青岛理工大学机械设计基础期末复习题及参考答案

机械设计期末复习题

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一.判断：

1.运动副是联接，联接也是运动副。错

2.四阡机构中，曲柄的极位夹角。越大，机构的急回特性也越显著。对

3.在实际生产中，机构的“死点”位置对工作都是不利的，处处都要考虑克服。错

4.分度圆上压力角的变化，对齿廓的形状有影响。对

5.局部自由度是不影响其它构件运动的个别构件的独立运动，因此对机构的自由度也没有影响。

错

6.机构运动简图只表示构件和运动副，所以作图的时候不考虑构件的尺寸和形状。错

7.钱链四杆机构中最短的构件一定是曲柄。错

8.通过离合器联接的两轴可在工作中随时分离。错

9.凸轮转速的高低，影响从动杆的运动规律。错

10.槽轮机构的主动件一定是拔盘。错

二.选择

1.对于钱链四杆机构，当满足杆长之和的条件时，若取（C）为机架，将得到双曲柄机

构。

A.最长杆B,与最短杆相邻的构件C.最短杆D.与最短杆相对的构件.

2凸轮机构从动杆的运动规律，是由凸轮的（D）所决定的。

A.压力角B,滚子C.形状D.轮廓曲线

3对于较链四杆机构，当满足杆长之和的条件时，若取（B）为机架，一定会得到曲柄摇

杆机构。

A.最长杆B.与最短杆相邻的构件C.最短杆D.与最短杆相对的构件

4为保证平面四杆机构良好的传力性能，（B）不应小于最小许用值。

A压力角B.传动角C.极位夹角D.啮合角

5.平面四杆机构无急回特性时，行程速比系数（C）。

A.大于1B.小于1C.等于1

6.机器与机构的区别在于（C）。

A.是否由各种零件经装配而成的组合体B.它们各部分之间是否有确定的相对运动

C.在工作时是否能完成有效的机械功或能量转化

7.曲柄摇杆机构中，曲柄为主动件，则传动角是（D）o

A摇杆两个极限位置之间的夹角B连杆与摇杆之间所夹锐角

C连杆与曲柄之间所夹锐角D摇杆与机架之间所夹锐角

8.图示机构中有（A）虚约束。

A1个B2个C3个D没有

9.在双曲柄机构中，已知三杆长度为a=80,b=150,c=120,则d杆长度为（C）。

Ad<110Bd<190C110WdW190

10.下列凸轮机构中，图_B___所画的压力角是正确的。

c

11.凸轮机构从动杆的运动规律，是由凸轮（B）所决定的。

A转速B轮廓曲线C形状

12.图示机构要有确定运动，需要有（A）原动件。

人1个82个C3个D没有=1

13.采用螺纹联接时，若被联接件总厚度较大，且材料较软，在需要经常装卸的情况下，宜采

用（B）o

A螺栓联接B双头螺栓联接C螺钉联接

14.常用螺纹的线数有单线双线三线三种，其中用于联接和用于传动的各有_A。

A.一种和两种B.一种和三种C.两种和两种D.两种和三种

15.对于钱链四杆机构，当满足杆长之和的条件时，若取_C为机架，将得到双曲柄机

构。

A.最长杆B.与最短杆相邻的构件C最短杆D.与最短杆相对的构件

三.简答题

1、机构的“死点”位置在什么情况下需要克服？在什么情况下应当利用？

答：运动时克服，固定夹紧时利用

2、简述“二力平衡公理”和“作用力与反作用力公理”的区别。

答：一对平衡力是作用于同一物体的两个力，大小相同，方向相反，作用在同一直线上。一

对作用力与反作用力的受力物体必定是两个，大小相同，方向相反，作用在同一直线上。

3、为什么要限制齿轮的最少齿数？

答：防止加工过程中切根（范成法加工齿轮齿数低于17发生根切）.

4、轴的结构设计主要考虑的因素有哪些？

答：轴的毛坯种类、轴上的载荷大小和分布情况、轴上零件的布置及固定方式、轴承种类及

位置、轴的加工和装配工艺性等方面。（轴上零件的轴向、周向定位，装拆，加工工艺）

5、常用螺纹的种类有哪些？各用于什么场合

答：常用螺纹的种类有普通螺纹、管螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹，前两种主要

用于联接，后三种主要用于传动。

四.综合分析题：

（1）无复合较链、局部自由度和虚约束:

=7,P=10,P=0

nLH

F=3n-2P-P=3x7-2x10-0=1

LH

（2）局部自由度：1

n=8,P=11,P=1

LH

F=3n-2P-P=3x8-2x11-1x1=1

LH

2.如图所示一偏置曲柄滑块机构，曲柄AB为原动件，长度为〃产25mm,偏距e=l（）mm,已知最

大压力角CCmax=30°,试求：

B

解：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友，则问题易解。

连杆长度：1BC=b="十°=70〃〃〃

sin

(1)H-yj(a+by-e2--e2=50.6〃“〃

(2)0=aicsin,°、-arcsin—--=6.7973°.K=1.08

0—a)(a+b)

3.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。

□

-32*/3万/351

在4=0、7/3、4t/3和5”/3位置处有柔性冲击；在4=273和7位置处有刚

性冲击。

4.已矢」一对渐开线标准外啮合直齿圆柱齿轮传动的模数"7=5mm、压力角a=20°、中心距a=350mm、

传动比h=5/9,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。

解:

山：q=g二2)=350—①

联立求解即得：马=50,Z2=90

小齿轮：4=250tnni,dal=260nun»dbl=234.9232nnn,sx4=7.854mm；

大齿轮计算略。

机械设计

判断题

1.渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，由于安装不准确，产生了中心距误差，但其传动比的大小仍保持不变。对

2.螺钉联接用需要经常拆卸的场合。错

3.渐开线园柱齿轮齿廓曲线上各点的压力角都相等，且等于20°。错

4.同一模数和同一压力角，但不同齿数的两个齿轮，可以使用一把齿轮刀具进行加工。对

5.齿轮传动时，重合度越大，传动时就会平稳。错

6.闭式软齿面齿轮传动，应先按齿面接触疲劳强度进行设计，再按弯曲疲劳强度校核齿根的弯曲强度。对

7.蜗杆的旋向不会影响蜗轮的传动方向。错

8.当轴上有多处键槽时，应使各键槽位于轴的同一母线上。对

9.滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体和保持架组成。对

10.工作中转动的轴称为转轴。错

二.选择题

1.标准三角带型号的选定，取决于_Ao

A.传递的功率B.带的线速度C.带的圆周力D.高速轴上的扭矩

2.滚动轴承的主要失效形式是（A）

A.疲劳点蚀和磨损B.磨损和塑性变形C.疲劳点蚀和塑性变形

3.螺栓的强度计算是以螺纹的_A_来计算的。

A.小径B.中径C.大径

4.V带传动工作时，与带轮轮槽接触是_C_。

A.带的底面B.带的顶面C.带的两侧面

5.在不完全液体润滑径向滑动轴承的没计中，限制pv值的主要目的是防止轴承_A

A.过度磨损B.塑性变形C.疲劳破坏D.温升过高

6.键的长度尺寸确定的方法是_C—确定。

A.按轮毂长度B.按轮毂长度和标准系列C.经强度校核后再按标准系列7.对正常齿制标

准渐开线直齿圆柱齿轮，当用齿条刀具加工时，不发生根切的最小齿数，Zmin=_B_o

A.14B.17C.21D.23

8.平键、花键、导向键和半圆键的联接都属于_B_。

A.紧键联接B.松键联接C.不可拆联接D.

9.载荷不大，多支点支承的轴系，宜选用_A_

A.深沟球轴承B.调心球轴承C.角接触球轴承D.圆柱滚子轴承

10.汽车下部，由发动机、变速器、通过万向联轴器带动后轮差速器的轴，是_C—。

A.心轴B.转轴C.传动轴

11.普通平键联接传递动力是靠_B___o

A.两侧面的摩擦力B.两侧面的挤压力

C.上下面的挤压力D.上下面的摩擦力

12.在下列四种型号的滚动轴承中，只能承受径向载荷的是_B_o

A.6208B.N208C.30208D.51208

13.下列四种螺纹中，传动性能最好的是（D）.

A.粗牙普通螺纹B.细牙普通螺纹C.梯形螺纹D.锯齿形螺纹

14.普通平键有三种型式,其中工—平键多用在轴的端部。

A.圆头B.平头C.单圆头

15.能满足超越要求的机构是_B—

A.外啮合棘轮机构B.内啮合棘轮机构C.外啮合槽轮机构D.内啮合槽轮机构

三.简答题

1、四杆机构曲柄存在的条件是什么？

答：1.连架杆与机架中必有一杆为四杆机构中的最短杆；

2、齿轮的失效形式有哪些？采取什么措施可减缓失效发生？齿轮强度设计准则是如何确定的？

答：齿轮的失效形式有五种：

1）轮齿折断。减缓措施：增大齿根的圆角半径、提高齿面加工精度慕增大轴及支承的刚度；

2）齿面点蚀。改进措施：提高齿面硬度、降低表面粗糙度星增大洞滑油粘度；

3）齿面磨损。改进措施：采用闭式传动、降低齿面粗糙度慕保持良好的润滑；

4）齿面胶合。改善措施：提高齿面硬度、降抵齿面粗糙度、选用抗胶合性能较好的齿轮副材

料、采用抗胶合润滑油、减少模数、降低齿高；

5）塑性变形。改善措施：提高齿面硬度、采用粘度高的润滑油。

齿轮强度设计准则的确定是根据齿轮传动的工作方式慕齿轮的材料、硬度、失效形式来定的。

3.一般来说，带传动的打滑多发生在大带轮上还是小带轮上？

答：小带轮，因为它接触面积小

4.在什么情况下凸轮机构的从动杆才能得到运动的停歇？

答：向径、高度无变化

5.螺纹联接的自锁条件是什么？在公称直径，螺旋升角，摩擦系数相同的情况下，试比较三角

形螺纹、梯形螺纹、矩形螺纹的自锁性（简述理由）。

答：螺旋升角小于当量摩擦角；由于当量摩擦角的关系，三角螺纹自锁最好，矩形最差

四.综合分析题:

1.计算下列机构的自由度，若有虚约束、复合校链和局部自由度，需指出。

(1)(2)

解：

(1)

局部自由度：2,虚约束：2

n=5,PL=6,PH=2

F=3H-2PL-PH=3X5-2X6-1X2=1

(2)

复合较链：1，局部自由度：1

n=9,PL=12,PH=2

F=3n-2PL-PH=3x9-2xl2-lx2=l

2.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/a°=50mm,导

路的偏距e=20mm,求曲柄长度d和连杆长度瓦

B

解：

对△GAC2，有:

H2=(b-a)2+(b+a)2-203-a)(b+a)cosG一①

另有：

sin(ZAC2D)=[(b-a)/H]sinO

XjRtAADC2,有：

sin(NAC2D尸e/(b+a)

从而有:

H=[(b+a)(b-a)/e]sin0—②

当。(或K)、e、H已知时，联立求解式①、②，可直接得：

a=­y]H:-(2e///sin^)(l-cos^)

b=^H2+(2eH/sin^)•(1+cos0)

对「本题，由已知条件可解出:a=21.5mm,b=46.5mm

3.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9(/后从动件的位移和凸轮机

构的压力角。

解:

a

4.试分析图（a）,（b）,（c）,（d）中的结构错误，分别说明理由并画出正确的结构图。图示卷扬机

由电动机驱动，传动系统由万向联轴器及定轴轮系组成，卷筒与齿轮采用螺栓联接。试分析轴I、

II、III、IV各属于什么类型的轴（各轴自重不计）。

电幻机

解：

轴I只受转矩，属于传动轴。轴II既受弯矩，又受转矩，属于转轴。轴HI、IV只受弯矩，均为心

轴。

机械设计基础复习题及答案

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一、分析题（共45分）

1.（8分）画出图示机构的机构运动简图，并计算机构的自由度（写出完整公式）。

说明该机构有无确定运动。

2.（8分）标出图示导杆机构的全部瞬心位置。

3.（7分）如图所示的较链四杆机构中，已知各构件的尺寸：

（1）判断该轨链四杆机构是否满足杆长条件，并确定该校链四杆机构的类型?

（2）若获得双摇杆机构，应选何杆为机架？

4.（10分）对心滚子推杆凸轮机构如图所示，凸轮以5顺时针转动，在图中标出:

（1）凸轮基圆和理论廓线；

（2）凸轮机构在A、B点处的压力角QA和四；

（3）韭杆的最大升程也

,Z

5.（12分）如图所示的轮系中，已知各轮的齿数Zi=30,Z2=45,Z3=80,Z3=20,Z4=40,Z4=30,

Z5=45O试求传动比沁，并在图中标出各轮转向。

6.（8分）画出图示机构的机构运动简图，并计算机构的自由度（写出完整公式）,

说明该机构有无确定运动。

7（8分）如图所示的机构，已知机构位置和各构件尺寸，原动件以角速度叫匀速

转动。

（1）标出所有瞬心位置；

（2）求出图示位置构件3的角速度33大小及其转动方向。

8.（7分）如图所示的锐链四杆机构中，已知/^fi=30mm,/fiC=HOmm,/co=80mm,

/^D=120mmo试分析：

（1）判断该校链四杆机构是否满足杆长条件，并判断机构为何种类型（写出分析过程）；

（2）若各杆长度不变，如何获得双摇杆机构。

9.（10分）如图所示的偏置滚子直动盘形凸轮机构，已知偏矩为e。现求:

（1）在图上画出凸轮的理论轮廓曲线、偏距圆及基圆；

（2）标出凸轮从图示位置转过90°时的压力角a和位移5

二、简答计算题（共45分）

1.（8分）如图所示，钢制液压油缸壁厚为10mm,油压为p=l.5MPa,D=160mm,其上盖

的螺栓个数z=8,残余预紧力FR=1.6FE。螺栓材料性能等级为4.8级，安全系数S=3,试求螺

纹小径。

2.（10分）已知输出轴上的锥齿轮Z4的转向，。欲使中间轴上的轴向力能部分抵消，试求:

（1）确定蜗杆传动的螺旋线方向和蜗杆的转向；

（2）在图中标出各轮轴向力的方向。

3.（7分）简述链传动的组成及其多边形效应，并分析其体现的链传动特点。

4.（10分）分析轴系结构中有哪些零件，并指出其中的错误。

5.（10分）己知代号为7208AC滚动轴承的转速为3000r/min,基本额定动载荷C=35200N,

所受当量动载荷P=2360N,丁作温度不高，丁作中有轻微冲击，载荷系数为试分

析：

1）此轴承代号的含义；2）计算轴承的寿命（单位为h）；3）比较滚动轴承与滑动轴承的不

同。

6.（8分）如图所示，用两个M10的螺钉（小径di=8.376mm）固定一牵曳钩，若螺钉力学

性能等级为4.6级，安全系数为S=l.5,可靠性系数C=l.2,接合面摩擦系数f=0.15,求其

允许的牵曳力。

7.（10分）试在图中画出作用下斜齿轮3和锥齿轮2上的圆周力、轴向力、径向力的作用线

和方向，并给出轮3的旋向和轮2的转向。

8.（7分）简述带传动的打滑与弹性滑动，并比较两者的异同，并分析其体现的带传动特点。

9.（8分）从轴的结构设计角度，分析其中有哪些零件（写出三个），并指出其中的错误。

答案

一、分析题（共45分）

L（8分）

（1）机构运动简图如图（5分，其中标注2分）

机构自由度:

（2）n=3,Pi=4,Ph=0

分，其中写出公式给分）

F=3n-2Pi-Ph=3x3-4x2=l（32

2.（8分）

解：两构件直接连接的瞬心每个1分，共4分；

两构件非直接连接的瞬心每个2分，共4分。

3.（7分）

答：（1）30+90<60+80,满足杆长条件。（2分）最短杆为机架，为双曲柄机构。（2分）

（2）若获得双摇杆机构，应选长度为90的杆为机架。（2分）

4.（10分）

解：（1）基圆（2分）理论廓线（2分）

（2）A、B处压力角（各2分）（3）H（2分）

5.（12分）

解：

；_Z2Z3Z4Z5_Z3Z4Z5

*15—

Z}Z2ZyZ^Z]ZyZ^*

=8（8分，其中公式5分）

各轮转向如图中箭头所示。（4分）

6（8分）

答：（1）机构运动简图:（4分）

（2）机构自由度：n=3,Pi=4,Ph=O

F=3n-2PrPh=3乂3孙2=1（3分，其中写出公式给2分）

该机构自由度数和原动件数目相等，所以有确定运动。（1分）

7.（8分）

（2）因为为构件1，3的瞬心，则有：

利丽=必福（1分）

得到，回=々心3（逆时针）（1分）

8.（7分）

解：（1）由于几十/AD=30+120=150mm,/BC+/CD=80+110=190mm,

故：IAB+IAD<IBC+ICD满足杆长条件C（2分）

且最短杆1为连架杆，机构为曲柄摇杆机构。（2分）

（2）各杆长度不变时，选用构件3为机架时，可获得双摇杆机构。（3分）

9.（10分）

解:11）理论廓线如图示（2分）偏距圆如图示（2分）基圆如图示（2分）

12）压力角。如图示（2分）位移5如图示（2分）

二、简答计算题（共45分）

1.（8分）

单个螺栓承受的工作载荷（2分）

残余预紧力FR=1.6FE,单个螺栓上的总工作拉力Fa=FE+FR=9.8kN（2分）

4.8级对应g=320MPa,[0=oJS=107MPa（2分）

小径由＞12.3mm（2分）

2.（10分）

1）蜗杆右旋、顺时针转动（4分）

2）蜗杆：轴向力垂直纸面向内、径向力竖直向下、圆周力水平向左；

蜗轮：圆周力垂直纸面向外、径向力竖直向上、轴向力水平向右；

锥齿轮3：轴向力水平向左、径向力竖直向下、圆周力垂直纸面向外:

锥齿轮4：径向力水平向右、轴向力竖直向上、圆周力垂直纸面向里;

3.（7分）

组成：内、外链板、销轴、套筒、滚子（2分）

多边形效应：滚子链绕在链轮上形成正多边形，使得其链条前进的速度、垂直链条前进方向的速度、及

从动轮的角速度都是周期性变化的。（3分）

链传动的特点：瞬时传动比是变化的，不易用于高速。（2分）

4.（10分）

键、滚动轴承、轴承端盖、套筒、齿轮（3分）

1）半联轴器未做轴向固定；

2）两个轴承端盖与箱体之间加调整垫片；

3）左轴承内圈定位套筒过高；

4）左轴承端盖与轴接触，应留有间隙并加密封圈;

5）固定齿轮的键过长；

6）齿轮过定位；

7）右轴承内圈定位轴肩过高；

8）弹性挡圈画法错误

（7分）

5.（10分）

1）代号含义

AC一一接触角25。；内径d=40mm；尺寸系列代号02；7——角接触球轴承（4分）

2）£=3（1分）

h（3分）

3）摩擦性质不同：滑动摩擦和滚动摩擦

结构形式不同：滑动轴承简单，滚动轴承由内外圈、滚动体和保持架组成。（2分）

6.（8分）

（1）确定螺栓材料的许用应力

由螺栓性能等级为4.6可知，螺栓材料的屈服极限氏=240MPa,

螺栓材料的许用应力［力=as/S=240/1.5=160MPa（2分）

（2）确定螺栓连接允许的最大预紧力，由紧螺栓连接的强度条件

Ux1.3F0I4x1.3x40000

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Jn[a]Jnx100

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Fa<[小青/4/l.3=6781.7N（3分）

螺栓连接允许的最大预紧力Fmax=6781.7N）

（3）确定螺栓组连接允许传递的最大横向力

由紧螺栓连接承受横向载荷的平衡条件

mzfFa>CF

F<mzfFa/C=lx2x0.15x6781.7/1.2=1695N（3分）

7,（10分）

轮3右旋；转向水平向右；（4分）

轮1：轴向力水平向左、径向力竖直向上、圆周力垂直纸面向里;rr

轮2：径向力水平向右、轴向力竖直向下、圆周力垂直纸面向外:

轮3：轴向力竖直向上、径向力水平向左、圆周力垂直纸面向外;AS

轮4：轴向力竖直向下、径向力水平向右、圆周力垂直纸面向里;

（6分）

8.（7分）

弹性滑动由带的弹性和拉力差引起，不可避免；打滑是指过载引起的全面滑动，可以避免。

弹性滑动是局部带在局部轮面上发生微小的相对滑动；打滑是整个带在整个轮面上发生显著的相对滑动；

弹性滑动造成传动比不稳定，引起带的磨损、温升；打滑引起带严重磨损，甚至传动失效：但可过载保护。（5

分）

其体现的带传动特点：

带传动为传动比不准确；带传动打滑是其失效形式，也起到过载保护作用。（2分）

9（8分）

键、滚动轴承、轴承端盖、套筒、齿轮（3分）

1）两个传动件未做周向固定；

2）两个轴承端盖与箱体之间加调整垫片；

3）轴承内圈定位套简过高；

4）安装轴承的轴段应与其右端分开；

5）右传动件左端未轴向定位的键过长；

6）中间传动件过定位；

（6分〕

一、选择题（每小题I分，共10分）

1.用于制造滚动轴承套圈及滚动体的常用材料是—;

A）45,B）GCrl5,C）HT200,D|Q235

2.—决定了从动件的运动规律；

A）凸轮转速，B）凸轮轮廓曲线，C）凸轮的形状

3.一对标准齿轮传动，大小齿轮齿面接触应力分别为g1,82，则存在;

A）0HI>0«2，C）OHl=Orf2

4.两个被联接件之一较厚，材料较软，强度较低，且需要经常装拆时，所用的螺纹联接应为

—联接；

A）螺栓，B）双头螺柱，C）螺钉，D）紧定螺钉

5.昔传动与齿轮传动相比的一个优点是—;

22

A）可缓和冲击、吸收振动，B）传动比稳定，C）寿命长，D）效率高Mv=ylM~（aT）

6.按弯扭合成计算轴的强度时,计算当量弯矩公式中的系数。是考虑—'一

__9

A）材料抗弯与抗扭的性能不同，B）弯曲应力和扭转切应力的循环性质不同，C）强度理论的要

求

7.齿轮根切的现象发生在—的场合；

A）齿数较少，B）齿数较多，C）模数较小，D）模数较大

8.不能保证固定不变的传动比的传动是—;

A）齿轮传动，B）带传动，C）蜗杆传动

9.齿轮采用渗碳淬火的热处理方法，则齿轮材料只可能是（…）。

A.45号钢B.ZG340-640C.20CrD.38CrMnAIA

10.一对标准渐开线圆柱齿轮要正确啮合，它们的（...）必须相等。

A.直径dB.模数mC.齿宽bD.齿数z

二、填空题（每空1分，共20分）

1.一个没有任何约束的物体，它有个自由度。

2.带传动的主要失效形式是、及带与带轮的磨损。

3.平键联接靠键和键槽的传力，高度方向有,不会影响轴与轴上零件的

对中。

4.常用的滑动轴承材料分为金属材料、和三类。

5.受轴向外载荷的螺栓联接，其螺栓的轴向总载荷等于工作载荷与之和。

6.行程速比系数K是表示银链四杆机构性质的参数。

7.既受到扭矩又受到弯距的轴称为o

8.在用范成法加工齿轮时，若被加工齿轮的齿数小于一，则可能出现根切现象。

11.螺杆相对于螺母转过一周时，它们沿轴线方向相对移动的距离是螺旋的0

12.在V带传动设计中，限制带轮最小直径主要是为了限制带传动中的o

13.开式齿轮传动的主要失效形式是和。

14.滚动轴承的配合制度是轴承与轴的配合为,轴承与轴承座孔的配合

为o

三、问答题（有4小题，每题5分，共20分）

1.螺纹联接的防松方法，按工作原理来分可分为哪几种？要求每一种举一例。

2.什么是滚动轴承的基本额定寿命和基本额定动载荷？

3.试解释带传动中弹性滑动和打滑现象。弹性滑动和打滑会引起什么后果？二者都可以

避免吗？

4.钱链四杆机构的基本形式有几种？

四、计算题（每小题10分，共50分）

1.计算下列图1结构的自由度，并指出机构中的复合钱链、虚约束。

(2)

图1图2

2.在图2示锥齿轮组成的行星轮系中，各齿轮数4=20,Z2=27,Z2'=45,Z^=40,已知

齿轮1的转速〃=330r/min,试求转臂H的转速nH（大小与方向）。

3.有一轴用一对46309轴承支承，轴承的基本额定动负载G=48.IkN,内部轴向力

S=0.7Fr,己知轴上承力F”2500N,吊=1600N,轴的转速n=960i7min,尺寸如图3所

示。若取载荷系数2,试计算轴承的使用寿命。

Fa/FWFa/F>e

ftr

XYXY

0.7100.410.85

6

25

^ZJ_

(7^1771

LZJ"Il\N

西l//iK\i

4

T_

图3

图4

4.如图4所示的轮系中,已知ZI=Z2=Z4=Z5=20,Z3=Z6=60,齿轮1的转速Q=1440（r7min）,求齿

轮6的转速（大小及方向）（方向用箭头表示）。

5、已知一正常齿制的标准直齿圆柱齿轮，齿数zl=20,模数m=2mm,拟将该齿轮作某外啮合

传动的主动齿轮，现须配一从动齿轮，要求传动比i=3.5,试计算从动齿轮的几何尺寸及两轮

的中心距。

《机械设计基础》试题答案

一、选择题（每小题1分，共20分）

ABDACBACACACBBACBBDA

二、填空题（每空1分洪10分）

1.用简单的线条和规定的符号代表构件和运动副，并按一定比例绘制各运动副的相对

位置，因而能说明机构各构件间相对运动关系

2.P0,25,特轻，深沟球；

3.挤压，摩擦，对心性不好；

三、问答题（每题5分，共20分）

1.答：（1）强度、塑性、摩擦顺应性和嵌入性好；（2）跑合性、减摩性和耐磨性好;

（3）耐腐蚀性强；（4）润滑性和导热性良好；（5）工艺性好

2.答：

序号螺纹联接的基本类型适用的场合

1螺栓普通螺栓联接两被联接件通孔

联接校制孔螺栓联接两被联接件通孔,且两被联接件需要精确固定相对位置，或承受

横向载荷

2双头螺柱联接被联接件之一太厚不宜制成通孔,材料又较软,且需经常拆卸

3螺钉联接被联接件之一太厚不宜制成通孔,受力不大，且不需经常拆卸

4紧定螺钉联接固定两个零件的相对位置，且力或转矩不大时；也用于调整零件

的位置

3.答：内圈，内圈用来和轴颈装配。外圈，外圈用来和轴承座装配。滚动体，滚动体

的作用是当内圈、外圈相对转动时，滚动体在内、外圈的滚道间滚动，从而形成滚动摩擦。

保持架，保持架的作用是避免相邻的滚动体直接接触。

1.3广

4.答:螺栓受到拉应力。和扭转剪应力T的作用。二a1<［o］。一拉应力,

dl一螺栓最小直径，［。］一许用拉应力。

四、计算题（每小题10分，共50分）

1.解:

Tidn_7ix60x600_

1.88m/s<[V]

60x1000-60x1000

由8=L2J=1.2x60=72mm得

BdL」

J=5x72x60=21600N=21.6kN

由=得

Bd

xBxd/V=10x72x60=22978.7N=22.98kN

1.88

所以轴承允许的最大载荷为[片，F2]min,即片皿二a=21.6kN

2.解：

由松螺栓联接的设计公式得螺纹小径为

/\1QUX25X103右八一

a,=_------=J------------=23.033mm

1\^[a]V3.14x60

3.解：

有效拉力凡=1000/yp=1000X8/10=800N

又知：:凡内=2月

则紧边拉力£=2K=1600N

根据欧拉公式

F?

得当量摩擦系数尸=ln(£/E)/<z=ln2/(3.14X120/180)

=0.693/2.0933=0.331

4.解题要点：

(1)本题所示为一个定轴轮系。

(2)其转动比为

zzzz_zz_60X60

，子.(』)2235636

z(z2z4z5ziz420X20

“6=3=——=160(r/min)

"129

齿轮6的转向与齿轮1的转向相同。如图所示。

36

25__

~V7^~

KZJ1x^1

(7^rxi

14

TT

5.解：根据给定的传动比,,可计算从动轮的齿数

Z2=/Zi=3.5x20=70

已知齿轮的齿数z2及模数m,由表5-2所列公式可以计算从动轮各部分尺寸。

分度圆直径di=mi2=2X70=140mm

齿顶圆直径da2=(z2+2/)a')m=(70+2X1)2=144mm

齿根圆直径df=(z2-2ha*-2c')m=(70-2X1-2X0.25)2=135mm

全齿高h=(2ha+c)m=(2X1+0.25)2=4.5mm

=

中心距a==-y(2|+z2)|^(20+70)=90mm

机械设计基础复习题A

一、填空题

1.两构件通过或接触组成的运动副称为高副。

2.满足曲柄存在条件的较链四杆机构，取与最短杆相邻的杆为机架时，为一

机构，取最短杆为机架时，为机构。

3.在凸轮机构中，常见的从动件运动规律为运动时，将出现冲

击。

4.直齿圆柱齿轮作接触强度计算时，取处的接触应力为计算依据，其

载荷由对齿轮承担。

5.为使两对直齿圆柱齿轮能正确啮合，它们的和必须分

别相等。

6.两齿数不等的一对齿轮传动，其弯曲应力等；两轮硬度不等，其

许用弯曲应力等。

7.V带传动的主要失效形式是和o

8.在设计V带传动时，V带的型号是根据和选取的。

9.链传动中的节距越大，链条中各零件尺寸，链传动的运动不均

匀性O

10.工作时只受不承受的轴称为心轴。

二、选择题

1.渐开线标准齿轮的根切现象发生在（）0

A.模数较大时B.模数较小时C.齿数较少时D.齿数较多时

2.在下列四种型号的滚动轴承中，（）必须成对使用。

A.深沟球轴承B,圆锥滚子轴承C.推力球轴承D.圆柱滚子轴承

3.在下列四种类型的联轴器中，能补偿两轴的相对位移以及可以缓和冲击、吸

收振动的是（）。

A.凸缘联轴器B.齿式联轴器C,万向联轴器D.弹性套柱销联轴器

4.在银链四杆机构中，机构的传动角7和压力角a的关系是（）o

A.y—aB./=90°—aC./=90°+aD./=180°—a

5.对于普通螺栓联接，在拧紧螺母时，螺栓所受的载荷是（）。

A.拉力B.扭矩C.压力D.拉力和扭矩

三、判断题（正确的打“，错误的打

“X”）

1.在银链四杆机构中，当最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆长度之和时，

为双曲柄机构。（）

2.在凸轮机构中，基圆半径取得较大时，其压力角也较大。（）

3.在平键联接中，平键的两侧面是工作面。（）

4.斜齿圆柱齿轮的标准模数是大端模数。（）

5,带传动在工作时产生弹性滑动是由于传动过载。（）

6.转轴弯曲应力的应力循环特性为脉动循环变应力。（）

7.向心推力轴承既能承受径向载荷，又能承受轴向载荷。（）

8.圆盘摩擦离合器靠在主、从动摩擦盘的接触表面间产生的摩擦力矩来传递转

矩。（）

四、问答题

1.试述齿廓啮合基本定律。

2.试述螺纹联接防松的方法。

3.试分析影响带传动承载能力的因素。

五、分析判断题

1.在钱链四杆机构中，己知，A8=150mm,lBC=350mm,lCD=320mm,

几=400mm,试判断该机构的类型，并给出判断依据。

题五、1图

题五、2图

六、计算题

(a)(b)

题六、1图

2.已知轮系如2图所示中，4=25、Z2=50.Z5=Z6=20.Z3=40,

Z4=80,H,=900r/min,且顺时针转动。求杆系H的转速和回转方向。

七、结构题

下图为斜齿轮、轴、轴承组合结构图。齿轮用油润滑，粕承用脂润滑，指出

该结构设计的错误。要求:

1.在图中用序号标注设计错误处;

2.按序号列出错误，并用文字提出改正建议;

3.不必在图中改正。

机械设计基础复习题A答案

一、填空题

1.点线2.曲柄摇杆，双曲柄3.匀速刚性4.节线一对5.模数m压

力角6.相等不相等7.打滑疲劳断裂8.计算功率Pc小轮转速m

9.越大增大10.弯矩转矩

二、选择题

CBDBD

三、判断题

XXVXXXXV

四、问答题

1.所谓齿廓啮合基本定律是指：作平面啮合的一对齿廓，它们的瞬时接触点的公

法线，必于两齿轮的连心线交于相应的节点C,该节点将齿轮的连心线所分的两

个线段的与齿轮的角速成反比。

2.螺纹连接的防松方法按工作原理可分为摩擦防松、机械防松及破坏螺纹副防松。

摩擦防松有：弹簧垫圈、双螺母、椭圆口自锁螺母、横向切口螺母

机械防松有：开口销与糟形螺母、止动垫圈、圆螺母止动垫圈、串连钢丝

破坏螺纹副防松有：冲点法、端焊法、黏结法。

3.初拉力F。、包角a、摩擦系数f、带的单位长度质量q、速度v。

五、分析判断题

1.解：此四杆机构的四杆满足杆长和条件

Lab+LadWLbc+Led

且由题已知机构以最短杆的邻边为机架，故此机构为曲柄摇杆机构

六、计算题

1.a）解：F=3n—2PL—Ph=3x5—2x7—0=1

此题中存在复合较链，5个构件组成复合较链，共有4个低副

b）解：F=3n—2PL-Ph=3x4—2x5—l=l

此题中滚子为局部自由度

2.解：由题意的得，5-3-64组成行星轮系

i54H=n5-加/加一nH=-Z3XZ4/Z5XZ6

因为1—2—5组成定轴轮系

ii2=ni/n2=ni/n5=Z2/Z)

所以n5=450r/min

把n4—0及ns—450r/min代入_L式

nH=5.55r/min

这表明系杆H的旋转方向和齿轮1的一致

七、结构题

答：

1、左、右两边轴承端盖均无调整垫片

2、左边轴承内圈固定错误，轴肩高过内圈高度

3、键过长

4、齿轮轮毂的长度要长过与其配合的轴段的长度l-2mm

5、套筒高度高过右边轴承内圈的高度

6、右边轴承端盖与轴要留有间歇

7、右边轴承端盖与轴间要有密封圈

8、和右端轴承相配合的轴端作成阶梯轴，便于装拆

9、两端的轴承要设有挡油环

10、联轴器没有周向定位。

机械设计基础复习题B

一、选择题

1.在曲柄摇杆机构中，为提高机构的传力性能，应该

A.增大传动角yB.减小传动角丫

C.增大压力角aD.减小极位夹角。

2.渐开线标准齿轮的根切现象，发生在

A.模数较大时B.模数较小时

C.齿轮较少时D.齿数较多时

3.斜齿圆柱齿轮的法面模数mn与端面模数利的关系式，应该是

A.mn=mtsinBB.m^mjcosB

C.mn=mtcosPD.mn=mtcosa

4.调节周期性速度波动的方法是在机械中加一个飞轮，其作用是使

A.机械运转速度的波动可以消除

B.机械运转速度的波动可以减小

C.机械运转的平均角速度3如可以减小

D.机械运转的平均角速度3m可以增大

5.动平衡的条件是，回转件中各个质量产生的

A.离心力的合力等于零

B.离心力的合力和合力偶矩均等于零

C.离心力的合力偶矩等于零

D.离心力的合力和合力偶矩均不等于零

6.仅受预紧力F'作用的紧螺栓联接，其螺栓的计算应力。8=13F'/£d；,将拉应力增

大30%的原因是考虑

A.安装时可能产生的偏心载荷

B.载荷可能有波动

C.拉伸和扭转的复合作用

D.螺栓材料的机械性能不稳定

7.在一般工作条件下，齿面硬度HBW350的闭式钢制齿轮传动，通常的主要失效形式为—

A.轮齿疲劳折断B.齿面疲劳点蚀

C.齿面胶合D.齿面塑性变形

8.齿轮传动中，轮齿的齿面疲劳点蚀，通常首先发生在

A.齿顶部分B.靠近节线的齿顶部分

C.齿根部分D.靠近节线的齿根部分

9.标准斜齿圆柱齿轮传动中，查取齿形系数YF数值时，应按

A.法面模数mnB.齿宽b

C.实际齿数ZD.当量齿数X。

10.普通圆柱蜗杆分度圆直径的计算式是

A.B.di=mnq

C.di=maiziD.di=mnzi

11.带传动在工作时产生弹性滑动，是由于

A.包角。太小B.初拉力Fo太小

C.紧边与松边拉力不等D.传动过载

12.在一定转速下，要减轻滚子链传动的运动不均匀性和动载荷，应该

A.增大节距p和增加齿数乙

B.增大节距p和减少齿数乙

C.减小节距p和减少齿数乙

D.减小节距。和增加齿数乙

13.转轴弯曲应力。b的应力循环特征为

A.r=—1B.r=0

C.r=+l