机械设计基础_习题集(含答案)

机械设计基础（上）绪论复习思考题1、试述构件和零件的区别与联系？2、何谓机架、原动件和从动件？第一章机械的结构分析复习思考题1、两构件构成运动副的特征是什么？2、如何区别平面及空间运动副？3、何谓自由度和约束？4、转动副与移动副的运动特点有何区别与联系？5、何谓复合铰链？计算机构自由度时应如何处理？6、机构具有确定运动的条件是什么？7、什么是虚约束？习题1、画出图示平面机构的运动简图，并计算其自由度。

（a）(b) (c)2、一简易冲床的初拟设计方案如图。

设计者的思路是：动力由齿轮1输入，使轴A连的目的。

试绘出其机构运动简图，分析其运动是否确定，并提出修改措施。

3、计算图示平面机构的自由度；机构中的原动件用圆弧箭头表示。

(a) (b) (c)(d) (e) (f)第二章平面机构的运动分析复习思考题1、已知作平面相对运动两构件上两个重合点的相对速度12A A V 及12B B V 的方向，它们的相对瞬心P 12在何处？2、当两构件组成滑动兼滚动的高副时，其速度瞬心在何处？3、如何考虑机构中不组成运动副的两构件的速度瞬心？4、利用速度瞬心，在机构运动分析中可以求哪些运动参数？5、在平面机构运动分析中，哥氏加速度大小及方向如何确定？习题1、 试求出下列机构中的所有速度瞬心。

(a) (b)(c) (d)2、图示的凸轮机构中，凸轮的角速度ω1=10s -1，R =50mm ，l A0=20mm ，试求当φ=0°、45°及90°时，构件2的速度v 。

题2图凸轮机构题3图组合机构3、图示机构，由曲柄1、连杆2、摇杆3及机架6组成铰链四杆机构，轮1′与曲柄1固接，其轴心为B，轮4分别与轮1′和轮5相切，轮5活套于轴D上。

各相切轮之间作纯滚动。

试用速度瞬心法确定曲柄1与轮5的角速比ω1/ω5。

4、在图示的颚式破碎机中，已知：x D=260mm，y D=480mm，x G=400mm，y G=200mm，l AB=l CE=100mm，l BC=l BE=500mm，l CD=300mm，l EF=400mm，l GF=685mm，ϕ1=45°,ω1=30rad/s 逆时针。

《机械设计基础》习题集及答案集系部：适用专业：制定人：审核人：系（部）第一章机械设计概论一、填空题。

1、机械零件最常见的失效形式有_______,_______,_______,_______,。

2、机械没计的“三化”指__________,__________,__________。

3、强度是指零件在载荷作用下抵抗__________的能力，强度可分为__________和__________。

4、刚度是指受载后抵抗__________的能力。

5、机械零件丧失预定功能或者预定功能指标降低到许用值以下的现象，为__________。

二、选择题。

1、机械设计这门学科，主要研究（）的工作原理、结构和设计计算方法。

A、各类机械零件和部件B、通用机械零件和部件C、专用机械零件和部件D、标准化的机械零件和部件2、设计一台机器包括以下几项工作:a、零件设计;b、总体设计;c、技术设计，它们进行的顺序大休上是()。

A、acbB、bacC、bcaD、cba3、下列零件的失效形式中，不属于强度问题。

A、螺栓断裂B、齿轮的齿面发生疲劳点蚀C、蜗杆轴产生过大的弯曲变形D、滚动轴承套圈的滚道上被压出深深的凹坑4、在设计机械零件时，对摩擦严重的一些零件，要考虑其散热性，主要是由于（）。

A、在高温下将产生蠕变现象，出现较大塑性变形B、材料的机械性能下降，可能造成零件因强度不够而失效C、下产生较大的热变形，影响正常工作D、升高后，破坏了正常润滑条件，从而使零件发生胶合5、我国国家标准的代号是（）。

A、GCB、KYC、GBD、ZB三、是非题。

1、机器的各部分之间具有确定的相对运动，在工作时能够完成有用的机械功或实现能般的转换。

2、机构的各部分之间具有确定的相对运动，所以机器与机构只是说法不同而己。

3、由于强度不够引起的破坏是零件失效中最常见的形式。

4、表面失效主要有疲劳点浊、磨损和腐蚀等，表面失效后通常会增加零件的摩擦，使尺寸发生变化，最终导致零件的报废。

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 BA．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 AA. 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： DA. 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 DA．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 BA ．σB B. σs C. σ0 D. σ－1 【】6. 下列四种螺纹中，自锁性能最好的是 BA．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 AA．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 CA．σH1 <σH2 B. σH1 >σH2C. σH1= σH2D. 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 AA．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： CA．减小齿面滑动速度υs B. 减少蜗杆头数Z1C ．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 DA．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AA. σ1 +σb1 +σcB. σ1+σb2 +σcC. σ2+ σb1 + σ cD. σ 2 + σb2+ σ c 【】13. 转轴的变曲应力为 AA．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10 6 转时，其可靠度为 CA ．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 DA．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。

机械设计基础习题含答案《机械设计基础课程》习题第1章机械设计基础概论1-1 试举例说明机器、机构和机械有何不同？ 1-2 试举例说明何谓零件、部件及标准件？1-3 机械设计过程通常分为几个阶段？各阶段的主要内容是什么？ 1-4 常见的零件失效形式有哪些？1-5 什么是疲劳点蚀？影响疲劳强度的主要因素有哪些？ 1-6 什么是磨损？分为哪些类型？1-7 什么是零件的工作能力？零件的计算准则是如何得出的？ 1-8 选择零件材料时，应考虑那些原则？1-9 指出下列材料牌号的含义及主要用途： Q275 、40Mn 、40Cr 、45 、ZG310－570 、QT600－3。

第2章现代设计方法简介2-1 简述三维CAD系统的特点。

2-2 试写出优化设计数学模型的一般表达式并说明其含义。

2-3 简述求解优化问题的数值迭代法的基本思想。

2-4 优化设计的一般过程是什么？ 2-5 机械设计中常用的优化方法有哪些？ 2-6 常规设计方法与可靠性设计方法有何不同？ 2-7 常用的可靠性尺度有那些？ 2-8 简述有限元法的基本原理。

2-9 机械创新设计的特点是什么？2-10 简述机械创新设计与常规设计的关系。

第3章平面机构的组成和运动简图3-1 举实例说明零件与构件之间的区别和联系。

3-2 平面机构具有确定运动的条件是什么 3-3 运动副分为哪几类？它在机构中起何作用？ 3-4 计算自度时需注意那些事项？3-5 机构运动简图有何用途？怎样绘制机构运动简图？ 3-6 绘制图示提升式水泵机构的运动简图，并计算机构的自度。

3-7 试绘制图示缝纫机引线机构的运动简图，并计算机构的自度。

3-8 试绘制图示冲床刀架机构的运动简图，并计算机构的自度。

3-9 试判断图a、b、c所示各构件系统是否为机构。

若是。

1判定它们的运动是否确定。

3-10 计算图a、b、c、d、e、f所示各机构的自度，如有复合铰链、局部自度、或虚约束请指出。

.目录绪论 (1)平面机构的自由度 (3)平面连杆机构 (8)凸轮机构 (14)齿轮机构 (18)轮系 (23)机械零件设计概论 (28)联接 (30)齿轮传动 (41)蜗杆传动 (51)带、链传动 (60)轴 (69)滑动轴承 (75)滚动轴承 (78)联轴器和离合器 (91)绪论1. 简述机构与机器的异同及其相互关系。

2. 简述机械的基本含义。

3. 简述构件和零件的区别与联系。

4. 简述“机械运动”的基本含义。

5. 简述“机械设计基础”课程的主要研究对象和内容。

6. 简述“机械设计基础”课程在专业学习中的性质。

【参考答案】1. 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. 从结构和运动的角度看，机构和机器是相同的，一般统称为机械。

3. 构件是机械中的运动单元，零件是机械中的制造单元；构件是由一个或若干个零件刚性组合而成。

4. 所谓“机械运动”是指宏观的、有确定规律的刚体运动。

5. 研究对象：常用机构（平面连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等）和通用零（部）件（螺栓、键、齿轮、带、链、轴、轴承、联轴器、离合器等）。

研究内容：机构的组成及其工作原理、结构分析、运动分析等；零（部）件结构、设计计算、类型选择、使用维护等。

6. “机械设计基础”课程着重研究各类机械中的共性问题，为进一步深入研究各种专门机械奠定基础；同时，“机械设计基础”课程的学习又涉及到高等数学、机械制图、工程力学、工程材料以及机械制造基础等知识的综合运用。

因此，“机械设计基础”是课程体系中的一门专业技术基础课程。

平面机构的自由度1. 什么是机构中的原动件、从动件、输出构件和机架？2. 机构中的运动副具有哪些必要条件？3. 运动副是如何进行分类的？4. 平面低副有哪两种类型？5. 简述机构运动简图的主要作用，它能表示出原机构哪些方面的特征？6. 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？7. 平面运动副中，低副和高副各引入几个约束？8. 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？9. 运动链和机构关系如何？10. 画出下列机构的示意图，并计算其自由度。

机械设计基础习题集及参考答案一、判断题（正确T，错误F）1. 构件是机械中独立制造的单元。

（）2. 能实现确定的相对运动，又能做有用功或完成能量形式转换的机械称为机器。

（）3. 机构是由构件组成的，构件是机构中每个作整体相对运动的单元体。

（）4. 所有构件一定都是由两个以上零件组成的。

（）二、单项选择题1. 如图所示，内燃机连杆中的连杆体1是（）。

A 机构B 零件C 部件D 构件2. 一部机器一般由原动机、传动部分、工作机及控制部分组成，本课程主要研究（）。

A 原动机B 传动部分C 工作机D 控制部分三、填空题1. 构件是机械的运动单元体，零件是机械的______单元体。

2. 机械是______和______的总称。

参考答案一、判断题（正确T，错误F）1. F2. T3. T4. F二、单项选择题1. B2. B三、填空题1. 制造2. 机构机器第一章平面机构的自由度一、判断题（正确T，错误F）1. 两构件通过点或线接触组成的运动副为低副。

（）2. 机械运动简图是用来表示机械结构的简单图形。

（）3. 两构件用平面低副联接时相对自由度为1。

（）4. 将构件用运动副联接成具有确定运动的机构的条件是自由度数为1。

（）5. 运动副是两构件之间具有相对运动的联接。

（）6. 对独立运动所加的限制称为约束。

（）7. 由于虚约束在计算机构自由度时应将其去掉，故设计机构时应尽量避免出现虚约束（）8. 在一个确定运动的机构中，计算自由度时主动件只能有一个。

（）二、单项选择题1. 两构件通过（）接触组成的运动副称为高副。

A 面B 点或线C 点或面D 面或线2. 一般情况下，门与门框之间存在两个铰链，这属于（）。

A 复合铰链B 局部自由度C 虚约束D 机构自由度3. 平面机构具有确定运动的条件是其自由度数等于（）数。

A 1B 从动件C 主动件D 04. 所谓机架是指（）的构件。

A 相对地面固定B 运动规律确定C 绝对运动为零D 作为描述其他构件运动的参考坐标点5. 两构件组成运动副必须具备的条件是两构件（）。

《机械设计基础课程》习题第1章机械设计基础概论1-1 试举例说明机器、机构和机械有何不同？1-2 试举例说明何谓零件、部件及标准件？1-3 机械设计过程通常分为几个阶段？各阶段的主要内容是什么？1-4 常见的零件失效形式有哪些？1-5 什么是疲劳点蚀？影响疲劳强度的主要因素有哪些？1-6 什么是磨损？分为哪些类型？1-7 什么是零件的工作能力？零件的计算准则是如何得出的？1-8 选择零件材料时，应考虑那些原则？1-9 指出下列材料牌号的含义及主要用途：Q275 、40Mn 、40Cr 、45 、ZG310－570 、QT600－3。

第2章现代设计方法简介2-1 简述三维CAD系统的特点。

2-2 试写出优化设计数学模型的一般表达式并说明其含义。

2-3 简述求解优化问题的数值迭代法的基本思想。

2-4 优化设计的一般过程是什么？2-5 机械设计中常用的优化方法有哪些？2-6 常规设计方法与可靠性设计方法有何不同？2-7 常用的可靠性尺度有那些？2-8 简述有限元法的基本原理。

2-9 机械创新设计的特点是什么？2-10 简述机械创新设计与常规设计的关系。

第3章平面机构的组成和运动简图3-1 举实例说明零件与构件之间的区别和联系。

3-2 平面机构具有确定运动的条件是什么?3-3 运动副分为哪几类？它在机构中起何作用？3-4 计算自由度时需注意那些事项？3-5 机构运动简图有何用途？怎样绘制机构运动简图？3-6 绘制图示提升式水泵机构的运动简图，并计算机构的自由度。

3-7 试绘制图示缝纫机引线机构的运动简图，并计算机构的自由度。

3-8 试绘制图示冲床刀架机构的运动简图，并计算机构的自由度。

3-9 试判断图a、b、c所示各构件系统是否为机构。

若是，判定它们的运动是否确定（图中标有箭头的构件为原动件）。

3-10 计算图a、b、c、d、e、f所示各机构的自由度，如有复合铰链、局部自由度、或虚约束请指出。

并判定它们的运动是否确定（图中标有箭头的构件为原动件）。

目录绪论 (1)平面机构的自由度 (3)平面连杆机构 (8)凸轮机构 (14)齿轮机构 (18)轮系 (23)机械零件设计概论 (28)联接 (30)齿轮传动 (41)蜗杆传动 (51)带、链传动 (60)轴 (69)滑动轴承 (75)滚动轴承 (78)联轴器和离合器 (91)绪论1. 简述机构与机器的异同及其相互关系。

2. 简述机械的基本含义。

3. 简述构件和零件的区别与联系。

4. 简述“机械运动”的基本含义。

5. 简述“机械设计基础”课程的主要研究对象和内容。

6. 简述“机械设计基础”课程在专业学习中的性质。

【参考答案】1. 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. 从结构和运动的角度看，机构和机器是相同的，一般统称为机械。

3. 构件是机械中的运动单元，零件是机械中的制造单元；构件是由一个或若干个零件刚性组合而成。

4. 所谓“机械运动”是指宏观的、有确定规律的刚体运动。

5. 研究对象：常用机构（平面连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等）和通用零（部）件（螺栓、键、齿轮、带、链、轴、轴承、联轴器、离合器等）。

研究内容：机构的组成及其工作原理、结构分析、运动分析等；零（部）件结构、设计计算、类型选择、使用维护等。

6. “机械设计基础”课程着重研究各类机械中的共性问题，为进一步深入研究各种专门机械奠定基础；同时，“机械设计基础”课程的学习又涉及到高等数学、机械制图、工程力学、工程材料以及机械制造基础等知识的综合运用。

因此，“机械设计基础”是课程体系中的一门专业技术基础课程。

平面机构的自由度1. 什么是机构中的原动件、从动件、输出构件和机架？2. 机构中的运动副具有哪些必要条件？3. 运动副是如何进行分类的？4. 平面低副有哪两种类型？5. 简述机构运动简图的主要作用，它能表示出原机构哪些方面的特征？6. 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？7. 平面运动副中，低副和高副各引入几个约束？8. 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？9. 运动链和机构关系如何？10. 画出下列机构的示意图，并计算其自由度。

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A .双摇杆机构B.曲柄摇杆机构A .机构的传力性能较好B. 机构的传力性能较差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4．渐开线齿轮实现连续传动时，其重合度为5. 塑性材料制成的零件进行静强度计算时，其极限应力为6. 下列四种螺纹中，自锁性能最好的是 BD. 锯 齿 形D. 可 能 相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Y 较大时，则 AC .可以满足机构的自锁要求D. 机构的效率较低 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A ． £ <0B. £ =0C. <1D.A ．b BB. b sC. D.(7A ．粗牙普通螺纹B .细牙普通螺纹7．普通平键联接在选定尺寸后， 主要是验算其 A ．挤压强度B. 剪切强度D. 耐8．一对相啮合的圆柱齿轮的 Z 2>乙，b i >b 2,其接触应力的大小是A ．b H1<b H2B. 0- H1 > b H2C. b H1= b H2的关系为AA .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:A .减小齿面滑动速度U s B.减少蜗杆头数Z iC .增加蜗杆头数乙 D.增11.带传动中，弹性滑动DA •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12.带传动作减速传动时, 带的最大应力T max等于A. (T 1+ (T b1+ (T cB. (T 1 + T b2+ (T cC. T 2+ (T b1 + (TD. (T 2+ (T13.转轴的变曲应力为A •对称循环变应力 B.脉动循环变应力非对称循环变应力 D.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CA . 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DA •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弹簧中径与簧丝直二、填空题：本大题共10个小题，每空1分，共20分。

第一套一、填空题（25分，1分/空）1．两构件之间为接触的运动副称为低副，引入一个低副将带入个约束。

2．如图所示铰链四杆机构中，若机构以AB杆为机架时，为机构；以CD杆为机架时，为机构；以AD杆为机架时，为机构。

3．在凸轮机构从动件的常用运动规律中，、运动规律有柔性冲击。

4．采用标准齿条刀具加工标准齿轮时，其刀具的线与轮坯圆之间做纯滚动；加工变位齿轮时，其刀具的线与轮坯圆之间做纯滚动。

一对相啮合的大小齿轮齿面接触应力的关系是，其接触强度的关系是。

5．普通平键的工作面是，工作时靠传递转矩；其剖面尺寸按选取，其长度根据决定。

6．螺纹常用于联接，螺纹联接常用的防松方法有，和改变联接性质三类。

7．轴按照承载情况可分为、和。

自行车的前轴是，自行车的中轴是。

二、问答题（16分，4分/题）1．加大四杆机构原动件上的驱动力，能否是该机构越过死点位置？为什么？2．一对标准直齿轮，安装中心距比标准值略大，试定性说明以下参数变化情况：（1）齿侧间隙；（2）节圆直径；（3）啮合角；（4）顶隙3．在机械传动系统中，为什么经常将带传动布置在高速级？带传动正常运行的条件是什么？4．移动滚子从动件盘形凸轮机构若出现运动失真，可采取什么改进措施？三、计算题（49分）1．某变速箱中，原设计一对直齿轮，其参数为m=2.5mm，z1=15，z2=38；由于两轮轴孔中心距为70mm，试改变设计采用斜齿轮传动，以适应轴孔中心距。

试确定一对斜齿轮的主要参数（模数、齿数、压力角、螺旋角），并判断小齿轮是否根切。

（15分）2．图示轮系中，已知各轮齿数为：z1= z2′= z3′=15，z2=25，z3= z4=30，z4′=2（左旋），z5=60，z5′=20（m=4mm）。

若n1=500r/min，转向如图所示，求齿条6的线速度v的大小和方向。

（16分）3．一对30205/P6的圆锥滚子轴承的轴系，轴上径向载荷F R=3000N，F A=500N，尺寸关系如图所示，求两轴承的径向当量动载荷P r1、P r2。