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机械设计基础习题集(附解答)

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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。

(a) (b) 11. 计算下列机构的自由度，若有虚约束、复合铰链和局部自由度，需指出。

（1）齿轮—连杆机构 （2）凸轮—连杆机构

（3）发动机机构 （4）压缩机机构

（5）滚动杠杆机构 （6）凸轮拨杆机构

（7）电锯机构 （8）发动机配气机构

（9）冲压机构 （10）挖掘机机构 【参考答案】

1. 原动件：运动参数由外界输入的活动构件；从动件：除原动件外的其余活动

构件；输出构件：输出预期运动的从动件；机架：机构运动的参考物，视作相对

固定的构件。

2. 三个条件：①两个构件；②直接接触；③相对运动。

3. ①按两构件运动平面的相互关系分：平面运动副、空间运动副；②按两构件

接触方式分：低副（面接触）、高副（点、线接触）。

4. 转动副和移动副。

5. 机构运动简图主要用于进行机构的结构分析和运动分析。机构运动简图反映

了原机构中的构件类型和数目、运动副类型、数目及其相互位置关系等特征。

6. 使机构具有确定运动所需输入的独立运动参数的数目称机构自由度。平面自

由构件的自由度为 3。

7. 每个低副引入 2 个约束；每个高副引入 1 个约束。

8. 机构具有确定运动条件：自由度＝原动件数目。原动件数目

动不确定；原动件数目>自由度，机构无法运动甚至构件破坏。

9. 运动链：由一系列构件通过运动副联接组成的可动的构件系统；机构：各构

件运动确定的运动链。

10. (a)机构示意图如图所示。

自由度计算

n=3, PL=4, PH=0

F=3n-2PL-PH =33-24-0=1 ∴该机构自由度为 1。

(b) 机构示意图如图所示。 自由度计算

n=3, PL=4, PH=0

F=3n-2PL-PH =33-24-0=1 ∴该机构自由度为 1。 3 A O 1

2 B

O 1 A 4

2

3 B

4 11. 解：

（1）复合铰链：1

n=4, PL=5, PH=1

F=3n-2PL-PH=34-25-11=1

（2）局部自由度：2，虚约束：2

n=5, PL=6, PH=2

F=3n-2PL-PH=35-26-12=1

（3）无复合铰链、局部自由度和虚约束

n=7, PL=10, PH=0

F=3n-2PL-PH=37-210-0=1

（4）复合铰链：1

n=7, PL=10, PH=0

F=3n-2PL-PH=37-210-0=1

（5）无复合铰链、局部自由度和虚约束

n=4, PL=5, PH=1

F=3n-2PL-PH=34-25-11=1

（6）局部自由度：1

n=3, PL=3, PH=2

F=3n-2PL-PH=33-23-12=1

（7）局部自由度：1

n=8, PL=11, PH=1

F=3n-2PL-PH=38-211-11=1

（8）局部自由度：1，虚约束：1

n=6, PL=8, PH=1

F=3n-2PL-PH=36-28-11=1

（9）复合铰链：1，局部自由度：1

n=9, PL=12, PH=2

F=3n-2PL-PH=39-212-12=1

（10）复合铰链：1

n=11, PL=15, PH=0

F=3n-2PL-PH=311-215-0=3

平面连杆机构

1. 从运动副类型的角度看，什么是连杆机构机构中的连杆一般做什么运动

2. 铰链四杆机构有哪几种基本型式

3. 铰链四杆机构可以通过哪几种方式演化成其他型式的四杆机构试说明曲柄 摇块机构是如何演化而来的

4. 何谓偏心轮机构它主要用于什么场合

5. 何谓连杆机构的压力角、传动角它们的大小对连杆机构的工作有何影响 以曲柄为原动件的偏置曲柄滑块机构的最小传动角 min 发生在什么位置

6. 如图所示，设已知四杆机构各构件的长度为 a 240mm ， b

600mm ， c 400mm ， d 500mm 。试问：1）当取杆 4 为机架时，是否有曲柄存在2） 若各杆长度不变，能否以选不同杆为机架的办法获得双曲柄机构和双摇杆机构 如何获得3）若 a、b、c 三杆的长度不变，取杆 4 为机架，要获得曲柄摇杆机 构，d 的取值范围应为何值

题6图

7. 如图所示的铰链四杆机构中，各杆的长度为 l1 28mm ， l2 52mm ，

l3 50mm ， l4 72mm ，试求：

1）当取杆 4 为机架时，该机构的极位夹角 、

杆 3 的最大摆角 、最小传动角 min 和行程速比

系数 K；

2）当取杆 1 为机架时，将演化成何种类型的

机构为什么并说明这时 C、D 两个转动副是 整转副还是摆转副； 题 7 图

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《机械设计基础》习题集及答案

《机械设计基础》习题集及答案

《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。

机械设计基础习题解答1

机械设计基础习题解答1

1．凸缘联轴器，用六个普通螺栓联接，螺栓分布在mmD100的圆周上，接合面摩擦系数f=0.16，防滑系数1.2f，若联轴器传递扭矩为mN.150，试求螺栓螺纹小径。（螺栓MPa120）。

解： TKrfFfzii10

NrfTKFf3750)506(16.0101502.1)6(30

mmFd19.712037502.5][2.501

结论 取M10的螺栓

2．图示刚性联轴器，螺栓孔分布圆直径mmD160，其传递的扭矩mNT.1200，若使用16M的普通螺栓（螺纹内径mmd84.131），被联接件接合面的摩擦系数25.0f，防滑系数2.1f，螺栓材料的许用应力MPa80，问至少需要多少个螺栓才能满足联接的要求？

解：

强度条件：

302211332211.341.3240010[][]/441.324001041.31.22400107.77[]13.840.2516080ssFKddfzDKzdfD

至少需8个螺栓

3.已知气缸的工作总压力Q=29000N，螺栓材料为35号钢，许用应力[σ]=150N/mm2,螺栓个数Z = 8,剩余预紧力F'0=1.5 F, 试设计气缸盖螺栓联接。

公称直径d(mm) 大径d(mm) 中径d2(mm) 小径d1(mm)

6 6 5.350 4.917

8 8 7.188 6.647

10 10 9.026 8.376

12 12 10.863 10.106

16 16 14.701 13.835

20 20 18.376 17.294

mmdddFNFFFNFFNZQF000121999.101505.906243.1][43.15.90625.543736255.543736255.15.136258290001212100

机械设计基础题附答案

机械设计基础题附答案

5——1、判断题

（1）螺纹轴线铅垂放置，若螺旋线左高右低，可判断为右旋螺纹。（ ）

（2）普通螺纹的牙侧角为30°。（ ）

（3）细牙螺纹M20×2与M20×1相比，后者中径较大。（ ）

（4）直径和螺距都相等的单头螺纹和双头螺纹相比，前者较易松脱。（ ）

（5）在螺纹联接中，为了增加联接处的刚性和自锁性能，需要拧紧螺母。（ ）

（6）螺纹联接属机械静联接。（ ）

（7）机械静联接一定不可拆卸。（ ）

（8）螺旋传动中，螺杆一定是主动件。（ ）

（9）螺距4mm的3线螺纹转动一周，螺纹件轴向移动4mm。（ ）

（10）联接螺纹大多数是多线的梯形螺纹。（ ）

（11）M24×1.5表示公称直径为24mm，螺距为1.5mm的粗牙普通螺纹。（ ）

（12）弹簧垫圈和对顶螺母都属于机械防松。（ ）

（13）三角型螺纹具有较好的自锁性能，在振动或交变载荷作用下不需要防松。（ ）

（14）双头螺柱联接的使用特点是用于较薄的联接件。（ ）

（15）同一直径的螺纹按螺旋线数不同，可分为粗牙和细牙两种。（ ）

（16）机床上的丝杠及螺旋千斤顶等螺纹都是矩形的。（ ）

（17）键联接的主要作用是实现轴与轴上零件之间的周向固定。（ ）

（18）普通平键的失效形式主要为剪切破坏。（ ）

（19）键的剖面尺寸b×h通常是根据传递的功率从标准中选取的。（ ）

（20）如果普通平键A型和B型的b、h、L尺寸都相等，当A型校核强度不够时可换B型。

5——2、填空题

（1）按螺纹截面（ ）不同可分为四种螺纹。

（2）普通螺纹的公称直径指的是螺纹的（ ）径。

（3）螺距相等的螺纹，线数越多，则螺纹的效率（ ）。

（4）螺纹的牙型角α越大，则螺纹的（ ）越好。

（5）螺纹联接的基本型式有（ ）种。

（6）两个联接件其中之一不便制成通孔，若需拆装方便的场合应采用（ ）联接。

机械设计基础.平面连杆机构习题及解答

机械设计基础.平面连杆机构习题及解答

1 平面连杆机构习题及解答

一、复习思考题

1、什么是连杆机构？连杆机构有什么优缺点？

2、什么是曲柄？什么是摇杆？铰链四杆机构曲柄存在条件是什么？

3、铰链四杆机构有哪几种基本形式？

4、什么叫铰链四杆机构的传动角和压力角？压力角的大小对连杆机构的工作有何影响？

5、什么叫行程速比系数？如何判断机构有否急回运动？

6、平面连杆机构和铰链四杆机构有什么不同？

7、双曲柄机构是怎样形成的？

8、双摇杆机构是怎样形成的？

9、述说曲柄滑块机构的演化与由来。

10、导杆机构是怎样演化来的？

11、曲柄滑块机构中，滑块的移动距离根据什么计算？

12、写出曲柄摇杆机构中，摇杆急回特性系数的计算式？

13、曲柄摇杆机构中，摇杆为什么会产生急回运动？

14、已知急回特性系数，如何求得曲柄的极位夹角？

15、平面连杆机构中，哪些机构在什么情况下才能出现急回运动？

16、平面连杆机构中，哪些机构在什么情况下出现“死点”位置？

17、曲柄摇杆机构有什么运动特点？

18、试述克服平面连杆机构“死点”位置的方法。

19、在什么情况下曲柄滑块机构才会有急回运动？

20、曲柄滑块机构都有什么特点？

21、试述摆动导杆机构的运动特点？

22、试述转动导杆机构的运动特点。

23、曲柄滑块机构与导杆机构，在构成上有何异同？

二、填空题

1、平面连杆机构是由一些刚性构件用 副和 副相互联接而组成的机构。

2、平面连杆机构能实现一些较复杂的 运动。

3、当平面四杆机构中的运动副都是 副时，就称之为铰链四杆机构；它是其他多杆机构的 。 2 4、在铰链四杆机构中，能绕机架上的铰链作整周 的 叫曲柄。

5、在铰链四杆机构中，能绕机架上的铰链作 的 叫摇杆。

6、平面四杆机构的两个连架杆，可以有一个是 ，另一个是 ，也可以两个都是 或都是 。