承受载荷时单位面 积压力较低（故称低副），因而低副比高副的承载能力大。低副属滑动磨擦，摩擦损失大，因而效率较低；此外，低副不能传递较复杂的运动。 高副是点或线接触的运动副，承受载荷时单位面积压力较高（故称高副），两构件接触处容易磨损，寿命短，制造和维修也较困难。高副的特点是能传递较复杂的运动。 3.答：机构运动简图能够表达各构件的相对运动关系、揭示机构的运动规律和特性。其绘制步骤如下： （1）分析机构运动，确定构件数目。（2）确定运动副的类型和数量。（3）确定视图平面。 （4）徒手画草图并测量各运动副之间的相对位置。 （5）选择适当的长度比例尺μl= a mm／mm，并将实长换算为图长。（6）完成机构运动简图。 作业二 一、填空题： 1.转动副 2. 2 1 1 3.曲柄摇杆双曲柄双摇杆 4.双曲柄 5.曲柄滑块 6.转动导杆 7.对心曲柄滑块偏置曲柄滑块 8.整周转动往复直线移动 9.转动导杆摆动导杆 10.工作行程比空回行程所需时间短 11.凸轮从动件机架 12.低高 13.高副预期 14.盘形凸轮移动凸轮 15.尖顶滚子平底 二、判断题： 1.× 2.× 3.√ 4.× 5.× 6.√ 7.√ 8.× 9.× 10.√ 11．√ 12.× 13.× 14.× 15.× 16.√ 17.√ 18.√ 19.√ 20.√ 三、选择题： 1.B 2.A 3.D 4.A 5.A 6.D 7.A 8.A 9.A 10.C 四、综合题： 机械设计作业集(答案) 第五章螺纹 一、简答题 1.相同公称直径的细牙螺纹和粗牙螺纹有何区别? 答普通三角螺纹的牙型角为60 0,又分为粗牙螺纹和细牙螺纹，粗牙螺纹用于—般连接，细牙螺纹在相同公称直径时，螺距小、螺纹深度浅、导程和升角也小，自锁性能好，适合用于薄壁零件和微调装置。细牙螺纹的自锁性能好，抗振动防松的能力强，但由于螺纹牙深度浅，承受较大拉力的能力比粗牙螺纹差。 2.螺栓、双头螺柱、紧定螺钉连接在应用上有何不同? 答 (1)普通螺栓连接：被连接件不太厚，螺杆带钉头，通孔不带螺纹，螺杆穿过通孔与螺母配合使用。装配后孔与杆间有间隙，并在工作中不许消失，结构简单，装拆方便，可多个装拆，应用较广。 (2)精密螺栓(铰制孔螺栓)连接：装配间无间隙，主要承受横向载荷，也可作定位用，采用基孔制配合铰制扎螺栓连接。 (3)双头螺柱连接：螺杆两端无钉头，但均有螺纹，装配时一端旋入被连接件，另一端配以螺母，适于常拆卸而被连接件之一较厚时。装拆时只需拆螺母，而不将双头螺栓从被连接件中拧出。 (4)螺钉连接：适于被连接件之一较厚( 上带螺纹孔) 、不需经常装拆、受载较小的情况。一端有螺钉头、不需螺母。 (5)紧定螺钉连接：拧入后，利用杆末端顶住另一零件表面或旋入零 件相应的缺口中以固定零件的相对位置。可传递不大的轴向力或扭矩。 3.为什么多数螺纹连接都要求拧紧?预紧的目的是什么？ 答绝大多数螺纹连接在装配前都必须拧紧，使连接在承受工作载荷之前，预先受到力的作用。这个预先加的作蝴用力称为顶紧JJ 力。预紧的目的在于增强连接的紧密性和可靠性，以防止被连接件在受力后出现松动、缝隙或发生滑移。 4.连接用螺纹已经满足自锁条件，为什么在很多连接中还要采取防松措施? 答; 对于一般单线螺纹，螺旋升角小于螺旋副的当量摩擦角，本身能满足自锁条件，但是在冲击、振动或变载荷作用下，螺旋副摩擦力可能减小或瞬时消失，多次反复作用后，就可能松脱。另外，在温度大幅度变化的情况下，反复的热胀冷缩，也会造成松脱。 5.防松原理和防松装置有哪些? 答防松的根本在于防止螺旋副在受载荷时发生相对转动，防松的方法分为：摩擦防松、机械防松和破坏螺旋副关系的永久防松。具体装置如下； (1)摩擦防松：对顶螺母，弹簧垫图，自锁螺毋。 (2)机械防松：开口销与六角开槽螺母，止动垫圈，串联钢丝。 (3)破坏螺旋副关系的永久防松：铆合，冲点，涂胶粘剂。 6.为什么只受预紧力的紧螺栓连接，对螺栓的强度计算要将预紧力增大到它的1．3 倍按纯拉伸计算? 答受顶紧力的紧螺栓连接在拧紧力矩的作用下，螺栓除了要受到顶 《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： 或： 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 1－16：题1-16图所示曲柄滑块机构，已知：s mm l AB /100=，s mm l BC /250=， s rad /101=ω，求机构全部瞬心、滑块速度3v 和连杆角速度2ω。 在三角形ABC 中， BCA AB BC ∠= sin 45sin 0 ，52sin = ∠BCA ，5 23cos =∠BCA ， 0 45 sin sin BC ABC AC =∠，mm AC 7.310≈ 1－17：题1-17图所示平底摆动从动件凸轮1为半径20=r 的圆盘，圆盘中心C 与凸轮回转中心的距离mm l AC 15=，mm l AB 90=，s rad /101=ω，求00=θ和0180=θ时，从动件角速度2ω的数值和方向。 00=θ时 方向如图中所示 当0180=θ时 方向如图中所示 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 2-5 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100，且mm l mm l AD CD 1000,500==。（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。 解： 以踏板为主动件，所以最小传动角为0度。 2-6 设计一曲柄摇杆机构。已知摇杆长度mm l 1003=，摆角030=ψ，摇杆的行程速比变化系数2.1=K 。（1）用图解法确定其余三杆的尺寸；（2）用式（2-6）和式（2-6）＇ 第十五章 轴 一、选择题 15—1按所受载荷的性质分类，车床的主轴是 A ，自行车的前轴是 B ，连接汽车变速箱与后桥，以传递动力的轴是 C 。 A 转动心轴 B 固定心轴 C 传动轴 D 转轴 15—2 为了提高轴的刚度，措施 B 是无效的。 A 加大阶梯轴个部分直径 B 碳钢改为合金钢 C 改变轴承之间的距离 D 改变轴上零件位置 15—3 轴上安装有过盈联接零件时，应力集中将发生在 B 。 A 轮毂中间部位 B 沿轮毂两端部位 C 距离轮毂端部为1/3轮毂长度处 15—4 轴直径计算公式3n P C d ≥， C 。 A 只考虑了轴的弯曲疲劳强度 B 考虑了弯曲、扭转应力的合成 C 只考虑了扭转应力 D 考虑了轴的扭转刚度 15—5 轴的强度计算公式22)(T M M e α+=中，α是 C 。 A 弯矩化为当量转矩的转化系数 B 转矩转化成当量弯矩的转化系数 C 考虑弯曲应力和扭转切应力的循环性质不同的校正系数 D 强度理论的要求 15—6 轴的安全系数校核计算，应按 D 计算。 A 弯矩最大的一个截面 B 弯矩和扭矩都是最大的一个截面 C 应力集中最大的一个截面 D 设计者认为可能不安全的一个或几个截面 15—7 轴的安全系数校核计算中，在确定许用安全系数S 时,不必考虑 A 。 A 轴的应力集中 B 材料质地是否均匀 C 载荷计算的精确度 D 轴的重要性 15—8 对轴上零件作轴向固定，当双向轴向力都很大时，宜采用 C 。 A 过盈配合 B 用紧定螺钉固定的挡圈 C 轴肩—套筒 D 轴肩—弹性挡圈 15—9 对轴进行表面强化处理，可以提高轴的 C 。 A 静强度 B 刚度 C 疲劳强度 D 耐冲击性能 15—10 如阶梯轴的过渡圆角半径为r ，轴肩高度为h,上面安装一个齿轮，齿轮孔倒角为C 45°,则要求 A 。 A r 北京科技大学远程教育学院 2017上半年《机械设计基础》作业2 姓名__________ 学号____________ 一、单项选择题 1. 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 2. 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 3. 若被联接件之一厚度较大、材料较软、强度较低、需要经常装拆时，宜采用 ( ) A. 螺栓联接 B. 紧定螺钉联接 C. 螺钉联接 D. 双头螺柱联接 4. 蜗杆传动的传动比i 等于（ ） A ． 1 2 d d B ． 2 1 n n C ． 2 1 d d D ． 1 2 n n 5. 在多级减速传动中，带传动在传动系统中的设计位置（ ） A ．宜在低速级 B ．宜在中间级 C ．宜在高速级 D ．不受限制 6. 带传动的主要失效形式是带的( ) A.疲劳拉断和打滑 B.磨损和胶合 C.胶合和打滑 D.磨损和疲劳点蚀 7. 在蜗杆传动中，当其它条件相同时，增加蜗杆头数，则传动效率（ ） A ．增加 B ．减小 C ．保持不变 D ．或者增加，或者减小 8. 在下列联轴器中，有弹性元件的挠性联轴器是（ ） A.夹壳联轴器 B.齿式联轴器 C.弹性柱销联轴器 D.凸缘联轴器 9. 选择齿轮的结构形式和毛坯获得的方法与（ ）有关。 C. 齿轮在轴上的位置 D. 齿轮直径 10.普通平键的工作面是（） A．顶面B．底面 C．侧面D．端面 二、填空题 1．理论轮廓曲线相同而实际轮廓曲线不同的两个对心直动滚子从动件盘形凸轮机构，其从动件的运动规律。 2．普通圆柱蜗杆传动的标准模数是指平面上的模数。 3．铰链四杆机构的基本型式有、、。 4．在平面四杆机构中，从动件的行程速比系数的表达式为。 5．轴上安装零件有确定的位置，所以要对轴上的零件进行________固定和________固定。 6．运动副是指能使两构件之间既能保持________接触，而又能产生一定的形式相对运动的_______。 三、计算图示机构的自由度，若含有复合铰链、局部自由度和虚约束，请明确指出。 第十章齿轮传动 一、选择题 10—1 在齿轮传动的设计计算中，对下列参数和尺寸应标准化的有__A、G__；应圆整的有D、E__；没有标准化也不应圆整的有B、C、F、H、I、J。 A斜齿轮的法面模数m n B斜齿轮的端面模数m t C直齿轮中心距a D斜齿轮中心距a E齿宽B F齿厚s G分度圆压力角α H螺旋角βI锥距R J齿顶圆直径d a 10—2 材料为20Cr钢的硬齿面齿轮，适宜的热处理方法是______B____。 A整体淬火B渗碳淬火C调质D表面淬火 10—3 将材料为45钢的齿轮毛坯加工成为6级精度的硬齿面直齿圆柱齿轮，该齿轮制造工艺顺序应是_______A______为宜。 A滚齿、表面淬火、磨齿B滚齿、磨齿、表面淬火 C表面淬火、滚齿、磨齿D滚齿、调质、磨齿 10—4为了提高齿轮传动的齿面接触强度应__B__。 A分度圆直径不变增大模数B增大分度圆直径 C分度圆直径不变增加齿数D减小齿宽 10—5为了提高齿轮齿根弯曲强度应___A_____。 A 增大模数B增大分度圆直径C增加齿数 D 减小齿宽10—6一减速齿轮传动，主动轮1和从动轮2的材料、热处理及齿面硬度均相同，则两轮齿根的弯曲应力_A_。 A σF1>σF2 B σF1<σF2 C σF1=σF2 10—7一减速齿轮传动，小齿轮1选用45钢调质，大齿轮2选用45钢正火，它们的齿面接触应力__C__。 A σH1>σH2 B σH1<σH2 C σH1=σH2 10—8 一对标准圆柱齿轮传动，若大、小齿轮的材料或热处理方法不同，则工作时，两齿轮间的应力关系属于下列第 C 种。 A σH1≠σH2，σF1≠σF2，[σH]1＝[σH]2，[σF]1＝[σF]2 B σH1＝σH2，σF1＝σF2，[σH]1≠[σH]2，[σF]1≠[σF]2 C σH1＝σH2，σF1≠σF2，[σH]1≠[σH]2，[σF]1≠[σF]2 D σH1≠σH2，σF1＝σF2，[σH]1≠[σH]2，[σF]1≠[σF]2 （σH、σF、[σH]、[σF]分别为齿轮的接触应力、弯曲应力、许用接触应力、许用弯曲应力） 10—9一对正确啮合的标准渐开线齿轮作减速传动时，若两轮的材料、热处理及齿面硬度均相同且寿命系数K N1=K N2，则两轮的弯曲强度为___A_____。 A大齿轮较高B小齿轮较高C相同 10—10一对正确啮合的标准渐开线齿轮作减速传动，若两轮的许用接触应力[σH1]= [σH2]，则两轮的接触强度___C_____。 A大齿轮较高B小齿轮较高C相同 10—11有两个标准直齿圆柱齿轮，齿轮1模数m1=5mm，z1=25；齿轮2模数m2=3mm，z2=25，它们的齿形系数___ C___。 AY Fa1>Y Fa2 B Y Fa1 填空题 1. 由两构件直接接触而又能产生一定形式的相对运动的连接称为。 2. 根据两构件接触情况，可将运动副分为______和______。两构件之间以点线接触所组成的运动副，称为________副。面接触形成的运动副称为________。 3. 一个平面高副产生______个约束，而保留______个自由度。 4. 在平面机构中，若引入一个低副将引入_____个约束。 5. 按凸轮的形状分，凸轮机构可分为_________，_________和_________。 6. 以凸轮轮廓的最小向径rb为半径所作的圆称为___________。 7. 凸轮机构的压力角越小，机构的传力特性越_______ 。 8. 凸轮机构中__________运动规律有刚性冲击。 9. 根据各齿轮轴线是否平行可以把齿轮系分为__________和空间齿轮系。 10. 齿轮系包括_____________ 、_____________ 和_____________ 。 11. 周转轮系又可分为差动轮系和。行星轮系和差动轮系都是____________齿轮系。 12. 差动轮系自由度为______，行星轮系的自由度为______。 13. 滚动轴承的派生轴向力是由轴承外圈的______指向______边。 14. 滚动轴承的外圈与轴承座孔的配合采用________________。滚动轴承的内圈与轴颈的配合采用________。 15. 滑动轴承按其所承载方向的不同，可分为___________、止推滑动轴承和径向止推滑动轴承。 16. 根据受载情况不同，可将轴分为心轴、__________和转轴。______轴在工作中同时受弯矩和扭矩。工作中只受弯矩的轴叫做_____轴。_______轴在工作中只受扭矩。 17. 机器的速度波动可分为周期性速度波动和____________。 18. 机器中安装飞轮的作用是____________________。 19. 静平衡的条件为________________________________________。 第三章机械零件的强度 一、选择题 3—1 零件的截面形状一定，当截面尺寸增大时，其疲劳极限值将随之C。 A 增加 B 不变 C 降低 D 规律不定 3—2 在图中所示的极限应力图中，工作应力有C 1、C 2 所示的两点，若加载规律为r=常数。在进 行安全系数校核时，对应C 1 点的极限应力点应取为A，对应C2点的极限应力点应取为B。 A B 1B B 2 C D 1 D D 2 3—3 同上题，若加载规律为σ m =常数，则对应C 1 点 的极限应力点应取为C，对应C2点的极限应力点 应取为D。 A B1 B B2 C D1 D D2题3—2图 3—4 在图中所示的极限应力图中，工作应力点为C，OC线与横坐标轴的交角θ=600，则该零件所受的应力为D。 A 对称循环变应力 B 脉动循环变应力 C σ max 、σ min 符号（正负）相同的不对称循环变应力 D σ max 、σ min 符号（正负）不同的不对称循环变应力题3—4图 3—5 某四个结构及性能相同的零件甲、乙、丙、丁，若承受最大应力的值相等，而应力循环特性r分别为+1、-1、0、0.5，则其中最易发生失效的零件是B。 A 甲 B 乙 C 丙 D 丁 3—6 某钢制零件材料的对称循环弯曲疲劳极限σ -1 =300MPa，若疲劳曲线指数m=9，应力循环基 数N =107，当该零件工作的实际应力循环次数N=105时，则按有限寿命计算，对应于N的疲劳极 限σ -1N 为C MPa。 A 300 B 420 C 500.4 D 430.5 3—7某结构尺寸相同的零件,当采用C材料制造时,其有效应力集中系数最大。 A HT200 B 35号钢 C 40CrNi D 45号钢 3—8 某个40Cr钢制成的零件，已知σ B =750MPa，σ s =550MPa，σ -1 =350MPa，ψ σ=0.25，零件危 险截面处的最大工作应力量σ max =185MPa，最小工作应力σ min =-75MPa，疲劳强度的综合影响系数 K σ=1.44，则当循环特性r=常数时，该零件的疲劳强度安全系数Sσa为B。 A 2.97 B 1.74 C 1.90 D 1.45 3—9 对于循环基数N0=107的金属材料,下列公式中,A是正确的。 A σ r m N=C B σN m=C C 寿命系数m N N N k / D 寿命系数k N<1.0 3—10 已知某转轴在弯-扭复合应力状态下工作，其弯曲与扭转作用下的计算安全系数分别为S σ=6.0、Sτ=18.0，则该轴的实际计算安全系数为C。 A 12.0 B 6.0 C 5.69 D 18.0 3—11 在载荷和几何尺寸相同的情况下,钢制零件间的接触应力A铸铁零件间的接触应力。 A 大于 B 等于 C 小于 D 小于等于 3—12 两零件的材料和几何尺寸都不相同，以曲面接触受载时，两者的接触应力值 A 。 A 相等 B 不相等 C 是否相等与材料和几何尺寸有关 D 材料软的接触应力值大 3—13 两等宽的圆柱体接触，其直径d1=2d2，弹性模量E1=2E2，则其接触应力为A。 A σ H1=σ H2 B σ H1 =2σ H2 C σ H1 =4σ H2 Dσ H1 =8σ H2 S m σ σ 机械设计原理作业答案 作业一 一、填空题 1．零件2．通用零件，专用零件3．零件，构件4．直接接触，可动5．运动副，构件，传递运动和力6．主动构件，从动构件，机架7．平面高副，平面低副8．机器，机构 二、判断题 1．×2．×3．×4．√5．×6．×7．× 三、选择题 1．C 2．B 3．B 4．D 5．C 6．D 四、综合题 1．答：机器基本上是由动力部分、工作部分和传动装置三部分组成。动力部分是机器动力的来源。工作部分是直接完成机器工作任务的部分，处于整个传动装置的终端，其结构形式取决于机器的用途。传动装置是将动力部分的运动和动力传递给工作部分的中间环节。 2．答：低副是面接触的运动副，其接触表面一般为平面或圆柱面，容易制造和维修，承受载荷时单位面积压力较低（故称低副），因而低副比高副的承载能力大。低副属滑动磨擦，摩擦损失大，因而效率较低；此外，低副不能传递较复杂的运动。 高副是点或线接触的运动副，承受载荷时单位面积压力较高（故称高副），两构件接触处容易磨损，寿命短，制造和维修也较困难。高副的特点是能传递较复杂的运动。 3．答：机构运动简图能够表达各构件的相对运动关系、揭示机构的运动规律和特性。其绘制步骤如下： （1）分析机构运动，确定构件数目。 （2）确定运动副的类型和数量。 （3）确定视图平面。 （4）徒手画草图并测量各运动副之间的相对位置。 （5）选择适当的长度比例尺μl= a mm／mm，并将实长换算为图长。 （6）完成机构运动简图。 作业二 一、填空题 1．转动副2．2，1，1 3．曲柄摇杆，双曲柄，双摇杆4．双曲柄5．曲柄滑块6．转动导杆7．对心曲柄滑块，偏置曲柄滑块8．整周转动，往复直 1 第十一章蜗杆传动 一、选择题 11—1与齿轮传动相比，___D____不能作为蜗杆传动的优点。 A 传动平稳、噪声小 B 传动比可以较大 C 可产生自锁 D 传动效率高 11—2阿基米德蜗杆和蜗轮在中间平面上相当与直齿条与_B_齿轮的啮合。 A 摆线 B 渐开线 C 圆弧曲线 D、变态摆线 11—3 在蜗杆传动中，如果模数和蜗杆头数一定，增加蜗杆分度圆直径，将使___B___。 A 传动效率提高，蜗杆刚度降低 B 传动效率降低，蜗杆刚度提高 C 传动效率和蜗杆刚度都提高 D 传动效率和蜗杆刚度都降低 11—4大多数蜗杆传动，其传动尺寸主要由齿面接触疲劳强度决定，该强度计算的目的是为防止___D___。 A 蜗杆齿面的疲劳点蚀和胶合 B 蜗杆齿的弯曲疲劳折断 C 蜗轮齿的弯曲疲劳折断 D 蜗轮齿面的疲劳点蚀和胶合 11—5在蜗杆传动中，增加蜗杆头数z1，有利于___D___。 A 提高传动的承载能力 B 提高蜗杆刚度 C 蜗杆加工 D 提高传动效率 11—6为了提高蜗杆的刚度，应___A___。 A 增大蜗杆的直径 B 采用高强度合金钢作蜗杆材料 C 蜗杆硬度，减小表面粗糙度值 11—7 为了提高蜗杆传动的啮合效率ηl，在良好润滑的条件下，可采用___B___。 A 单头蜗杆 B 多头蜗杆 C 较高的转速n1 D 大直径系数蜗杆 11—8对闭式蜗杆传动进行热平衡计算，其主要目的是__B__。 A 防止润滑油受热后外溢，造成环境污染 B 防止润滑油油温过高使润滑条件恶化 C 防止蜗轮材料在高温下机械性能下降 D 蜗杆蜗轮发生热变形后正确啮合受到破坏 11—9对于一般传递动力的闭式蜗杆传动，其选择蜗轮材料的主要依据是__A__。 A 齿面滑动速度 B 蜗杆传动效率 C 配对蜗杆的齿面硬度 D 蜗杆传动的载荷大小 11—10对于普通圆柱蜗杆传动，下列说法错误的是__B__。 A 传动比不等于蜗轮与蜗杆分度圆直径比 B 蜗杆直径系数越小，则蜗杆刚度越大 C 在蜗轮端面内模数和压力角为标准值 D 蜗杆头数z 1多时，传动效率提高 11—11蜗杆传动的当量摩擦系数f v 随齿面相对滑动速度的增大而___C____。 A 增大 B 不变 C 减小 11—12在蜗杆传动中，轮齿承载能力计算，主要是针对__D__来进行的。 A 蜗杆齿面接触强度和蜗轮齿根弯曲强度 B 蜗杆齿根弯曲强度和蜗轮齿面接触强度 C 蜗杆齿面接触强度和蜗杆齿根弯曲强度 D 蜗轮齿面接触强度和蜗轮齿根弯曲强度 11—13蜗杆常选用的材料是__C__。 A HT150 B ZCuSn10P1 C 45号钢 D GCr15 11—14 蜗杆传动的失效形式与齿轮传动相类似，其中__B__为最易发生。 A 点蚀与磨损 B 胶合与磨损 C 轮齿折断与塑性变形 D 胶合与塑性变形 11—15蜗轮蜗杆传动中，蜗杆1和蜗轮2受到的转矩的关系为_____C_____。 A 12T T = B 12iT T = C 12T i T η= D η =1 2iT T 二、填空题 11—16蜗杆直径系数 q =d 1/m _。 11—17 蜗杆传动发生自锁的条件是____ v ___。机械设计作业第5答案
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