机械设计基础习题集附解答

1、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：人为的实物组合体；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

2、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

3、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

4、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2）凸轮连杆机构（ 4 ）压缩机机构（ 6）凸轮拨杆机构（ 8 ）发动机配气机构1 ）齿轮连杆机构（ 3）发动机机构（ 5）滚动杠杆机构（ 7 ）电锯机构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：两

5、个构件；直接接触；相对运动。3 .按两构件运动平面的相互关系分：平面运动副、空间运动副；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。原动件数目自由度,构件运 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：

6、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=3 3-2 4-0=1 .二该机构自由度为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=3 3-2 4-0=1 .二该机构自由度为1。11 . 解：1）复合铰链： 1n=4, Pl=5, Ph=1F=3n-2Pl-Ph=3 4-2 5-1 1=12）局部自由度：2，虚约束： 2 n=5, PL =6, PH=2F=3n-2Pl-Ph=3 5-2 6-1

7、 2=13）无复合铰链、局部自由度和虚约束n=7, Pl=10, Ph=0F=3n-2Pl-Ph=3 7-2 10-0=14）复合铰链：1n=7, PL=10, PH=0F=3n-2Pl-Ph=3 7-2 10-0=15）无复合铰链、局部自由度和虚约束n=4, Pl=5, Ph=1F=3n-2Pl-Ph=3 4-2 5-1 1=16）局部自由度：1 n=3, PL=3,Ph=2F=3n-2Pl-Ph=3 3-2 3-1 2=17）局部自由度：1n=8, Pl=11, Ph=1F=3n-2PL-PH=3 8-2 11-1 1=18）局部自由度：1，虚约束： 1 n=6, PL =8, PH=1F

8、=3n-2Pl-Ph=3 6-2 8-1 1=19）复合铰链：1，局部自由度： 1 n=9, PL=12, PH=2F=3n-2PL-PH=3 9-2 12-1 2=110）复合铰链：1n=11, Pl=15,Ph=0F=3n-2Pl-Ph=3 11-2 15-0=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 .钱链四杆机构有哪几种基本型式？3 .钱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

9、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 .如图所示的钱链四杆机构中，各杆的长度为li 28mm , I2 52mm ,BDl3 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

10、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3)当取杆3为机架时，又将演化成何种机构？这时 A B两个转动副 是否仍为整转副？8 .图示曲柄摇杆机构，已知1AB 55 mm, 1BC 100mm , 1AD 125mm。试求:(1)摇杆3的最小长度(lCD )min ;(2)取lCD 1.11cD min，计算曲柄等速转动时机构的行程速比系数 K;(3)取lCD 1.1l CD min ,计算曲柄为主动时，机构的最小传动角9.在图示的曲柄摇杆机构中，1AB15mml ad 130mm

11、, Icdmin 90mm 。试证明连杆长度只能限定在55mm 205mm内10.如图所示一偏置曲柄滑块机构，曲柄25mm ,偏距e 10mm,已知最大压力角 (1)滑块行程H;300max 30试求:(2)机构的极位夹角和行程速比系数Ko11.设计一偏置曲柄滑块机构，已知滑块的行程速度变化系数K=1.5,滑块的冲程 lC1C 250mm ,导路的偏距e 20mm ,求曲柄长度a和连杆长度b题10图0题11图12.在图示曲柄摇块机构中，AB杆等题12图角速转动。若l AB l AC / 2，证明其摇块摆角为60 ,且摇块的行程速度变 化系数为2。13.设计一校链四杆机构，已知摇杆CD的长度1c

12、d=150 mm,摇杆 的两极限位置与机架A D所 成的角度1 30o , 2 90 ,机构的行程速比系K=1,试确定曲柄AB和连杆 BC 的 长 度。【参考答案】1 .所有运动副均为低副的机构称连杆机构。机构中的连杆一般做平面复杂 运动。2 .三种基本型式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。3 .演化方式：转动副演化为移动副、扩大转动副半径、变更机架、变更杆件尺 寸等：I转动副演化t I 曲柄摇杆机构= 为移动副 u，曲柄滑块机构 变更机架 u=曲柄摇块 机构。 4 .偏心轮是由曲柄通过扩大转动副半径方式演化得到，曲柄长度即为偏心 距。偏心轮的强度和刚度都比曲柄好，因此适用于转速不高而载

13、荷较大 场合。5 .压力角a：机构输出构件（从动件）上作用力方向与力作用点速度方 向所夹 之锐角；传动角丫：压力角的余角。a +丫 900。压力角（传动 角）越小（越大），机构传力性能越好。偏置曲柄滑块机构的最小传动角min发生在曲柄与滑块移 动导路垂直的位置。6.1） Lmin=a , Lmax=b。a+b=240+600=840mm ; c+d=400+500=900mm。 即：a+bc+d,且以最短杆邻边为机架，杆 1为曲柄。2）取杆1为机架，得双曲柄机构；取杆 3为机架，得双摇杆机构。3）分两种情况讨论：杆4不是最长杆（d b）。此时应有：a+ba+b-c=240+600-400=44

14、0mm, 即：440mmd 600mm;杆 4 为最K杆（d b）。此时应有：a+db+c db+c-a=600+400- 240=760mm, 即：600mm d760mm。综上：440mmd760mm。7.1）提示：运用相关概念、通过作图或解析方法可确定极位夹角、最大摆角和最小传动角 min ,并利用公式求出行程速比系数Ko答案： 18.5617 ,70.55820 , min 22.73420, K=1.23。2） Lmin=|1, Lmax=|4, 11+14=28+72=100, 12+13=52+50=102,即： I1+I4VI2+I3；当 取最短杆（l1）为机架时，为双曲柄机构

15、，C、D不与最短杆关联，均为摆转副。3）取杆3为机架时，为双摇杆机构，A、B与最短杆关联，均为整转副。8. （1）依题意，机架4为最长杆。应有：55 125 100 80mm1 AB 1 AD 1 BC lCD 1 CD 1 AB 1 AD lBC从而得：1cd min 80mm Icd 1.1 8088mm , 计算得:K=1.0723(3) min 33.620109 .分两种情况讨论：Lbc为最长杆时，应有：Lab+LbcLcd+Lad LBCLcD+LAD-LAB=90+130-15=205mm,即: 130mm LBc205mmLad为最长杆时，应有：Lab+LadLAB+LAD-L

16、cD=15+130-90=55mm,即:55mmLBc 130mm综上：55mmL bc205mm10 .提示：曲柄与滑块道路垂直 时压力角达到最大。根据已知 条件先求出连杆长度Ibc ,则问题易解。连杆长度：lBcb ja 70mmsin max(1) H , a b2 e2, b a2 e250.6mm(2)arcsin e arcsin e6.7973 , K 1.08b aa b(本题也可用图解法求解)11 .对CACz,有：H2=(b-a)2+(b+a)2-2(b- a)(b+a)cos有：sin(/AC2D尸(b-a)/Hsin 对RtAADC2,有：sin(/AC2D尸e/(b+

17、a)从而看:H=(b+a)(b-a)/esin H当8 (或K)、e、H已知时，联立求解式、，可直接得:a - H 2 2eH / sin 1 cosb H 2 2eH / sin 1 cosb=46.5mm对于本题，由已知条件可解出：a=21.5mm（本题也可用图解法求解）CA的曲柄转角 皿=12产，BU正行程12 .易知，摇块处于极限位置时，导杆与曲 柄垂直，如图所示。由已知条件：Iab l AC / 2，可知：/ACB=30,从而摇块摆角 。=60。又知:/CAB=600,说明反行程（快速行程）对应（慢速行程）对应的曲柄转角 电= 2400。从而得机 构的行程速比系数:24012013

18、.根据已知条件 K=1 ,可知极位夹角C2900,表明A点位于C2C1延长线与机架交点，且 ADC2为直角三角形， C1DC2为 等边 三角形。有这些条件容易解得：lAB=75mm,lBC=225mm, lAD=259.8mm。D凸轮机构1 .理论廓线相同而实际廓线不同的两个对心直动滚子从动件盘形凸轮机 构，其 从动件的运动规律 。A.相同 B.不相同2 .对于转速较高的凸轮机构，为减小冲击振动，从动件运动规律宜采用运动规律。A.等速 B.等加速等减速 C.正弦加速度3 .若从动件的运动规律为等加速等减速运动规律、简谐运动规律或正弦 加速度 运动规律，当把凸轮转速提高一倍时，从动件的加速度是原

19、来的 倍。A. 1 B. 2 C. 4 D. 84 .当凸轮基圆半径相同时，采用适当的从动件导路偏置可以凸轮机构推程的压力角。A.减小 B.增加 C.保持原来5 .滚子从动件盘形凸轮机构的滚子半径应_凸轮理论廓线外凸部分的最小曲率半径。A.大于 B.小于 C.等于6 .直动平底从动件盘形凸轮机构的压力角_oA.随凸轮转角变化 B.随从动件运动规律变化C.随从动件导路偏置距离变化D.等于常数7 .在设计直动滚子从动件盘形凸轮机构的实际廓线时，发现压力角超过 了许用 值，且廓线出现变尖现象，此时应采取的措施是 。A.减小滚子半径 B.加大基圆半径 C.减小基圆半径8 .设计一直动从动件盘形凸轮，当

20、凸轮角速度a及从动件运动规律v=v(S)不变 时，若 max由40减小到20 ,则凸轮尺寸会 。A.增大 B.减小 C.不变9 .用同一凸轮驱动不同类型(尖顶、滚子或平底式；直动或摆动式)的 从动件 时，各从动件的运动规律 。A.相同 B.不同 C.在无偏距时相同10 .直动从动件盘形凸轮机构中，当推程为等速运动规律时，最大压力角 发生在行程。A.起点 B.中点 C.终点11 .什么是凸轮机构传动中的刚性冲击和柔性冲击？12 .什么是凸轮实际轮廓的变尖现象和从动件（推杆）运动的失真现象？它对凸 轮机构的工作有何影响？如何加以避免？13 . 一滚子从动件盘形凸轮机构，若凸轮实际轮廓线不变而将滚子

21、半径增大，则 从动件的运动规律是否变化？14 .对于直动从动件盘形凸轮机构，欲减小推程压力角，有哪些常用措施？15 .凸轮机构的从动件分别采用等速运动、等加速等减速运动、简谐运动和摆线 运动规律时，是否会引起刚性或柔性冲击？16 .试标出在图示位置时凸轮机构的压力角；凸轮从图示位置转过90后从动件的位移和凸轮机构的压力角。17 .补全图中不完整的从动件位移、速度和加速度线图，并判断哪些位置有 刚性 冲击，哪些位置有柔性冲击。题17图题16图【参考答案】1 . A 2. C 3. C 4. A 5. B 6. D 7. B 8. A 9. B 10. A11 .在机构运动的某些位置，从动件加速度

22、发生突变。当突变值为无穷大时，将 引起刚性冲击；当突变值有限时，则引起柔性冲击。12 .对于盘形凸轮，当外凸部分的理论轮廓曲率半径p与滚子半径rT相等时：P新，凸轮实际轮廓变尖（实际轮廓曲率半径p03。在机构运动过程中，该处轮廓易 磨损变形，导致从动件运动规律失真。增大凸轮轮廓半 径或限制滚子半径均有利于避免实际轮廓变尖现象的发生。13 .改变滚子半径后凸轮理论轮廓线随之改变，因此从动件运动规律也将 发生变化。14 .增大凸轮基圆半径、采用正偏置（从动件移动导路与推程段速度瞬心 位于凸 轮转动中心同侧）可以减小凸轮机构推程压力角。15.等速运动一刚性冲击；等加速等减速运动、简谐运动一柔性冲击；

23、摆线运动凸轮转过900 时从动件导路触点廓17.在 1 0 、/ 3 、 4 / 3和 5 / 3位置处有柔性冲击；在1 2 / 3和位置处有刚性冲击。齿轮机构1. 什么是齿廓啮合基本定律？为什么渐开线齿轮能保证瞬时传动比不变？2. 渐开线齿廓啮合有哪些主要特点？3. 渐开线标准直齿轮的基本参数有哪些？其中哪些是标准参数？4. 齿轮模数的单位是什么？模数大小与齿轮尺寸之间有无关系？5. 试说明齿轮的分度圆与节圆、压力角与啮合角之间的区别，什么情况下会相 等（重合）？6. 试分析标准齿轮标准安装与非标准安装的特点。7. 渐开线齿轮的连续传动条件是什么？重合度大小对齿轮传动有何影响？8. 标准齿条

24、有何特点？齿轮齿条啮合传动有何特点？9. 何谓根切？有何危害？如何避免根切？10. 平行轴斜齿轮机构的啮合特点是什么？其正确啮合条件及连续传动条件与 直齿轮有何异同？11. 斜齿轮的当量齿轮有何作用？12. 设有一渐开线标准齿轮，z 26 , m 3mm , ha * = 1,20 ,求其齿廓 线在分度圆和齿顶圆上的曲率半径及齿顶圆压力角。13. 已知一对渐开线标准外啮合直齿圆柱齿轮传动的模数m 5mm 、压力角20、中心距a 350mm、传动比ii2 9 / 5,试求两轮的齿数、分度圆直径、 齿顶圆直径、基圆直径以及分度圆上的齿厚和齿槽宽。14. 设有一对外啮合直齿轮的齿数z1 30 、 z

25、2 40 ，模数 m 20mm ，压力角20 ,齿顶高系数ha*1。试求当中心距a 725mm时，两轮的啮合角又当 22 30 时，试求其中心距a15. 两个渐开线标准直齿圆柱齿轮，其20 ， ha *1，在标准安装下传动。若两轮齿顶圆正好通过对方的啮合极限点N,试求两轮理论上的齿数z应为多 少？16. 已知一对斜齿轮传动， z1 20 ， z2 40 ， mn 8mm ， n 20 ，15 （初选值） ， han *1 ，试求中心距a （应圆整，并精确重算 ）及zv1 、 zv2 。【参考答案】1 .齿廓啮合基本定律：一对相啮合齿廓的传动比与两轮连心线被接触点 公法线 所截两线段长度成反比。

26、对于渐开线齿轮，两线段长度之比为定 值（等于两轮基 圆半径之比），因而传动比恒定。2 .传动比恒定；实际中心距略有改变时，传动比仍保持不变（中心距 可分 性）；啮合过程中，相啮合齿廓间正压力方向始终不变（有利于传 动平稳性）。3 .基本参数：m、z、h*、c*。除z外，其余参数均已标准化。4 .模数单位：mm。模数越大、齿轮尺寸越大（轮齿强度越好）。5 .分度圆：模数和压力角均取标准值得圆定义为齿轮分度圆；每个齿轮均 有一个分度圆；节圆：一对齿轮啮合时、两个相切并相对作纯滚动的圆 定义为节圆。 只有当一对齿轮啮合时节圆才存在。压力角：指分度圆上的标准压力角（常取 20）;啮合角：一对齿轮啮合时

27、，节圆 上的压力角为啮合角。标准齿轮、标准安装（无侧隙）时，分度圆与节圆重合；压力角与啮合角相等。6 .标准安装：无侧隙，d d 、a d1 d2 ;非标准安装：有侧隙，d d、2d1 d 2 o27 .传动连续条件：重合度（e） 1。e越大，同时啮合的齿数越多，传动平 稳性越好、承载能力也越大。8 .标准齿条为直线齿廓，齿廓上任意一点的压力角恒定 （等于齿形角，）、任意一点的齿距恒定（p m ）。齿轮齿条啮合时，无论安装位置如 何，齿轮 的分度圆始终与节圆重合、啮合角始终等于压力角。9 .采用范成法加工齿轮时，刀具齿顶线（圆）超过被加工齿轮的啮合极限 点时，齿根渐开线齿廓被切去一部分，该现象

28、称为根切。根切使重合度 下降、齿根强度减弱。通过使刀具远离轮坯中心或增加被加工齿轮的齿 数可避免根切。1.斜齿轮传动主要特点：齿廓接触线变化短 长短、重合度大、不发 生根切的最少齿数小，使其传动平稳性好、承载能力大、结构紧凑。正 确啮合条件：除 两轮模数、压力角相等外，两轮螺旋角大小相等、旋向相 反（外啮合）或相同（内 啮合）。连续传动条件与直齿轮相同.11 .斜齿轮的当量齿轮为假想的直齿轮，其齿形与斜齿轮法面齿形相当, 其齿数（当量齿数）是选择加工刀具（铳刀）和查取齿形系数的依据。12 .dad sin / 2 mz sin / 2 3 26 sin 200 / 2 13.3388 mmz

29、2Km 26 2 13 84 mm ,db d cos3 26 cos 2d 73.296 mma da / 2 2cos , arccosa cos / a a a cos / cos 1 d b / 2 2.84 / 22 73.296 / 22 20.5164 mma arccosdb/ da arccos 73.296 / 8429.2412 0m z z13 .由：a 1 350 一2z29i1245联立求解即得：450 , z2 90小齿轮：d1 250 mm , da1260 mm , db1 234.9232 mm , s1 e1 7.854 mm ;大齿轮计算略40700 m

30、m24.86660 24052711.9812 mm14.标准中心距：a由公式：a cos a当a 725mm时，当22 30时,m z z 20301 22215.由图得：ra 2 rb 2N1 N 2 ，ra122 rb1 N1 N 2 ；22 .rb 2 r b1.代入直齿轮直径计算公式，化简后得:z2 z14 z2 z1z2z12z2 z1 cos当：z2 乙时，有:z 乙 4/ 1 cos 234.1945，不合理。题 15 图，必有：Z2 Zl。即：两个完全相同的标准齿轮标准安装时，两轮齿顶圆正好通过对方的啮 合极限点No16.248.4663 mmmn Zl Z2a 2 cos8

31、 20402 cos150依题意，将中心距圆整为a 250 mr整为:mn arccosZ1Z22a2040arccos 2 25016.26020 16015373Zv1 Z1 / cos22.6056Zv 2 45.21124.如图所示为收音机短波调谐微动机构。题2图17、已T替 1轮系1 .如图所示为一手摇提升装置，其中各轮齿数均为已知，试求传动比 并指 出当提升重物时手柄的转向。2 .如图所示为一千分表的示意图，已知各轮齿数如图，模数 m 0.11mm （为非标准模数）。若要测量杆1每移动0.001mm时，指针尖端刚好移动一个刻度（s=1.5mm）。问指针的长度 R等于多少？（图中齿轮

32、 5和游丝的作用是 使各工 作齿轮始终保持单接触，以消除齿侧间隙对测量精度的影响。）题1图3 .如图所示为一装配用电动螺丝刀的传动 简图。已知各轮齿数为乙Z4 7 , Z3 Z6 39。若 n1 3000r / min ,试求螺丝 速。知齿 数499 , Z2 100。试问当旋钮转动一圈时，齿轮2转过多大角度（齿轮3为宽齿，同时 与齿轮1、2相啮合）题6图5.在图示的电动三爪卡盘传动轮系中，设已知各轮齿数为：46、Z2 Z2 25、z3 57、z4 56。试求传动比ii4。6.在图示轮系中，已知Z2 Z3 Z4 18、Z2 Z3 40。设各轮模数相同，并为标准齿轮传动。求轮1的齿数乙和传动比i

33、1H。题5图7.在图示门式起重机的旋转机构中，已知 电动机的转速 n 1440r / min ,各 轮齿数Zi 1 （右旋），Z2 40 , Z3 15 , Z4 180 ,试确定该起重机房平台H的转速nH。【参考答案】1. i15Z2 Z3 Z4 Z5Z1Z2,Z3,450 30 40 5220 15 1 18手柄转向如图。577.82.传动比za 16 12：Z2 Z3 120i160rad ,测量杆1移动0.001mm时，齿轮2转角0.002mZ22齿轮4转过角度为:2 / i24SO02 / 0.01mZ221.1 29rad. s R 4 , R s / 4 1.5 / 2 /3.（

34、提示：该机构为两个行星轮系n4 ,螺丝刀转速即nH 2。由行星轮系1-2-3-H1：1.1 2923.925 mm1-2-3-Hi和4-5-6-H2组成的复合轮系，nH 1.H 1n1i131Z3nH 14由行星轮系4-5-6-H2：H 2/i461n4nH 2由连接条件： 联立求解，得:土 一 Z4nH 1 n4 一n4 69.4707 r / min,方向同n1。角度：2 3.65.（提示：该机构为两个行星轮系1-2-3-H和4-2 2）-3-H组成的复合轮系0）由行星轮系1-2-3-H:i H i 21 刍一i13nHzi由行星轮系4-2 （23-H:Hn47 7i431 一三一nHZ4

35、 Z2联立求解，得：ii4 588 （ ni、n4方向相反）6.（提示：该机构为行星轮系。首先利用同心条件求出齿数Zi。）m z z12ai2 2解出：Zi 40a314m z z342由行星轮系：1-2(2-3(3-4-H :H i14ninHz2 z3z衣2,z3,解出：i0.9089 （n、n方向相同）1H1 HnH7.（提示：该机构为行星轮系。n n H,但n由行星轮系1-2-3-4-11H:Hi H n 114 hn4解出：nH（俯 视）。NZ2 Z4nz zH1 33 r/min ,机械零件设计概论1 .经过优选、简化、统一，并给以标准代号的零部件称为A.通用件B.系列件C.标准件

36、D.专用件2 .机械零件的计算分为 两种。A.设计计算和校核计算B.近似计算和简化计算C.强度计算和刚度计算 D.用线图计算和用公式计算3 .如图所示高压油缸缸体与缸盖结合的两种结构方案中，方案b被认为比较合理，这是因为_。A.结合面密封性能好B.安装较方便C.节约了原材料 D.减少了精加工面4 .试说明 i、0、i分别表示零件在什么应力状态下的极限应力？并分别写出三种应力状态下min的表达式（假设 max为已知）。【参考答案】1. C 2. A 3. A4.1 静应力状态下的极限应力，min =0 脉动循环变应力状态下的极限应力，1 对称循环变应力状态下的极限应力，max ；min =0；m

37、in max 联接1 .以下几种螺纹中，自锁性最好的是 。A.三角形螺纹B.梯形螺纹C.矩形螺纹 D.锯齿形螺纹2 .当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔且需经常拆装时，往往采用。 A.螺栓联接B.螺钉联接C.双头螺柱联接D.紧定螺钉联接3 .螺栓联接防松的根本问题在于 0A.增加螺纹联接的刚度 B.增加螺纹联接的轴向力C.增加螺纹联接的横向力 D.防止螺纹副的相对转动4 .受轴向工作载荷的紧螺栓联接，设预紧力Fo,残余预紧力Fr,工作载荷Fe ,则螺栓所受总拉伸载荷 Fa为一。A. FaFeFr B.FaFeFoC. FaFoFrD.FaFeFr5 .设某螺栓联接，要求被联接件接合面不分离。

38、假定螺栓刚度kb与被联接件刚 度kc相等（kb kc ）,联接的预紧力为Foo现开始对联接施加轴向 载荷，当外载荷Fe达到与预紧力Fo的大小相等时，则 。A.被联接件发生分离，联接失效B.被联接即将发生分离，联接不可靠C.联接可靠，但不能继续加载D.联接可靠，只要螺栓强度足够，还可继续加载6 .某汽缸盖螺栓联接，若汽缸内气体压力在o2Mpa之间变化，则汽缸盖联接螺栓的应力类型为。A.非对称循环变应力B.脉动循环变应力C.对称循环变应力D.静应力7 .采用普通螺母时，当拧紧螺母后，旋合的各圈螺纹牙受载不均匀，其原 因是A.螺栓和螺母的直径不同B.螺栓和螺母的螺距变化情况不同C.螺栓和螺母的螺纹牙

39、数不等D.螺栓和螺母的材料不同8 .采用一方法不能改善螺纹牙受力不均匀程度。A.增加旋合圈数B.悬置螺母C.内斜螺母D.钢丝螺母9 .在常用的螺旋传动中，传动效率最高的螺纹是A.梯形螺纹B.矩形螺纹C.普通螺纹D.锯齿形螺纹10 .螺纹主要用于联接，而 螺纹主要用于传动。11 .螺纹的 亦称为公称直径；在强度计算中常用作危险剖面的计算直径的是螺纹的。12 .常用的螺纹联隹的防松措施有（举两例） 、。13 .常用的联接用螺纹的牙型、线数和旋向为 、。14 .螺距P,导程S和螺纹头数n三者之间的关系是 。15 .用于联接的螺纹，通常其头数为 。16 .普通外螺纹的公称直径（管螺纹除外）是指它的 。

40、17 .采用弹簧垫圈防止螺纹松动的原理是 。18 .受拉松螺栓联接只能承受 工作载荷；受拉紧螺栓联接还能承 受工作载荷。19 .悬置螺母是通过使 来减少螺距变化差的。20 .简述几种常用螺纹中，为什么三角形螺纹适用于联接？21 .简述细牙螺纹及其主要特点。22 .简述受横向工作载荷的紧螺栓联接中，螺栓受什么载荷作用？强度公式 中的系数1.3是什么含义？23 .常用螺纹按牙型分为那几种？主要用途怎样？24 .常用联接螺纹是左旋还是右旋？是单头还是多头？为什么？25 .松螺栓联接和紧螺栓联接有何区别？在计算中如何考虑这些区别？26 .螺栓的主要失效形式有那些？27 .只受预紧力的紧螺栓联接，当工作

41、载荷为横向力时，其预紧力如何确定？螺 栓受到什么载荷的作用？当量应力如何计算？28 .图示刚性联轴器采用 4个M16六角头较制孔用螺栓，螺栓材料为 45 钢，受 剪面处螺栓直径为17mm,其许用最大转矩T=1.5kN m （设为静 载荷），试校核其联接强度 力为：注：联轴器材料为HT250 许 用 应145MPa , p 100MPa ）29 . 在图示的刚性联轴器中，若采用 M16 受拉螺栓联接， d113.835mm ，靠两半联轴器的接合面间产生的摩擦力来传递转矩，螺栓材料为 45 钢，接合面间的 摩擦系数为 f =0.16 ,许用最大转矩T 1.5kN ，安装时不控制预紧力，试决定螺栓数

42、。 （注：螺栓数应为偶数； 120MPa ，可靠性系数C=1.2）30 .图示一圆盘锯直径 D=600mm,锯齿上作用的圆周 400N ,用螺母将 阻力Ft它夹紧在垫片之间。如垫片与锯盘之间的摩擦系数f =0.15,垫片平均直径Di 200mm ,求轴端螺纹的小径应不小于多少？（拧紧螺母后，锯盘工作时垫 片与锯盘间产生的摩擦力矩应较工作阻力矩大20%;螺栓许用应 力取120MPa31 .设图示螺栓刚度为kb，被联接件刚度为kc，若kb kc 4，预紧力F0 1500N , 轴向工作载荷Fe 1800N,试求作用在螺栓上的总拉力 Fa和残余预紧力Fr。题30图题31图32 .图示为一钢制液压油缸

43、，油压 p 3MPa ,J缸径 D 160mm , 螺栓分布圆直径 JD0 210mm。为保证气密性要求，取残余预 紧力Fr 1.8Fe,并要求螺栓间距不大于100mm。试确定最少螺栓个数，并计算螺 纹小径应不小于多少？（注：螺栓个数取偶数，螺栓许用应力120MPa )33 .如图所示的汽缸盖联接中，已知：汽缸中的压力 p 1.5MPa,汽缸内径 D 250mm,螺栓分布圆直径D0 346mm。为保证气密性要求，取残余预紧力 Fr 1.8Fe,螺栓间距不得大于120mm。试确定螺栓数目并计算螺纹小径应不小 于多少？（注：螺栓个数取偶数，螺栓许用应力120MPa ）34 .图示一压力容器用8个M

44、18的螺栓联接，螺栓小径di 15.294mm,螺栓分 布圆直径Do 580mm ,容器缸径D 500mm。容器通入p 0.4MPa的气体，要 求残余预紧力Fr为1.8倍的工作载荷Fe。试计算螺栓强度是否满足。（注：螺栓许用应力160MPa ）题33图题34图35 .键的截面尺寸（b, h）通常是根据按标准选择。A.轴传递扭矩的大小B.传递功率的大小C.轮毂的长度 D.轴的直径36 .普通平键的工作面是 。A.顶面 B.底面 C.侧面 D.端面37 .楔键联接的主要缺点是 。A.工作面磨损 B.轴与轮毂偏心C.不能承受任何轴向力D.传递转矩较小38 .普通平键联接的承载能力，通常取决于。A.键

45、的剪切强度 B.键的弯曲强度C.键的表面挤压强度D.轮毂的挤压强度39 .花键联接的主要优点是40 .平键联接比半圆键联接的主要优点是 。【参考答案】1. A 2. C 3. D 4. A 5. D （此时 Fr=F2）6. A 7. B 8. A 9.B10.三角形；梯形 11.大径；小径 12.弹簧垫圈；对顶螺母13.三角形；单线；右旋 14. S=nP 15.116.大径 17.增加摩擦力18.轴向；横向19.螺母受拉21. 小, 大,20 .三角形螺纹牙型角大、当量摩擦系数大、自锁性好，因而适用于联 接。d相同时，除螺距最大的螺纹外，其余都称为细牙螺纹。细牙螺纹 d1因此自锁性好，强度

46、高；但多次装拆后螺纹牙易磨损而造成滑扣。22 .螺栓主要轴向拉伸载荷作用。强度计算公式中系数1.3是考虑拧紧螺母时扭剪应力的影响。23 .常用螺纹有三角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹。其中三 角形螺 纹自锁性好，适用于联接；其余适用于传动。24 .常用联接螺纹为右旋、单头。右旋螺纹符合多数人的右手习惯；单头 螺纹的自锁性最好。25 .松螺栓联接：螺母不拧紧，工作前螺栓不受载；对松螺栓联接，螺栓 中应力为紧螺栓联接：螺母拧紧，工作前螺栓已受预紧力f作用；对紧螺栓A联接，螺栓中应力为1.2Fa,系数1.3考虑扭剪应力的影响。A26 .螺栓的主要失效形式为：（1）螺栓杆拉断；（2）螺纹的压溃

47、和剪断; （3）螺纹牙过度磨损（滑扣）。27 .预紧力为：F CF 2式中，F 横向力，c 可靠性系数，m - 一接合0 mf面数目，f 一接合面摩擦系数。工作中螺栓受预紧力Fo （拉伸载荷）和螺纹阻力Ti作用，当量应力为：28. Fe解：横向工作载荷2T 15521.5619355N10155单个螺栓受载Fe剪切强度验算193554839N 44 4839/ - 21721.32MPa145MPa,剪切强度满足。挤压强度验算pF 483915d o 15 1718.98MPa100MPa,挤压强度满足29.解：设螺栓个数为Z横向工作载荷FE 2T1552 1.5 619355N10155单个

48、螺栓所受工作载荷Fe19355Z螺栓所受预紧力近Fomf Z1.219355 /145162.5 / Z0.16由强度条件:1.3Fo-d 24 1即 145162.5d124 1.34 1.3 145162.5 1o.4612o 13.8352Z4 1.3 145162.5Fo取螺栓个数为12个。（注：在155圆周上布置12个M16的螺栓不合理，故宜改用校制孔用 螺栓联接。）30.解：依题意，设接合面间的摩擦阻力为 F,则有:D11.2FtF 2即：F 1.2FtD16001.2 4001440N o200要求预紧力为F0,应有:31.32.fFo F F 即：Fof14409600N015

49、由强度条件4 1.3 9600I.3F0即:解:kc kb 412011.5mm。11.5mmkbkb kc0.2残余预紧力:总拉力:Fa解：设螺栓个数为100ZDoF0kckcFrZ,Fe 0.8Fe0.21500 0.8180060NFe60 1800 1860N100100取 Zmin 8 （个）单个螺栓所受工作载荷Fe :D p1602 34 7539.8NZ min4 8单个螺栓所受总载荷：Fa Fr Fe 1.8Fe Fe2.8Fe 2.8 7539.8 21111.5N计算螺纹小径d1 :正丁1.3 21111.5 17.06mm故：螺栓个数至少取 8个 .纹小去不小于1207.

50、06mm。33.解：设螺栓个数为乙依题意： 120Z Do即：Z 29.06 120120取螺栓个数Zmin 10 （个）单个螺栓所受工作载荷Fe :FE D 2 p-7363.1N4 p2502 1.5Zmin4 10单个螺栓所受总载荷:Fa Fr Fe 1.8Fe Fe 2.8Fe 2.8 7363.120616.7Nd十算螺居F：径 d14 1.3 20616.7 16.86mm一一1 一一 .一 ：.120故:螺栓个数图取 10个，蟋T小径不小于 16.86mm。34 .解：单个螺栓所受工作载荷：24D p5002 0.4Fe- 9817.5N8单个螺栓所受总工作载荷：Fa Fr Fe

51、 1.8Fe Fe 2.8Fe 2.89817.527488.9N螺栓危险截面所受应力1.3Fa4 1.3 2788.915.2942149.52MPa:160MPa, .螺栓强度满足。35 . D 36. C 37. B 38. D39 .定心精度好，导向性好，对轴的强度削弱小40 .对轴的强度削弱小齿轮传动1. 一对齿轮传动，已知其传动比为i ,传动效率为，从动轮输出转矩为T2,则 主动轮上的转矩1的计算式为 。A.TiiT2 B.TiT2i C.TiT2 iD.TiT22 .某带式运输机的滚筒由电动机通过一套减速传动系统来驱动，该传动 系统由 三种类型传动组成，其中： a 一套筒滚子链传动；b V带传动；c 一两级 圆柱齿轮减速器。则该传动系统的排列顺序为_0A. 电动机 一a b c 一 滚筒 B. 电动机 一c b a 一 滚C.电动机 一b c a 一 滚筒 D. 电动机 一c a b 一 滚 筒3 .