机械基础 习题答案 颜爱平

模块一机械工程力学基础任务一工程构件的受力分析【练习】1.单选题（1）D（2）D（3）C（4）C（5）A（6）B2.判断题（1）√（2）√（3）√（4）×（5）×（6）√（7）×（8）√（9）√（10）√（11）√（12）√（13）√（14）√（15）√3.答案：4.答案：kN，kN，kN或kN，与x轴角度为：α=33.7°5.答案：任务二工程构件的承载能力分析【练习】1.单选题（1）C（2）A（3）D（4）D（5）D（6）D（7）D（8）C2.判断题（1）√（2）×（3）√（4）√（5）×（6）√（7）×（8）×（9）×（10）√（11）√（12）√（13）×3.答：受力特点：作用于直杆两端的两个外力等值、反向，作用线与杆的轴线重合。变形特点：杆件沿轴线方向伸长（或压缩）。在外力的作用下，构件的内部将产生相互作用的力，称为内力。4.答：作用线与杆的轴线重合，通过截面的形心并垂直于杆的横截面的内力，称为轴力。轴力符号规定：当轴力的方向离开横截面时，杆件产生拉伸变形，轴力取正号；反之，取负号。5.答：横截面上的应力相同等于轴力与截面面积之比；变形等于FL/EA，因材料不同E不同，则变形不同。6.答案：计算出，因此CD杆强度合理。7.解：（1）计算作用在一个铆钉上的力F1=F/4=80/4=20kN（2）按剪切强度公式τmax≤[τ]校核：，则：得：d≥14.57mm（3）按挤压强度公式σjmax≤[σj]校核：，则：得：d≥6.25mm按剪切强度与挤压强度计算，所选铆钉符合要求。8.答案：D≥67mm9.答案：模块二平面机构任务一平面机构运动简图及自由度【练习】1.单选题（1）D（2）B（3）D（4）B（5）D（6）A2.判断题（1）×（2）×（3）×（4）√（5）√（6）√（7）√3.答案：（a）F=3n-2PL-PH=3×7-2×（7+2）-1=2=W，有确定的相对运动。（b）F=3n-2PL-PH=3×4-2×4-2=2=W，有确定的相对运动。（c）F=3n-2PL-PH=3×7-2×（9+1）-0=1=W，有确定的相对运动。（d）F=3n-2PL-PH=3×10-2×（7+7）-0=2=W，有确定的相对运动。4.答案：设计方案不合理。改进方法：以下两种方法都可以。或者任务二铰链四杆机构的类型及演化【练习】1.单选题（1）B（2）B（3）A（4）D（5）C（6）D2.判断题（1）√（2）√（3）×（4）√（5）×（6）√（7）√（8）×（9）√（10）×（11）×（12）√（13）√3.答案：（a）双曲柄机构（b）曲柄摇杆机构（c）双摇杆机构（d）双摇杆机构4.答案：（1）存在曲柄，为曲柄摇杆机构。（2）此机构存在急回特性，θ=23°（3）最小传动角γmin=13°，如图所示（4）当以摇杆为主动件，连杆与曲柄共线时（共2处）存在死点位置。任务三平面四杆机构的设计【练习】1.答案：曲柄的长度为25mm。2.答案：，3.答案：，4.答案：，，模块三凸轮机构【练习】1.单选题（1）B（2）A（3）B（4）A2.判断题（1）×（2）×（3）√（4）×（5）×3.答案：4.答案：（1）先绘制运动线图（2）绘制凸轮轮廓曲线模块四间歇机构【练习】1.填空题（1）相同（2）长度（3）棘轮机构、槽轮机构（4）圆销数（5）槽轮、棘轮（6）摆动、周期（7）拨盘、圆周（8）摇杆、棘轮（9）间歇（10）转动、间歇（11）摩擦（12）2个、较短。2.单选题（1）A（2）A（3）B（4）B（5）B（6）B（7）C（8）B3.判断题（1）×（2）×（3）×（4）√（5）√（6）×（7）×（8）×（9）√（10）×（11）×（12）×（13）√（14）×（15）√（16）×（17）√（18）×4.综合案例分析答案：加工时，主动轴1带动铣刀轴2转动。而另一个主动轴3上的不完全齿轮4和5分别使工件轴10得到正、反两个方向的回转。当工件轴10转动时，在靠模凸轮6和弹簧的作用下，使铣刀轴上的滚轮9紧靠在靠模凸轮6上以保证加工出工件7(乒乓球拍)的周缘。模块五齿轮传动任务一标准直齿圆柱齿轮传动【练习】1.单选题（1）A（2）D（3）A（4）B（5）C（6）C、B（7）C、D（8）D（9）A（10）C（11）C（12）C（13）Ｄ（14）Ｂ（15）Ｄ2.判断题（1）×（2）√（3）√（4）×（5）√（6）×（7）×（8）√（9）×（10）×（11）√3.简答题（1）答案：模数相等、压力角相等，都等于标准值，即：（2）答案：用展成法加工齿轮时，有时会发现刀具的顶部切入齿轮的根部，将齿轮根部的渐开线切去的现象，通常称为根切现象。将加工标准齿轮不发生根切现象时的最小齿数称为最少齿数。（3）答案：轮齿失效形式主要有轮齿折断、齿面磨损、齿面点蚀、塑性变形和齿面胶合五类。预防措施：齿面点蚀：提高齿面硬度、降低表面粗糙度值及合理选择润滑油的粘度。轮齿折断：选择适当的模数和齿宽，采用合适的材料及热处理工艺，减小齿根处的应力集中。齿面磨损：采用闭式传动，提高齿面硬度，减小接触应力，降低表面粗糙度值，保持润滑油的清洁。塑性变形：提高齿面硬度、选用较高粘度的润滑油，避免频繁启动和严重过载。齿面胶合：适宜的润滑油、提高硬度、减小表面粗糙度值、采用抗胶合能力强的齿轮材料。（4）答案：a.应满足齿轮的工作条件。齿轮工作条件可分为闭式齿轮传动、半开式齿轮传动、开式齿轮传动三种形式。对于闭式齿轮传动，一般选择渗碳淬火钢及渗氮钢等机械性能高的合金钢材料。b.应满足齿轮的机械性能。应使齿面具有足够的硬度和耐磨性，以防止齿面的各种失效；齿芯应有足够的韧性，以防止轮齿的弯曲折断。c.应具有良好的加工和热处理工艺性，以达到齿轮的各种技术要求。d.应体现经济性要求。4.答案：=150mm，=160mm，=137.5mm，=140.95mm=300mm，=310mm，=287.5mm，=281.91mma=225mm5.答案：=50，=200mm，=208mm，=190mm，=187.94mm6.答案：z1=40，m=2.5，=20°，=1，=0.25，=100mm，=105mm，=93.75mm，=93.97mm7.答案：m=1.5mm任务二斜齿圆柱齿轮传动【练习】1.选择题（1）C（2）A（3）B（4）B（5）C（6）A（7）C2.判断题（1）×（2）√（3）√3.解答题（1）答案：轮齿在啮合过程中，除啮合的始点、终点外，其余瞬时啮合都是直线接触，但各接触线均不与轴线平行。各接触线的长度都是变化的，轮齿从啮合到脱离啮合的过程中，接触线的长度从零逐渐增到最大值，再由最大值逐渐减小到零，所以斜齿轮上所受的力不具有突变性。斜齿轮较直齿圆柱齿轮传动平稳、承载能力大。斜齿轮在传动中有轴向力，需要安装能承受轴向力的轴承。（2）答案：两齿轮法向模数相等，法向压力角相等，螺旋角大小相等，外啮合方向相反，内啮合相同。即：4.答案：d1=82.82mm，da1=90.82mm，df1=72.82mm，d2=165.64mm，da2=173.64mm，df2=155.64mm，a=124.23mm5.答案：任务三直齿锥齿轮传动【练习】1.单选题（1）C（2）A（3）Ａ2.解答题（1）答案：为了计算和测量方便，规定锥齿轮大端的模数和压力角为标准值。（2）答案：锥齿轮的基本参数有：大端模数m、大端压力角α=20°、分锥角δ、齿顶高系数、顶隙系数、齿数z。（3）答案：一对标准直齿锥齿轮的正确啮合条件为：两轮大端的模数m和压力角α分别相等，即：3.答案：d1=51mm，δ1=68.43°，da1=52.21mm，df1=48.35mmd2=129mm，δ2=21.57°，da2=134.58mm，df2=122.3mmRe=69.36mm4.答案：任务四蜗杆传动【练习】1.选择题（1）B（2）D（3）B（4）A（5）C（6）B（7）A（8）A（9）A（10）D（11）A2.简答题（1）答案：特点：传动比大，在动力传动中一般i=8～100，在分度机构中传动比可达1000；传动平稳，噪声小；结构紧凑。蜗杆传动效率低；蜗轮常需用较贵重的青铜制造，故成本较高。适用场合：用于传递空间两交错轴间的运动和动力，一般轴交角为90°。（2）答案：为了减少滚刀的数量和有利于滚刀标准化，国家标准规定，对于每一个标准模数，只规定1～4种标准的蜗杆分度圆直径，不得任意选取，并把蜗杆分度圆直径与模数的比值称为蜗杆的直径系数，用q表示，即q=d1/m。（3）答案：根据传动原理，轴交角Σ=90°蜗杆传动的正确啮合条件为：蜗杆的轴向模数ma1应等于端面模数mt2，蜗杆的轴向压力角αa1应等于端面压力角αt2，蜗杆导程角γ等于蜗轮螺旋角β，即：（4）答案：轮齿的失效形式:在蜗杆传动中，由于相对滑动速度较大，发热量大而效率低，因此主要的失效形式为齿面胶合与齿面磨损。常用材料:a.为了减摩，通常蜗杆用钢材，蜗轮用有色金属（铜合金、铝合金）；b.高速重载的蜗杆常用15Cr、20Cr渗碳淬火，或45钢、40Cr淬火；c.低速中轻载的蜗杆可用45钢调质；d.蜗轮常用材料有：铸造锡青铜、铸造铝青铜、灰铸铁等。3.答案：q=10mm，d1=90mm，da1=108mm，df1=68.4mmZ2=40，d2=360mm，da2=378mm，df2=338.4mm，a=225mm任务五轮系【练习】1.填空题（1）定轴轮系、周转轮系、混合轮系（2）太阳轮、行星轮、行星架（3）惰轮（4）行星轮系、差动轮系2.判断题（1）×（2）√（3）√（4）×（5）×（6）√（7）√（8）×3.答案：（1）i=100（2）n6=10r/min，方向为顺时针（3）vG=0.13m/s，重物G下降模块六挠性传动任务一带传动【练习】1.简答题（1）答案：因，当确定，过小时，过大使带的根数过多，故不宜小于5m/s。而过大时，由于离心力过大，带与带轮间的正压力减小，摩擦力严重下降，容易使得产生打滑，且此时抖动严重，故不宜大于25m/s。（2）答案：中心距过大，将引起严重抖动。在中心距一定条件下，传动比大，小带轮包角过小。带轮直径过小弯曲应力则过大。故应对三个参数加以限制。（3）答案：由于传动带工作一段时间后，会产生永久变形而使带松弛，影响带传动的工作能力，因此需要采取张紧措施保证一定的初拉力。V带传动常见的张紧装置有：定期张紧装置、自动张紧装置、采用张紧轮张紧装置。当中心距不能调节时，可采用张紧轮将带张紧。张紧轮一般应放在松边内侧，同时应尽量靠近大带轮，以免过分影响带在小带轮上的包角。2.计算题（1）答案：允许传递的最大功率为：P=8.11kW（2）答案：a.选型查表取工况系数，设计功率，由及查选型图选取A型带。b.几何参数计算带轮基准直径选择：参考最小基准直径及带轮基准系列，选取小带轮基准直径=125mm，大带轮直径。带速计算：m/s，在5～25m/s范围内，带速合适。确定基准带长：由＜＜及设计要求初选中心距由基准带长系列选邓基准带度=1600mm。计算实际中心距：e.验算小带轮包角，包角合适。c.确定V带根数查表得单根A带基本额定功率=1.4kW，查表用插入法计算得功率增量=0.12kW，查表得包角系数=0.965，长度系数=0.99，则带根数：，取根。d.计算初拉力及压轴力查得A型带e.带轮结构设计（略）任务二链传动【练习】1.答案：当主动链轮匀速转动时，从动链轮的角速度以及链传动的瞬时传动比都是周期性变化的，因此链传动不宜用于对运动精度有较高要求的场合。2.答案：这些功率曲线是在特定实验条件下测取的试验数据，即两链轮轴心线在同一水平面上，两链轮保持共面，小链轮齿数z1=19，没有过渡链节的单排链传动，载荷平稳且在保证规定的润滑条件下使用寿命为15000h。设计中需要按照实际工作情况与上述特定条件的差异，通过修正系数对名义功率加以修正。f1为应用系数，是考虑链传动的运行条件不同和导致动载荷的原因而引人的动载荷系数。f2为齿数系数，是计入小齿轮齿数不等于19时对于链条额定功率的影响系数。3.答案：链节数最好取为偶数，避免使用过渡链节。为了保证链传动使用中磨损均匀，两链轮齿数应尽量选取与链节数（偶数）互为质数的奇数。中心距较小，则结构紧凑，但是将使单位时间参与啮合工作的次数增加，加快磨损并降低链的疲劳寿命；中心距过大，则链条松边的下垂量较大，传动中易于产生链的上下颤动和拍击，影响传动的平稳性。一般初选中心距a0=（30～50）p。为了保证传动松边一定的下垂度，实际中心距应比上式的计算值小约2～5mm。链传动中心距应该可以调整，以便在链节距增大、链条变长后能够调整链的张紧程度。4.答案：（1）选择链轮齿数：1）根据i=n1/n2=960/330=2.9，根据GB/T1243-2006主要应用的齿数范围为9-150齿。优选齿数为17、19、21、23、25、38、57、76、95和114。一般情况下，小链轮齿数在z1=17～29之间选取；大链轮齿数按照z2=iz1取值并圆整，但其最大齿数也不宜超过114。取z1=23；2）则z2=iz1=2.9×23=66.7，取z2=68（2）确定计算功率PcPc=KAP=1.0×7=7kw（3）初定中心距题目给定中心距无严格要求，一般初选中心距a0=（30～50）p，取a0=40P。（4）计算链条的节数X0X0=126.78，取128节（5）选择链条的型号和确定链条的节距Pc＝1.7Pf1f2Pc=1.7×7×1.1×0.83=10.86kW根据所求出的功率与小链轮转速n1，查图得链号为12A，根据链号查得链条节距为P=19.05mm（6）验算链速v=z1n1P/（60×1000）=23×960×19.05/（60×1000）=7.01m/s＜15m/s，合适。（7）确定链传动的实际中心距=768.39mm（8）链传动作用在轴上的力即压轴力Ft=1000P/v=1000×7/7.01=998.57N=Fr=1.2Ft=1.2×998.57=1198.29N模块七常用联接任务一螺纹联接与螺旋传动【练习】1.单选题（1）A（2）A（3）A（4）A（5）C（6）A（7）B（8）A（9）C（10）C2.判断题（1）√（2）√（3）×（4）√（5）×（6）×（7）√3.简答题（1）答案：螺栓联接用于被联接件不太厚且两边有足够的安装空间的场合。螺钉联接用于不能采用螺栓联接（如被联接件之一太厚不宜制成通孔，或没有足够的装配空间），又不需要经常拆卸的场合。双头螺柱联接用于不能采用螺栓联接且又需要经常拆卸的场合。（2）答案：一定的预紧力可提高联接的刚度、紧密性及防松能力，增大被联接件的摩擦力，提高横向承载能力。（3）答案：螺纹联接在冲击、振动、变载和温度变化大的情况，螺纹摩擦力不稳定，甚至会失去自锁能力，联接就可能松动，联接失效，为此应添加防松措施，保证机械正常运行。常用的防松方法有三种：摩擦防松、机械防松和永久防松。（4）答案：分为传力螺旋、传导螺旋、调整螺旋。4.答案：F=1883.8N5.答案：（1）Tmax=11632.06N·m（2）d1≥30.721，选M36螺栓，公称长度l=120mm，螺栓标记：B5782-86M36×120。任务二键销连接【练习】1.答案：标准代号GB/T1096，普通A型平键，宽度b=18mm，高度h=11mm，长度L=90mm。2.答案：内花键，键数8，小径32mm、配合公差带代号H7，大径36mm、配合公差带代号H10，键宽6mm、配合公差带代号H11，标准代号GB/T1144。3.答案：键连接主要用于轴和轴上回转零件之间的圆周向固定以传递转矩，两侧面为工作面，靠键与槽的挤压和键的剪切传递转矩，属于静连接。平键连接的失效形式有：较弱零件工作面压溃（静连接）、磨损（动连接）、键被剪断（沿aa截面），键剪断一般较少出现，除非有严重过载。根据轴的直径确定平键的截面尺寸，根据强度条件确定键的长度L，对于普通平键通常进行挤压强度计算；而对于导向平键或滑键只进行耐磨性计算，即按工作面上的压力进行条件性的强度校核计算。4.答案：矩形花键采用小径定心，即外花键和内花键的小径作为配合表面。其特点是定心精度高，定心的稳定性好。渐开线花键的定心方式是齿形定心—当齿受载荷时齿上径向力能起到自动定心作用，有利于各齿均匀承受载荷。5.答案：主要用来固定零件之间相对位置的销称定位销；用于轴与轮毂或其他零件之间的连接，传递不大的载荷，称连接销；作为安全装置中的过载剪断元件，称安全销。6.答案：圆柱销靠微量过盈固定在铰光的销孔中，这种销经多次装拆会降低其定位精度和可靠性。圆锥销安装方便，在受横向力时能可靠地自锁，定位精度比圆柱销高，多次装拆对定位精度的影响也较小，应用广泛。7.答案：键的尺寸：GB/T1096-2003键18×11×80最大转矩为1227.6N·m模块八轴系零部件任务一轴【练习】1.选择题（1）B（2）A（3）D（4）A（5）B（6）A（7）A2.判断题（1）√（2）√（3）×（4）√（5）√（6）×（7）×3.简答题（1）答案：轴本身做成轴肩、轴环，另设轴套、轴端挡圈、弹簧挡圈、轴承盖、紧定螺钉、销、圆锥轴颈、轴上螺纹等。（2）答案：键、销、紧定螺钉、过盈配合、型面联结等。（3）答案：a.轴的形状应力求简单，阶梯级数尽可能少。b.键槽、圆角半径、倒角、中心孔等尺寸尽可能统一，以利于加工和检验。c.车制螺纹的轴段应有退刀槽，磨削的轴段应设计砂轮越程槽。d.当轴上有多处键槽时，应使各键槽位于同一圆轴母线上。e.为便于装配，轴端均应有倒角。f.为了便于安装与拆卸，阶梯轴应设计成两端小中间大，便于零件从两端装拆。g.各零件装配应尽量不接触其他零件的配合表面。h.轴肩高度不应妨碍零件的拆卸。4.答案：（1）左、右端盖与箱体端面之间无调整垫片；（2）左边轴承定位轴肩高于轴承内圈；（3）齿轮周向定位键过长，套筒无法装入；（4）套筒顶不住齿轮；（5）右边轴承定位套筒高于轴承内圈；（6）轴身与透盖直接接触，应留有间隙；（7）透盖无密封；（8）轴右端精加工面过长，不便装配轴承；（9）联轴器轴向和端盖接触；（10）联轴器无键槽，无法装入；（11）两个键应布置在同一水平线上；（12）最右端挡圈与轴端接触，联轴器不能轴向定位。任务二轴承【练习】1.选择题（1）A（2）B（3）D（4）B（5）A（6）A（7）D（8）C（9）D、B（10）B2.判断题（1）√（2）√（3）×（4）√（5）√3.简答题（1）答案：球轴承与滚道的接触为点接触，而滚子轴承与滚道的接触为接触面较大的线接触，因此球轴承适合于中轻载、高速的场合；滚子轴承适合于重载、低速的场合。（2）答案：滚动轴承的代号由前置、基本代号、后置代号组成。（3）答案：3129：圆锥滚子轴承，尺寸系列01，为窄特轻系列，轴承内径d=145mm，公差等级为0级。6208：深沟球轴承，尺寸系列02，为(窄)轻系列，轴承内径d=40mm，公差等级为0级。52206：双向推力球轴承，尺寸系列22，为正常高、轻系列，轴承内径d=30mm，公差等级为0级。30316/P4：圆锥滚子轴承，尺寸系列03，为窄中系列，轴承内径d=80mm，公差等级为4级。7209AC/P5：角接触球轴承，尺寸系列02，为窄轻系列，轴承内径d=45mm，公称接触角α=25°，公差等级为5级。（4）答案：一般转速时，轴承套圈滚道和滚动体受变应力作用，滚动轴承的主要失效形式是疲劳点蚀。转速较低的滚动轴承，可能因过大的静载荷或冲击载荷，使套圈滚道与滚动体接触处产生过大的塑性变形。高速工作的轴承，可能因润滑不良等原因引起磨损甚至胶合。（5）答案：选择滚动轴承类型时，应根据轴承的工作载荷（大小、方向和性质）、转速、轴的刚度及其他要求，结合各类轴承的特点进行。（6）答案：润滑的主要目的是减小轴承的摩擦与磨损，还有吸收振动、降低温度和噪声等作用。轴承密封的目的是为了防止外部灰尘、水分及其他杂质等进入轴承，并防止轴承内润滑剂流失。（7）答案：为使轴和轴承相对于机架有固定的位置，并能承受轴向力，必须将轴承进行轴向固定。其形式有双支点单向固定，一支点固定另一支点游动，双支点游动。（8）答案：滑动轴承按其承载方向分为径向滑动轴承和推力滑动轴承。径向滑动轴承主要承受径向载荷；推力滑动轴承主要承受轴向载荷。按结构形式可分为整体式和剖分式。整体式滑动轴承结构简单、制造方便，价格低廉，但轴拆装不方便，衬套磨损后不能修补。故一般应用于低速、轻载和间歇工作的场合。剖分式滑动轴承结构拆装、间歇调整和更换新轴瓦都很方便，故应用广泛。按润滑膜的形成原理不同可分为动压滑动轴承和静压滑动轴承。静压滑动轴承是利用油泵将压力油，通过节流器调压后，输入轴承各油腔内，从而将轴托起，形成液体润滑。这种轴承适用于高速、高精度要求的场合，但结构复杂、成本高。动压滑动轴承是利用相对运动使轴承间隙中形成压力油膜，并将工作表面分开的轴承。（9）答案：轴瓦材料直接影响轴承的性能，在选择轴瓦