3 凸轮机构
1．【答】
根据形状，可分为盘形凸轮、移动凸轮和圆柱凸轮三类。
基本组成部分有凸轮、从动件和机架三个部分。
凸轮与从动件之间的接触可以通过弹簧力、重力或凹槽来实现。
2．【答】
从动件采用等速运动规律时，运动开始时，速度由零突变为一常数，运动终止时，速度由常数突变为零，因此从动件加速度及惯性力在理论上为无穷大（由于材料有弹性变形，实际上不可能达到无穷大），使机构受到强烈的冲击。这种由于惯性力无穷大突变而引起的冲击，称为刚性冲击。
从动件运动时加速度出现有限值的突然变化，产生惯性力的突变，但突变是有限的，其引起的冲击也是有限的，这种由于加速度发生有限值突变而引起的冲击称为柔性冲击。等加速等减速运动规律和简谐运动规律都会产生柔性冲击。
3．【答】应注意的问题有：
1）滚子半径：必须保证滚子半径小于理论轮廓外凸部分的最小曲率半径；在确保运动不失真的情况下，可以适当增大滚子半径，以减小凸轮与滚子之间的接触应力；
2）校核压力角：进行为了确保凸轮机构的运动性能，应对凸轮轮廓各处的压力角进行校核，检查其最大压力角是否超过许用值。如果最大压力角超过许用值，一般可以通过增加基圆半径或重新选择从动件运动规律；
3）合理选择基圆半径：凸轮的基圆半径应尽可能小些，以使所设计的凸轮机构可能紧凑，但基圆半径越小，凸轮推程轮廓越陡峻，压力角也越大，致使机构工作情况变坏。基圆半径过小，压力角就会超过许用值，使机构效率太低，甚至发生自锁。
4．【答】绘制滚子从动件凸轮轮廓时，按反转法绘制的尖顶从动件的凸轮轮廓曲线称为凸轮的理论轮廓。由于滚子从动件的中心真实反映了从动件的运动规律和受力状况，因此基圆半径和压力角应在理论轮廓上量取。
5．【解】
6．【解】
①选择合适的比例绘制从动件位移线
图，如图所示
②以基圆半径绘作基圆，绘制从动件尖
顶的起始位置
③将位移线图的推程和回程所对应的转
角分成若干等份
④按照反方向（顺时针方向），与从动
件位移线图各等分相对应，得各个
点。连结这些点得到机构反转后从动
件导路的各个位置
⑤量取对应的各位移量，得反转后尖顶
的一系列位置点
⑥将各个位置点连成光滑的曲线，得到
所要求的凸轮轮廓。如图所示。
（注：答案中所绘制图形不准确，供参考。）
4 齿轮机构
1．【答】
渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是两轮的模数和压力角必须分别相等。
渐开线斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件是两轮的模数和压力角必须分别相等，此外，外啮合时螺旋角大小相同、方向相反；内啮合时螺旋角大小和方向均相同。
2．【答】
用范成法加工齿轮时，若刀具的齿顶线或齿顶圆与啮合线的交点超过被切齿轮的极限点，则刀具的齿顶将切去齿轮齿根渐开线齿廓的一部分，这种现象称为根切现象。
标准齿轮为了避免根切，其齿数z 必须大于或等于不根切的最少齿数min z =2h *a /sin 2α。 标准齿轮为了避免根切，其齿数min z 必须大于或等于不根切的最少齿数。
3．【答】
常见的渐开线齿廓的切齿方法有成形法和范成法两种。
成形法其方法简单，不需要专用机床，但生产率低，精度差，只适用于单件及精度要求不高的齿轮加工。
范成法中广泛采用齿轮滚刀，能连续切削，生产率较高。
4．【答】
沿斜齿轮分度圆上齿廓的任一点切齿轮的法面，该分度圆柱在切面上呈一椭圆。取标准压力角作一直齿圆柱齿轮，其齿形即可认为近似于斜齿轮的法向齿形。该直齿圆柱齿轮称为斜齿轮圆柱齿轮的当量齿轮，其齿数称为当量齿数，用z v 表示，计算公式为
β
ρ3cos 2z
m z n v =
=
5．【解】
11
75535cos ===
k b k r r α 48.5011
7
arccos
==k α 43.4248.50tan 35tan =?=?= k b k r αρ mm
（或 43.4248.50sin 55sin =?=?= k k k r αρ mm ）
6．【解】
125525=?==mz d mm
33.01000
6050
1251000
60=???=
?=
ππdn
v m/s
7．【解】
75325=?==mz d mm
48.7020cos 25320cos cos =??=== mz d d b α mm 3*==m h h a a mm ；75.3)(**=+=m c h h a f mm
8132752=?+=+=a a h d d mm ；5.6775.32752=?-=-=f f h d d mm
8148.70cos ==
a b a d d α ； 53.2981
48
.70arccos ==a α
96.1953.29sin 2
81
sin 2===
a a a d αρ mm
8．【解】
1）由 )(cos 221z z m a n
+=
β
得 9926.0)3618(68
25.2)(2cos 21=+?=+=
z z a m n β 95.6=β
2）两齿轮的分度圆、齿顶圆和齿根圆直径 34.4595.6cos 185.2cos 11=?==
βz m d n mm ；67.9095.6cos 36
5.2cos 22
=?==
βz m d n mm 5.2*==n an a m h h mm ；125.325.1)(**==+=n n n an f m m c h h mm
34.50211=+=a a h d d mm ；67.95222=+=a a h d d mm 09
.39211=-=f f h d d mm ；42.84222=-=f f h d d mm
3）当量齿数1v z 和2v z 4.1895.6cos 18cos 3311==
=
β
z z v ；8.3695
.6cos 36
cos 3322===
βz z v
5 轮 系
1、【答】
定轴轮系传动时每个齿轮的几何轴线都是固定的，周转轮系传动时至少有一个齿轮的几何轴线绕另一齿轮的几何轴线转动。
2、【答】
一个齿轮与两齿轮同时啮合，对前一级齿轮传动来说它是从动轮，对后一级传动来说它是主动轮，它的齿数不影响传动比的大小，但却使轮系中增加了一对外啮合齿轮，从而改变了传动比的符号，即改变了最终齿轮的转向。这种齿轮称为惰轮。
惰轮的作用为在不改变传动比的情况下改变齿轮的转向。
3、【答】
行星轮系的自由度为1，只有一个中心轮可以转动，需要1个原动件。 差动轮系的自由度为2，两个中心轮均可转动，需要2个原动件。
4、【解】
14.2092
15151560
3331234321543215=??????=='''z z z z z z z z i
39.214
.2095001515===
i n n r/min 8020455=?==''mz d mm
齿条6线速度
01.01000
6039
.2801000605
5=???=
?=
'ππυn d m/s
方向向右。
5、【解】
从轮系结构可以看出 2312a a =
因此有 ()()23212
1
21z z m z z m -=+
571932213=?=+=z z z ()5.1320
261978
305714315432
15=????=-=''z z z z z z i
6、【解】
317
51
)1(133113-=-=-=--=
z z n n n n i H H H
03=n 故 311111-=-=-=--H H H H i n n
n n n 41=H i
而
411
==H H
i φφ 因此
5.2249041
===φφH
7、【解】
520
1560
25)1(5020021323113
-=??-=-=--=--='z z z z n n n n n n i H H H H H
解上式得
756
450
==H n r/min H n 转向与1n 转向相同。
7 机械的动力性能
1、【答】
题图5-6
转子转动时，如果离心力（或力系的合力、合力偶矩）不等于零时，其方向随着回转件的转动而发生周期性的变化，同时，离心力（合力、合力偶矩）对轴承施加一个附加的动压力，并使整个机械产生周期性的振动。这种振动往往使机械的可靠性、精度等降低，零件材料易疲劳损坏而使零件寿命缩短，振动产生的噪声对周围的设备、建筑、环境等都有较大的影响和破坏。对于高速、重载、精密机械来说，这个问题更加突出。因此需要调整回转件的质量分布，使回转件工作时离心力系达到平衡，以消除附加动压力，尽可能减轻由离心力而产生的机械振动。
2、【答】
静平衡的条件是：分布于该回转件上各个质量的离心力（或质径积）的向量和等于零，即回转件的质心与回转轴线重合。动平衡的条件是：回转件上各个质量的离心力的向量和等于零，且离心力所产生的力偶矩的向量和也等于零。显然动平衡条件中包含了静平衡条件，也就是说动平衡的转子一定也是静平衡的，但静平衡的转子不一定是动平衡的。
静平衡适用于轴向尺寸较小的零件（盘状零件），如飞轮、砂轮等，其质量分布可以近似认为在同一回转面内。动平衡适用于轴向尺寸较大的回转件（轴类零件），如电动机的转子、机床主轴等，其质量分布不能近似地认为是位于同一回转面内。
3、【答】
机械在运转过程中的任一时间间隔内，驱动力所作的功和阻力所作的功随时会发生变化，当驱动力所作的功大于阻力所作的功时，机械作增速运动，当驱动力所作的功小于阻力所作的功时，机械作减速运动，致使机械速度产生波动。
4、【答】
周期性速度波动是周期性变化的外力引起的，非周期性速度波动则是随机变化、不规则、没有一定周期性的外力引起的。
周期性速度波动的调节方法是在机械中加入一个转动惯量很大的回转件（飞轮），以增加系统的转动惯量来减小速度变化的幅度。机械的非周期速度波动的调节方法是调节驱动力作功和阻力作功的比值，只能采用特殊的装置（调速器）使驱动力功随阻力功的变化而变化，并使两者趋于平衡，使机械平稳运转。
8 机械零件设计概论
1、【答】
机械零件由于某种原因丧失工作能力或达不到设计要求的性能称为失效。 机械零件的主要失效形式有 1）整体断裂；
2）过大的残余变形（塑性变形）；
3）零件的表面破坏，主要是腐蚀、磨损和接触疲劳；
4）破坏正常工作条件引起的失效：有些零件只有在一定的工作条件下才能正常工作，如果破坏了这些必要的条件，则将发生不同类型的失效，如带传动的打滑，高速转子由于共振而引起断裂，滑动轴承由于过热而引起的胶合等。
2、【答】
（1）理论设计：根据长期总结出来的设计理论和实验数据所进行的设计称为理论设计。理论设计中常采用的处理方法有设计计算和校核计算两种。前者是指由公式直接算出所需的零件尺寸，后者是指对初步选定的零件尺寸进行校核计算；
（2）经验设计：根据从某类零件已有的设计与使用实践中归纳出的经验关系式，或根据设计者本人的工作经验用类比的办法所进行的设计；
（3）模型实验设计：对于一些尺寸巨大而且结构又很复杂的重要零件件，尤其是一些重型整体机械零件，为了提高设计质量，可采用模型实验设计的方法。
3、【答】
变应力的循环特性r 是最小应力与最大应力的比值，即
max
min
σσ=
r 静应力时：1=r 对称循环应力时：1-=r 脉动循环应力时：0=r 4、【答】
滑动摩擦的四个状态是干摩擦、边界摩擦、混合摩擦和液体摩擦。主要特征是 （1）干摩擦：表面间无任何润滑剂或保护的纯金属接触时的摩擦；
（2）边界摩擦：摩擦表面被吸附的边界膜隔开，摩擦性质取决于边界膜和表面的吸附性能时的摩擦；
（3）流体摩擦：摩擦表面被流体膜隔开，摩擦性质取决于流体内部分子间粘性阻力的摩擦；
（4）混合摩擦：摩擦状态处于边界摩擦及流体摩擦的混合状态时的摩擦。
5、【答】
机械零件的一般磨损过程大致分为磨合阶段、稳定磨损阶段和剧烈磨损三个阶段。
每个阶段的特征：
1）磨合阶段：新的摩擦副表面较粗糙，在一定载荷的作用下，摩擦表面逐渐被磨平，实际接触面积逐渐增大，磨损速度开始很快，然后减慢；
2）稳定磨损阶段：经过磨合，摩擦表面加工硬化，微观几何形状改变，从而建立了弹性接触的条件，磨损速度缓慢，处于稳定状态；
3）剧烈磨损阶段：经过较长时间的稳定磨损后，因零件表面遭到破化，湿摩擦条件发生加大的变化（如温度的急剧升高，金属组织的变化等），磨损速度急剧增加，这时机
械效率下降，精度降低，出现异常的噪声及振动，最后导致零件失效。
6、【答】
润滑油的主要质量指标有：粘度、润滑性（油性）、极压性、闪点、凝点和氧化稳定性。
润滑脂的主要质量指标有：锥（针）入度（或稠度）和滴点。
9 联接
1、【答】三角形螺纹牙型角大，故自锁性能好，而且牙根厚、强度高，故多用于紧固联接。
由公式 βρcos tan f f =
'=' 和 )
tan(tan ρλλη'+= 可知，矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹牙型角小，传动效率高，故多用于传动。
由公式 2
2tan d nP
d S ππλ=
= 可知，螺距相同时，多线螺纹升角大，传动效率较高，故主要用于传动。
2、【答】
联接用螺纹紧固件一般都能满足自锁条件，并且拧紧后，螺母、螺栓头部等承压面处的摩擦也都有防松作用，因此在承受静载荷和工作温度变化不大时，螺纹联接一般都不会自动松脱。但在冲击、振动、变载荷及温度变化较大的情况下，联接有可能松动，甚至松开，造成联接失效，引起机器损坏，甚至导致严重的人身事故等。所以在设计螺纹联接时，必须考虑防松问题。
螺纹联接防松的根本问题在于防止螺旋副相对转动。具体的防松装置或方法很多，按工作原理可分为三类：
1）摩擦防松：采用各种结构措施使螺旋副中保持较大的防松阻力矩。这种方法简单方便，但不十分可靠，多用于冲击的振动不剧烈的场合。2）机械防松：利用各种止动零件阻止拧紧的螺纹零件相对转动。这类防松方法相当可靠，应用很广。3）其它方法：如端面冲点法防松、粘合法防松，防松效果良好，但仅适用于很少拆开或不拆的联接。
3、【答】螺纹联接的主要类型有螺栓联接、螺钉联接、双头螺柱联接和紧定螺钉联接四种。主要特点是：
１、螺栓联接：有普通螺栓联接和铰制孔螺栓联接两种。普通螺栓联接被联接件的通孔与螺栓杆之间有间隙，所以孔的加工精度可以低些，不需在被联接件上切制螺纹，同时结构简单、装拆方便，所以应用最广。铰制孔螺栓联接螺栓杆与孔之间没有间隙，能确定被联接件的相对位置，并能承受横向载荷。
2、螺钉联接：螺钉直接旋入被联接件的螺纹孔中。适用于被联接件之一较厚，或另一端不能装螺母的场合。由于不用螺母，所以易于实现外观平整、结构紧凑；但要在被联接件上切制螺纹，因而其结构比螺栓联接复杂一些。 不适用于经常拆装的场合。如经常拆装，会使螺纹孔磨损，导致被联接件过早失效。
3、双头螺柱联接：使用两端均有螺纹的螺柱，一端旋入并紧定在较厚被联接件的螺纹孔中，另一端穿过较薄被联接件的通孔，加上垫片，旋上螺母并拧紧，即成为双头螺柱联接。这种联接在结构上较前两种复杂，但兼有前两者的特点，即便于拆装，又可用于有较厚被联接件或要求结构紧凑的场合。
４、紧定螺钉联接：将紧定螺钉拧入一零件的螺纹孔中，其末端顶住另一零件的表面，或
顶入相应的凹坑中，以固定两个零件的相对位置，并可传递不大的力或扭矩,多用于固定轴上零件的相对位置。
4、【解】
自锁时有 λ ≤ ρ ′
故具有自锁性螺旋传动的效率
%502
12tan 1tan 1tan 2tan 2tan tan )tan(tan 22=<-=-=
≤'+=λλ
λλλ
λρλλη
5、【解】
由表9.1查得，M12的小径106.101=d mm ； 由表9.5查得，Q235的240=s σMPa 由表9.6取安全系数35.1=S 故许用应力 17835
.1240
][==
=S
s
σσ MPa 由公式9-13 ][2.52
1
σπσ≤'
=
d F
e 得单个螺栓所允许的最大预紧力为
109832
.5178
106.102.5]
[221max
=??=='πσπd F N 由公式 R CF fm F z ≥'，取2.112===C m z ，，代入，得到允许的最大牵曳力为
75.27452
.1115.0109832max
max =???='=
C fm F z F R N
牵曳力F R
3 凸轮机构 1．【答】 根据形状，可分为盘形凸轮、移动凸轮和圆柱凸轮三类。 基本组成部分有凸轮、从动件和机架三个部分。 凸轮与从动件之间的接触可以通过弹簧力、重力或凹槽来实现。 2．【答】 从动件采用等速运动规律时，运动开始时，速度由零突变为一常数，运动终止时，速度由常数突变为零，因此从动件加速度及惯性力在理论上为无穷大（由于材料有弹性变形，实际上不可能达到无穷大），使机构受到强烈的冲击。这种由于惯性力无穷大突变而引起的冲击，称为刚性冲击。 从动件运动时加速度出现有限值的突然变化，产生惯性力的突变，但突变是有限的，其引起的冲击也是有限的，这种由于加速度发生有限值突变而引起的冲击称为柔性冲击。等加速等减速运动规律和简谐运动规律都会产生柔性冲击。 3．【答】应注意的问题有： 1）滚子半径：必须保证滚子半径小于理论轮廓外凸部分的最小曲率半径；在确保运动不失真的情况下，可以适当增大滚子半径，以减小凸轮与滚子之间的接触应力； 2）校核压力角：进行为了确保凸轮机构的运动性能，应对凸轮轮廓各处的压力角进行校核，检查其最大压力角是否超过许用值。如果最大压力角超过许用值，一般可以通过增加基圆半径或重新选择从动件运动规律； 3）合理选择基圆半径：凸轮的基圆半径应尽可能小些，以使所设计的凸轮机构可能紧凑，但基圆半径越小，凸轮推程轮廓越陡峻，压力角也越大，致使机构工作情况变坏。基圆半径过小，压力角就会超过许用值，使机构效率太低，甚至发生自锁。 4．【答】绘制滚子从动件凸轮轮廓时，按反转法绘制的尖顶从动件的凸轮轮廓曲线称为凸轮的理论轮廓。由于滚子从动件的中心真实反映了从动件的运动规律和受力状况，因此基圆半径和压力角应在理论轮廓上量取。
机械设计基础期末试卷A（含参考答案） 一、填空题( 每空1分, 共分) 2. 一般闭式齿轮传动中的主要失效形式是( )和( )。 齿面疲劳点蚀, 轮齿弯曲疲劳折断 3. 开式齿轮的设计准则是( )。 应满足，σF≤σFP 一定时，由齿轮强度所4. 当一对齿轮的材料、热处理、传动比及齿宽系数 d 决定的承载能力，仅与齿轮的( )或( )有关。 分度圆直径d1或中心距 5. 在斜齿圆柱齿轮设计中，应取( )模数为标准值；而直齿锥齿轮设计中，应取( )模数为标准值。 法面；大端 6. 润滑油的油性是指润滑油在金属表面的( )能力。 吸附 7. 形成流体动压润滑的必要条件是( )、( )、( )。 ①两工作表面间必须构成楔形间隙；②两工作表面间必须充满具有一定粘度的润滑油或其他流体；③两工作表面间必须有一定的相对滑动速度，其运动方向必须保证能带动润滑油从大截面流进，从小截面流出。 8. 滑动轴承的润滑作用是减少( )，提高( )，轴瓦的油槽应该开在( )载荷的部位。 摩擦：传动效率；不承受 9. 蜗杆传动中，蜗杆所受的圆周力F t1的方向总是与( )，而径向力 F rl的方向总是( )。 与其旋转方向相反，指向圆心 10. 由于蜗杆传动的两齿面间产生较大的( )速度，因此在选择蜗杆和蜗轮材料时，应使相匹配的材料具有良好的( )和( )性能。通常蜗杆材料选用( )或( )，蜗轮材料选用( )或( )，因而失效通常多发生在( )上。 相对滑动；减摩、耐磨；碳素钢或合金钢，青铜或铸铁；蜗轮 11. 当带有打滑趋势时，带传动的有效拉力达到( )，而带传动的最大有效拉力决定于( )、( )、( )和( )四个因素。 最大值；包角；摩擦系数；张紧力及带速 12. 带传动的最大有效拉力随预紧力的增大而( )，随包角的增大而( )，随摩擦系数的增大而( )，随带速的增加而( )。 增大；增大；增大；减小 13. 在设计V带传动时，为了提高V带的寿命，宜选取( )的小带轮直径。 较大
《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
《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
12 带 传 动13 链 传 动14 轴15 滑 动 轴 承16 滚 动 轴 承 17 联轴器、离合器及制动器 1、【答】由公式 αα f f ec e e F F /11/1120+-= 影响带传动工作能力的因素有： （1） 预紧力：预紧力越大，工作能力越强，但应适度，以避免过大拉应力； （2） 包角：包角越大越好，一般不小于120度； （3） 摩擦系数：摩擦系数越大越好。 2、【答】由公式A c 2 υσ=可知，为避免过大的离心拉应力，带速不宜太高； 1） 由公式（12-6），带传动的圆周力 υP F 1000= 由公式（12-8），紧边拉力 υ P F F F F 10002001+=+= 因此，为避免紧边的拉应力 A F 11= σ 过大，带速不宜太低。 3、【答】 带传动中的弹性滑动是由于带松边和紧边拉力不同，导致带的弹性变形并引起带与带轮之间发生相对微小滑动产生的，是带传动固有的物理现象。弹性滑动会使带产生磨损，并且使从动轮转速小于主动轮转速。 带传动中由于工作载荷超过临界值并进一步增大时，带与带轮间将产生显著的相对滑动，这种现象称为打滑。打滑将使带的磨损加剧，从动轮转速急剧降低，甚至使传动失效，这种情况应当避免。 4、【答】带传动的主要失效形式是打滑和疲劳破坏。 带传动的设计准则是在保证带传动不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命。 13 链 传 动
2 1、【答】链传动优点与属于摩擦传动的带传动相比，链传动无弹性滑动和打滑现象，因而能保证准确的平均传动比，传动效率较高；又因链条不需要像带那样张得很，所以作用于轴上的径向压力较小；在同样的条件下，链传动结构较为紧凑。同时链传动能在高温和低温的情况下工作。 2、【答】链传动运动中由于链条围绕在链轮上形成了正多边形，造成了运动的不均匀性，称为链传动的多边形效应。这是链传动固有的特性。 减轻链传动多边形效应的主要措施有： 1） 减小链条节距； 2） 增加链轮齿数； 3） 降低链速。 3、【答】滚子链传动的主要失效形式为： 1）链的疲劳破坏：链在工作时，周而复始地由松边到紧边不断运动着，因而它的各个元件都是在变应力作用下工作，经过一定循环次数后，链板将会出现疲劳断裂，或者套筒、滚子表面将会出现疲劳点蚀（多边形效应引起的冲击疲劳）。 2）链条铰链的磨损：链条在工作过程中，由于铰链的销轴与套筒间承受较大的压力，传动时彼此又产生相对转动,导致铰链磨损,使链条总长伸长,从而使链的松边垂度变化,增大动载荷,发生振动,引起跳齿,加大噪声以及其它破坏,如销轴因磨损削弱而断裂等。 3）链条铰链的胶合：当链轮转速高达一定数值时，链节啮入时受到的冲击能量增大，销轴和套筒间润滑油被破坏，使两者的工作表面在很高的温度和压力下直接接触，从而导致胶合。因此，胶合在一定程度上限制了链的传动的极限转速。 4）链条静力拉断：低速（6.0<υm/s ）的链条过载，并超过了链条静力强度的情况下，链条就会被拉断。 14 轴 1、【答】 工作中只承受扭矩而不承受弯矩（或弯矩很小）的轴称为传动轴。只承受弯矩而不承受扭矩的轴称为心轴。既承受弯矩又承受扭矩的轴称为转轴。 自行车的前轴和后轴属于心轴，中轴属于转轴。 2、【答】轴的常用周向定位方式有：键、花键、销、紧定螺钉以及过盈配合等。 轴的常用轴向定位方式有：轴肩、套筒、轴端挡圈、轴承端盖和圆螺母等。 3、【答】轴的强度不足时，可采取：增大轴的直径；改变材料类型；增大过渡圆角半径；对轴的表面进行热处理和表面硬化加工处理；提高表面加工质量；用开卸载槽等方法降低过盈配合处的应力集中程度；改进轴的结构形状等措施。 刚度不足时只能采取增大轴径，改变轴外形等措施。 6、
《 机械设计基础 》试卷第1页（共6页） 《 机械设计基础 》 试卷第2页（共6页） XX 学院2014年1月院考试A 卷 机械设计基础 考试专业：08数控专业 考试时间：100分钟 一．填空题（每小题1分,共15分） １．平面机构中，两构件通过点、线接触而构成的运动副称为 。 ２．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 。 ３．在棘轮机构中，当摇杆作连续的往复摆动时，棘轮便得到单方向 转动。 ４．滚子链传动中，链节距越 ，传递的功率越大。 ５．带动传动中，带轮直径越小，带的弯曲应力就越 。 ６．用范成法切制正常齿标准齿轮时，产生根切与否取决于被切齿轮的 。 7．带传动的主要失效形式是 和打滑。 8．工作时既承受弯矩又 传递转矩的轴叫 轴。 9．初步估算阶梯轴的最小直径，通常按 强度进行计算。 10．键的截面尺寸通常是根据 按标准选择的。 11．滚动轴承中，代号为6116的轴承，其内径为 。 12．普通平键的工作面是 面。 13．斜齿圆柱齿轮以 模数为标准模数。 14．为了不产生过大的轴向力，在斜齿轮的基本参数中， 不宜过大。 15．根据滑动轴承工作时的润滑状态不同， 可分为不完全液体润滑滑动轴承和 滑 动轴承。 二．选择题 （每小题2分 共30分） 1．当机构中主动件数目（ ）机构自由度数时，该机构具有确定的相对运动。 A 、大于 B 、等于 C 、小于 D 、大于或等于 2．一对标准齿轮啮合传动时，其啮合角（ ）其分度圆压力角。 A 、大于 B 、等于 C 、小于 D 、可能等于，也可能大于 3．欲保证一对直齿圆柱齿轮连续传动，其重合度ε应满足（ ）条件。 A 、ε=1 B 、1 ＞ε＞0 C 、ε＞1 D 、ε≥1 4．（ ）是带传动中所固有的物理现象，是不可避免的。 A 、打滑 B 、松驰 C 、弹性滑动 D 、疲劳破坏 5．在标准直齿外啮合圆柱齿轮传动中，齿形系数Y Fa 只取决于（ ）。 A 、齿形 B 、模数 C 、精度 D 、材料 6．键的长度主要根据（ ）从标准选定。 A 、传递功率的大小 B 、传递转矩的大小 C 、轮毂的长度 D 、轴的直径 7．对于螺旋转动来说，其传动效率η与螺旋升角ψ及当量摩擦角λV 有关，下述说法中正确的是（ ）。 A 、ψ越大，η越高 B 、ψ越小，η越高 C 、λV 越大，η越高 D 、λV 越小，η越低 8．当铰链四杆机构各杆长度的关系为：L AB =L BC =L AD ＜L CD （AD 为机架），则该机构是（ ）。 A 、曲柄摇杆机构 B 、双曲柄机构 C 、双摇杆机构 D 、转动导杆机构 9．型号为6315的滚动轴承，其内径是（ ）。 A 、15mm B 、60mm C 、75mm D 、90mm 10．在下列联轴器中，属于刚性联轴器的是（ ）。 A 、万向联轴器 B 、齿式联轴器 C 、弹性柱销联轴器 D 、凸缘联轴器 11．型号为7310的滚动轴承，其类型名称为（ ）。 A 、深沟球轴承 B 、调心球轴承 C 、滚针轴承 D 、角接触球轴承 12．选择齿轮精度的主要依据是齿轮的（ ）。 A 、圆周速度 B 、转速 C 、传递功率 D 、传递扭矩 13．选择蜗杆材料通常根据蜗杆的传动的（ ）。 A 、传动功率 B 、滑动速度 C 、传动比 D 、效率 座位号和姓名务必正确清楚填写。因填写错误或不清楚造成不良后果的，均由本人负责；如故意涂改、乱 答 题 请 勿 超 过 此 密 封 线 ， 否 则 视 为 无 效 。
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
机械设计试题[1] 一、单项选择题 1.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 2.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 3.渐开线齿轮的齿廓曲线形状取决于( ) A.分度圆 B.齿顶圆 C.齿根圆 D.基圆 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 5.一般转速的滚动轴承计算准则为( ) A.进行静强度计算 B.进行极限转速计算 C.进行疲劳寿命计算 D.进行热平衡计算 6.柴油机曲轴中部的轴承应采用( ) A.整体式滑动轴承 B.部分式滑动轴承 C.深沟球轴承 D.圆锥滚子轴承 7.螺纹联接的自锁条件为( ) A.螺纹升角≤当量摩擦角 B.螺纹升角>摩擦角 D.螺纹升角≥当量摩擦角螺纹升角≥摩擦角C. ( ) 8.机械运转不均匀系数是用来描述机械运转不均匀程度的重要参数，其表达式为???minmax B. A.???????minmax 2 ??????minminmaxmax C. D. ????????minmaxm) ( 9.铰链四杆机构的死点位置发生在从动件与连杆共线位置A. B.从动件与机架共线位置 D. 主动件与连杆共线位置C. 主动件与机架共线位置) ( 当轴的转速较低，且只承受较大的径向载荷时，宜选用10. A.深沟球轴承 B.推力球轴承 C.圆柱滚子轴承 D.圆锥滚子轴承 11.作单向运转的转轴，其弯曲应力的变化特征是( ) A.对称循环 B.脉动循环 C.恒定不变 D.非对称循环 12.在一般机械传动中，若需要采用带传动时，应优先选用( ) A.圆型带传动 B.同步带传动 C.V型带传动 D.平型带传动 13.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 14.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.双头螺柱联接 C.螺钉联接 D.紧定螺钉联接 15.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 16.与标准直齿圆柱齿轮的复合齿轮形系数Y值有关的参数是( ) FS A.工作齿宽b B.模数m C.齿数z D.压力角α
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
XX 学院2014年1月院考试A 卷 一．填空题（每小题1分,共15分） １．平面机构中，两构件通过点、线接触而构 成的运动副称为 。 ２．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 。 ３．在棘轮机构中，当摇杆作连续的往复摆动时，棘轮便得到单方向 转动。 ４．滚子链传动中，链节距越 ，传递的功率越大。 ５．带动传动中，带轮直径越小，带的弯曲应力就越 。 ６．用范成法切制正常齿标准齿轮时，产生根切与否取决于被切齿轮的 。 7．带传动的主要失效形式是 和打滑。 8．工作时既承受弯矩又 传递转矩的轴叫 轴。 9．初步估算阶梯轴的最小直径，通常按 强度进行计算。 10．键的截面尺寸通常是根据 按标准选择的。 11．滚动轴承中，代号为6116的轴承，其内径为 。 12．普通平键的工作面是 面。 13．斜齿圆柱齿轮以 模数为标准模数。 14．为了不产生过大的轴向力，在斜齿轮的基本参数中， 不宜过大。 15．根据滑动轴承工作时的润滑状态不同，可分为不完全液体润滑滑动轴承和 滑动轴承。 二．选择题 （每小题2分 共30分） 1．当机构中主动件数目（ ）机构自由度 数时，该机构具有确定的相对运动。 A 、大于 B 、等于 C 、小于 D 、大于或等于 2 ．一对标准齿轮啮合传动时，其啮合角（ ）其分度圆压力角。 A 、大于 B 、等于 C 、小于 D 、可能等于，也可能大于 3．欲保证一对直齿圆柱齿轮连续传动，其重合度ε应满足（ ）条件。 A 、ε=1 B 、1＞ε＞0 C 、ε＞1 D 、ε≥1 4．（ ）是带传动中所固有的物理现象，是不可避免的。 A 、打滑 B 、松驰 C 、弹性滑动 D 、疲劳破坏 5．在标准直齿外啮合圆柱齿轮传动中，齿形系数Y Fa 只取决于（ ）。 A 、齿形 B 、模数 C 、精度 D 、材料 6．键的长度主要根据（ ）从标准选定。 A 、传递功率的大小 B 、传递转矩的大小 C 、轮毂的长度 D 、轴的直径 7．对于螺旋转动来说，其传动效率η与螺旋升角ψ及当量摩擦角 V 有关，下述说法中正确的是（ ）。 A 、ψ越大，η越高 B 、ψ越小，η越高 C 、 V 越大，η越高 D 、 V 越小，η越低 8．当铰链四杆机构各杆长度的关系为：L AB =L BC =L AD ＜L CD （AD 为机架），则该机构是（ ）。 A 、曲柄摇杆机构 B 、双曲柄机构 C 、双摇杆机构 D 、转动导杆机构 9．型号为6315的滚动轴承，其内径是（ ）。 A 、15mm B 、60mm C 、75mm D 、90mm 10．在下列联轴器中，属于刚性联轴器的是（ ）。 座位号和姓名务必正确清楚填写。因填写错误或不清楚造成不良后果的，均由 答 题 请 勿 超 过 此 密 封 线 ， 否 则 视
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
《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
自由度为 F 3n (2P L P H P') F' 3 9 (2 12 1 0) 1 1 或： F 3n 2P L F H 3 8 2 11 1 24 22 1 1 自由度为： F 3n (2P L P H P') F' 3 10 (2 1 4 1 2 2) 1 30 28 1 1 或：
F 3n 2P L P H 3 9 2 12 1 2 27 24 2 1 1 — 11 F 3n 2P L P H 3 4 2 4 2 2 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 |P 14 p 3 3 P 34 P 13 1 IB4 R 3I 4 3 |p 4 P 13| 1 1 — 14：求出题1-14图正切机构的全部瞬心。设 1 10rad/s ，求构件3的速度 v 3。
P 24P 12 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、 双摇杆机构。 (1)双曲柄机构 v 3 v P13 1 R4R 3 10 200 2000mm/s 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 1 / 2。 P 24、 P 14分别为构件2与构件 1相对于机架的绝对瞬心 双曲柄机构还是 100 构件1、2的瞬心为P 12 1 | P 14 p 2 2
(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。
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
一、填空题 1. 机构具有确定运动的条件是机构的自由度大于零且机构的原动件数等于机构的自由 度。 2. 在凸轮机构四种常用的推杆运动规律中，等速运动规律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。 3. 带传动工作时，最大应力发生在在紧边进入小带轮处，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为：模数相等和压力角相等，齿轮连续啮 合传动条件为：重合度大于1 。 5. 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。 6. 齿轮传动以及蜗杆传动的效率均包括：（1）轮齿啮合效率n 1 、（2）搅油效率n 2 、（3）轴承效率n 3 ;总的传动效率为：n =n 5 ?n 3 ___________________________ 。7?在矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹和三角形螺纹四种螺纹中，传动效率最高的是 _矩 形螺纹；双向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。 8. 普通平键的工作面是两侧面；楔键的工作面为键的一上下—面,平键的剖面 尺寸b x h按轴径d 来查取。 9. 代号为 72308的滚动轴承，其类型名称为角接触球轴承_____________ ，内径为 40 mm _2 ________ 为宽度系列代号， 3 _______ 为直径系列代号。 10. 圆柱螺旋压缩弹簧在工作时最大应力发生在弹簧丝内侧_______________ 。 二、问答题 1. 请说明平面机构速度瞬心的概念，并简述三心定理。 答：速度瞬心定义为：互相作平面相对运动的两构件上在任一瞬时其相对速度为零的重合 点。或说是作平面相对运动的两构件上在任一瞬时其速度相等的重合点（即等速重合点） 三心定理：作平面运动的三个构件共有三个瞬心，他们位于同一直线上。
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
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
0 绪论 1．【答】 机器的共同特征是：（1）它们是一种人为实物的组合；（2）各部分之间形成各个运动单元，且各单元之间具有确定的相对运动；（3）在生产过程中能完成有用的机械功（如：机床的切削加工）或转换机械能（如：内燃机、电动机）。 机构的共同特征是：（1）它们是一种人为实物的组合；（2）它们各部分之间形成各个运动单元，且各单元之间具有确定的相对运动。如连杆机构、凸轮机构、齿轮机构。 机器与机构的区别是前者在生产过程中能完成有用的机械功或转换机械能。 2．【答】 构件与零件的区别是：构件是运动的单元，而零件是制造的单元。 零件的实例有：齿轮，键，轴，弹簧。 构件的实例有：连杆，齿轮、键、轴组成的装配体。 3、【答】 在各种机器中经常能用到的零件称为通用零件。如螺钉、齿轮、弹簧、链轮等。 在特定类型的机器中才能用到的零件称为专用零件。如汽轮机的叶片、内燃机的活塞、曲轴等。
1 平面机构及其自由度 1．【答】 运动副是由两构件直接接触形成的一种可动联接。 面接触的运动副称为低副，点接触或线接触的运动副称为高副。 在平面机构中低副引入2个约束，高副引入1个约束。 低副容易加工制造，并且承载能力大。 2．【答】 机构具有确定运动的条件是：机构的自由度大于0，且机构的原动件数等于机构的自由度数。 若不满足这一条件，机构会出现三种情况： （1）当机构的自由度数大于原动件数时，从动件的运动不确定； （2）当机构的自由度大于0，但小于原动件数时，会发生运动干涉而破坏构件； （3）当机构的自由度小于或等于0时，不能形成机构，是不能产生相对运动的静定或超静定刚性结构。 3．【答】 机构的自由度是指机构中各构件相对于机架所具有的独立运动数目。 计算自由度时应注意：（1）复合铰链；（2）局部自由度；（3）虚约束。 4．【a解】Array活动构件数5 n,低副数量7 = P，高副数量 = L = P，故自由度为 H - ? F ? = 3= 1 - 7 2 5 该机构无复合铰链、局部自由度和虚约束。 a）
《机械设计基础》 一、选择题： 1.我国标准规定，渐开线标准直齿圆柱齿轮分度圆上的压力角应为 （）度。 a）20 b）30 c）60 d）90 2. 渐开线标准直齿圆柱齿轮（正常齿）的齿顶高系数为（），顶隙系 数为（）。 a）1，0.1 b）1，0.2 c） 1.2，0.2 d）1，0.25 3. 渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是（） a）模数相等 b）压力角相等 c）模数和压力角分别相等且为标准值 d）a，b，c都 不对 4.用齿条形刀具加工标准直齿圆柱齿轮,当压力角为20°,齿顶系数为 1时,不根切的最少齿数是多少?（） a） 15 b）16 c） 17 d）18 5.平面机构自由度的计算公式为（）。 a）3n-2P L-P H b）3n- P L- P H c）2n- P L -P H d）n- P L- P H 6. 构件是机构的基本（）单元。 a）运动b）制造c）联结d）a）b）c）都不对 7.平面四杆机构的压力角和传动角的关系为（）。 a）互为余角 b）互为补角 c）a，b都可能 d）a，b都不可能 8. 带传动的最大应力发生在（）。 a)紧边与小轮的切点 b)紧边 c)松边 d)松边与小轮的切点 9.V带的截面形状为（）。 a）V形 b）梯形 c）圆形 d）矩形 10.用范成法切制齿轮时，只要两齿轮（），就可以用同一把滚刀。 a) 模数相等b）压力角相等c)模数和压力角分别相等d)齿数相等 二、填空题： 1．闭式硬齿面齿轮传动常按强度设计，然后校核 强度。
2．预紧后受轴向变载荷的螺纹联接，为提高联接的疲劳强度，应尽量减小的刚度，以及提高的高度。 3．增加蜗杆头数，可以传动效率，但蜗杆头数过多，将会给带来困难。 4．直齿圆锥齿轮传动的强度计算方法是以的当量圆柱齿轮为计算基础的。 5．阿基米德蜗杆与蜗轮正确啮合的条件是。 6._______是机器与机构的统称。 7.包角是指带与带轮接触弧所对的圆心角。对于平带传动，一般要求包角 α≥________；对于V带传动，一般要求包角α≥________。 8.凸轮基圆半径是从到的最短距离。 9.凸轮机构从动件的两种常用运动规律中，________________运动有刚性 冲击，这是因为其____________有突变,________________运动有柔性冲击，这是因为其____________有突变。 三、简答题：本大题共4题，每题6分，共24分。 1.影响带传动中摩擦力大小的主要因素是什么？ 2.试给出三种平面连杆机构演化的方法。 3.简述配合螺栓联接（绞制孔用）传递横向载荷的工作原理？ 4.零件和构件的区别是什么？ 、计算题：本大题共3个小题，共26分 2.图示铰链四杆机构，试问：当以杆AD为机架时，称为何种机构？（8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 。