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机械工程测试技术基础习题解答教材： 机械工程测试技术基础，熊诗波 黄长艺主编，机械工业出版社， 2006年 9月第 3版第二次印刷。
绪论0-1 叙述我国法定计量单位的基本内容。
解答：教材 P4~5， 二、法定计量单位 。
0-2 如何保证量值的准确和一致？ 解答：(参考教材 P4~6， 二、法定计量单位 ~五、量值的传递和计量器具检定 ) 1、对计量单位做出严格的定义；2、有保存、复现和传递单位的一整套制度和设备；3、必须保存有基准计量器具，包括国家基准、副基准、工作基准等。
3、必须按检定规程对计量器具实施检定或校准，将国家级准所复现的计量单位量值经过各级计算标 准传递到工作计量器具。
0-3 何谓测量误差？通常测量误差是如何分类表示的？解答：(教材P8~10,八、测量误差)0-4 请将下列诸测量结果中的绝对误差改写为相对误差。
① 1.0182544V ±8 N ② (25.04894 0.00003)g ③ (5.482 0±.026)g/cm 2解答：7.8 10-6/1.0182544 7.6601682/10 60.00003/25.048941.197655/106③0-5INC-1(1980) 》的要点是什么？解答：(1) 测量不确定度是表征被测量值的真值在所处量值范围的一个估计， 测量值不能肯定的程度。
(2) 要点：见教材 P11。
0-6 为什么选用电表时，不但要考虑它的准确度，而且要考虑它的量程？为什么是用电表时应尽可能地在电表量程上限的三分之二以上使用？用量程为 150V 的0.5级电压表和量程为 30V 的1.5级电压表分别测量 25V 电压，请问哪一个测量准确度高？解答：(1) 因为多数的电工仪表、热工仪表和部分无线电测量仪器是按引用误差分级的(例如，精度等级为 0.2 级的电表，其引用误差为0.2%)，而引用误差 =绝对误差 /引用值其中的引用值一般是仪表的满度值(或量程 )，所以用电表测量的结果的绝对误差大小与量程有关。
机械设计基础第10章联接习题解答10-1 试证明具有自锁性的螺旋传动，其效率恒小于50%。
证：η=tg ψ/tg （ψ+ρ） 自锁条件ψ≤ρη≤tg ψ/tg 2ψ=（1-tg 2ψ）/2≤0.5 即50%10-2 试计算M20、M20*1.5螺纹的升角，并指出哪种螺纹的自锁性较好。
解: M20 粗牙螺纹 d 2=18.376 P=s=2.5 ψ=tg -1s/(πd 2)=2.48°M20*1.5 细牙螺纹 d 2=19.026 P=s=1.5 ψ=1.44°∴ 细牙螺纹自锁效果好10-3 求螺栓所产生的拉应力为若干？螺栓会不会损坏?解: 材料35 σB =530MPa σS =315MPa (表9-1 p123)螺栓M8 d 1=6.647 d 2=7.188 P=1.25 (表10-1 p135) ψ=3.1683° f ’=0.1 ρ’=tg -1f ’=5.7106°螺母M8 d 0=9 d w =11.5 r f =(d w +d 0)/4=5.125螺纹拧紧时 T=F a [d 2tg(ψ+ρ’)/2+f c r f ]=FL (参考例10-2 p140) ∴ F a =2FL/[ d 2tg(ψ+ρ’) +2f c r f ]=25500 N==214d F a πσ734.85 MPa >σS 螺栓会损坏10-4解: Fa=100kN 梯形螺纹 d=70 d 2=65 P=10 n=4︒==-083.1121d nP tg πψ ρ’=5.711° (1) 648.0)(='+=ρψψηtg tg (2) 86.980)(22='+=ρψtg d F T a Nm (3) 螺杆每转1转 工作台升高S=nP=40螺杆转速 n 杆=υ/S=800/40=20 r/min螺杆功率 W n TT P 205430===杆杆πω (4) 工作台下降时06.305)(22Nm ＞tg d F T a ='-='ρψ 阻力矩(制动力矩) 10-5 求允许的牵引力。
第1章练习题一、是非题1、计算车外圆的切削速度时,应按照已加工表面的直径数值进行计算。
（）2、铣床的主运动是间歇运动而刨床的主运动是连续运动。
（）3、刀具前角的大小，可以是正值，也可以是负值,而后角不能是负值。
（）4、刀具的主偏角具有影响切削力、刀尖强度、刀具散热及主切削刃平均负荷的作用.（）5、车槽时的切削深度（背吃刀量）等于所切槽的宽度.( ）6、金属的切削过程也是形成切屑和已加工表面的过程。
（）7、精加工相对于粗加工而言，刀具应选择较大的前角和较小的后角。
（）8、积屑瘤对切削加工总是有害的，应尽量避免。
（）9、刃倾角的作用是控制切屑的流动方向并影响刀头的强度，所以粗加工应选负值。
( )10、切削加工中，常见机床的主运动一般只有一个。
（）11、工艺系统刚性较差时(如车削细长轴）,刀具应选用较大的主偏角。
（ )二、选择题1、扩孔钻扩孔时的背吃刀量（切削深度）等于( )A扩孔前孔的直径 B扩孔钻直径的1/2C扩孔钻直径 D扩孔钻直径与扩孔前孔径之差的1/22、在切削平面内测量的角度有（ )A前角和后角 B主偏角和副偏角C刃倾角 D工作角度3、切削用量中对切削热影响最大的是（）A切削速度 B进给量C切削深度 D三者都一样4、影响切削层公称厚度的主要因素是( ）A切削速度和进给量 B切削深度和进给量C进给量和主偏角 D进给量和刃倾角5、通过切削刃选定点的基面是( )A垂直于主运动速度方向的平面 B与切削速度平行的平面C与加工表面相切的平面 D工件在加工位置向下的投影面6、刀具磨钝的标准是规定控制( ）A刀尖磨损量 B后刀面磨损高度C前刀面月牙凹的深度 D后刀面磨损宽度7、金属切削过程中的剪切滑移区是（）A第Ⅰ变形区 B第Ⅱ变形区C第Ⅲ变形区 D第Ⅳ变形区8、确定刀具标注角度的参考系选用的三个主要基准平面是（）A切削表面、已加工表面和待加工表面 B前刀面、后刀面和副后刀面B基面、切削平面和正交平面 D水平面、切向面和轴向面9、刀具上能减小工件已加工表面粗糙度值的几何要素是（）A增大前角 B增大刃倾角C减小后角 D减小副偏角10、当刀具产生了积屑瘤时，会使刀具的（ )A前角减小 B前角增大C后角减小 D后角增大11、有色金属外圆精加工适合采用（）A磨削 B车削 C铣削 D镗削12、车刀刀尖高于工件旋转中心时，刀具的工作角度（ )A前角增大,后角减小 B前角减小、后角增大C前角、后角都增大 D前角、后角都减小13、车削时，切削热最主要的散热途径是( )A工件 B刀具 C切屑 D周围介质14、切削用量中对切削力影响最大的是（）A切削速度 B进给量 C切削深度 D三者一样15、在主剖面（正交平面）内标注的角度有（）A前角和后角 B主偏角和副偏角 C刃倾角 D工作角度16、切削铸铁工件时,刀具的磨损部位主要发生在（）A前刀面B后刀面C前、后刀面D副后刀面17、影响刀头强度和切屑流出方向的刀具角度是（)A主偏角B前角C副偏角D刃倾角、18、粗车碳钢工件时，刀具的磨损部位主要发生在（）A前刀面B后刀面C前、后刀面D副后刀面19、钻削时，切削热传出途径中所占比例最大的是（）A刀具B工件C切屑D周围介质20、车削时切削热传出途径中所占比例最大的是（）A刀具B工件C切屑D周围介质21、ISO标准规定刀具的磨钝标准是控制（）A沿工件径向刀具的磨损量B后刀面上平均磨损带的宽度VBC前刀面月牙洼的深度KT D前刀面月牙洼的宽度三、填空题1、切削加工一般可以分为和两大类。
《机械制造技术基础》部分习题参考解答第四章 机械加工质量及其控制4-1 什么是主轴回转精度？为什么外圆磨床头夹中的顶尖不随工件一起回转，而车床主轴箱中的顶尖则是随工件一起回转的？解：主轴回转精度——主轴实际回转轴线与理想回转轴线的差值表示主轴回转精度，它分为主轴径向圆跳动、轴向圆跳动和角度摆动。
车床主轴顶尖随工件回转是因为车床加工精度比磨床要求低，随工件回转可减小摩擦力；外圆磨床头夹中的顶尖不随工件一起回转是因为磨床加工精度要求高，顶尖不转可消除主轴回转产生的误差。
4-2 在镗床上镗孔时（刀具作旋转主运动，工件作进给运动），试分析加工表面产生椭圆形误差的原因。
答：在镗床上镗孔时，由于切削力F 的作用方向随主轴的回转而回转，在F 作用下，主轴总是以支承轴颈某一部位与轴承内表面接触，轴承内表面圆度误差将反映为主轴径向圆跳动，轴承内表面若为椭圆则镗削的工件表面就会产生椭圆误差。
4-3 为什么卧式车床床身导轨在水平面内的直线度要求高于垂直面内的直线度要求？答：导轨在水平面方向是误差敏感方向，导轨垂直面是误差不敏感方向，故水平面内的直线度要求高于垂直面内的直线度要求。
4-4 某车床导轨在水平面内的直线度误差为0.015/1000m m ，在垂直面内的直线度误差为0.025/1000m m ，欲在此车床上车削直径为φ60m m 、长度为150mm 的工件，试计算被加工工件由导轨几何误差引起的圆柱度误差。
解：根据p152关于机床导轨误差的分析，可知在机床导轨水平面是误差敏感方向，导轨垂直面是误差不敏感方向。
水平面内：0.0151500.002251000R y ∆=∆=⨯=mm ；垂直面内：227()0.025150/60 2.341021000z RR-∆⎛⎫∆==⨯=⨯ ⎪⎝⎭mm ，非常小可忽略不计。
本章的习题是按旧书的齿形系数Y F 求解的，新书需将齿形系数改为复合齿形系数Y FS 。
旧书（新书）10-3（10-3） 标准渐开线齿轮的（复合）齿形系数Y F （Y FS ）与什么因素有关？两个直齿圆柱齿轮的模数和齿数分别为m 1=20 mm ，z 1=20；m 2=2 mm ，z 2=20，其（复合）齿形系数是否相等？答：标准渐开线齿轮的（复合）齿形系数Y F （Y FS ）与齿轮的齿数有关，而与模数无关。
由于两个直齿圆柱齿轮的齿数相等，故其（复合）齿形系数是相等的。
10-7（10-6）有一直齿圆柱齿轮传动，允许传递功率P ，若通过热处理方法提高材料的力学性能，使大小齿轮的许用接触应力[σ H2]、[σ H1]各提高30％，试问此传动在不改变工作条件及其他设计参数的情况下，抗疲劳点蚀允许传递的扭矩和允许传递的功率可提高百分之几？解：由齿轮接触疲劳强度条件][≤)1(335H 213H σuba KT u σ±=当大小齿轮的许用接触应力提高30％时，即[] 1.3[]H H σσ'=，在不改变工作条件及其他设计参数的情况下，有[]1[] 1.3H H σσ'==得： 21111.3 1.69T T T '==11 1.69P P T T P P '=''=故允许传递的扭矩和允许传递的功率可提高69％。
10-8（10-7） 单级闭式直齿圆柱齿轮传动，小齿轮的材料为45钢调质，大齿轮材料为ZG310-570正火，P = 4 kW ， n 1=720 r/min ，m =4 mm ，z 1=25，z 2 =73，b 1=84 mm ，b 2 =78 mm ，单向传动，载荷有中等冲击，用电动机驱动，试问这对齿轮传动能否满足强度要求而安全工作。
解 ：⑴ 齿轮材料的许用应力由表 10-1查得小齿轮材料45钢调质，齿面硬度230HBS ；大齿轮ZG310-570正火，齿面硬度180HBS ，齿轮的材料为软齿面齿轮。
第三章部分题解参考3-5 图3-37所示为一冲床传动机构的设计方案。
设计者的意图是通过齿轮1带动凸轮2旋转后，经过摆杆3带动导杆4来实现冲头上下冲压的动作。
试分析此方案有无结构组成原理上的错误。
若有，应如何修改？习题3-5图习题3-5解图(a) 习题3-5解图(b) 习题3-5解图(c) 解 画出该方案的机动示意图如习题3-5解图(a)，其自由度为：14233 2345=-⨯-⨯=--=P P n F 其中：滚子为局部自由度计算可知：自由度为零，故该方案无法实现所要求的运动，即结构组成原理上有错误。
解决方法：①增加一个构件和一个低副，如习题3-5解图(b)所示。
其自由度为：115243 2345=-⨯-⨯=--=P P n F ②将一个低副改为高副，如习题3-5解图(c)所示。
其自由度为：123233 2345=-⨯-⨯=--=P P n F 3-6 画出图3-38所示机构的运动简图（运动尺寸由图上量取），并计算其自由度。
习题3-6(a)图 习题3-6(d)图解(a) 习题3-6(a)图所示机构的运动简图可画成习题3-6(a)解图(a)或习题3-6(a)解图(b)的两种形式。
自由度计算：1042332345=-⨯-⨯=--=P P n F习题3-6(a)解图(a)习题3-6(a)解图(b)解(d) 习题3-6(d)图所示机构的运动简图可画成习题3-6(d)解图(a)或习题3-6(d)解图(b)的两种形式。
自由度计算：1042332345=-⨯-⨯=--=P P n F习题3-6(d)解图(a) 习题3-6(d)解图(b)3-7 计算图3-39所示机构的自由度，并说明各机构应有的原动件数目。
解(a) 10102732345=-⨯-⨯=--=P P n FA 、B 、C 、D 为复合铰链原动件数目应为1说明：该机构为精确直线机构。
当满足BE =BC =CD =DE ，AB =AD ，AF =CF 条件时，E 点轨迹是精确直线，其轨迹垂直于机架连心线AF解(b) 1072532345=-⨯-⨯=--=P P n FB 为复合铰链，移动副E 、F 中有一个是虚约束 原动件数目应为1说明：该机构为飞剪机构，即在物体的运动过程中将其剪切。
第10章习题及解答
10.1答：根据所承受载荷的不同，轴可分为转轴、传动轴和心轴三类。
转轴：既承受转矩又承受弯矩，如减速箱中各轴、机床主轴等；传动轴：主要承受转矩，不承受或承受很小的弯矩，如汽车的传动轴、螺旋浆轴等；心轴：只承受弯矩而不承受转矩，如自行车轮轴、火车轮轴、滑轮轴等。
10.2答：转轴所受弯曲应力通常是对称循环变应力。
转轴所受扭转应力则常常不是对称循环变应力，有可能是静应力、脉动循环变应力或对称循环变应力，根据实际受力状况判断。
10.3
答：轴的常用材料有碳素钢、合金钢、铸钢和球墨铸铁。
按轴的工作场合、受载情况、使用状况和制造成本等选用材料。
10.4答：从公式[]333
62.01055.9n p C n p d ≥⨯≥τ可以看出，在采用相同材料并忽略功率损耗的条件下，轴的最小直径与转速成反比，低速轴的转速远远要小于高速轴的转速，故低速轴的直径要比高速轴粗很多。
10.5答：因为开始设计时，支承的距离、受力大小、方向及作用位置均属未知。
10.6答：轴的结构设计任务是在满足强度和刚度要求的基础上，确定轴的合理结构和全部几何尺寸。
轴的结构设计应满足的要求是：轴及安装轴上的零件要有确定的工作位置；轴上零件要便于装拆、定位和调整；轴的结构不仅要有良好的工艺性，而且有利于提高轴的强度、刚度以及节省材料，减轻重量。
10.7答：轴上零件周向固定方式有：
1）键：广泛采用；
2）花键：用于传递载荷大、高速、对中性好、导向性好、对轴的削弱程度小等场合；
3）过盈配合：用于对中性好、承受冲击载荷等场合。
轴上零件周向固定方式有：
1）轴肩：可承受大的轴向力，结构简单、可靠；
2）轴环：可承受大的轴向力，结构简单、可靠；
3）套筒：可承受较大的轴向力，用于相邻两零件之间距离较短、转速较低的场合；
4）圆螺母：可承受较大的轴向力，用于便于零件装拆、轴的强度要求不高的场合；
5）轴端挡圈：可承受较大的轴向力，用于轴端；
6）弹性挡圈：只能承受较小的轴向力，用于不太重要场合；
7）圆锥面：通常与轴端挡圈或圆螺母联合使用，用于高速、受冲击载荷等场合。
10.8解：
36.28()d mm ≥取d =38(mm )
10.9解：
[]33660.20.23514505571.61()9.55109.5510d n P KW τ⨯⨯⨯≤==⨯⨯10.10解：因轴的材料为45号钢，调质处理，由表16-1查得
B σ=650MPa ，由表16-3查得
许用弯曲应力[1b σ-]=60MPa ，取α=0.3，则
500.17()e e M MPa W σ==因e σ＞[1b σ-]，故不能满足强度要求。
10.11
解：由[]1e b σσ-=
，取α=0.3，得
61.58410()
M N mm ≤⨯ 由材料力学得
Fa M x a x =+故661.58410300426()9000300 1.58410
Ma x mm Fa M ⨯⨯===-⨯-⨯10.12解：参考教材例12-1
10.13解：（1）选材料，确定许用应力
材料为45号钢，调质处理，由表16-1查得B σ=650MPa ，由表16-3查得许用弯曲应力
[1b σ-]=60MPa ，
（2）求作用在输出轴上的力
1212181470323()82
z n n rpm z =
=⨯=66322229.55109.551065010()323P T N mm n =⨯=⨯=⨯ 622222 6.5103960()482
t T F N d ⨯⨯===⨯223960201440()
r t F F tg tg N α==︒=（3）求d
32396018017810()44t H F l M N mm ⨯===⨯⋅32144018064.810()
44
r V F
l M N mm ⨯===⨯⋅189()
M N m
==⋅当扭煎应力为脉动循环变应力时，取α=0.6，则
434()
e
M N mm =
=⋅41.6()d mm ≥=考虑键槽 1.0441.643.3()
d mm ≥⨯=取45()d mm =10.14提示：按62
9.5510P T n =⨯ 分别求出2t F 、3t F ，然后求出2r F 、2a F 、3r F 、3a F ，参考10.13求解。
10.15解：（1）求Ⅱ轴上的作用力
2 5.595509550297()23960125P T N mm n ==⨯=⋅⨯22'
2125253.38()cos cos922n m z d mm β⨯===︒33131sin (10.5)620(10.5)105()4m b d d b d mm R δ=-=-=⨯⨯-⨯=3142014.0440
z arctg arctg z δ===︒3222323322297102350()253.38
22297105660()105
t t m T F N d T F N d ⨯⨯===⨯⨯===22331235020867()cos cos922'
cos 566020cos14.042000()t n r r t n F tg tg F N F F tg tg N αβαδ⨯︒===︒==︒︒=223312350922'388()
sin 566020sin14.04499()
a t a t n F F tg tg N F F tg tg N βαδ==︒===︒︒=（2）确定许用用力
45钢正火B σ=600MPa ，[1b σ-]=55MPa ，
（3）分别求出齿轮2处和轴Ⅱ右支承处当量弯矩，然后求d ，略。
10.16解：按扭转强度：[]316
d T πτ=按扭转刚度条件：4
32
G d T l ϕπ= 故：[]43
3216G d d l ϕππτ= []422180050257.8()0.5810180
l d mm G τπϕ⨯⨯===⨯⨯⨯取d =258mm 。
