机械设计基础课后答案(1-18章全)正式完全版
第11章 蜗杆传动
11.1 蜗杆传动的特点及使用条件是什么？
答：蜗杆传动的特点是：结构紧凑，传动比大。一般在传递动力时，10~80i =；分度传动时只传递运动，i 可达1 000；传动平稳，无噪声；传动效率低；蜗轮一般用青铜制造，造价高；蜗杆传动可实现自锁。
使用条件：蜗杆传动用于空间交错(90
)轴的传动。用于传动比大，要求结构紧凑的传动，传递功率一般小于50kW 。
11.2 蜗杆传动的传动比如何计算？能否用分度圆直径之比表示传动比？为什么？
答：蜗杆传动的传动比可用齿数的反比来计算，即1221i n n z z ==；不能用分度圆直径之比表示传动比，因为蜗杆的分度圆直径11d mq mz =≠。
11.3 与齿轮传动相比较，蜗杆传动的失效形式有何特点？为什么？
答：蜗杆传动的失效形式与齿轮传动类似，有点蚀、弯曲折断、磨损及胶合。但蜗杆传动中蜗轮轮齿的胶合、磨损要比齿轮传动严重得多。这是因为蜗杆传动啮合齿面间的相对滑动速度大，发热严重，润滑油易变稀。当散热不良时，闭式传动易发生胶合。在开式传动及润滑油不清洁的闭式传动中，轮齿磨损较快。
11.4 何谓蜗杆传动的中间平面？中间平面上的参数在蜗杆传动中有何重要意义？ 答：蜗杆传动的中间平面是通过蜗杆轴线且垂直于蜗轮轴线的平面。中间平面上的参数是标准值，蜗杆传动的几何尺寸计算是在中间平面计算的。在设计、制造中，皆以中间平面上的参数和尺寸为基准。
11.5 试述蜗杆直径系数的意义，为何要引入蜗杆直径系数q ?
答：蜗杆直径系数的意义是：蜗杆的分度圆直径与模数的比值，即1q d m =。引入蜗杆直径系数是为了减少滚刀的数量并有利于标准化。对每个模数的蜗杆分度圆直径作了限制，规定了1~4个标准值，则蜗杆直径系数也就对应地有1~4个标准值。
11.6 何谓蜗杆传动的相对滑动速度？它对蜗杆传动有何影响？
答：蜗杆传动的相对滑动速度是由于轴交角90∑=
，蜗杆与蜗轮啮合传动时，在轮齿节点处，蜗杆的圆周速度1v 和蜗轮的圆周速度2v 也成90
夹角，所以蜗杆与蜗轮啮合传动时，
齿廓间沿蜗杆齿面螺旋线方向有较大的相对滑动速度s v ，其大小
为
s 1cos v v λ==。
相对滑动速度对蜗杆传动有较大的不利影响，滑动速度的大小对齿面的润滑情况、齿面失效形式、发热以及传动效率都有很大影响。相对滑动速度较大，温升高，润滑油变稀、油膜不易形成，散热不好时极易发生胶合失效形式。在开式传动中，磨损较严重，使蜗杆传动的寿命较短。
11.7 蜗杆的头数1z 及升角λ对啮合效率各有何影响？
答：蜗杆传动的啮合效率为1v tan tan()
λ
ηλρ=
+；由此式可知，当蜗杆的升角λ越大，蜗
杆传动的效率越高。1
tan z q
λ=
。当q 一定时，1z 越大，λ越大，效率越高。 11.8 蜗杆传动的效率为何比齿轮传动的效率低得多？ 答：蜗杆传动的效率比齿轮传动的效率低得多，是由于蜗杆传动中啮合处的相对滑动速度较大，摩擦大，发热量大，啮合效率低。
11.9 为什么对蜗杆传动要进行热平衡计算？当热平衡不满足要求时，可采取什么措施？
答：由于蜗杆传动中蜗轮齿和蜗杆齿面间有较大的相对滑动速度，所以发热量大，传动效率低。如果蜗杆传动的散热条件差，使工作温度过高，润滑油粘度降低，油膜破坏，引起润滑失效，导致齿面胶合，并加剧磨损。所以，对连续工作的闭式蜗杆传动进行热平衡计算是为了使产生的热量及时散出去，不发生胶合失效。
当热平衡不满足要求时，应采用不列措施，以增加传动的散热能力：（1）在箱体处增加散热片，以增大散热面积；(2)在蜗杆轴伸上装风扇，以提高散热系数；（3）在油池中在装蛇形冷却水管，以降低油温；（4）大功率的蜗杆减速器，可采用压力喷油润滑。
11.10 蜗杆传动的设计准则是什么？
答：蜗杆传动的主要失效形式是胶合、磨损，但目前尚缺乏可靠的计算方法。因此，对闭式蜗杆传动，一般按蜗轮齿面接触疲劳强度来设计，并校核齿根弯曲疲劳强度；对于开式蜗杆传动，通常只需按弯曲疲劳强度进行设计。以上的强度计算为条件性计算。
此外，对连续工作的闭式蜗杆传动还必须作热平衡计算，以保证油温不超过许用值。
11.11 常用的蜗轮、蜗杆的材料组合有哪些？设计时如何选择材料？
答：常用的蜗轮、蜗杆的材料组合应具有好的减摩性、耐磨性和抗胶合性能。 蜗杆常用碳铜或合金钢制成，对高速重载的蜗杆应进行淬硬并磨削，一般蜗杆可采用调质钢。
蜗轮多数用青铜制造，视滑动速度大小选不同含锡量的铜合金。当s 5m v >时选用锡青铜，当s 5m s v <时选用铝铁青铜（蜗杆必须淬硬），当s 2m s v <时蜗轮可用灰铸铁制
作。
11.12 试分析如题11.12图所示的蜗杆传动中，蜗杆、蜗轮的转动方向及所受各分力的方向。
题11.12
答：蜗杆、蜗轮的转动方向及所受各分力的方向如题11.12答案图所示。
题11.12答案图
11.13 设计运输机的闭式蜗杆传动。已知电动机功率3kw P =，转速960r min n =，蜗杆传动比21i =，工作载荷平稳，单向连续运转，每天工作8h,要求使用寿命为5年。
答：(1)选择材料。蜗杆选用45钢调质，硬度＜350HB 。蜗轮选用铝铁青铜：ZCuAl10Fe3。
（2）确定蜗轮传递的转矩2T 。估计效率0.78η=，
65213
9.5510210.78 4.910N mm 960
T T i η==??
??=?? （3）选择蜗杆头数和蜗轮齿数。选蜗杆头数12z =，蜗轮齿数2121242z iz ==?=。 （4）确定许用应力。查表11.7，估计s 3m s v =，[]H 180MPa σ=。查表11.8，
[]F 112MPa σ=。
(5)确定模数和蜗杆分度圆直径。取载荷系数 1.1K =，则
[]2
2
2
5
3122H 4804801.1 4.9102173mm 42180m d KT z σ????≥=??= ? ? ?????? 查表11.2得2312500mm m d =，由此得 6.3,10m q ==。 蜗杆分度圆直径：1 6.31063mm d mq ==?= 蜗轮分度圆直径：22 6.342264.6mm d mz ==?= 中心距：()()21042 6.3163.8mm 2
2
q z m a ++?=
==
（6）计算蜗杆螺旋线升角λ。
12
arctan
arctan 11.3110
z q λ=== （7）按齿根弯曲强度校核。计算齿根弯曲应力F σ。
2F F2121.53cos KT Y d d m
λ
σ=
查表11.5，F2 2.3Y =。
[]5F F 1.53 1.1 4.910cos11.31= 2.317.7363264.6 6.3
σσ????=≤??
故弯曲疲劳强度合格。 （8）验算传动效率η。
11
163960
3.17m /s 601000
601000
d n v ππ??=
=
=??
1s 3.17
3.23m /s cos cos11.31v v λ=
==
查表11.9得v 0.041f =，v 231 2.52ρ'== ，则效率η为
()()
tan11.310.95~0.970.77~0.79tan 11.31 2.52η==+
与原估计η=0.78相近。 （9）热平衡计算。箱体散热面积
1.75
20.33m 100a A ??
= ?
??
1.75
2163.80.330.783m 100??== ?
??
取室温020C t = ，散热系数2
s 15W /(m C)K =?
,则
()1
10s 10001P t t K A
η-=
+
()100010.783
20C 170.783
-?=
+?
49.6C 20C 69.6C 70C =+=<
结论：合格。 （10）选择精度等级。
22
2264.6960
0.63m /s 601000
60100021
d n v ππ??=
=
=???
因v <1.5m/s ，可选用9级精度。
（11）绘制蜗杆、蜗轮零件工作图（略）。
11.14设计起重设备用闭式蜗杆传动。蜗杆轴的输入功率17.5kW P =,蜗杆转速
1960r min n =，蜗轮转速248r min n =,间歇工作，每日工作4h ，预定寿命10年。
答： （1）
选择蜗杆、蜗轮材料。蜗杆选 45钢调质，硬 度<45HRC ；蜗轮选锡青铜
Z.Cu.Sn10P1砂型；[]H '180MPa σ=。
（2）
确定许用应力。7h 60L 60481430010 3.4610N nj ==?????=?
①
HN
0.86K === [][]H H HN 1800.86155MPa K σσ=?=?=
②
FN
0.675K === [][]F F FN '460.67531MPa K σσ=?=?=
（3）
选择蜗杆头数z 1，蜗轮齿数z 2。因用于起重，选蜗杆头数z 1，
12/960/4820i n n ===，2120z iz ==
（4）
计算蜗轮传递的转矩
2
T ,估计
η=0.75，则
66217.5
9.5510200.75 1.1210N mm 960
T T i η==???
?=?? （5）
确定模数、直径系数。取K =1.2，则
[]2
2122H 480m d KT z σ??
≥
? ???
2
63
4801.2 1.121032222mm 20155??=??= ????
查表11.2，按23
1=35840mm m d 计算，取16,8.75m q ==，则
1168.75140mm d mq ==?= 22z 1620320mm d m ==?=
()()2z /28.752016/2230mm a q m =+=+?=
（6） 计算蜗杆螺旋线升角λ。
1z 1arctan
arctan 6.58.75
q λ=== （7）验算齿根弯曲强度。查表11.5得F2 2.76Y =，则
2F F2121.53cos m
KT Y d d λ
σ=
61.53 1.2 1.1210cos 6.5 2.7614032016
????=???
[]F 2.85 2.767.9MPa σ=?=<
弯曲强度合格。 （8）验算传动效率。
12
1140960
7m /s 601000
601000
d n v ππ??=
=
=??
1s 7
7.05m /s cos cos6.5v v λ=
==
查表11.9得v v 0.027,133 1.55f ρ=== ，则
()
()
tan 0.95~0.97tan v λ
ηλρ=+
()tan 6.50.95~0.970.76~0.78tan8.05==
与估计的效率0.75相近。
（9）因起重设备工作不连续，可不作散热计算。
11．15如题11.15图所示为蜗杆-斜齿轮传动，为使轴Ⅱ上的轴向力抵消一部分，斜齿轮3的旋向应如何？画出蜗轮及斜齿轮3上的轴向力的方向。
答：如题11.15所示，斜齿轮3的旋向为左旋，Ⅱ轴上的轴向力抵消一部分。斜齿轮3的轴向力a3F 向左，蜗轮上的轴向力向右。
第12章 齿轮系
12.1 定轴齿轮系与行星齿轮系的主要区别是什么？
答：主要区别是：定轴齿轮系运转时齿轮轴线相对于机架固定，而行星齿轮系运转时则有一个或几个齿轮的轴线相对于机架不固定。
12.2 各种类型齿轮系的转向如何确定？()1m -的方法适用于何种类型的齿轮系？ 答：定轴轮系的转向可用()
1
m
-的方法或在图上画箭头的方法确定；行星轮系的转向
应根据其转化机构经计算确定；()
1
m
-方法适用于平面圆柱齿轮定轴轮系。
12.3 “转化机构法”的根据何在？ 答：根据在于运动的相对性原理。
12.4 摆线针轮行星传动中，针轮与摆线轮的齿差为多少？ 答：齿数差为1。
12.5 谐波齿轮传动是怎样工作的？谐波齿轮传动中刚轮与柔轮的齿数差如何确定？ 答：谐波齿轮传动是利用波发生器使柔轮产生可控的弹性变形而实现柔轮与刚轮的啮合及运动传递。刚轮与柔轮的齿数差 2
12H2
z z z i --=
式中：z 1—刚轮齿数;
z 2—柔轮齿数;
i H2—波发生器与柔轮的传动比。
12.6 谐波齿轮减速器与摆线针轮减速器相比有何特点？
答：谐波齿轮减速器与摆线针轮减速器相比有以下特点：结构简单，体积小，重量轻，安装方便，传动效率高，但使用寿命相对不如摆线针轮减速器。
12.7 如题12.7图所示的某二级圆栓齿轮减速器，已知减速器的输入功率1P =3.8kW,转速1n =960r/min ，各齿轮齿数1z =22，2z =77，3z =18，4z =81，齿轮传动效率η齿=0.97，每对滚动轴承的效率η滚=0.98。求：（1）减速器的总传动比IIII i ；（2）各轴的功率、转速及转矩。
题12.7图
解：（1）总传动比()2
24IIII 137781
115.752218
z z i z z ?=-?
==?
(2)轴I 的功率I 1P P =η滚=3.80.98 3.724kW ?= 转速I n =960r/min 转矩3
1
I 1
9.5510378.02N m P T n =?=? 轴II ：II I P P = η齿η滚=3.54kW
1II 1
222
960274.29r /min 77
z n n z ==?= 3
II
II II
9.55101235.527N m P T n =?=? 轴III ：P III =P II η齿η滚=3.37kW
3
III II
4
60.95r /min z n n z == 3
III
III III
9.5510528.031N m P T n =?=?
12.8 在如题12.8图所示的齿轮系中，已知各齿轮齿数（括号内为齿数），3'为单头右旋蜗杆，求传动比15i 。
题12.8图
解：234515123425306030
902025130z z z z i z z z z ???=
==???''
12.9 如题12.9图所示为车床溜板箱手动操纵机构，已知齿轮1、2的齿数z 1=16，z 2=80，齿轮3的齿数z 3=13，模数m =2.5mm,与齿轮3啮合的齿条被固定在床身上。试求当溜板箱移动速度为1m/min 时的手轮转速。
题12.9图
解：手轮转速
2311000100080
49r /min 3.14 2.51316
z n mz z π=
?=?≈??
12.10 如题12.10图所示为汽车式起重机主卷筒的齿轮传动系统，已知各齿轮齿数z 1=20，z 2=30，z 6=33，z 7=57，z 3=z 4=z 5=28，蜗杆8的头数z 8=2，蜗轮9的齿数z 9=30。试计算i 19，并说明双向离合器的作用。
题12.10图
解：247919136830285730
38.862028332
z z z z i z z z z ???=
=≈???
双向离合器向上或向下闭合可改变传动系统的末端件的转向，实现正反转。
12.11 如题12.11图所示的差速器中，已知z 1=48，z 2=42，2z '=18，z 3=21，n 1=100r/min ，n 3=80r/min ，其转向如题12.11图所示，求n H 。
题12.11图
解：这个差速器是由圆锥齿轮1、2、2'、3、行星架H 以及机架4所组成的差动轮系，1、3、H 的几何轴线互相重合，因此由式（12.2）得
321H H 133H H 21100214249
80184848
H z z n n n i n n n z z '--?=
==-=-=----?
式中齿数比i 前的“-”号是由转化机构用画箭头的方法确定的。解上式得
H 880
9.07r /min 97
n =
≈ 其结果为正值，表明H 的转向与轮1的转向相同。
12.12 在如题12.12图所示齿轮系中，已知z 1=22，z 3=88，3z '=z 5，试求传动比i 15。
题12.12图
解：齿轮1、2、3及行星架H 构成行星齿轮系；齿轮3'、4、5构成定轴齿轮系。
有n H =n 5； n 3=3n ' （式①）
对于定轴轮系： 5
3'531'
z i z =
=，3n '与n 5的方向相反，即 35H n n n '=-=- （式②）
对于行星轮系： 3
131
4H
z i z =-
=-，即 1H
3H
4n n n n -=-- （式③）
联立①、②、③式，得
1
1H H
9n i n =
=
因H 5n n =，故151H 9i i ==。
第13章机械传动设计
13.1简述机械传动装置的功用。
答： (1) 把原动机输出的速度降低或增速。
（2) 实现变速传动。
（3）把原动机输出转矩变为工作机所需的转矩或力。
（4）把原动机输出的等速旋转运动，转变为工作机的转速或其它类型的运动。
（5）实现由一个或多个原动机驱动若干个相同或不同速度的工作机。
13.2选择传动类型时应考虑哪些主要因素？
答：根据各种运动方案，选择常用传动机构时，应考虑以下几个主要因素：
（1）实现运动形式的变换。
（2）实现运动转速（或速度）的变化。
（3）实现运动的合成与分解。
（4）获得较大的机械效益。
13.3常用机械传动装置有哪些主要性能？
答：（1）功率和转矩；（2）圆周速度和转速；（3）传动比；（4）功率损耗和传动效率；（5）外廓尺寸和重量。
13.4机械传动的总体布置方案包括哪些内容？
答：总体布置方案包括合理地确定传动类型；多级传动中各种类型传动顺序的合理安排及各级传动比的分配。
13.5简述机械传动装置设计的主要内容和一般步骤。
答：（1）确定传动装置的总传动比。
（2）选择机械传动类型和拟定总体布置方案。
（3）分配总传动比。
（4）计算机械传动装置的性能参数。性能参数的计算，主要包括动力计算和效率计算等。
（5）确定传动装置的主要几何尺寸。
（6）绘制传动系统图。
（7）绘制装置的装配图。
第14章轴和轴毂连接
14.1轴按功用与所受载荷的不同分为哪三种？常见的轴大多属于哪一种？
答：轴按功用与所受载荷不同可分为心轴、传动轴和转轴三类。常见的轴大多数属于转轴。
14.2轴的结构设计应从哪几个方面考虑？
答：轴的结构设计应从以下几方面考虑：（1）轴的毛坯种类；（2）轴上作用力的大小及其分布情况；(3)轴上零件的位置、配合性质以及连接固定的方法；（4）轴承的类型、尺寸
和位置；（5）轴的加工方法、装配方法以及其它特殊要求。
14.3制造轴的常用材料有几种？若轴的刚度不够，是否可采用高强度合金钢提高轴的刚度？为什么？
答：制造轴的常用材料有碳素钢和合金钢。若轴的刚度不够，不可采用高强度合金钢提高轴的刚度。因为合金钢与碳素刚的弹性模量相差不多。
14.4轴上零件的周向固定有哪些方法？采用键固定时应注意什么？
答：轴上零件的周向固定有键、花键和销联结以及过盈联结和成型联结等。
采用键固定时应注意加工工艺与装配两个方面的问题。加工工艺必须保证键槽有一定的对称度。对于键的工作表面，在装配时必须按精度标准要求选定一定的配合；对于键的非工作表面，必须留有一定的间隙。
14.5轴上零件的轴向固定有哪些方法？各有何特点？
答：常见的轴向固定方法有轴肩、轴环定位，螺母定位，套筒定位及轴端圈定位等。
轴肩、轴环定位的特点是简单可靠，能承受较大的轴向力，应用广泛。螺母和止动电圈定位的特点是固定可靠，可承受大的轴向力，常用于固定轴端零件。套筒定位的特点是结构简单，用于轴向零件轴向间距L不大时，可减少轴的阶梯数。套筒与轴的配合较松，故不宜用于高速。轴端挡圈定位用于轴端零件的固定，可承受较大的轴向力。
14.6在齿轮减速器中，为什么低速轴的直径要比高速轴的直径大得多？
答：根据轴的设计计算公式d≥
转速越高，所要求的轴的最小直径就越小。所以低速轴的直径要比高速轴的直径大得多。
14.7在轴的弯扭合成强度校核中，α表示什么？为什么要引人α？
答：在轴的弯扭合成强度校核中，α表示修正系数。α是考虑到由弯矩产生的弯曲应
τ循环特性不同引入的应力校正系数。
力σ和由扭矩产生的扭转剪应力
T
14.8常用提高轴的强度和刚度的措施有哪些？
答：为了提高轴的强度，可选用优质碳素钢或合金钢，并进行适当的热处理以及表面处理。同时还应从改进零件的结构、采用合理的轴和结构设计等措施来提高轴的强度和刚度。具体地说可从下面几方面来考虑：
（1）采用阶梯轴的结构，使轴的形状接近等于强度条件，以充分利用材料的承载能力。（2）尽量避免各轴段剖面突然变化，以降低局部的应力集中，提高轴的疲劳强度。（3）改变轴上零件的布置，有时可以减小轴上的载荷。
（4）改进轴上零件的结构也可以减小轴上的载荷。
14.9试述平键连接和楔键连接的工作特点和应用场合。
答：平键的两个侧面是工作面，工作是靠键与键槽侧面的挤压来传递转矩。平键连接结构简单、装拆方便，对中性好，应用最广，但它不能承受轴向力，故对轴上零件不能起到轴向固定作用。
楔键的上下两面为工作面，工作是靠键的楔紧作用来传递转矩的，同时还能承受单方向的轴向载荷。楔键连接仅适用于传动精度不高、低速、载荷平稳且对中要求较低
的场合。
14.10 如题14.10图所示为二级圆柱齿轮减速器。已知：z 1=z 3=20，z 2=z 4=40，m =4mm ，高速级齿宽b 12=45mm ，低速级齿宽b 34=60mm,轴I 传递的功率P =4kW,转速n 1=960r/min,不计摩擦损失。图中a 、c 取为5～20mm ,轴承端面到减速箱内壁距离取为5～10mm 。试设计轴II ，初步估算轴的直径，画出轴的结构图、弯矩图及扭矩图，并按弯扭合成强度校核此轴。
答：（1）选择轴的材料，确定许用应力选用45钢，正火处理由表14.4查得B σ=600MPa 。 (2)按扭转强度估算直径。根据表14.1得C =107～118mm 。
(
)(
23112z z 96020/40480r /min 107~118~23.9mm
n n n d ===?=≥=
考虑到键槽会削弱轴的强度取d =30mm 。
（3）拟出轴的结构。根据轴在危险截面的直径，并考虑已给定的齿轮宽度，以及轴的结构、工艺等有关因素，拟出轴的结构图如题14.10答案图a 所示。图中安装滚动轴承的直径定为25mm ；采用深沟球轴承型号为6205，宽度B =15mm ，安装高度为3mm 。
此外，两 轮间距离取为10mm ，并根据减速箱体的结构，定出两轮到滚动轴承边缘的距离为15mm 。
（4）按弯扭合成强度，校核轴径。
① 画出轴的受力图如题14.10答案图b 所示。
轴的转速()2112z z 96020/40480r /min n n =?=?= 大齿轮2的直径mm d mz ?=22==440160 小齿轮3的直径3342080mm d mz ==?=
轴的转矩6
9.55104/48079583.3N mm T =??=?
大齿轮2的圆周力()t222/279583.3/160994.8N F T d ==?= 径向力r2t2tan 994.8tan 20362N F F α=== 小齿轮3的圆周力t332/1989.6N F T d == 径向力r3t3tan 20724.1N F F ==
题14.10答案图
② 作水平面内的弯矩图，如题14.10答案图c 所示。 支点反力为：
()()HA t223t33/F F l l F l l
=++
()994.862.552.51989.652.5/1601367.85N
=?++?=????
()()HB t21t312/F F l F l l l =++
()994.8451989.6107.5/1601616.55N
=?+?= (其中
l
1=450mm,
l 2=62.5mm, l 3=52.5mm )
I-I 截面处弯矩为：HI HA 11367.854561553.3N mm M F l ==?=? II-II 截面处弯矩为：HII HB 31616.5552.584868.9N mm M F l ==?=? ③ 作垂直面的弯矩图：如题14.10答案图d 所示。 支点反力为：
()()VA r223r33/362115724.152.5/16022.6N F F l l F l l =+-=?-?=???? ()()VB r21r312/36245724.1107.5/160384.7N F F l F l l l =-+=?-?=-????
I-I 截面弯矩为：VI VA 122.6451017N mm M F l ==?=?
II-II 截面弯矩为：VII VB 3384.752.520196.8N mm M F l ==-?=-? ④
作合成弯矩图M =
如题14.10图e 所示。
I II 61561.7N mm 87239N mm
M M ==?=?
⑤ 作转矩图如题14.10答案图f 所示。
6229.5510/79583.3N mm T P n =?=?
⑥ 求当量弯矩。取0.6α=。
I-I 截面
eI M =
77909.6N mm ==?
II-II 截面
eII M =
99452N mm ==?
⑦ 确定危险截面及校核强度。因为eII eI m m >，且轴上还有键槽，故II-II 可能为危险截面，故对截面II-II 进行校核；III-III 、IV-IV 截面直径为25mm ，虽然较小且有应力集中，但因其不受扭矩作用且弯矩不大，故不对其校核。
II-II 截面
()3eII eII /99452/0.1M W d σ==?()399452/0.130MPa 36.8MPa =?=
查表得[]1b 55MPa σ-=，满足[]e 1b σσ-≤的条件，故设计的轴有足够的强度，并有一
定裕量。
14.11 设计一齿轮与轴和键连接。已知轴的直径d =90mm ，轮毂宽B =110mm ，轴传递的扭矩1800N m T =?，载荷平稳，轴、键的材料均为钢，齿轮材料为锻钢。
答：由题意可知齿轮与轴的键连接，要求有一定的定心，故选择普通平键 ，圆头（A 型）。由表①4.5查得，当d =90mm 时，键的剖面尺寸b =25mm, h =14mm 。由轮毂宽B =110mm ，选键长L =100mm 。因载荷平稳且轴、键的材料为钢，齿轮材料为锻钢，所以由表14.6查得许用挤压应力jy 125~150MPa σ??=??,键的工作长度为l =L -b =100-25=75mm 。
键连接工作面上的挤压应力p σ，即
()()()p jy 4/4 1.8106/90147576.2T dhl σσ??==????=
由以上计算可知选择的键连接的挤压强度是足够的，故可用。
第15章 轴承
15.1 滚动轴承的主要类型有哪些？各有什么特点？ 答：（1）深沟球轴承。主要承受径向载荷，也能承受一定的双向轴向载荷、可用于较高转速。
（2）圆锥子轴承。内、外圆可分离，除能承受径向载荷外，还能承受较大的单向轴向载荷。
（3）推力球轴承。套圈可分离，承受单向轴向载荷。极限转速低。
（4）角接触球轴承。可用于承受径向和较大轴向载荷，α大则可承受轴向力越大。 （5）圆柱滚子轴承。有一个套圈（内、外圈）可以分离，所以不能承受轴向载荷。由于是线接触，所以能承受较大径向载荷。
（6）调心球轴承。双排球，外圈内球面、球心在轴线上，偏位角大，可自动调位。主要承受径向载荷，能承受较小的轴向载荷。
15.2 绘制下列滚动轴承的结构简图，并在图上表示出轴承的受力主向：6306、N306、7306ACJ ，30306、51306。
答：按表15.2中表示的简图及受力方向绘制。
15.3滚动轴承的基本额定动载荷C 与基本额定静载荷C ο在概念上有何不同，分别针对何种失效形式？
答：（1）基本额定动载荷C 与基本额定静载荷C ο在概念上区别在于“动”与“静”二字的区别。C 是指轴承在L 10（单位为106r ）时轴承能承受的最大载荷值；C ο是指在静载荷下极低速运转的轴承。
（2）C 下的失效形式为点蚀破坏；C ο下为永久塑性变形。
15.4 何谓滚动轴承的基本额定寿命？何谓当量动载荷？如何计算？
答：基本额定寿命是指一批同型号的轴承在相同条件下运转时，90%的轴承未发生疲劳点蚀前运转的总转教，或在恒定转速下运转的总工作小时数，分别用L 10、L 10h 表示。
当量动载荷是轴承在当量动载荷P 作用下的寿命与在实际工作载荷（径向和轴向载荷）条件下的寿命相等。其计算方式为
()P r a P f XF YF =+
15.5滚动轴承失效的主要形式有哪些？计算准则是什么？ 答：对于一般转速的轴承（10Y /min 对于高速轴承，除疲劳点蚀外其工作表面的过热也是重要的失效形式，因此除需进行寿命计算外还应校验其极限转速。 对于低速轴承（n <1r/min ），可近似地认为轴承各元件是在静应力作用下工作的，其失效形式为塑性变形，应进行以不发生塑性变形为准则的静强度计算。 15.6 滚动轴承寿命计算中载荷系数F P 及温度系数F t 有何意义？静载荷计算时要考虑这两个系数吗？ 答：因滚动轴承工作时，各个元件上的载荷及应力都是变化的，当量动载荷只是一个理论值。实际上，轴承上的载荷，由于机器的惯性、零件精度高低等其他影响因素，往往F r 和F a 和实际是有差别的，而这种差别很难从理论上精确求出，为了计及这些影响，故引进载荷系数f P 。 一般轴承只能在低于120C 的工作条件下使用，当轴承工作温度120C t > 时，轴承元 件材料组织变化，硬度降低等因素对轴承承载能力有影响，故引入温度系数f T 。 对静载荷计算时，一般不考虑这两个系数。 15.7 在进行滚动轴承组合设计时应考虑哪些问题？ 答：在进行轴承组合设计时应考虑如下几个问题：（1）轴承的轴向固定；（2）轴承组的轴向固定；（3）轴承组合的调整；（4）轴承组合支承部分的刚度和同轴度；（5）轴承的预紧；（6）轴承的配合与装拆；（7）轴承的润滑与密封等。 15.8 试说明角接触轴承内部轴向力F S 产生的原因及其方向的判断方法。 答：由于接触角α的存在，使得轴承在承受径向载荷时会产生一个内部轴向力F S ，其方向由外圈的宽边指向窄边。 15.9 为什么两端固定式轴向固定适用于工作温度不高的短轴，而一端固定、一端游动式则适用于工作温度高的长轴？ 答：主要原因为温度高时，轴的轴向变形量大，无法依靠轴承本身的游隙来补偿，只得依靠一端游动式来补偿。 15.10 为什么说轴承预紧能增加支承的刚度和提高旋转精度？ 答：预紧后能消除轴承的游隙并使滚动体和内、外圈接触处产生弹性变形，这样就可提高轴承的刚度和旋转精度。 15.11 为什么角接触轴承通常要成对使用？ 答：其目的是消除或减小内部轴向力的影响。 15.12 列举工厂中滚动轴承与滑动轴承的实际应用。（去工厂实习时注意观察） 答：学生去工厂进行实习，注意观察滚动轴承和滑动轴承的实际应用。 15.13 轴承常用的密封装置有哪些？各适用于什么场合？ 答：密封是为了阻止润滑剂从轴承中消失，也为了防止外界灰尘、水分等侵入轴承。 按照密封的原理不同，可分为接触式密封和非接触式密封两大类，前一类用于速度不高的场合，后一类可用于高速。接触式密封有毡圈密封、皮碗密封等；非接触式密封有间隙式、迷宫式等。 15.14 滑动轴承有哪几种类型？各有什么特点？ 答：滑动轴承的类型有如下几种： （1） 径向滑动轴承。承受径向载荷。 （2） 推力抽承。承受轴向载荷。 15.15 对轴瓦、轴承衬的材料有哪些基本要求？ 答：对轴瓦、轴承衬的材料有如下基本要求： （1） 具有足够的抗冲击、抗压、抗疲劳强度。 （2） 具有良好的减摩性、耐磨性和磨合性。 （3） 具有良好的顺应性和嵌藏性。； （4） 具有良好的工艺性、导热性和耐腐蚀性。 15.16 试通过查阅手册比较6008、6208、6308、6408轴承的内径d 、外径D 、宽度B 和基本额定动载荷C ，并说明尺寸系列代号的意义。 答：（1）6008。内径d 为40mm ，外径D 为68mm ，宽度B 为15mm,基本额定动载荷r C 为17.0kN 。 （2）6208。d =40mm ，D =80mm ，B =18mm, r C =29.5kN 。 （3）6308。d =40mm ，D =90mm ，B =23mm, r C =40.8kN 。 （4）6408。d =40mm ，D =110mm ，B =27mm, r C =65.5kN 。 在代号中，右起第一、二位数，表示内径代号，上述例子中为08，表示内径尺寸为08×5=40mm 。 在代号中，右起第三、四位数，表示尺寸系列代号。第三位为直径系列代号，第四位为宽度系列代号。如为01则可省略不表示。在6008中，第三位为0，表示直径系列代号，宽度系列代号也为0，可省略。在6208中，2为直径系列代号，在6308、6408中，3、4均为直径系列代号。代号中右起第五、六、七位表示类型代号。在此例中，由于宽度系列代号为0，省去，第四位就缺了，第五、六位等无数字，故类型代号就占第四位了。6代表深沟球轴承类型。 15.17 一深沟球轴承受径向载荷F r =7500N ，转速n =2000r/min ，预期寿命[]h 4000h L =，中等冲击，温度小于100C 。试计算轴承应有的径向基本额定动载荷r C 值。 解:(1)求当量动载荷。由表15.12取载荷系数f P =1.5,由式(15.2)得当量动载荷P 为 P r 1.5750011250N P f F ==?= (2)计算轴承的径向基本额定动载荷。由表15.14取f T =1，深沟球轴承寿命指数3ε=，根据式(15.6)可得 []1 1 3 h r 66T 6011250602000400088085N 10110n L P C f ε ??????≥ == ? ????? 所以该轴承应有的C r =88085N 。 15.18 30208轴承基本额定动载荷r C =63000N 。（1）若当量动载荷P =6200N ，工作转速 n =750r/min,试计算轴承寿命L 10h ；（2）若工作转速n =960r/min ，轴承的预期寿命 []h 10000h L =，求允许的最大当量动载荷。 解：（1）根据式(15.5)得（取f T =1，10 3 ε= ） 1066 3 T 10h 101016300050110h 60607506200f C L n P ε ????? = == ? ? ??? ?? （2）由式（15.5）[]6T 10h h 1060f C L L n P ε ??=≥ ??? 可得[]1 10 6 6 3 T 1010 1630009359N 606096010000h P f C n L ε ????≤=??= ? ? ?????? ? 所以，允许的最大当量动载荷9359N P ≤。 15.19 直齿轮轴系用一对深沟球轴承支承，轴颈d =35mm,转速n =1450r/min ，每个轴承受径向载荷r F =2100N ，载荷平稳，预期寿命[]h 8000N L =，试选择轴承型号。 解：（1）计算当量动载荷P 。查表15.12取P f =1.1，根据式(15.2)得 P r 1.121002310N P f F ==?= （2）计算所需的径向额定动载荷。由式(15.6)得 []1 1 3 h 66T 602310601450800020471N 10110n L P C f ε ?????? = == ? ??? ?? （3） 轴承型号。查手册，根据d =35mm 选得6270轴承，其r 25500N 20471N C =>，故选用6207轴承合适。 15.20 一对7210C 角接触球轴承分别受径向载荷F r1=8000N ，F r2=5200N ，轴向外载荷F A 的方向如题15.20图所示。试求下列情况下各轴承的内部轴向力S F 和轴向载荷a F 。（1）F A =2200N ；(2)F A =900N ；(3)F A =1120N 。 题15.20图 解：（1）F A =2200N 。计算轴承内部轴向压力S F 。根据表15.16，内部轴向力S r F eF =，查轴承手册得7210C 轴承or C =32000N 。 图a 一、填空题 1 作平面运动的三个构件共有___3__个瞬心，它们位于_ 一条直线__ 上。 2带传动工作时，带中的应力由以下三部分组成（1）紧边和松边拉力产生的拉应力、（2）离心力产生的拉应力、（3）弯曲应力。最大应力发生在紧边进入小带轮处。 3 带传动的主要失效形式是打滑和疲劳破坏___ 。 4 一对渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合条件是：模数相等__ 和分度圆压力角相等。 5 在矩形螺纹、锯齿形螺纹和三角形螺纹三种螺纹中，传动效率最高的是矩形 螺纹，自锁性最好的是三角形螺纹，只能用于单向传动的是锯齿形 螺纹。 6螺纹的公称直径是大径，确定螺纹几何参数关系和配合性质的直径是中径。 7普通平键的工作面为键的__侧__面，楔键的工作面为键的_上下表___面，普 通平键的截面尺寸h b 是根据___轴径_ 确定的。 8代号为62308的滚动轴承，其类型名称为深沟球轴承，内径为 40 mm，2 为宽度系列代号， 3 为直径系列代号。 9在凸轮机构四种常用的推杆运动规律中，等速运动规律有刚性冲击；等加速等减速运动规律和余弦加速度运动规律有柔性 冲击；正弦加速度运动规律无冲击。 10自由度数目为 1 的周转轮系称为行星轮系。 11在齿轮传动设计时，软齿面闭式传动常因_____齿面点蚀_ 而失效，故通常先按__齿面接触疲劳__ 强度设计公式确定传动的尺寸，然后验算齿轮的 ____齿根弯曲疲劳____ 强度。 二、问答题 1．按轴工作时所承受的载荷不同，可把轴分成几类如何分类 答：根据轴工作时承受的载荷情况，可以将轴分成三类： 一、转轴：既承受转矩也承受弯矩； 二、心轴：只承受弯矩不承受转矩； 三、传动轴：只承受转矩不承受弯矩 《机械设计基础》试题七答案 一、填空（每空1分，共20分） 1、渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，正确啮合条件是模数相等，压力角相等。 2、凸轮机构的种类繁多，按凸轮形状分类可分为：盘形凸轮、移动凸轮、圆柱凸轮。 3、 V带传动的张紧可采用的方式主要有：调整中心距和张紧轮装置。 4、齿轮的加工方法很多，按其加工原理的不同，可分为范成法和仿形法。 5、平面四杆机构中，若各杆长度分别为a=30，b=50，c=80，d=90，当以a为机架，则该四杆机构为双曲柄机构。 6、凸轮机构从动杆的运动规律，是由凸轮轮廓曲线所决定的。 7、被联接件受横向外力时，如采用普通螺纹联接，则螺栓可能失效的形式为__拉断。 二、单项选择题（每个选项0.5分，共20分） （）1、一对齿轮啮合时 , 两齿轮的 c 始终相切 (A)分度圆 (B) 基圆 (C) 节圆 (D) 齿根圆 （）2、一般来说， a 更能承受冲击，但不太适合于较高的转速下工作。 (A) 滚子轴承 (B) 球轴承 (C) 向心轴承 (D) 推力轴承 （）3、四杆机构处于死点时，其传动角γ为A 。 （A）0°（B）90°（C）γ>90°（D）0°<γ<90° （）4、一个齿轮上的圆有 b 。 （A）齿顶圆和齿根圆（B）齿顶圆，分度圆，基圆和齿根圆 （C）齿顶圆，分度圆，基圆，节圆，齿根圆（D）分度圆，基圆和齿根 （）5、如图所示低碳钢的σ－ε曲线，，根据变形发生的特点，在塑性变形阶段的强化阶段(材料恢复抵抗能力)为图上 C 段。 （A）oab （B）bc （C）cd （D）de （）6、力是具有大小和方向的物理量，所以力是 d 。 （A）刚体（B）数量（C）变形体（D）矢量 （）7、当两轴距离较远，且要求传动比准确，宜采用。 (A) 带传动 (B)一对齿轮传动 (C) 轮系传动（D）螺纹传动 （）8、在齿轮运转时，若至少有一个齿轮的几何轴线绕另一齿轮固定几何轴线转动，则轮系称为 a 。 (A) 行星齿轮系 (B) 定轴齿轮系 (C)定轴线轮系（D）太阳齿轮系 （）9、螺纹的a 被称为公称直径。 (A) 大径 (B)小径 (C) 中径（D）半径 （）10、一对能满足齿廓啮合基本定律的齿廓曲线称为 D 。 (A) 齿轮线 (B) 齿廓线 (C)渐开线（D）共轭齿廓 （ B ）11、在摩擦带传动中是带传动不能保证准确传动比的原因，并且是不可避免的。 (A) 带的打滑 (B) 带的弹性滑动 (C) 带的老化（D）带的磨损 （ D）12、金属抵抗变形的能力，称为。 (A) 硬度 (B)塑性 (C)强度（D）刚度 （ B）13、凸轮轮廓与从动件之间的可动连接是 B。 （A）转动副(B) 高副 (C) 移动副（D）可能是高副也可能是低副 （ B）14、最常用的传动螺纹类型是 c 。 （A）普通螺纹(B) 矩形螺纹(C) 梯形螺纹（D）锯齿形螺纹 （）15、与作用点无关的矢量是 c 。 （A）作用力(B) 力矩 (C) 力偶（D）力偶矩 （）16、有两杆，一为圆截面，一为正方形截面，若两杆材料，横截面积及所受载荷相同，长度不同，则两杆的 c 不同。 （A）轴向正应力σ(B) 轴向线应变ε(C) 轴向伸长△l（D）横向线应变 精品 机械设计基础课后习题解答参考 1-2题 ,7,5===h l P P n 107253=-?-?=F 机构有1个主动构件，所以机构有确定运动。 1-3题 1,11, 8===h l P P n 1111283=-?-?=F 机构有1个主动构件，所以机构有确定运动。 1-4题 0,11, 8===h l P P n 2011283=-?-?=F 机构有2个主动构件，所以机构有确定运动。 1-5题 1,8, 6===h l P P n 118263=-?-?=F 机构有1个主动构件，所以机构有确定运动。 2-1题 （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。 2-2题 0≠e 时，曲柄条件：e l l BC AB -<； 0=e 时， 曲柄条件：BC AB l l <。 2-4题 精品 极位夹角 ?=+-??=+-?=3636.161 2.11 2.118011180K K θ 精品 2-7题 极位夹角?=+-??=+-? =361 5.11 5.118011180K K θ 3-2题 精品 4-1题 m z m h z d a a )2()2(* +=+= 所以 25.2100 225 2== +=z d m a mm 主要几何尺寸计算（略）。 4-2题略 4-3题 分锥角 "43'25684287.6817 43arctan arctan 122?=?===z z δ "17'34215713.2190221?=?=-?=-∑=δδδ 分度圆 5117311=?==mz d mm ； 12943322=?==mz d mm 齿顶圆 580.565713.21cos 3251cos 2111=???+=+=δm d d a mm 206.1314287.68cos 32129cos 2222=???+=+=δm d d a mm 齿根圆 304 .445713.21cos 34.251cos 4.2111=???-=-=δm d d f mm 353.1264287.68cos 34.2129cos 4.2222=???-=-=δm d d f mm 锥距 358.6943172 32222 221=+?=+= z z m R mm 齿顶角 "44'4237122.3358.693 arctan arctan ?=?===R h a a θ 齿根角 " 7'2744519.4358 .696 .3arctan arctan ?=?===R h f f θ 机械设计概述 1.1机械设计过程通常分为哪几个阶段？各阶段的主要内容是什么？ 答：机械设计过程通常可分为以下几个阶段： 1.产品规划主要工作是提出设计任务和明确设计要求。 2.方案设计在满足设计任务书中设计具体要求的前提下，由设计人员构思出多种可行方案并进行分析比较，从中优选出一种功能满足要求、工作性能可靠、结构设计可靠、结构设计可行、成本低廉的方案。 3.技术设计完成总体设计、部件设计、零件设计等。 4.制造及试验制造出样机、试用、修改、鉴定。 1.2常见的失效形式有哪几种？ 答：断裂，过量变形，表面失效，破坏正常工作条件引起的失效等几种。 1.3什么叫工作能力？计算准则是如何得出的？ 答：工作能力为指零件在一定的工作条件下抵抗可能出现的失效的能力。对于载荷而言称为承载能力。 根据不同的失效原因建立起来的工作能力判定条件。 1.4标准化的重要意义是什么？ 答：标准化的重要意义可使零件、部件的种类减少，简化生产管理过程，降低成本，保证产品的质量，缩短生产周期。 摩擦、磨损及润滑概述 2.1按摩擦副表面间的润滑状态，摩擦可分为哪几类？各有何特点？ 答：摩擦副可分为四类：干摩擦、液体摩擦、边界摩擦和混合摩擦。 干摩擦的特点是两物体间无任何润滑剂和保护膜，摩擦系数及摩擦阻力最大，磨损最严重，在接触区内出现了粘着和梨刨现象。液体摩擦的特点是两摩擦表面不直接接触，被液体油膜完全隔开，摩擦系数极小，摩擦是在液体的分子间进行的，称为液体润滑。边界摩擦的特点是两摩擦表面被吸附在表面的边界膜隔开，但由于边界膜较薄，不能完全避免金属的直接接触，摩擦系数较大，仍有局部磨损产生。混合摩擦的特点是同时存在边界润滑和液体润滑，摩擦系数比边界润滑小，但会有磨损发生。 2.2磨损过程分几个阶段？各阶段的特点是什么？ 答：磨损过程分三个阶段，即跑合摩合磨损阶段、稳定磨损阶段、剧烈磨损阶段。各阶段的特点是:跑合磨损阶段磨损速度由快变慢；稳定磨损阶段磨损缓慢，磨损率稳定；剧烈磨损阶段，磨损速度及磨损率都急剧增大。 2.3 按磨损机理的不同，磨损有哪几种类型？ 答：磨损的分类有磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损点蚀、腐蚀磨损。 2.4 哪种磨损对传动件来说是有益的？为什么？ 答：跑合磨损是有益的磨损，因为经跑合磨损后，磨损速度减慢，可改善工作表面的性质，提高摩擦副的使用寿命。 2.5如何选择适当的润滑剂？ 答：选润滑剂时应根据工作载荷、运动速度、工作温度及其它工作条件选择。 当载荷大时，选粘度大的润滑油，如有较大的冲击时选润滑脂或固体润滑剂。高速时选粘度小的润滑油，高速高温时可选气体润滑剂；低速时选粘度小的润滑油，低速重载时可选润滑脂；多尘条件选润滑脂，多水时选耐水润滑脂。 2.6润滑油的润滑方法有哪些？ 答：油润滑的润滑方法有分散润滑法和集中润滑法。集中润滑法是连续润滑，可实现压力润滑。分散润滑法可以是间断的或连续的。间断润滑有人工定时润滑、手动油杯润滑、油芯油杯润滑、针阀油杯润滑、带油润滑、油浴及飞溅润滑、喷油润滑、油零润滑等几种。 2.7接触式密封中常用的密封件有哪些？ 答：接触式密封常用的密封件有O形密封圈，J形、U形、V形、Y形、L形密封圈，以 2.8非接触式密封是如何实现密封的？ 答:非接触式密封有曲路密封和隙缝密封，它是靠隙缝中的润滑脂实现密封的。 7-1解：（1）先求解该图功的比例尺。 （2 ）求最大盈亏功。根据图7.5做能量指示图。将和曲线的交点标注， ，，，，，，，。将各区间所围的面积分为盈功和亏功，并标注“+”号或“-” 号，然后根据各自区间盈亏功的数值大小按比例作出能量指示图（图7.6）如下：首先自向上做 ，表示区间的盈功；其次作向下表示区间的亏功；依次类推，直到画完最后一个封闭 矢量。由图知该机械系统在区间出现最大盈亏功，其绝对值为： （3 ）求飞轮的转动惯量 曲轴的平均角速度：； 系统的运转不均匀系数：； 则飞轮的转动惯量： 图7.5图7.6 7-2 图7.7 图7.8 解：（1）驱动力矩。因为给定为常数，因此为一水平直线。在一个运动循环中，驱 动力矩所作的功为，它相当于一个运动循环所作的功，即： 因此求得： （2）求最大盈亏功。根据图7.7做能量指示图。将和曲线的交点标注， ，，。将各区间所围的面积分为盈功和亏功，并标注“+”号或“-”号，然后根据各自区间盈亏 功的数值大小按比例作出能量指示图（图7.8）如下：首先自向上做，表示区间的盈功； 其次作向下表示区间的亏功；然后作向上表示区间的盈功，至此应形成一个封闭区间。 由图知该机械系统在区间出现最大盈亏功。 欲求，先求图7.7中的长度。如图将图中线1和线2延长交于点，那么在中， 相当于该三角形的中位线，可知。又在中，，因此有： ，则 根据所求数据作出能量指示图，见图7.8，可知最大盈亏功出现在段，则 。 （3）求飞轮的转动惯量和质量。 7-3解：原来安装飞轮的轴的转速为，现在电动机的转速为，则若将飞轮 安装在电动机轴上，飞轮的转动惯量为： 7-4解：（1）求安装在主轴上飞轮的转动惯量。先求最大盈亏功。因为是最大动能与最小 动能之差，依题意，在通过轧辊前系统动能达到最大，通过轧辊后系统动能达到最小，因此： 则飞轮的转动惯量： （2）求飞轮的最大转速和最小转速。 模块一 一、填空 1、外力指作用在构件上的各种形式的载荷，包括重力、推力、拉力、转动力矩等。 2、平衡指构件处于静止或匀速直线运动状态。 3、力的三要素是指力的大小、方向和作用点。 4、力偶矩的大小、转向和作用平面称为力偶的三要素。 5、两构件相互作用时，它们之间的作用与反作用力必然等值、反向、共线，但分别作用于两个构件上。 6、参照平面力系分类定义，可将各力作用线汇交于一点的空间力系称为空间汇交力系；将各力作用线相互平行的空间力系称为空间平行力系；将作用线在空间任意分布的一群力称为空间任意力系。 二、选择 1、如果力R是F1、F2二力的合力,用矢量方程表示为R=F1+F2,则三力大小之间的关系为( D )。 A.必有R=F1+F2; B.不可能有R=F1+F2; C.必有R>F1,R>F2; D可能有R 机械设计基础试题一参考答案 复习题答案（经典） 一、单选题： 1.B 2.B 3.A 4.C 5.A 6.A 7.A 8.C 9.A 10.C 11.B 12.B 13.B 14.A 15.B 16.B 17.A 18.C 19.A 20.B 21.A 22.A 23.A 24.B 25.B 26.A 27.A 28.C 29.C 30.B 二、判断题： 1.正确 2.错误 3.错误 4.错误 5.错误 6.正确 7.正确 8.正确 9.错误 10.错误 三、填空题： 1. 通用化 2 剧烈 3. F ＞o ，且机构的自由度数等于原动件个数 4. 转动 移动 5. 等速运动 等加速一等减速运动 余弦加速度运动 正弦加速度运动 6. 长度 7. 紧边上进入小轮 8. A 系列滚子链，节距为25.4mm ，单排链，链节数为100节 9. 弯曲 平直 不能 10. 疲劳折断 11. 节点 齿根受拉的一边 1 2. 中 1 3. 基圆 14. 热平衡 胶合 15. 轮齿啮合时的摩擦损耗 轴承摩擦损耗 传动件的搅油损耗 16. 上下 17. 大径 小径 侧面 18. 碳钢 45 19. 低碳钢和45钢 20. 标准直径 21. 退刀槽 越程槽 22.弯矩 转矩 23. 接合元件工作表面间的摩擦力 24. 通过分别具有凸槽和凹槽的两个半联轴器的相互嵌合来）对中；另一种是（通过铰制孔用螺栓与孔的紧配合 25. 传递运动和扭矩，用来联接两轴，使一起回转，在停机时，才能使两轴分开 26. 离合器可在机器工作中随时完成两轴的结合或分离，联轴器一定要停机后才能完成两轴的接合或分离 2７在机器运转时，能否随时将二轴接合或分离 ２８. 传递运动和扭矩，机器运转过程中随时能将主动、从动轴接合或分离 四、简答题： 1. 链传动的润滑方式是根据链速和链节距的大小推荐的润滑方式选取。 常用润滑装置：油壶或油刷，油杯，油池，甩油盘，油泵。 常用润滑油：采用全损耗系统用油：LA —N32，LA —N46，LA —N68，LA —N100，LA —N150。温度低用粘度小的油（前者）。温度高用粘度大的油。对于开式及重载低速传动，可在润滑油中加入2MoS 、2WS 或2MoSe 、2Wse 等添加剂。 机械设计基础典型试题1 一、填空 1.一平面铰链四杆机构的各杆长度分别为a=350,b=600,c=200,d=700； (1) 当取c 杆为机架时，它为何种具体类型？_双曲柄机构__________；（2）当取 d杆为机架时，则为_曲柄摇杆机构__________。 2.曲柄摇杆机构中，摇杆为主动件时，__ _B________死点位置。 （A）不存在（B）曲柄与连杆共线时为（C）摇杆与连杆共线时为 3.为保证四杆机构良好的机械性能，____B_______不应小于最小许用值。 （A）压力角（B）传动角（C）极位夹角 4._____B______决定了从动杆的运动规律。 （A）凸轮转速（B）凸轮轮廓曲线（C）凸轮形状 5.凸轮机构中，凸轮基圆半径愈_____大______，压力角愈_____小______ ，机构传动性能愈好。 6.紧键联接与松键连联接的主要区别在于：前者安装后，键与键槽之间就存在有_____C______。 (A) 压紧力 (B) 轴向力 (C) 摩擦力 7.链“B18X80”的含义是________B型链宽度b=18mm，长度L=80mm_____________。 8.螺纹联接是指___利用螺纹零件把需要固定在一起的零件固连起来 __ 螺旋传动是指__利用螺纹零件实现回转运动转换成直线运动 9.螺纹的公称直径是指它的__外径_____，螺纹“M12X1.5”的含义为_____细牙螺纹外径12mm，螺距1.5__________________。 10.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 ___________________。用于薄壁零件联接的螺纹，宜采用____D___________________。 (A) 螺栓联接(B) 双头螺栓联接 (C) 螺钉联接 (D) 三角形细牙 螺纹 (E) 三角形粗牙螺纹 (F) 矩形螺纹 11.某调整螺纹，采用双头粗牙螺纹，螺距为3mm，为使螺母相对螺杆沿轴向移 动12mm， 则螺杆应转___2______圈。 二、填空题 16．槽轮机构的主要参数是 和 。 17．机械速度的波动可分为 和 两类。 18．轴向尺寸较大的回转件，应进行 平衡，平衡时要选择 个回转平面。 19．当一对齿轮的材料、齿数比一定时，影响齿面接触强度的几何尺寸参数主要是 和 。 20．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 对轮齿承担。 21．蜗杆传动作接触强度计算时，铝铁青铜ZCuAl10Fe 3制作的蜗轮，承载能力取决于抗 能力；锡青铜ZCuSn10P 1制作的蜗轮，承载能力取决于抗 能力。 22．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。 23．滚子链传动中，链的 链速是常数，而其 链速是变化的。 24．轴如按受载性质区分，主要受 的轴为心轴，主要受 的轴为传动轴。 25．非液体摩擦滑动轴承进行工作能力计算时，为了防止过度磨损，必须使 ； 而为了防止过热必须使 。 16．槽数z 拨盘圆销数K 17. 周期性 非周期性 18．动 两 19. 分度圆直径d 1（或中心距a ） 齿宽b 20. 节点 一 21. 胶合 点蚀22．包角1α 摩擦系数 23. 平均 瞬时 24．弯矩 扭矩 25. [][]υυp p p p ≤≤ 三、分析题 26． 图1所示链铰四杆机构中，各构件的长度为a =250mm,b =650mm, C =450mm,d =550mm 。 试问：该机构是哪种铰链四杆机构，并说明理由。 图1 最短杆与最长杆长度之和（250+650）小于其余两杆长度之和（450+550），满足存在曲柄的 必要条件，且最短杆为连架杆。 故该铰链四杆机构为曲柄摇杆机构。 27． 图2所示展开式二级斜齿圆柱齿轮传动，I 轴为输入轴，已知小齿轮1的转向n 1和齿 机械设计基础习题参考答案 机械设计基础课程组编 武汉科技大学机械自动化学院 第2章 平面机构的自由度和速度分析 2-1画运动简图。 2-2 图2-38所示为一简易冲床的初拟设计方案。设计者的思路是：动力由齿轮1输入，使轴A 连续回转；而固装在轴A 上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构将使冲头4上下运动以达到冲压的目的。 4 3 5 1 2 解答：原机构自由度F=3?3- 2 ?4-1 = 0，不合理 ， 2-3 试计算图2-42所示凸轮—连杆组合机构的自由度。 b) a) A E M D F E L K J I F B C C D B A 解答：a) n=7; P l=9; P h=2，F=3?7-2 ?9-2 =1 L处存在局部自由度，D处存在虚约束 b) n=5; P l=6; P h=2，F=3?5-2 ?6-2 =1 E、B处存在局部自由度，F、C处存在虚约束2-4 试计算图2-43所示齿轮—连杆组合机构的自由度。 B D C A (a) C D B A (b) 解答：a) n=4; P l=5; P h=1，F=3?4-2 ?5-1=1 A处存在复合铰链 b) n=6; P l=7; P h=3，F=3?6-2 ?7-3=1 B、C、D处存在复合铰链 2-5 先计算如图所示平面机构的自由度。并指出图中的复合铰链、局部自由度和虚约束。 A B C D E 解答： a) n=7; P l =10; P h =0，F=3?7-2 ?10 = 1 C 处存在复合铰链。 b) n=7; P l =10; P h =0，F=3?7-2 ?10 = 1 B D E C A c) n=3; P l =3; P h =2，F=3?3 -2 ?3-2 = 1 D 处存在局部自由度。 d) n=4; P l =5; P h =1，F=3?4 -2 ?5-1 = 1 A B C D E F G G' H A B D C E F G H I J e) n=6; P l =8; P h =1，F=3?6 -2 ?8-1 = 1 B 处存在局部自由度，G 、G'处存在虚约束。 f) n=9; P l =12; P h =2，F=3?9 -2 ?12-2 = 1 C 处存在局部自由度，I 处存在复合铰链。 机械设计基础复习试题一 一、单项选择题(本大题共20小题，每小题2分，共40分) 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1．在如图所示的单缸四冲程内燃机中，序号1和10的组合是（ A ） A.机构 B.构件 C.零件 D.部件 2.机构具有确定相对运动的条件是( A ) A.机构的自由度数目等于主动件数目 B.机构的自由度数目大于主动件数目 C.机构的自由度数目小于主动件数目 D.机构的自由度数目大于等于主动件数目 3.在下列平面四杆机构中，无急回性质的机构是（ C ）。 A.曲柄摇杆机构 B.摆动导杆机构 C.对心曲柄滑块机构 D.偏心曲柄滑块机构 4.滚子推杆盘形凸轮机构设计中，为避免凸轮实际轮廓曲线失真，正确的方法是（D） A.增大滚子半径 B.增加从动件长度 C.减小基圆半径 D.增大基圆半径 5.在设计直动滚子从动件盘形凸轮机构时，若出现运动失真现象，则应（ B ） A．减小凸轮基圆半径B．增大凸轮基圆半径 C．增大滚子半径D．增大从动件长度 6.在承受横向载荷的普通紧螺栓联接中，螺栓杆所受应力为（C） A.扭切应力 B.拉应力 C.扭切应力和拉应力 D.扭切应力或拉应力 7.普通平键传递扭矩是靠键的（ C ） A．顶面B．底面 C．侧面D．端面 8.带传动中，υ1为主动轮圆周速度，υ2为从动轮圆周速度，υ为带速，这些速度之间存在的关系是（ B ） A.υ1=υ2=υ B.υ1>υ>υ2 C.υ1<υ<υ2 D.υ1=υ>υ2 9.带传动正常工作时不能保证准确的传动比是因为（ A ） 1 一、填空题：（每空1分，计32分） 1. 按表面间摩擦状态不同,滑动轴承可分为 液体摩擦 滑动轴承和 非液体摩擦 滑动轴承 2. 普通螺栓连接的凸缘联轴器是通过 摩擦力矩 传递转矩的；铰制孔螺栓连接的凸缘联轴器是通过 剪切与挤压 传递转矩的。 3. 三角形螺纹的牙型角为 60度 ，因其具有较好的 自锁 性能，所以通常用于 连接 。 4. 滑动轴承轴瓦上浇铸轴承衬的目的是 提高轴瓦的减磨耐磨性能 写出一种常用轴承衬材料的名称 轴承合金 。 5. 普通平键的工作面是 两侧面 ，其主要失效形式为 平键被压溃 ，其剖面尺寸b*h 是根据 轴的直径 来选择的。 6. 轮齿折断一般发生在 齿根 部位，为防止轮齿折断，应进行 齿根弯曲疲劳 强度计算。 7. 滚动轴承的基本额定寿命是指一批轴承，在相同运转条件下，其中 90 ％的轴承不发生 疲劳点蚀 前所运转的总转数。 8. 按工作原理不同，螺纹连接的防松方法有 摩擦防松 、 机械防松 和 破坏螺纹副防松 。 9.转速与当量动载荷一定的球轴承，若基本额定动载荷增加一倍，其寿命为原来寿命的 8 倍。 10.蜗杆传动中，蜗杆分度圆柱上的螺旋线升角应等于蜗轮分度圆上的螺旋角，且两螺旋线方向应 相同 。 11.机构具有确定运动的条件是（1） 机构自由度大于零 （2） 原动件数等于自由度数 。 12.曲柄摇杆机构中，当 曲柄 与 机架 处于两次共线位置之一时，出现最小传动角。 13.圆柱螺旋弹簧的特性线是表示弹簧 受力与变形 之间的关系曲线；弹簧受轴向工作载荷时，其簧丝横截面上的应力最大点在 簧丝内侧点 ； 哈工大2004年秋季学期 机械设计基础（80学时） 试题答案 机械设计基础试卷 1 一、选择题：本大题共15个小题，每小题3分，共45分。在每小题给出的 四个选项中，只有一项符合题目的要求，把所选择项前的字母填在题后的括号内。 1．下列铰链四杆机构中，能实现急回运动的是 B A．双摇杆机构 B.曲柄摇杆机构 C．双曲柄机构 D.对心曲柄滑块机构 2．平面连杆机构中，当传动角γ较大时，则 A A．机构的传力性能较好 B. 机构的传力性能较差 C．可以满足机构的自锁要求 D.机构的效率较低 3．当一对渐开线齿轮制成后，即使两轮的中心距稍有改变，其角速度比仍保持原值不 变，原因是：D A. 压力角不变 B. 啮合角不变 C．节圆半径不变 D. 基圆半径不变 【】 4．渐开线齿轮实现连续传动时，其重合度为D A．ε<0 B.ε=0 C.ε<1 D. ε≥1 【】 5. 塑性材料制成的零件进行静强度计算时，其极限应力为B A．σB B. σs C. σ0 D. σ－1【】 6. 下列四种螺纹中，自锁性能最好的是B 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 【】 7．普通平键联接在选定尺寸后，主要是验算其A A．挤压强度 B. 剪切强度 C．弯曲强度 D. 耐磨性 【】 8．一对相啮合的圆柱齿轮的Z2>Z1，b1>b2,其接触应力的大小是C A．σH1<σH2 B. σH1 >σH2 C. σH1=σH2 D. 可能相等，也可能不等 【】 9．实际齿数相同时，直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮和直齿圆锥齿轮三者齿形系数之间 的关系为A A．直齿圆柱齿轮的最大 B. 斜齿圆柱齿轮的最大 C．直齿圆锥齿轮的最大 D. 三者数值相同 【】 10．在润滑良好的条件下，为提高蜗杆传动的啮合效率，可采用的方法为：C A．减小齿面滑动速度υs B. 减少蜗杆头数Z1 C．增加蜗杆头数Z1 D. 增大蜗杆直径系数q 【】 11. 带传动中，弹性滑动D A．在张紧力足够时可以避免 B．在传递功率较小时可以避免 C．在小带轮包角足够大时可以避免 D．是不可避免 【】 12．带传动作减速传动时，带的最大应力σmax等于A A.σ1+σb1+σc B. σ1+σb2+σc C. σ2+σb1+σ c D. σ2+σb2+σc 【】 13. 转轴的变曲应力为A A．对称循环变应力 B.脉动循环变应力 C．非对称循环变应力 D.静应力 【】 14．在基本额定动载荷C作用下，滚动轴承的基本额定寿命为106转时，其可靠度为C A．10% B. 80% C.90% D.99% 【】 15．在圆柱形螺旋拉伸（压缩）弹簧中，弹簧指数C是指D A．弹簧外径与簧丝直径之比值 B．弹簧内径与簧丝直径之比值 C．弹簧自由高度与簧丝直径之比值 D．弹簧中径与簧丝直径之比值 【】 二、填空题：本大题共10个小题，每空1分，共20分。把答案填在题中横 线上。 16．槽轮机构的主要参数是槽数z 和拨盘圆销数K 。 机械设计基础 1-5至1-12 指出（题1-5图~1-12图）机构运动简图中的复合铰链、局部自由度和虚约束，计算各机构的自由度，并判断是否具有确定的运动。 1-5 解 F =H L P P n --23=18263-?-?=1 1-6 解F =H L P P n --23=111283-?-?=1 1-7 解F =H L P P n --23=011283-?-?=2 1-8 解F =H L P P n --23=18263-?-?=1 1-9 解F =H L P P n --23=24243-?-?=2 1-10 解F =H L P P n --23=212293-?-?=1 1-11 解F =H L P P n --23=24243-?-?=2 1-12 解F =H L P P n --23=03233-?-?=3 2-1 试根据题2-1图所标注的尺寸判断下列铰链四杆机构是曲柄摇杆机构、双曲柄机构还是双摇杆机构。 题2-1图 答 : a ）160907015011040=+<=+，且最短杆为机架，因此是双曲柄机构。 b ）1707010016512045=+<=+，且最短杆的邻边为机架，因此是曲柄摇杆机构。 c ）132627016010060=+>=+，不满足杆长条件，因此是双摇杆机构。 d ）1909010015010050=+<=+，且最短杆的对边为机架，因此是双摇杆机构。 2-3 画出题2-3图所示个机构的传动角和压力角。图中标注箭头的构件为原动件。 题2-3图 解： 2-5 设计一脚踏轧棉机的曲柄摇杆机构，如题2-5图所示，要求踏板CD 在水平位置上下各摆10度，且500CD l mm =，1000AD l mm =。（1）试用图解法求曲柄AB 和连杆BC 的长度；（2）用式（2-6）和式（2-6）’计算此机构的最小传动角。 机械设计基础教材习题参考解答 （第一章~第五章） 2012.8 目录 第1章机械设计概论_______________________________ 2第2章机械零件尺寸的确定_________________________ 3第3章平面机构运动简图及平面机构自由度___________ 4第4章平面连杆机构_______________________________ 6第5章凸轮机构__________________________________ 11 第1章机械设计概论 思考题和练习题 1-1举例说明什么是新型设计、继承设计和变型设计。 解：新型设计通常人们指应用成熟的科学技术或经过实验证明是可行的新技术，设计过去没有过的新型机械，如：新型机械手、动车、扑翼飞机、电动汽车等； 继承设计通常指人们根据使用经验和技术发展对已有的机械进行设计更新，以提高其性能、降低其制造成本或减少其运用费用，如：大众系列汽车、大家电产品等。 变型设计通常指人们为适应新的需要对已有的机械作部分的修改或增删而发展出不同于标准型的变型产品，如：。各种工程机械、农田作业机械等。 1-2解：评价产品的优劣的指标有哪些？ 解：产品的性能、产品的 1-3机械零件常用的材料有哪些？为零件选材时应考虑哪些主要要求？ 解：制造机械零件的材料目前用得最多的是金属材料，其又分为钢铁材料和非铁材料（如铜、铝及其合金等）；其次是非金属材料（如工程塑料、橡胶、玻璃、皮革、纸板、木材及纤维制品等）和复合材料（如纤维增强塑料、金属陶瓷等）。 从各种各样的材料中选择出合用的材料是一项受到多方面因素制约的工作，通常应考虑下面的原则： 1)载荷的大小和性质，应力的大小、性质及其分布状况 2)零件的工作条件 3)零件的尺寸及质量 4)经济性 1-4解：机械设计的内容和步骤？ 解：机械设计的内容包括：构思和方案设计、强度分析、材料的选择、结构设计等。 机械设计的步骤：明确设计任务，总体设计，技术设计，样机试制等。 机械设计基础模拟题1 一、单向选择题 1. 机构具有确定运动的条件是原动构件数（ B ）机构的自由度数。 A.多于 B. 等于 C. 少于 2.曲柄摇杆机构的急回特性可以用（ A ）表示，其值越大，急回性能越（ C ）。 A. 行程速比系数K B. 摇杆的摆角φ C. 显著 D.不显著 3.在h*a和α相同时,斜齿轮不根切的最少齿数（ B ）直齿轮不根切的最少齿数。 A、等于 B、小于 C、大于 4.混合轮系中，太阳轮（中心轮）指的是（ C ）。 A. 轴线不固定的齿轮 B. 轴线固定的齿轮 C. 轴线固定且与行星轮啮合的齿轮。 5.机械结构中，常用（ B ）螺纹作为联接螺纹。 A. 梯形 B. 三角形 C. 矩形 6.在平键联接中，键的剖面尺寸b、h是按（ A ）选取的。 A. 轴的直径 B. 键的强度 C. 轮毂尺寸 7.一对齿轮啮合传动时，大、小齿轮上齿面的接触应力（ C ）。 A. σH1=σH2 B. σH1>σH2 C. σH1<σH2 二、填空题 1．两个构件直接接触而又能产生一定相对运动的联接称为运动副。2、斜齿轮的端面参数为标准参数，而几何尺寸计算中，套用直齿轮公式时，应代入端面参数 3. 铰链四杆机构ABCD中，已知AB＝25mm、BC＝70mm、CD＝65mm、AD＝95mm，当AD为机架时，是曲柄摇杆机构，当AB为机架时，是双曲柄机构。 4.周转轮系按太阳轮是否运动分为行星轮系和差动轮系两类 5.直齿锥齿轮的强度计算是按齿宽中点处的当量直齿圆柱齿轮进行的。 6.经过动平衡的回转构件能达到静平衡。 三、作图题 1.在图示尖底从动件盘状凸轮机构中， 凸轮作逆时针转动，绘出图中凸轮机构的压力角。 2、图示减速带传动，要求在图上标出： 1）n1的转向 2）画出带在传动过程中应力分布图，并指出最大应力发生在何处，写出 min 的表达式 发生在带的紧边开始绕上小带轮处 四、自由度计算题 计算图示机构自由度，如有局部自由度、虚约束、复合铰链应指出，并判定机构运动是否确定。（绘有箭头的构件为原动件）。 天津大学《机械设计基础1》课程教学大纲 课程编号：2010008课程名称：机械设计基础1 学时：80 学分： 5 学时分配：授课：80上机：实验：6实践：实践（周）： 授课学院：机械工程学院 适用专业：近机类 先修课程：工程图学，材料力学，理论力学 一、课程的性质与目的 机械设计基础是一门培养学生具有一定机械设计能力的技术基础课。本课程在教学内容方面着重基本知识、基本理论和基本方法，在培养实践能力方面着重设计技能和创新能力的基本训练。 本课程的主要目的和任务是培养学生：1）掌握常用机构的工作原理、运动特性和动力特性，具有分析和设计常用机构的基本能力，并初步具有机械运动方案设计的能力；2）掌握通用机械零部件的工作原理、特点、选用和设计计算的基本知识，并具有设计简单机械及通用机械传动装置的基本能力；3）具有应用计算机进行辅助设计的能力；4）具有应用标准、规范、手册、图册等有关资料的能力；5）能通过实验巩固和加深对理论的理解, 获得实验技能的基本训练。 二、教学基本要求 1、要求掌握的基本知识 机械设计的一般知识。熟悉机构和机械零件的主要类型、性能、特点和应用，熟悉机械零件的常用材料、标准和结构，熟悉摩擦、磨损、润滑和密封的一般知识。 2、要求掌握的基本理论和方法 熟悉机构的组成、主要类型、工作原理和运动特性，具有分析和设计常用机构的能力，能进行简单机构的分析与综合。掌握机械动力学的基本原理，了解机械的调速、刚性回转件的平衡。熟悉机械零件的工作原理、受力分析、应力状态、失效形式等。熟练掌握机械零件的设计计算准则：强度、刚度、耐磨性、寿命、热平衡及经济性等。能进行简化计算，掌握当量法，试算法等。了解改善载 《机械设计基础》期末考试试题一 一、填空题(每空1分，共30分) 1、构件是机器的______单元体；零件是机器的______单元体，分为______零件和_______零件；部件是机器的_______单元体。 2、运动副是使两构件________，同时又具有_________的一种联接。平面运动副可分为________和_______。 3、机构处于压力角α=_________时的位置，称机构的死点位置。曲柄摇杆机构，当曲柄为原动件时，机构______死点位置，而当摇杆为原动件时，机构______死点位置。 4、绘制凸轮轮廓曲线，需已知__________、___________和凸轮的转向。 5、为保证带传动的工作能力，一般规定小带轮的包角α≥__________。 6、渐开线标准直齿圆柱齿轮正确啮合的条件为______和______分别相等。 7．斜齿圆柱齿轮的重合度______直齿圆柱齿轮的重合度，所以斜齿轮传动______，承载能力______，可用于____________的场合。 8.机械静联接又可以分为______联接和______联接，其中键联接、螺纹联接、销联接属于_________。 9.螺纹联接防松的目的是防止___________________________，按工作原理的不同有三种防松方式：_________、_________、_________。 10.按轴的承载情况不同，可以分为转轴、________、_________。 二、判断题(每题1分，共10分) 1、所有构件一定都是由两个以上零件组成的。（ ） 2、铰链四杆机构中，传动角γ越大，机构传力性能越高。（ ） 3、凸轮机构中，从动件按等速运动规律运动时引起刚性冲击。（ ） 4、V 带型号中，截面尺寸最小的是Z 型。（ ） 5、定轴轮系的传动比等于始末两端齿轮齿数之反比。（ ） 6、在直齿圆柱齿轮传动中，忽略齿面的摩擦力，则轮齿间受有圆周力、径向力和轴向力三个力作用。（ ） 7、蜗杆传动一般用于传动大功率、大速比的场合。（ ） 8、设计键联接时，键的截面尺寸通常根据传递转矩的大小来选择。 （ ） 9、在螺纹联接的结构设计中，通常要采用凸台或鱼眼坑作为螺栓头和螺母的支承面，其目的是使螺栓免受弯曲和减小加工面。（ ） 10、在相同工作条件的同类型滚动轴承，通常尺寸越大，其寿命越长。（ ） 三、选择题(每空2分，共20分) 1、若机构由n 个活动构件组成，则机构自由度为 （ ） A 、>3n B 、=3n C 、<3n 2、为使机构顺利通过死点，常采用在高速轴上装什么轮增大惯性？ （ ） A 、齿轮 B 、飞轮 C 、凸轮 3、当曲柄为原动件时，下述哪种机构具有急回特性？ （ ） A 、平行双曲柄机构 B 、对心曲柄滑块机构 C 、摆动导杆机构 4、凸轮机构中，从动件在推程按等速运动规律上升时，在何处发生刚性冲击？( ) A 、推程开始点 B 、推程结束点 C 、推程开始点和结束点 5、带传动的中心距过大将会引起什么不良后果？ （ ） A 、带产生抖动 B 、带易磨损 C 、带易疲劳断裂 6、渐开线在基圆上的压力角α为多大？（ ） A 、0° B 、20° C 、90° 7、蜗杆传动传动比的正确计算公式为（ ） A 、 1212z z i = B 、 1212d d i = C 、2112d d i = 8、经校核，平键联接强度不够时，可采用下列措施中的几种?①适当地增加轮毂及键的长度；②改变键的材料；③增大轴的直径，重新选键；④配置双键或选用花键。（ ） A 、①、②、③、④均可采用 B 、采用②、③、④之一 C 、采用①、③、④之一 D 、采用①、②、④之一 9、齿轮减速器的箱体与箱盖用螺纹联接，箱体被联接处的厚度不太大，且需经常拆装，一般宜选用什么联接? （ ） A 、螺栓联接 B 、螺钉联接 C 、双头螺柱联接 10、刚性联轴器和弹性联轴器的主要区别是什么? （ ） A 、性联轴器内有弹性元件，而刚性联轴器内则没有 B 、性联轴器能补偿两轴较大的偏移，而刚性联轴器不能补偿 C 、性联轴器过载时打滑，而刚性联轴器不能 四、简答题(每题3分，共12分) 第三章部分题解参考 3-5 图3-37所示为一冲床传动机构的设计方案。设计者的意图是通过齿轮1带动凸轮2旋转后，经过摆 杆3带动导杆4来实现冲头上下冲压的动作。试分析此方案有无结构组成原理上的错误。若有，应如何修改？ 习题3-5图 习题3-5解图(a) 习题3-5解图(b) 习题3-5解图(c) 解 画出该方案的机动示意图如习题3-5解图(a)，其自由度为： 14233 2345=-?-?=--=P P n F 其中：滚子为局部自由度 计算可知：自由度为零，故该方案无法实现所要求的运动，即结构组成原理上有错误。 解决方法：①增加一个构件和一个低副，如习题3-5解图(b)所示。其自由度为： 1 15243 2345=-?-?=--=P P n F ②将一个低副改为高副，如习题3-5解图(c)所示。其自由度为： 1 23233 2345=-?-?=--=P P n F 3-6 画出图3-38所示机构的运动简图（运动尺寸由图上量取），并计算其自由度。 习题3-6(a)图 习题3-6(d)图 解(a) 习题3-6(a)图所示机构的运动简图可画成习题3-6(a)解图(a)或习题3-6(a)解图(b)的两种形式。 自由度计算： 1042332345=-?-?=--=P P n F 习题3-6(a)解图(a) 习题3-6(a)解图(b) 解(d) 习题3-6(d)图所示机构的运动简图可画成习题3-6(d)解图(a)或习题3-6(d)解图(b)的两种形式。 自由度计算： 1042332345=-?-?=--=P P n F 习题3-6(d)解图(a) 习题3-6(d)解图(b) 3-7 计算图3-39所示机构的自由度，并说明各机构应有的原动件数目。 解(a) 10102732345=-?-?=--=P P n F A 、 B 、 C 、 D 为复合铰链 原动件数目应为1 说明：该机构为精确直线机构。当满足B E =BC =CD =DE ，AB =AD ， AF =CF 条件时，E 点轨迹是精确直线，其轨迹垂直于机架连心线AF机械设计基础试题答案[1]
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