机械工程基础-自由度计算例题(答案)

机械基础习题（附参考答案）一、单选题（共40题，每题1分，共40分）1、在传递同样的力偶矩时，实心轴所消耗的材料比空心轴(____)，或者说，两轴的横截面面积相同，则空心轴所承受的扭矩比实心轴要(____)。

A、多小B、少小C、少小D、多大正确答案：D2、变形体受某力系作用而处于平衡状态时，若将该物体变成(____)则平衡状态不受影响。

A、自由体B、刚体C、定点D、平衡体正确答案：B3、低碳钢压缩时,屈服极限与拉伸时相比(____)A、小B、一样大C、无法判断D、大正确答案：B4、下列材料中,塑性最好的材料是(____)。

A、低碳钢B、中碳钢C、铸铁D、高碳钢正确答案：A5、灰铸铁中石墨多为(____)。

A、团絮状B、片状C、球状D、条状正确答案：B6、在同一平面内的两个力偶，等效的条件是力偶矩相等和转向(____)。

A、相同B、任意C、不同D、不确定正确答案：A7、链传动的合理链长应取(____)。

A、按链轮齿数来决定链长B、任意倍C、链节距长度的奇数倍D、链节距长度的偶数倍正确答案：D8、塑性材料的极限应力为(____) 。

A、比例极限B、弹性极限C、屈服极限D、强度极限正确答案：C9、零件在(____)长期作用下将引起疲劳破坏。

A、剪应力B、正应力C、静应力D、交变应力正确答案：D10、标准V带型号的选定取决于(____)。

A、带的线速度B、带的传递功率和小轮转速C、带的材料D、带的有效功率正确答案：B11、人们常说的碳钢和铸铁即为(____)合金。

A、钢碳B、铁碳C、铜碳D、铁钢正确答案：B12、蜗杆传动因为齿间发热量大，所以(____)常用减摩材料制造，以减小磨损。

A、轴承B、蜗杆C、蜗轮D、轴正确答案：C13、组成机械的运动单元是(____)A、零件B、机构C、部件D、构件正确答案：D14、在曲柄摇杆机构中，只有当(____)为主动件时，才会出现"死点"位置。

A、摇杆B、连杆C、机架D、曲柄正确答案：A15、转塔车床刀具转位机构主要功能是采用(____) 机构来实现。

一、填空题（共20空，每题1分，共20分。

）1、现代工业中主要应用的传动方式有：__________ 、__________、__________ 、和__________等四种。

2、按两构件的接触形式的不同，运动副可分为________和________两大类。

3、螺纹按照其用途不同，一般可分为__________和__________两大类。

4、已知一标准直齿圆柱齿轮的齿数z=72，全齿高h=18mm，则齿轮的模数m=______，分度圆直径d=_______。

5、滚动轴承主要由_________ 、_________ 、_________ 、和保持架等组成。

6、齿轮轮齿的加工方法常用的分为______ __ ____和____________两大类。

7、一个渐开线圆柱齿轮上有两个可见圆，______、______和两个不可见圆：___、____。

8、属于啮合传动类的带传动是__________。

二、选择题（单项选择题，共15题，每题2分，共30分。

）1、下列属于机构的是………………………………………………………（）A）机床 B）纺织机 C）千斤顶 D）拖拉机2、普通螺纹的公称直径是指………………………………………………（）A）大径 B）小径 C）顶径 D）底径3、下列哪种螺纹常用于联接螺纹使用………………………………………（）A）三角形螺纹 B）梯形螺纹 C）锯齿形螺纹 D）矩形螺纹4、以下关于机构急回运动特性的论述正确的是……………………………（）A）急回运动特性只有曲柄摇杆机构具有。

B）急回运动特性可用来缩短空回行程时间，提高生产率。

C）极位夹角等于零时，机构具有急回特性。

D）行程速度变化系数越小，急回特性越显著。

5、凸轮机构通常由组成。

………………………………………………（）A) 主动件、凸轮、机架 B) 主动件、从动件、机架C) 从动件、凸轮、机架 D) 主动件、从动件、凸轮6、若组成运动副的两构件间的相对运动是转动，则称这种运动副为（）A、转动副B、移动副C、球面副D、螺旋副7、当一杆件两端受拉而处于平衡状态时，杆件内部的应力为（）A、剪应力B、挤压应力C、正应力D、切应力8、带传动产生弹性滑动的原因是（）A、带与带轮间的摩擦系数较小B、带绕过带轮产生了离心力C、带的紧边和松边存在拉力差D、带传递的中心距大9、在一皮带传动中，若主动带轮的直径为10cm,从动带轮的直径为30cm则其传动比为（）A、0.33B、3C、4D、510、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11、若被联接件之一厚度较大、材料较软、强度较低、需要经常拆装时，宜采用（）A、螺栓联接B、双头螺柱联接C、螺钉联接D、紧固螺钉联接12、螺纹连接的自锁条件为（）A、螺纹升角≤当量摩擦角B、螺纹升角>摩擦角C、螺纹升角≥摩擦角D、螺纹升角≥当量摩擦角13、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14、根据轴的承载情况，＿＿的轴称为转轴。

《机械工程基础》机械设计部分习题集第十五章 常用机构15-1绘出图示机构的机构运动简图，并计算机构自由度。

15-2计算下列机构的自由度，并指出何处为复合铰链、局部自由度和虚约束。

a ) 卿筒机构b ) 回转柱塞泵c ) 小型压力机d ) 偏心轮机构15-3试根据图中注明的尺寸判断下列铰链四杆机构是何种机构？四种机构的原动件均为AB 杆。

15-4试说明何为曲柄摇杆机构的急回特性和死点位置？并举例说明其应用场合。

15-5说明何为凸轮机构的刚性冲击和柔性冲击以及避免的方法？a ) 平炉渣口堵塞机构 e ) 锯木机机构 d ) 大筛机构b ) 加药泵机构c ) 测量仪表机构 f ) 冲压机构 a ) c )d ) b )A B C D A B CD AB C D A B C D15-6试比较正常齿制的标准直齿圆柱齿轮的基圆和齿根圆在什么条件下基圆大？什么条件下齿根圆大？15-7已知一对外啮合正常齿制标准直齿圆柱齿轮的传动比为i12=2.5，z1=40，m=3mm，α=20º，h a*=1.0，试求：1）齿轮2的齿数z2和中心距a；2）这对齿轮的分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、基圆直径以及分度圆上的曲率半径；3）两个齿轮的齿厚、齿槽宽、齿距和基圆齿距。

15-8已知一对外啮合正常齿制标准直齿圆柱齿轮的模数m=4mm，z1=20，z2=50，试求：1）在标准安装情况下，这对齿轮的分度圆直径、基圆直径、齿根圆直径、齿顶圆直径以及这些圆上的曲率半径和压力角；2）若实际安装中心距扩大2mm，问这对齿轮还能否正确传动？若能，则求这对齿轮的分度圆、基圆、节圆直径以及啮合角α'。

15-9如图所示，用卡尺跨三个齿测量渐开线直齿圆柱齿轮的公法线长度，试证明：只要保证卡脚与渐开线相切，无论切于何处，测量结果都相同，且值为W3=2p b+s b（式中，p b和s b分别为基圆齿距和基圆齿厚）。

第十六章机械的调速与平衡16-l机械在何种情况下会出现周期性速度波动？它有何危害？如何调节？16-2何谓机器运转的“平均角速度”和“不均匀系数”？在设计飞轮时是否选取越小的不均匀系数越好了为什么？16-3为了减轻飞轮的重量，飞轮最好安装在何处？为什么？举出你看到的安装飞轮的机器，并说明飞轮在机器运转时所起的作用？16-4何谓静平衡？何谓动平衡？满足动平衡的回转件是否一定满足静平衡？反之亦然吗？16-5举例说明常用的动、静平衡实验设备。

第1页，共3页二、填空题：（18）1、三角形螺纹的牙型为 ，因其具有较好的 性能，所以，通常用于 。

2、轮齿折断一般发生在 部位，为防止轮齿折断，应进行 强度计算。

3、曲柄摇杆机构中，当 与 处于两次共线位置之一时，出现小传动角。

4、在凸轮机构四种常用的推杆运动规律中， 运动规律有刚性冲击； 运动规律和 运动规律有柔性冲击； 运动规律无冲击。

5、普通螺栓的公称直径为螺纹 ，梯形螺纹的公称直径为螺纹 。

6、轴按所受载荷的性质分类，自行车前轴是7、铰链四杆机构的杆长为a=60mm ，b=200mm ,c=100mm ，d=90mm 。

若以c 为机架，则此四杆机构为 。

8、润滑剂有 、 和 三类。

三、判断题：（15分）1、选择带轮直径时，直径越小越好 （ ）2、局部自由度是与机构运动无关的自由度 （ ）3、压力角越大对传动越有利 （ ）4、受横向载荷的螺栓联接中的螺栓必受剪切力 （ ）5、偏心轮机构是由曲柄摇杆机构演化而来的 （ ）6、挤压就是压缩 （ ）7、圆柱销与销孔之间必须采用过盈配合 （ ）8、对载荷小，而工作平衡的轴可选用球轴承 （ ）9、作用在物体上的力，向一指定点平行移动必须同时在物体上附加一个力偶。

（ ）10、Y 型V 带所能传递功率最大 （ ）第2页，共3页班 级学 号 姓 名※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※装订 线 四、简答题1、何谓标准件？它最重要的特点是什么？试列举出五种标准件。

（6分） 答：2、根据构件的强度条件可以解决工程和实际中的哪三方面的问题？（5分） 答：3、何谓带传动的弹性滑动和打滑？能否避免？（8分） 答：4、齿轮为什么会发生根切现象？（5分） 答：五、计算题：1、机械传动如图所示，根据图示参数和信息，求运动链末端构件的运动速度或行程并标明其运动员方向。

学年第 学期《机械工程基础》考试题班级： 姓名： 学号：_____________一、填空题：（每空格1分，共20分）1、复合铰链是 个以上构件铰链在一起构成的转动副；计算自由度时处理的方法是 。

2、凸轮机构从动件常用的运动规律有_ 、 、 、 _ 。

3、滚子从动件凸轮机构出现运动失真的原因是_ _ 避免的方法是_ 、_4、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。

5、带传动工作时，带中的应力有_ 、_ 、_ 其中最大应力发生在 _ 处。

6、蜗杆传动的正确啮合条件是 _ 。

7、在蜗杆传动中，蜗杆头数越少，则传动效率越_ ，自锁性能_ ，一般蜗杆头数常取Z 1= _ 。

二、判断题（每题1分，共10分，对打“√”错打“×”）1、转轴只承受弯矩而不承受转矩。

（ ）2、曲柄摇杆机构的死点位置与极限位置重合。

（ ）3、从动件的位移线图是凸轮轮廓设计的依据。

（ ）4、两带轮直径一定时，减小中心距将引起带的弹性滑动加剧。

（ ）5、带在工作时产生弹性滑动的原因是带与带轮之间的摩擦系数较小。

（ ）6、带传动不能保证准确的传动比，其原因是带容易变形和磨损。

（ ）7、传动的重合度越大，承载能力越强。

（ ）8、滚动轴承的寿命与滚动轴承的基本额定寿命是同一概念。

（ ） 9 、6211轴承的内径为50㎜ （ ） 10、滚动轴承的密封方式有接触式密封、非接触式密封。

（ ）三、选择填空题（每空格1分，20分）1、当机构的自由度数大于原动件数时，机构__ __。

A、具有确定运动；B、运动不确定；C、构件被破坏。

2、一对心曲柄滑快机构，若以曲柄为机架时，则将演化成__ _机构A、曲柄滑块；B、导杆机构；C、摇块机构；D、定块机构。

3、铰链四杆机构具有急回特性的条件是_ _。

A、θ>0°；B、θ≤0 °；C、K=1；D、K＜1。

4、在曲柄摇杆机构中，为提高机构的传力性能，应该_ 。

自由度计算例题在机械设计、力学分析以及各种工程领域中，自由度的计算是一项重要且基础的任务。

它帮助我们理解和预测物体或系统在特定条件下的运动可能性。

下面，我们通过几个具体的例题来深入探讨自由度的计算。

首先，来看一个简单的平面机构。

假设有一个平面四连杆机构，由四个杆件通过转动副连接而成。

我们要计算这个机构的自由度。

根据平面机构自由度的计算公式：F ＝ 3n 2PL PH ，其中 F 表示自由度，n 表示活动构件的数目，PL 表示低副的数目，PH 表示高副的数目。

在这个四连杆机构中，活动构件的数目 n 为 3（因为机架不算活动构件），低副的数目 PL 为 4（四个转动副），高副数目 PH 为 0 。

将这些值代入公式，得到：F ＝ 3×3 2×4 0 ＝ 9 8 ＝ 1 。

这意味着这个平面四连杆机构只有一个自由度，其运动是确定的。

再看一个稍微复杂一些的例子。

假设有一个平面凸轮机构，由一个凸轮和一个从动件组成，它们通过高副接触。

在这个例子中，活动构件的数目 n 为 2 ，低副的数目 PL 为 1（一个转动副或移动副），高副的数目 PH 为 1 。

代入公式可得：F ＝ 3×2 2×1 1 ＝ 6 2 1 ＝ 3 。

这说明该平面凸轮机构有 3 个自由度。

接下来，考虑一个空间机构的例子。

假设有一个空间四连杆机构，由四个杆件通过球铰连接。

对于空间机构，自由度的计算公式为：F ＝ 6n 5PL 6PH 。

这里，活动构件数目 n 为 3 ，低副数目 PL 为 4 （四个球铰相当于4 个低副），高副数目 PH 为 0 。

计算可得：F ＝ 6×3 5×4 0 ＝ 18 20 ＝－2 。

自由度为负数，这表明该机构的运动是受到约束的，无法自由运动。

再看一个包含复合铰链的例子。

假设有一个机构，其中三个杆件在同一处通过转动副连接。

在这种情况下，这个连接点处应视为两个复合铰链。

机械设计基础平面自由度计算在机械设计的基础中，平面自由度的计算是非常重要的一部分。

它不仅涉及到机械零件的设计，也影响到机械系统的整体性能。

因此，正确理解和计算平面自由度对于机械设计师来说是至关重要的。

一、平面自由度的定义在机械系统中，平面自由度是指物体在二维空间中可以独立移动的自由度数。

这些自由度包括沿x轴、y轴的移动以及绕z轴的旋转。

在机械设计中，我们通常考虑的是刚体在平面内的自由度，因为大多数机械系统中的运动都可以简化为平面运动。

二、平面自由度的计算在计算平面自由度时，我们需要考虑刚体上所有点的运动情况。

对于每一个点，我们都可以确定其在平面内的位置。

如果一个刚体上有n 个点，那么我们就可以确定n个位置。

这些位置的独立性就决定了刚体的自由度数。

例如，一个简单的机器臂，它由两个关节和两个长度相等的连杆组成。

如果我们只考虑它的平面运动，那么它的自由度就可以通过以下方式计算：1、第一个关节有2个移动自由度和1个旋转自由度（因为它在平面上），总共3个自由度。

2、第二个关节同样有2个移动自由度和1个旋转自由度，总共3个自由度。

3、连杆没有额外的自由度，因为它们只是在平面上运动。

所以，整个机器臂的总自由度是6个。

三、影响平面自由度的因素在机械设计中，影响平面自由度的因素有很多。

其中最重要的因素是机构的约束和机构的运动副。

约束可以限制物体的某些运动，从而影响其自由度。

而运动副则可以提供额外的自由度，例如滑动副可以提供2个移动自由度，转动副可以提供1个旋转自由度。

四、结论在机械设计中，正确计算平面自由度对于优化机械系统的性能至关重要。

通过理解平面自由度的概念和计算方法，以及考虑影响平面自由度的因素，我们可以更好地设计和控制机械系统的运动。

这也为我们提供了更准确的设计工具，使我们能够根据实际需要来调整和优化机械系统的性能。

在机械设计中，自由度的计算是非常重要的一部分。

它不仅可以帮助我们理解和分析机械系统的运动特性，而且还可以帮助我们优化设计，预测可能存在的问题，以及提高机械系统的效率和稳定性。

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。