第一章平面机构的自由度
二、单项选择题
1. 两构件通过（）接触组成的运动副称为高副。
A 面
B 点或线
C 点或面
D 面或线
2. 一般情况下，门与门框之间存在两个铰链，这属于（）。
A 复合铰链
B 局部自由度
C 虚约束
D 机构自由度
3. 平面机构具有确定运动的条件是其自由度数等于（）数。
A 1
B 从动件
C 主动件
D 0
4. 所谓机架是指（）的构件。
A 相对地面固定
B 运动规律确定
C 绝对运动为零
D 作为描述其他构件运动的参考坐标点
5. 两构件组成运动副必须具备的条件是两构件（）。
A 相对转动或相对移动
B 都是运动副
C 相对运动恒定不变
D 直接接触且保持一定的相对运动
三、填空题
1. 机构是由若干构件以_______________相联接，并具有__________________________的组合体。
2. 两构件通过______或______接触组成的运动副为高副。
3. m个构件组成同轴复合铰链时具有______个回转副。
四、简答题
1. 何为平面机构？
2. 试述复合铰链、局部自由度和虚约束的含义？为什么在实际机构中局部自由度和虚约束常会出现？
3. 计算平面机构自由度，并判断机构具有确定的运动。
（1）（2）
（3）（4）
（5）（6）
五、计算题
1. 计算机构自由度，若有复合铰链、局部自由度和虚约束，请加以说明。
2. 计算图示连杆机构的自由度，为保证该机构具有确定的运动，需要几个原动件？为什么？
参考答案
二、单项选择题
1. B
2. C
3. C
4. D
5. D
三、填空题
1. 运动副确定相对运动
2. 点线
3. m-1
四、简答题
1. 平面机构：组成机构的所有构件都在同一平面内或几个互相平行的平面内运动，这种机构称为平面机构。
2. 复合铰链：两个以上的构件同时在一处用回转副相联接时就构成了复合铰链。
局部自由度：在机构中，有些构件所产生的运动并不影响其他构件的运动，这种构件运动的自由度称为局部自由度。
虚约束：在运动副引入的约束中，有些约束对机构自由度的影响是重复的，对机构的运动不起限制作用，这种重复的约束称为虚约束。
局部自由度的使用是为了减小高副磨损而将滑动摩擦变成滚动摩擦。
虚约束的引入可以增加构件的刚性，改善构件的受力情况，提高工作性能，提高稳定性等。 3. 计算平面机构自由度 （1）075===h l P ,P ,n
，则10725323=-?-?=--=h l P P n F ，机构具有确定的运动。
（2）186===h l P ,P ,n ，则11826323=-?-?=--=h l P P n F ，机构具有确定的运动。 （3）244===h l P ,P ,n ，则22424323=-?-?=--=h l P P n F ，机构具有确定的运动。 （4）075===h l P ,P ,n ，则10725323=-?-?=--=h l P P n F ，机构具有确定的运动。 （5）244===h l P ,P ,n ，则22424323=-?-?=--=h l P P n F ，机构具有确定的运动。 （6）233===h l P ,P ,n ，则12323323=-?-?=--=h l P P n F ，机构具有确定的运动。
五、计算题
1. 解：B 处为局部自由度，C 和C /处为虚约束，G 处为复合铰链。
197===h l P ,P ,n ，则21927323=-?-?=--=h l P P n F
A
B
C D
E
F G
H
1
2
3
4
5 6
7 8
C /
2. 解：机构在k 点处有局部自由度。
1129===h l P ,P ,n ，则211229323=-?-?=--=h l P P n F 。若该机构要具有确定的运动，则
需要两个原动件，因为机构具有确定运动的条件为：机构的自由度数等于机构原动件的数目，该机构的自由度为2，所以应具有两个原动件。
1
2
3
4 5
6 7
8
9
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
第二章 平面连杆机构
一、判断题（正确 T ，错误 F ） 二、单项选择题
1. 在下列平面四杆机构中，无论以哪一构件为主动件，都不存在死点位置（ ）。
A 曲柄摇杆机构
B 双摇杆机构
C 双曲柄机构
D 曲柄滑块机构 2. 为使机构顺利通过死点，常采用在高速轴上装（ ）增大惯性。
A 齿轮
B 飞轮
C 凸轮
D 蜗轮 3. 当曲柄为主动件时，曲柄摇杆机构的最小传动角min γ总是出现在（ ）。
A 连杆与曲柄成一条线时
B 连杆与机架成一条线时；
C 曲柄与机架成一条线时
D 曲柄、连杆与机架成一条线时。 4. 无急回特性的平面四杆机构，其极位夹角为（ ）。
A
?<0θ B ?=0θ C ?≥0θ D ?>0θ
5. 一曲柄摇杆机构，若改为以曲柄为机架，则将演化为（ ）
A 曲柄摇杆机构
B 双曲柄机构
C 双摇杆机构
D 导杆机构
6. 铰链四杆机构ABCD 中，AB 为曲柄，CD 为摇杆，BC 为连杆。若杆长l AB =30mm ，l BC =70mm ，l CD =80mm ，则机
架最大杆长为（ ）
A 80mm
B 100mm
C 120mm
D 150mm 7. 在下列平面四杆机构中，一定无急回特性的机构是（ ）
A 曲柄摇杆机构
B 摆动导杆机构
C 对心曲柄滑块机构
D 偏置曲柄滑块机构 三、填空题
1. 在曲柄摇杆机构中，当曲柄等速转动时，摇杆往复摆动的平均速度不同的运动特性称为 。
2. 当压力角α大到某一数值时，不论推力为多大，都不能使从动件运动，凸轮机构将发生 。
3. 平面四杆机构中，已知行程速比系数为K ，则极位夹角的计算公式为 。 四、简答题
1. 何为平面连杆机构？平面四杆机构具有哪些基本特征？
2. 铰链四杆机构存在曲柄的必要条件是什么？铰链四杆机构有哪几种形式，如何判断？
3. 根据图中所注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，并说明为什么。
（1） （2） （3）
五、设计题
1. 试设计一造型机工作台的翻转机构。已知连杆长度mm 110=CB
l ，工作台在两极限位置时mm 40021=B B ，
且B 1和B 2在同一水平线上，要求A 、D 在另一水平线上，且C 1点至A 、D 所在水平线的距离为150mm 。 按比例作图设计该机构，并求取曲柄AB l 和连杆CD l 的长度（图解法），写出作图过程，并保留作图痕迹。
2. 试设计一曲柄摇杆机构。已知摇杆的长度mm 290=CD l ，机架的长度mm 230=AD l ，摇杆在两个极限位置
间的夹角?=45ψ
，行程数比系数41.K =。
（1）按比例作图设计该机构，并求取曲柄AB l 和连杆BC l 的长度（图解法）
（2）验算设计的机构曲柄是否存在；
（3）标注机构的最大传动角及机构处于由极限位置时的压力角。 要求写出作图过程，并保留作图痕迹。
参考答案
一、判断题（正确 T ，错误 F ） 1. F 2. F 3. T 4. T 5. F 6. T 7. T 二、单项选择题
1. C
2. B
3. C
4. B
5. B
6. C
7. C 三、填空题 1. 急回特性 2. 自锁
3.
??+-=
1801
1
K K θ
四、简答题
1. 由若干个构件用低副联接组成的平面机构称为平面连杆机构。平面四杆机构的基本特征包括：急回特性，压力角，
死点。
2. 铰链四杆机构存在曲柄的必要条件是机构中最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其余两杆长度之和。
铰链四杆机构的基本形式有 ①双曲柄机构——最短杆为机架；②曲柄摇杆机构——最短杆为连架杆；③双摇杆机构——最短杆为连杆。
3. 图（1）为曲柄摇杆机构，原因10060160145120
25+=<=+，则说明该机构中存在曲柄，而最短杆又为连架杆。图（2）为双曲柄机构，原因907016015011040+=<=+，则说明该机构中存在曲柄，而最短杆又为机架。图（3）为双摇杆机构，原因100701701106050+=<=+，但是最短杆为连架杆。
五、设计题
1. 设计过程详见参考教材22页，“已知连杆的两个位置设计四杆机构”的内容。
2. 设计过程详见参考教材23页，“根据行程数比系数设计四杆机构”的内容。传动角和压力角的画法见参考教材15
页的“二、压力角与传动角”内容。
第三章 凸轮机构 三、填空题
1. 设计凸轮机构，若量得其中某点的压力角超过许用值，可以用 方法使最大压力角减小。
2. 凸轮机构是由 、 、 三个基本构件组成的。
3. 理论轮廓曲线相同而实际轮廓曲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是
的。
4. 凸轮轮廓形状由从动件的 决定。 四、简答题
1. 说明凸轮机构从动件常用运动规律、冲击特性及应用场合。 五、设计题
1. 设计一对心直动尖顶从动件盘型凸轮。已知凸轮顺时针以等角速度ω1回转，凸轮基圆半径mm 250=r ，从动
件运动规律如图所示。（要求：写出作图步骤，保留作图痕迹）
δ1(t )
S 2
120o
90o 90o 60o
H
2. 设计一偏置直动滚子从动件盘形凸轮。已知凸轮以等角速度顺时针方向回转，偏距mm 10=e
（从动件导路在凸轮回转中心的左侧。），凸轮基圆半径mm 400=r ，从动件升距mm 30=H ，滚子半径mm 10=k r ，?=150r δ，?=30s δ，?=120f δ，?='60s δ，从动件在推程作简谐运动，在回程作等加速等减速运动。（要
求：写出作图步骤，保留作图痕迹）
凸轮绕轴心O逆时针转动，求：
（1）在图中作出凸轮机构的基圆、偏距圆；
（2）在图中作出凸轮在C点接触时的压力角α；
（3）在图中作出凸轮与滚子从C点接触到D点接触时，凸轮的转角δ。
（不必作文字说明，但必须保留作图线。）
参考答案
一、判断题（正确T，错误F）
1. F
2. F
3. T
4. F
5. T
6. F
二、单项选择题
1. B
2. B
3. C
4. D
5. C
6. B
三、填空题
1. 增大基圆半径
2. 凸轮、从动件、机架
3. 相同
4. 运动规律
四、简答题
1. 凸轮机构常用从动件运动规律包括：①等速运动规律，速度突变，存在刚性冲击，常用于低速和从动件质量较小
的凸轮机构中。②等加速等减速运动规律，加速度突变，存在柔性冲击。常用于中速的凸轮机构中。③简谐运动规律，加速度突变，存在柔性冲击。常用于高速的凸轮机构中。
五、设计题
1. 设计过程参见参考教材。
2. 设计过程参见参考教材。
3. 解：
（1）基圆为以O为圆心，以OA为半径的圆。偏距圆为以O为圆心，
以OB为半径的圆。
（2）从动件所受力与速度方向所夹的锐角α见图。
（3）凸轮的转角δ见图。
第四章 齿轮机构 二、单项选择题
1. 渐开线齿廓上某点的压力角是指该点所受正压力方向与（ ）方向线之间所夹的锐角。
A 滑动速度
B 相对速度
C 绝对速度
D 转速 2. 渐开线齿廓在其圆上的压力角为（ ）。
A 20°
B 15°
C 0°
D 45°
3. 渐开线标准齿轮是指模数、压力角、齿顶高系数和径向间隙系数均为标准值，且分度圆齿厚（ ） 齿槽宽的齿轮。
A 等于
B 小于
C 大于
D 不确定 4. 当齿轮中心距稍有改变时，（ ）保持原值不变的性质称为可分性。
A 瞬时角速度之比
B 啮合角
C 压力角
D 重合度 5. 渐开线齿轮传动的啮合角等于（ ）上的压力角。
A 基圆
B 分度圆
C 齿顶圆
D 节圆 6. 渐开线标准直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是（ ）相等。
A 齿数
B 模数
C 分度圆压力角
D 基圆齿距 7. 渐开线直齿圆柱齿轮传动的重合度是实际啮合线段与（ ）的比值。
A 分度圆齿距
B 基圆齿距
C 理论啮合线长度
D 公法线长度 8. 斜齿轮端面模数（ ）法面模数。
A 小于
B 等于
C 大于
D 不一定 9. 正变位齿轮的分度圆齿厚（ ）标准齿轮的分度圆齿厚。
A 小于
B 等于
C 大于
D 小于且等于 10. 齿轮变位后，（ ）发生了改变。
A 分度圆
B 基圆
C 模数
D 齿根圆 11. 用标准齿条型刀具加工?==2001α、.h *
a
的渐开线标准直齿轮时，不发生根切的最少齿数为（ ）
。
A 15
B 16
C 17
D 18 三、填空题
1. 渐开线的形状取决于 ，基圆半径越大，渐开线越 。
2. 渐开线齿廓上任一点的压力角为过该点的 与该点的 线所夹的锐角，渐开线上离基
圆越远的点，其压力角 。
3. 渐开线齿廓的优点：（1） ；（2） ；（3） 。
4. 模数是齿轮最重要的参数，已经标准化，其数值为 与π之比，模数越大，轮齿尺寸 ，承载能力 。
5. 渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合的条件是 。
6. 渐开线直齿圆柱齿轮连续传动的条件为 。
7. 齿轮轮齿切削法按原理分为 和 两大类。
8. 用同一把标准齿条刀具加工齿数相同的标准齿轮、正变位齿轮和负变位齿轮，三者的齿数、模数、压力角、分度圆和基圆 ，正变位齿轮分度圆齿厚 ，齿槽宽 。 四、简答题
1. 简单叙述齿廓啮合基本定律。
2. 请写出一对标准直齿圆柱齿轮正确啮合的条件、连续传动的条件。
3. 经测量知一渐开线标准直齿圆柱齿轮的齿顶圆直径mm 225=a d ，该齿轮齿数98=z ，试求其模数和主要几
何尺寸。
4. 已知外啮合正常齿标准斜齿圆柱齿轮传动的齿数171=z ，642=z ，法面模数mm 3=n m ，法
面压力角?=20n
α，螺旋角0512'?=β。试求：该齿轮传动的中心距及两轮的分度圆直径。
五、计算设计题
1. 已知一对标准安装的正常齿标准渐开线外啮合直齿圆柱齿轮传动。模数mm 10=m ，主动轮齿数181=z ，从
动轮齿数242=z ，主动轮在上，逆顺时针转动。
试求：
（1）两轮的分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、基圆直径、分度圆齿距、分度圆齿厚、分度圆齿槽宽、齿顶圆压力角和两轮中心距。
（2）以一定比例作齿轮端面传动图，在图上注明基圆、分度圆、齿顶圆、齿根圆、实际啮合线段和理论啮合线段。
参考答案 二、单项选择题
1. C
2. C
3. A
4. A
5. D
6. D
7. B
8. C
9. C 10. D 11 C 三、填空题 1. 基圆大小 平直 2. 法线 速度方向 愈大
3. 具有可分性 啮合角为常数 齿廓间作用力的大小和方向均不变
4. 分度圆齿距 越大 越大
5. 两轮的模数相等 两轮的分度圆压力角相等
6. 重合度大于1
7. 成形法 范成法
8. 不变 增加 减小
四、简答题
1. 齿廓啮合基本定律是要使两齿轮的传动比为定值，则要满足不论两齿廓在哪一点接触，过接触点的公法线与连心线始终交于一定点。
2. 一对标准直齿圆柱齿轮正确啮合的条件是：两轮的模数相等和两轮的分度圆压力角相等；其连续传动的条件是两轮传动的重合度大于等于1。
3. 根据齿轮齿顶圆公式知
()
()mm 225012982=?+=+=.m h z m d *
a a
所以，模数为
mm 252.m =
mm 522098252..mz d =?==，()()mm 875214529825252....z m d f =-?=-=
4. 两轮的分度圆直径分别为
mm 30752cos12.83317
3cos 111.z m z m d n t =?==
=β
mm 919196cos12.833
64
3cos 222.z m z m d n t =?===β
()()()mm 613124641783312cos 23
cos 2212121..z z m d d a n =+=+=
+=β
五、计算设计题 1. 解：
（1） 分度圆直径分别为
mm 180181011=?==mz d mm 240241022=?==mz d
齿顶圆直径分别为
()()mm 2000121810211=?+?=+=.h z m d *
a
a ()()mm 2600122410222=?+?=+=.h z m d *
a
a 齿根圆直径分别为
()[]
()[]mm 1552500121810211=+?-?=+-=..c h z m d **
a f ()()()[]mm 2152500122410222=+?-?=+-=..c h z m d **a f
基圆直径分别为
mm 145169cos20180cos 11.d d b =??=?=α mm 526225cos20240cos 22.d d b =??=?=α 分度圆齿距分别为
mm 416311021.m p p ====ππ
分度圆齿厚分别为
mm 708154163121
2111..p s =?==
mm 70815416312
1
2122..p s =?==
分度圆齿槽宽分别为
mm 708154163121
2111..p e =?==
mm 708154163121
2122..p e =?==
齿顶圆压力角分别为
151********.145
arccos arccos
111'''?===a b a d d α 820529240
225.526
arccos arccos 222
'''?===a b a d d α
两轮中心距为
()()()mm 2102418102
12121
2121=+??=+=+=
z z m d d a 第五章 轮系
第六章 二、单项选择题
1. 行星轮系的自由度为（ ）。
A 1
B 2
C 3
D 1或2 2. （ ）轮系中必须有一个中心轮是固定不动的。
A 定轴
B 周转
C 行星
D 差动 3. （ ）轮系中两个中心轮都是运动的。
A 定轴
B 周转
C 行星
D 差动 4. （ ）轮系不能用转化轮系传动比公式求解。
A 定轴
B 混合
C 行星
D 差动 5. 每个单一周转轮系具有（ ）个转臂。
A 0
B 1
C 2
D 3 6. 每个单一周转轮系中心轮的数目应为（ ）。
A 3
B 2
C 1
D 1或2 7. 每个单一周转轮系中，转臂与中心轮的几何轴线必须（ ）。
A 交错
B 相交
C 重合
D 平行 8. 两轴之间要求多级变速传动，选用（ ）轮系合适。
A 定轴
B 行星
C 差动
D B 和C 9. 三轴之间要求实现运动的合成或分解，应选用（ ）。
A 定轴轮系
B 行星轮系
C 差动轮系
D A 和B 三、填空题
1. 轮系的主要功用是 、 、 、 。
2. 定轴轮系是指 。
3. 周转轮系是指 。
4. 求解混合轮系的传动比，首先必须正确地把混合轮系划分为 和各 个 ，并分别列出它们的 计算公式，找出其相互联系， 然后 。 四、计算题
1. 在图示轮系中，设已知双头右旋蜗杆的转速r/min 9001
=n ，602=z ，252='z ，203=z ，253='z ，
204=z ，304='z ，355=z ，285='z ，1356=z ，求6n 的大小和方向。
题 1 图 题 2 图
3. 在图示的轮系中，已知205421====z z z z ，又齿轮1，3，4，6
同轴线，且均为标准齿轮传动。若已知
齿轮1的转速r/min 14401=n ，试求齿轮6的转速（大小和方向）
。
4. 在图示的轮系中，已知201
=z ，302=z ，153=z ，654=z ，r/min 1501=n ，求H
n 的大小及方向。
题 3 图 题 4 图
5. 在图示周转轮系中，已知各齿轮的齿数151=z ，252=z ，202='z ，603=z ，齿轮1的转速
r/min 2001=n ，齿轮3的转速r/min 503=n ，其转向相反，求行星架H 的转速H n 的大小和方向。
6. 图示轮系中，已知601=z ，152=z ，202='z ，各轮模数均相同，求3z 及H i 1。
7. 图示轮系中，已知401=z ，202=z ，齿轮1的转速r/min 1201=n ，求3z 及行星架的转速0=H n 时齿
轮3的转速3n （大小及方向）。
题 5 图 题 6 图 题 7 图
8. 求如图所示轮系的传动比14i ，已知2521
=='z z ，2032==z z ，100=H z ，204=z 。
9. 在如图所示轮系中，各齿轮均为标准齿轮，并已知其齿数分别为，已知341=z ，222=z ，783=z ，184=z ，355=z ，886=z ，计算传动比21H i 。
参考答案
一、判断题（正确 T ，错误 F ） 1. F 2. T 3. T 4. F 5. F 6. T 二、单项选择题
1. A
2. C
3. D
4. B
5. B
6. D
7. D
8. A
9. C 三、填空题
1. 距离较远传动 变速与换向 获得大传动比 合成或分解运动
2. 轮系传动时每个齿轮的轴线相对机架是固定的
3. 轮系中至少有一个齿轮的几何轴线相对机架是不固定的
4. 定轴轮系 单一周转轮系 传动比 联立求解 四、计算题
1. 解：该轮系为由圆柱齿轮、锥齿轮和蜗杆蜗轮组成的定轴轮系。
（1）10828302525213535202060654321654326116
=????????=???????==
'''''z z z z z z z z z z z n n i （2）r/min 33.8108
900
1616===i n n ，转向如图所示。
3. 解：该轮系为一个平行轴定轴轮系。 （1）4
16
3542165325115
z z z z z z z z z z z z n n i ??=
??????==
（2）齿轮3和齿轮6的齿数可以从中心距相等的关系中求得。由于齿轮1，2，3的模数相等，
中心距间的关系为
()()23212
1
21z z m z z m -=+ 从而得到60202202213=?+=+=z z z
同理可得60202202546
=?+=+=z z z
（3）所以，r/min 16060
6020
201440634115=???=???=z z z z n n ，转向如图所示。
4. 解：该轮系为行星轮系。 （1）()
5.715
2065
30111131421
141=??+=??--=-=z z z z i i H
H
（2）r/min 205
.7150
11===
H H
i n n 行星架H 的转向与齿轮1的转向相同。
5. 解：该轮系为差动轮系。
（1）520
15602521323113
-=??-=??-=--=
'z z z z n n n n i H H H
，则有
（2）()115n n n n H H -=-，所以， 6
53
1n n n H +=
（3）设齿轮1转速为正，则齿轮3转速为负，则有
()r/min 33.86
50
65052006531-=-=-?+=+=
n n n H 行星架H 的转向与齿轮1的转向相反，而与齿轮3的转向相同。
6. 解：该轮系为一行星轮系。
（1）由同心条件得 ()()23212
1
21'-=-z z m z z m 则有
651520602213=-+=-+='z z z z
（2）16
3
206065151112132131=??-=??-
=-='z z z z i i H
H
齿轮1与行星架H 的转向相同。
7. 解：该轮系为一差动轮系。
（1）根据同心条件，轮1和轮2的中心距应等于轮3和轮2的中心距，对于标准齿轮，相啮
合的齿轮模数相等，故
2123r r r r +=-，2132r r r +=，则有 2132
1
21mz mz mz +=，80202402213=?+=+=z z z （2）当0=H n 时，即行星架H 固定，该轮系成为定轴轮系，
24080133113-=-=-==z z n n i ,r/min 602
120
1313-=-==i n n
齿轮3的转向与齿轮1的转向相反。
8. 解：该轮系为一混合轮系。
（1）该轮系的齿轮1，2，2/，3和行星架H 组成行星轮系，其传动比为
()
25
9
2525202011121322
1=??-=??--='z z z z i H
（2）由齿轮4和行星架H 组成定轴轮系，其传动比为
5
110020444-=-=-==
H H H z z n n i （3）125
9
51259414114
-
=??? ??-?=?==
H H i i n n i 齿轮1与齿轮4的转向相反。
9. 解：该轮系为一混合轮系。
（1）由齿轮1，2，3和行星架H 组成行星轮系，其传动比为
()
25
9
2525202011121322
1=??-=??--='z z z z i H
（2）由齿轮4和行星架H 组成定轴轮系，其传动比为
5
110020444-=-=-==
H H H z z n n i （3）125
9
51259414114
-
=??? ??-?=?==
H H i i n n i 齿轮1与齿轮4的转向相反。 第八章 机械设计概述 1. 循环特性1-=r
时的应力是（ ）。
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 2. 外形复杂，结构尺寸大，生产批量大的零件的毛坯宜采用（ ）加工工艺。
A 铸造
B 锻造
C 焊接
D 轧制 3. 两个等宽的圆柱体接触，其直径21
2d d =，弹性模量212E E =，则其接触应力值为（ ）。
A 218σσ=
B 214σσ=
C 212σσ=
D 21σσ=
4. 合金钢对应力集中的敏感性比碳钢（ ）。 A 小 B 大 C 相等 D 不一定
三、填空题
1. 机械零件设计计算的最基本计算准则是_________________________________ 。
2. 机械零件的主要失效形式有 _________、_________、________、__________和__________。
3. 在静应力作用下，塑性材料的极限应力为___________，脆性材料的极限应力为___________。
4. 在静载荷作用下的机械零件，不仅可以产生___________应力，也可能产生___________应力。
5. 零件危险截面处的几何突变、截面尺寸的大小和表面状态等均影响零件的疲劳强度，因此，在机械零件的疲劳强度计算中，引入了________________、________________和________________来 对材料的疲劳极限加以修正。 四、简答题
1. 试述机械零件的功能失效的含义，并举出两个例子。
2. 简述机械零件的主要失效形式有哪些？主要计算准则有哪些？
一、判断题（正确 T ，错误 F ） 1. T 2. F 3. F 4. F 5. T 二、单项选择题 1. A 2. A 3.D 4. B 三、填空题 1. 强度准则
2. 整体断裂 塑性变形 磨损 过大的弹性变形 功能失效
3. 屈服极限 强度极限
4. 静 变
5. 有效应力集中系数 绝对尺寸系数 表面状态系数 四、简答题
1. 功能失效：机械零件不能完成规定功能的失效称为功能失效。如摩擦带传动中的打滑，螺栓联接的松动。
2. 机械零件的主要失效形式有：整体断裂，塑性变形，磨损，过大的弹性变形，功能失效；主要计算准则有：强度准则，刚度准则，耐磨性准则，振动稳定性准则。 第九章 联接 二、单项选择题
1. 用于联接的螺纹牙型为三角形，这是因为（ ）。
A 压根强度高，自锁性能好
B 传动效率高
C 防振性能好
D 自锁性能差
2. 螺纹的牙型角为α，螺纹中的摩擦角为ρ，当量摩擦角为v ρ，螺纹升角伟为λ，则螺纹的自锁条件为（ ）。
A
α
λ≤ B
α
λ> C
v ρλ≤ D v ρλ>
3. 用于薄壁零件联接的螺纹，应采用（ ）。
A 三角形细牙螺纹
B 梯形螺纹
C 锯齿形螺纹
D 多线的三角形粗牙螺纹 4. 在受预紧力的紧螺栓连接中，螺栓危险截面的应力状态为（ ）。
A 纯扭剪
B 简单拉伸
C 弯扭组合
D 拉扭组合 5. 当铰制孔用螺栓组联接承受横向载荷时，该螺栓组中的螺栓（ ）。
A 必受剪切力作用
B 必受拉力作用
C 同时受到剪切和拉伸
D 即可能受剪切，也可能受挤压作用 6. 在受轴向变载荷作用的紧螺栓联接中，为提高螺栓的疲劳强度，可采用的措施是（ ）。
A 增大螺栓刚度，减小被联接件刚度
B 减小螺栓刚度，增大被联接件刚度
C 增大螺栓刚度，增大被联接件刚度
D 减小螺栓刚度，减小被联接件刚度
7. 计算紧螺栓联接时的拉伸强度时，考虑到拉伸与扭转的复合作用，应将拉伸载荷增加到原来的（ ）倍。
A 1.1
B 1.25
C 1.3
D 1.4 8. 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
9. 在同一螺栓组中，螺栓的材料、直径和长度均应相同，这是为了（ ）。
A 受力均匀
B 便于装配
C 外形美观
D 降低成本
10. 预紧力为p Q 的单个紧螺栓联接，受到轴向工作载荷F 作用后，螺栓受到的总拉力Q （ ）F Q p
+。
A 大于
B 等于
C 小于
D 大于或等于 11. 若要提高受轴向变载荷作用的紧螺栓的疲劳强度，可采用（ ）。
A 在被联接件间加橡胶垫片
B 增大螺栓长度
C 采用精制螺栓
D 加防松装置
12. 在螺栓联接设计中，若被联接件为铸件，则有时在螺栓孔处制作沉头座孔或凸台，其目的是（ ）。
A 避免螺栓受附加弯曲应力作用
B 便于安装
C 为安装防松装置
D 为避免螺栓受拉力过大
13. 有一单个紧螺栓联接，要求被联接件接合面不分离。已知螺栓与被联接件的刚度相同，螺栓的预紧力为p Q ，当对联接施加轴向载荷，使螺栓的轴向工作载荷F 与预紧力p Q 相等时，则（ ）。 A 被联接件发生分离，联接失效 B 被联接件即将发生分离，联接不可靠 C 联接可靠，但不能在继续加载 D 联接可靠，只要螺栓强度够，可继续加载 14. 普通平键的剖面尺寸h b ?通常根据（ ）从标准中选取。
A 传递的转矩
B 传递的功率
C 轮毂的长度
D 轴的直径 15. 普通平键联接工作时，键的主要失效形式为（ ）。
A 键受剪切破坏
B 键侧面受挤压破坏
C 剪切和挤压同时产生
D 磨损和键被剪断 16. 采用两个普通平键时，为使轴与轮毂对中良好，两键通常布置成（ ）。
A 相隔180°
B 相隔120°~130°
C 相隔90°
D 在轴的同一目线上 17. 平键B20×80 GB1096-79中，20×80表示（ ）。
A 键宽×轴径
B 键高×轴径
C 键宽×键长
D 键宽×键高 18. （ ）不能列入过盈配合联接的优点
A 结构简单
B 工作可靠
C 能传递很大的转矩和轴向力
D 装配很方便 19. （ ）宜用于盲孔或拆卸困难的场合。
A 圆柱销
B 圆锥销
C 带有外螺纹的圆锥销
D 开尾圆锥销 三、填空题
1. 螺纹联接的自锁条件是_____________________________________________________________。
2. 螺纹联接防松的实质是_____________________________________________________________。
3. 在螺纹联接中，采用悬置螺母或环槽螺母的目的是_____________________________________。
4. 普通紧螺栓联接，受横向载荷作用，则螺栓受___________应力和___________应力。
5. 平键联接中的静联接的主要失效形式为_______________，动联接的主要失效形式为________________；所以，通常只进行键联接的____________强度或____________计算。 四、简答题
1. 螺纹联接有哪些基本类型？各适用于什么场合？
2. 为什么螺纹联接常需要防松？按防松原理，螺纹联接的防松方法可分为哪几类？试举例说明。
3. 提高螺栓联接强度的措施有哪些？
4. 对于受轴向变载荷作用的螺栓，可以采用哪些措施来减小螺栓的应力幅？
5. 联接的作用是什么？联接一般分为可拆联接和不可拆联接，何为可拆联接？何为不可拆联接？对于可拆联接和不可拆联接分别举出三个例子。存在既能做成可拆联接，又能做成不可拆联接的联接形式吗？如果有，请举例。
五、计算题
1. 图示钢板用四个普通螺栓联接，螺栓许用拉应力为
[]2N/mm 160=σ，允许传递的横向载荷
N 21000=R ，被联接件接合面的摩擦系数20.f =，可靠性系数21.K f =，试求螺栓的最小直
径。
2. 图示为一圆锯片，锯片直径mm 600=D ，用螺母将其夹紧在压板中间，若锯外圆的工作阻力N 400=t F ，
压板和锯片间的摩擦系数
12.0=f ，压板的平均直径mm 1501=D 。可靠性系数2.1=f K ，许用应力为
[]2N/mm 90=σ，试确定轴端螺纹小径。
R
2
R
2
R
题1图 题2图
3. 有一气缸盖与缸体凸缘采用普通螺栓联接（如图所示），已知气缸中的压力在0~2 MPa 之间变化，气缸内径
mm 500=D ，采用24个普通螺栓联接。为保证气密性要求，剩余预紧力F .Q p 81='（F 为螺栓的轴向工作载
荷）。螺栓材料的许用拉伸应力[]MPa 120=σ，许用应力幅[]MPa 20=a σ。选用铜皮石棉垫片，螺栓相对刚
度80.C C C F L L
=+。设计此螺栓组联接。
4. 在图示的夹紧联接中，柄部承受载荷N 2000=Q
，轴径mm 60=d ，在和到轴径中心的距离mm 200=L ，螺栓中心到轴径中心距离mm 50=l ，轴与毂配合面之间的摩擦系数150.f =，可靠性系数21.K f =，螺
栓材料的许用拉伸应力
[]2N/mm 100=σ。试确定联接螺栓的最小直径。
题3图 题4图
六、结构题
试找出图中螺纹联接结构的错误，说明其原因，并在图上改正。（被联接件材料已知，联接件均为标准件）
（a）普通螺栓联接（b）螺钉联接（c）双头螺柱联接（d）紧定螺钉联接
参考答案
一、判断题（正确T，错误F）
1. F
2.T
3. T
4. F
5. F
6. T
7. F
8. F
9. T 10. T 11. F 12. T 13. F 14. T 15. F
二、单项选择题
1. A
2. C
3. A
4. D
5. D
6. B
7. C
8. C
9. B 10. C 11. B 12. A 13. D 14. D 15. B 16. A 17. C 18.
D 19. C
三、填空题
1. 螺纹升角小于等于当量摩擦角
2. 防止螺纹副的相对转动
3. 改善螺纹牙间的载荷分布
4. 拉伸扭剪
5. 较弱零件的工作面被压溃磨损挤压耐磨性
四、简答题
1. ①螺栓联接：多用于被联接件不太厚，便于加工通孔，两边有足够的装配空间的场合。②螺钉联接：常用于一被联接件太厚，不便加工成通孔，又不需经常拆卸的场合。③双头螺柱联接：常用于一被联接件太厚，不便加工成通孔，且需经常拆卸的场合。④紧定螺钉联接：常用于固定两个零件的相对位置，并可以传递不大的转矩。
2. 联接用的三角螺纹都满足自锁条件，在静载荷和工作温度变化不大时，不会自动松脱。但在冲击、振动或变载荷情况下，或者温度变化较大时，螺纹副间及支撑面间的摩擦力可能减小或突然消失，这种情况多次重复就会使联接松动，导致机器不能正常工作，甚至发生事故。因此，设计时必须采取防松措施。
防松方法：摩擦防松——弹簧垫圈、双螺母、椭圆口自锁螺母
机械防松——开口销与槽形螺母、圆螺母止动垫圈
破坏螺纹副的关系——冲点法、端焊法、粘结法
3. 提高螺栓联接强度的措施有：①减小螺栓总拉力的变化范围；②改善螺纹牙间的载荷分配；③减小应力集中；④避免附加弯曲应力；⑤采用合理的制造工艺。
4. 受变载荷的紧螺栓联接，在最大应力一定时，应力幅越小，疲劳强度越高。在保持剩余预紧力不变的条件下，减小螺栓应力幅的措施有：①减小螺栓刚度；②增大被联接件刚度；③减小螺栓刚度的同时增大被联接件刚度
5. 联接的作用是使组成机器的各个零件成为相互位置固定的一个整体，以完成一定的功能。可拆联接：允许多次装拆而无损于使用性能的联接，如螺纹联接、销联接、键联接；不可拆联接：若不损坏组成零件就不能拆开的联接，如铆接、焊接、粘接。
有 如 过盈配合联接可以做成可拆联接和不可拆联接。 五、计算题
1. 解：（1）根据题意和图示可知，2=m
，4=z
（2）普通螺栓联接受横向载荷，应满足不滑移条件
N
157502
42021000
21=???=
≥
≥..fzm
R K Q R K fzm Q f p f p （3）计算螺栓最小直径1d
[]
mm 761216015750
3143141..Q .d p
=??=
?≥
π
σπ
2. 解：（1）求预紧力p Q ，根据不滑移条件有
2
21D
F K fzm D Q t f p
≥ N 8000150
21120600
400211
=?????=
≥
..fzmD D F K Q t f p
（2）计算螺栓最小直径1d
[]
mm 11290
8000
3143141..Q .d p
=???=
?≥
πσπ
3. 解：（1）计算螺栓轴向工作载荷
螺栓组最大轴向载荷为N 10927324
5004
52
2
?=??=
=
.p D F z
ππ
单个螺栓最大轴向载荷N 51636224
1092735
..Z F F z =?== （2）计算螺栓的总拉力Q
N 945814516362
828281...F .F F .F Q Q p =?==+=+'= （3）计算螺栓最小直径1d
[]
mm 13925120
9
458143143141...Q
.d =???=
?≥
πσπ
查GB196—81，取M30（M30的最小直径为26.211mm ）
（4）由于螺栓组联接工作中受变载荷作用，因此，需要进行疲劳强度校核。
校核螺栓疲劳强度
MPa 1312211265
1636228022
21....d F C C C F L L a =??=?+=
πσ
因为
[]MPa 20=4. 解：（1）计算所需预紧力p Q
将毂上K 点看作一铰链，轴对毂的正压力为N ，则由正压力产生的摩擦力为fN 。取毂上一部分为分离体，对
K 点取矩，则有
22d N d l Q p ?
=???
?
?+， 即d
l d
N Q p
+?
=2
根据不滑移条件，得
QL K d
fN f ≥?
22，则fd
QL K N f ≥， 所以，()()
N 2000060502150200
20002122=+????=+=+?=..d l f QL K d l d N Q f p
（2）求螺栓的最小直径1d
[]
mm 19518100
20000
3143141..Q .d p
=???=
?≥
πσπ
六、结构题 解：
图（a ）普通螺栓联接的主要错误：①螺栓装不进去，应掉头安装；②下部被联接件孔与螺栓杆
间无间隙，而普通螺栓联接应为贯穿螺栓；③被联接件表面未加工，应做出沉头座孔；④弹簧垫圈的尺寸和开口方向不对；⑤螺栓长度不标准，应取标准长60=l mm ；⑥螺栓中螺纹部分的长度偏短，应取长为30mm 。（注：
⑤、⑥的查找参考GB5785-1986）
图（b ）螺钉联接结构的主要错误有：①图中上边被联接件没有制成大于螺钉大径的贯穿光孔，下边
被联接件的螺纹孔过大，且小径为细实线的画法不对；②与螺钉接触的被联接件表面未加工，应做出沉头座（b 1）；③由于下边的被联接件厚度仅为20 mm ，也可将螺钉联接改为普通螺栓联接（b 2）。
图（c ）双头螺柱联接结构的主要错误有：①双头螺柱的光杆部分不能拧进被联接件的螺纹孔内，
M12不能标注在光杆部分；②锥孔角度应为120°，而且应该从螺纹孔小径处画锥孔角；③与弹簧垫圈接触的被联接件表面未加工，应作出沉头座；④弹簧垫圈厚度尺寸3.5 mm 应该为3.1mm （见GB93-1987）。 图（d ）紧定螺钉结构的主要错误有：①轮毂上未制出M6的螺纹孔；②轴没有作局部剖视，未设与 螺钉端顶紧的锥坑。
机械设计基础课程练习
《机械设计基础》课程练习题 第一章练习题 、计算图示机构的自由度。 题图 、计算图示机构的自由度。 题图 、计算图示机构的自由度。 题图 第三章练习题 、试根据图中的尺寸判断下列铰链四杆机构是曲柄摇杆结构、双曲柄机构，还是双摇杆结构。 题图 、图示为压力机机构，试绘制其机构简图并分析其属于何种机构 题图 第四章练习题 、图示为从动件在推程时的部分运动线图，其远、近休止角均不等于零，试根据s、v和a之间的关系定性地补全该运动线图，并指出何处存在刚性冲击、何处存在柔性冲击。 题图 、设计一偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构，凸轮转向及从动件初始位置如图所示。已 知偏距e=10mm，基圆半径r 0=40mm，滚子半径r T =10mm。从动件运动规律Φ=150°，Φ s =30°， Φ＇=120°，Φ s ＇=60°。从动件推程以简谐运动规律上升，行程h=20mm，回程以等加 速等减速运动规律返回原处。试绘制从动件位移线图及凸轮轮廓曲线。 题图 、画出图示凸轮机构中凸轮的基圆，并在图上标出凸轮由图示位置转过45°时凸轮轮廓上的接触点位置及凸轮机构的压力角。 题图 第五章练习题 、已知一对渐开线外啮合直齿圆柱标准齿轮的模数m=5mm，压力角α=20°，中心距 a=350mm，角速比i 12 =9/5。试求两齿轮的齿数、分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、
基圆直径。 、一对渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，测得其中心距为60mm，小齿轮的齿数为20，传动比为2，试设计该对齿轮的其他参数。 、一对渐开线外啮合圆柱齿轮，已知z 1=21，z 2 =22，m=2mm，中心距为44mm。若不采用变 位齿轮而用标准斜齿圆柱齿轮凑中心距，求斜齿圆柱齿轮的螺旋角β应为多少 第六章练习题 、某手摇卷扬机传动系统如图所示，各齿轮的齿数均为已知，试求传动比i 15 的大小和提升重物时手柄的转向。 题图 、如图所示轮系a、b中，z 1=20，z 2 =24，z 2 ＇=36，z 3 =40，ω 1 =200rad/s，ω 3 =－100rad/s， 求两轮系系杆的角速度ω H = 题图 、在图示轮系中，已知n 1=50r/min，z 1 =20，z 2 =30，z 2＇ =50，z 3 =80，求n H 的大小和方向。 题图 第十章练习题 、用两个M10的螺钉固定一牵引钩，若螺钉材料为Q235，安装时控制预紧力，被联接件接合面摩擦系数f=，求其允许的牵引力F。 题图 、图示凸缘联轴器允许传递的最大转矩T=1500N·m（静载荷），材料为HT250，联轴器用4个M16铰制孔用螺栓联成一体，螺栓材料为35钢。试选取合适的螺栓长度，并校核其剪切和挤压强度。 题图 、题中凸缘联轴器若采用M16螺栓联成一体，以摩擦力来传递转矩，螺栓材料为45钢，联轴器材料为25钢，接合面摩擦系数f=，安装时不要求严格控制预紧力，试决定螺栓数。第十一章练习题 、设两级斜齿圆柱齿轮减速器的已知条件如图所示，问： （1）3、4轮的螺旋线方向应如何选择才能使中间轴上两齿轮的轴向力可以抵消一部分；（2）3、4轮的螺旋角应取多大才能使中间轴上两齿轮的轴向力可以完全抵消 题图 、试设计提升机构上用的闭式直齿圆柱齿轮传动，已知传动比i=，转速n 1 =730r/min，传
机械设计基础习题集及答案
《机械设计基础》课程习题 集 系部： 适用专业： 制定人： 审核人： 系（部）
《机械设计基础》课程习题集 第一章机械设计概论 一、填空题。 1、机械零件最常见的失效形式有_______,_______,_______,_______,。 2、机械没计的“三化”指__________,__________,__________。 3、强度是指零件在载荷作用下抵抗__________的能力，强度可分为__________和__________。 4、刚度是指受载后抵抗__________的能力。 5、机械零件丧失预定功能或者预定功能指标降低到许用值以下的现象，为__________。 二、选择题。 1、机械设计这门学科，主要研究（）的工作原理、结构和设计计算方法。 A、各类机械零件和部件 B、通用机械零件和部件 C、专用机械零件和部件 D、标准化的机械零件和部件 2、设计一台机器包括以下几项工作:a、零件设计;b、总体设计;c、技术设计，它们进行的顺序大休上是( )。 A、acb B、bac C、bca D、cba 3、下列零件的失效形式中，不属于强度问题。 A、螺栓断裂 B、齿轮的齿面发生疲劳点蚀 C、蜗杆轴产生过大的弯曲变形 D、滚动轴承套圈的滚道上被压出深深的凹坑 4、在设计机械零件时，对摩擦严重的一些零件，要考虑其散热性，主要是由于（）。 A、在高温下将产生蠕变现象，出现较大塑性变形 B、材料的机械性能下降，可能造成零件因强度不够而失效 C、下产生较大的热变形，影响正常工作 D、升高后，破坏了正常润滑条件，从而使零件发生胶合 5、我国国家标准的代号是（）。 A、GC B、KY C、GB D、ZB 三、是非题。 1、机器的各部分之间具有确定的相对运动，在工作时能够完成有用的机械功或实现能般的转换。 2、机构的各部分之间具有确定的相对运动，所以机器与机构只是说法不同而己。 3、由于强度不够引起的破坏是零件失效中最常见的形式。 4、表面失效主要有疲劳点浊、磨损和腐蚀等，表面失效后通常会增加零件的摩擦，使尺寸发生变化，最终导致零件的报废。 5、刚度足指零件受载后抵抗弹性变形的能力。在机械没计中，零件在载荷作用下产生的弹性变形从应大于或等于机器工作性能允许的极限值。 四、简答题。
机械设计基础试题及答案(免费下载)
《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
机械设计基础课后习题答案全
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。
机械设计基础课后习题答案
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
机械设计基础试题(含答案)
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
机械设计基础习题及答案
机械设计基础复习题（一） 一、判断题：正确的打符号√，错误的打符号× 1．在实际生产中，有时也利用机构的"死点"位置夹紧工件。( ) 2. 机构具有确定的运动的条件是：原动件的个数等于机构的自由度数。( ) 3．若力的作用线通过矩心，则力矩为零。( ) 4．平面连杆机构中，连杆与从动件之间所夹锐角称为压力角。( ) 5．带传动中，打滑现象是不可避免的。( ) 6．在平面连杆机构中，连杆与曲柄是同时存在的，即只要有连杆就一定有曲柄。 ( ) 7．标准齿轮分度圆上的齿厚和齿槽宽相等。( ) 8．平键的工作面是两个侧面。( ) 9．连续工作的闭式蜗杆传动需要进行热平衡计算，以控制工作温度。( ) 10．螺纹中径是螺纹的公称直径。（） 11．刚体受三个力作用处于平衡时，这三个力的作用线必交于一点。( ) 12．在运动副中，高副是点接触，低副是线接触。( ) 13．曲柄摇杆机构以曲柄或摇杆为原动件时，均有两个死点位置。( ) 14．加大凸轮基圆半径可以减少凸轮机构的压力角。( ) 15．渐开线标准直齿圆柱齿轮不产生根切的最少齿数是15。( ) 16．周转轮系的自由度一定为1。( ) 17．将通过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂直的平面定义为中间平面。( ) 18．代号为6205的滚动轴承，其内径为25mm。( ) 19．在V带传动中，限制带轮最小直径主要是为了限制带的弯曲应力。( ) 20．利用轴肩或轴环是最常用和最方便可靠的轴上固定方法。( ) 二、填空题 1．直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是相等，相等。 2．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称为 。 3．在V带传动设计中，为了限制带的弯曲应力，应对带轮的 加以限制。 4．硬齿面齿轮常用渗碳淬火来得到，热处理后需要加工。5．要将主动件的连续转动转换为从动件的间歇转动，可用机构。6．轴上零件的轴向固定方法有、、、等。7．常用的滑动轴承材料分为、、三类。8．齿轮轮齿的切削加工方法按其原理可分为和两类。9．凸轮机构按从动件的运动形式和相对位置分类，可分为直动从动件凸轮机构和凸轮机构。 10．带传动的主要失效形式是、及带与带轮的磨损。11．蜗杆传动对蜗杆导程角和蜗轮螺旋角的要求是两者大小和旋向。闭式蜗杆传动必须进行以控制油温。12．软齿面齿轮常用中碳钢或中碳合金钢制造，其中大齿轮一般经处理，而小齿轮采用处理。
新版机械设计基础课后习题参考答案
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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。
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《机械设计基础课程》习题 第1章机械设计基础概论 1-1 试举例说明机器、机构和机械有何不同？ 1-2 试举例说明何谓零件、部件及标准件？ 1-3 机械设计过程通常分为几个阶段？各阶段的主要内容是什么？ 1-4 常见的零件失效形式有哪些？ 1-5 什么是疲劳点蚀？影响疲劳强度的主要因素有哪些？ 1-6 什么是磨损？分为哪些类型？ 1-7 什么是零件的工作能力？零件的计算准则是如何得出的？ 1-8 选择零件材料时，应考虑那些原则？ 1-9 指出下列材料牌号的含义及主要用途：Q275 、40Mn 、40Cr 、45 、ZG310－570 、QT600－3。 第2章现代设计方法简介 2-1 简述三维CAD系统的特点。 2-2 试写出优化设计数学模型的一般表达式并说明其含义。 2-3 简述求解优化问题的数值迭代法的基本思想。 2-4 优化设计的一般过程是什么？ 2-5 机械设计中常用的优化方法有哪些？ 2-6 常规设计方法与可靠性设计方法有何不同？ 2-7 常用的可靠性尺度有那些？ 2-8 简述有限元法的基本原理。 2-9 机械创新设计的特点是什么？ 2-10 简述机械创新设计与常规设计的关系。 第3章平面机构的组成和运动简图 3-1 举实例说明零件与构件之间的区别和联系。 3-2 平面机构具有确定运动的条件是什么? 3-3 运动副分为哪几类？它在机构中起何作用？ 3-4 计算自由度时需注意那些事项？ 3-5 机构运动简图有何用途？怎样绘制机构运动简图？ 3-6 绘制图示提升式水泵机构的运动简图，并计算机构的自 由度。 3-7 试绘制图示缝纫机引线机构的运动简图，并计算机构的 自由度。 3-8 试绘制图示冲床刀架机构的运动简图，并计算机构的自 由度。 3-9 试判断图a、b、c所示各构件系统是否为机构。若是，
机械设计基础习题与答案
第一章 平面机构的自由度和速度分析 题1-1 在图示偏心轮机构中，1为机架，2为偏心轮，3为滑块，4为摆轮。试绘制该机构的运动简图，并计算其自由度。 题1—2 图示为冲床刀架机构，当偏心轮1绕固定中心A 转动时，构件2绕活动中心C 摆动，同时带动刀架3上下移动。B 点为偏心轮的几何中心，构件4为机架。试绘制该机构的机构运动简图，并计算其自由度。 题1—3 计算题1－3图a ）与 图b ）所示机构的自由度（若有复合铰链，局部自由度或虚约束应明确指出）。 A B C 1 2 3 4 a) 曲柄摇块机构 A B C 1 2 3 4 b) 摆动导杆机构 题解1－1 图
题1－3图a）题1－3图b） 题1—4计算题1—4图a、图b所示机构的自由度（若有复合铰链，局部自由度或虚约束应明确指出），并判断机构的运动是否确定，图中画有箭头的构件为原动件。 题1—5 计算题1—5图所示机构的自由度（若有复合铰链，局部自由度或虚约束应明确指出）,并标出原动件。 题1—5图题解1—5图
题1-6 求出图示的各四杆机构在图示位置时的全部瞬心。 第二章 连杆机构 题2-1在图示铰链四杆机构中，已知 l BC =100mm ，l CD =70mm ，l AD =60mm ，AD 为机架。试问： （1）若此机构为曲柄摇杆机构，且AB 为曲柄， 求l AB 的最大值； （2）若此机构为双曲柄机构，求l AB 最小值； （3）若此机构为双摇杆机构，求l AB 的取值范围。 题2-2 如图所示的曲柄滑块机构： （1）曲柄为主动件，滑块朝右运动为工作 行程，试确定曲柄的合理转向，并简述其理由； （2）当曲柄为主动件时，画出极位夹角θ，最小传动角g min ； （3）设滑块为主动件，试用作图法确定该机构的死点位置 。 题2-3 图示为偏置曲柄滑块机构，当以曲柄为原动件时，在图中标出传动角的位置， 并给出机构传动角的表达式，分析机构的各参数对最小传动角的影响。 A C D 题2-1图
机械设计基础考试题库及答案
《机械设计基础》考试题库 一、 填空题 1. 机械是（机器）和（机构）的总称。 2. 机构中各个构件相对于机架能够产生独立运动的数目称为（自由度）。 3. 平面机构的自由度计算公式为：（F=3n-2P L -P H ）。 4. 已知一对啮合齿轮的转速分别为n 1、n 2，直径为D 1、D 2，齿数为z 1、z 2，则其传动比i= （n 1/n 2）= （D 2/D 1）= （z 2/ z 1）。 5. 在传递相同功率下，轴的转速越高，轴的转矩就（越小）。 6. 在铰链四杆机构中，与机架相连的杆称为（连架杆），其中作整周转动的杆称为（曲柄），作往复摆动的杆称为（摇杆），而不与机架相连的杆称为（连杆）。 7. 平面连杆机构的死点是指（从动件与连杆共线的）位置。 8. 平面连杆机构曲柄存在的条件是①（最短杆与最长杆长度之和小于或等于其它两杆长度之和）②（连架杆和机架中必有一杆是最短杆）。 9. 凸轮机构主要由（凸轮）、（从动件）和（机架）三个基本构件组成。 10. 带工作时截面上产生的应力有（拉力产生的应力）、（离心拉应力）和（弯曲应力）。 11. 带传动工作时的最大应力出现在（紧边开始进入小带轮）处，其值为：σmax=σ1＋σb1＋σc 。 12. 渐开线的形状取决于（基）圆。 13. 一对齿轮的正确啮合条件为：（m 1 = m 2）与（α 1 = α2）。 14. 一对齿轮连续传动的条件为：（重合度1>ε）。 15. 齿轮轮齿的失效形式有（齿面点蚀）、（胶合）、（磨损）、 （塑性变形）和（轮齿折断）。 16. 蜗杆传动是由（蜗杆、蜗轮）和（机架）组成。 17. 常用的轴系支承方式有（向心）支承和（推力）支承。 18. 轴承6308，其代号表示的意义为（6：深沟球轴承、3：直 径代号，08：内径为Φ40）。 19. 润滑剂有（润滑油）、（润滑脂）和（气体润滑剂）三类。 20. 轴按所受载荷的性质分类，自行车前轴是（心轴）。 21. 在常用的螺纹牙型中（矩形）形螺纹传动效率最高，（三角） 形螺纹自锁性最好。 22. 轴承可分为（滚动轴承）与（滑动轴承）两大类。 23. 轴承支承结构的基本形式有（双固式）、（双游式）与（固 游式）三种。 24. 平面连杆机构基本形式有（曲柄摇杆机构）、（双曲柄机构） 与（双摇杆机构）三种。 25. 按接触情况，运动副可分为（高副）与（低副） 。 26. 轴上与轴承配合部分称为（轴颈）；与零件轮毂配合部分 称为（轴头）；轴肩与轴线的位置关系为（垂直）。 27. 螺纹的作用可分为（连接螺纹）和（传动螺纹） 两类。 28. 轮系可分为 （定轴轮系）与（周转轮系）两类。 29. 构件是机械的（运动） 单元；零件是机械的 （制造） 单 元。 二、 判断题 1. 一个固定铰链支座，可约束构件的两个自由度。× 2. 一个高副可约束构件的两个自由度。× 3. 在计算机构自由度时，可不考虑虚约束。× 4. 销联接在受到剪切的同时还要受到挤压。√ 5. 两个构件之间为面接触形成的运动副，称为低副。√ 6. 局部自由度是与机构运动无关的自由度。√ 7. 虚约束是在机构中存在的多余约束,计算机构自由度时应除 去。√ 8. 在四杆机构中，曲柄是最短的连架杆。× 9. 压力角越大对传动越有利。× 10. 在曲柄摇杆机构中，空回行程比工作行程的速度要慢。× 11. 减速传动的传动比i ＜1。× 12. 在Ｖ带传动中，其他条件不变，则中心距越大，承载能力越 大。× 13. 带传动一般用于传动的高速级。× 14. 带传动的小轮包角越大，承载能力越大。√ 15. 选择带轮直径时，直径越小越好。× 16. 渐开线上各点的压力角不同，基圆上的压力角最大。× 17. 基圆直径越大渐开线越平直。√ 18. 在润滑良好的闭式齿轮传动中，齿面疲劳点蚀失效不会发生。 × 19. 只承受弯矩而不受扭矩的轴，称为心轴。√ 20. 螺钉联接用于被联接件为盲孔，且不经常拆卸的场合。√ 21. 受弯矩的杆件，弯矩最大处最危险。× 22. 仅传递扭矩的轴是转轴。√ 23. 用联轴器时无需拆卸就能使两轴分离。× 24. 用离合器时无需拆卸就能使两轴分离。 √ 三、 简答题： 1. 机器与机构的主要区别是什么？ 2. 构件与零件的主要区别是什么？ 3. 蜗杆传动的正确啮合条件是什么？ 4. 如何判断四杆机构是否有急回性质？极位夹角θ与急回性质有何关系？ 5. 何谓带传动的弹性滑动和打滑？能否避免？ 6. 一对相啮合齿轮的正确啮合条件是什么？ 7. 一对相啮合齿轮的连续传动条件是什么？ 8. 齿轮为什么会发生根切现象？ 9. 何谓定轴轮系，何谓周转轮系？ 10. 为什么大多数螺纹联接必须防松？防松措施有哪些？ 11. 机器有哪些特征?机构与机器的区别何在? 五、单项选择题： 1. （B ）是构成机械的最小单元，也是制造机械时的最小单元。 Ａ. 机器；Ｂ.零件；Ｃ.构件；Ｄ.机构。 2. 两个构件之间以线或点接触形成的运动副，称为（B ）。 Ａ. 低副；Ｂ.高副；Ｃ. 移动副；Ｄ. 转动副。 3. 一端为固定铰支座，另一端为活动铰支座的梁，称为（B ）。 Ａ. 双支梁；Ｂ.外伸梁；Ｃ. 悬臂梁。 4. 一端为固定端，另一端为自由的梁，称为（C ）。 Ａ. 双支梁；Ｂ.外伸梁；Ｃ. 悬臂梁。 5. 一般飞轮应布置在转速（B ）的轴上。 Ａ. 较低；Ｂ. 较高；Ｃ. 适中。 6. 在下列平面四杆机构中，有急回性质的机构是（C ）。 Ａ. 双曲柄机构；Ｂ. 对心曲柄滑块机构；Ｃ. 摆动导杆机构； Ｄ. 转动导杆机构。 7. 带传动是借助带和带轮间的（B ）来传递动力和运动的。 Ａ. 啮合；Ｂ.磨擦；Ｃ. 粘接。 8. 曲柄摇杆机构的死点发生在（C ）位置。 Ａ. 主动杆与摇杆共线；Ｂ. 主动杆与机架共线；Ｃ.从动杆与连杆共线；Ｄ. 从动杆与机架共线。 9. 在带传动中(减速传动) ，带的应力最大值发生在带（C ）。 Ａ. 进入大带轮处；Ｂ. 离开大带轮处；Ｃ. 进入小带轮处；Ｄ. 离开小带轮处。 10. 一对渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合的条件是（D ）。 Ａ. 两齿轮的模数和齿距分别相等； Ｂ. 两齿轮的齿侧间隙为零； Ｃ. 两齿轮的齿厚和齿槽宽分别相等；Ｄ. 两齿轮的模数和压力角分别相等。 Ｄ. 蜗杆圆周速度提高。
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平面机构及其自由度 1、如图 a 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。试绘出其机构运动简图（各尺寸由图上量取），分析其是否能实现设计意图？并提出修改方案。 解 1 ）取比例尺l 绘制其机构运动简图（图b）。 图 b） 2）分析其是否能实现设计意图。 由图 b 可知，n 3，p l 4 ， p h 1， p 0，F 0 故： F 3n ( 2p l p h p ) F 3 3 (2 4 1 0) 0 0 因此，此简单冲床根本不能运动（即由构件3、 4 与机架 5 和运动副 B、 C、D 组成不能运动的刚性桁架），故需要增加机构的自由度。 3）提出修改方案（图 c）。 为了使此机构能运动，应增加机构的自由度（其方法是：可以在机构的适当位置增加一个活动构件和一个低副，或者用一个高副去代替一个低副，其修改方案很多，图 c 给出了其中两种方案）。 图 c 1 ）图 c 2 ） 2、试画出图示平面机构的运动简图，并计算其自由度。 解： n 3 ，p l 4 ，p h0， F 3n 2 p l p h 1 解： n 4 ，p l 5 ， p h1， F 3n 2 p l p h 1 3、计算图示平面机构的自由度。
解：解：n 7 ，p l10 ， p h0 ， F 3n 2 p l p h 1 n 8 ，p l11 ， p h1， F 3n 2 p l p h 1 ，局部自由度 解： n 9 ，p l12 ， p h 2 ， F 3n 2 p l p h 1 解： D,E,FG 与 D，H，J，I 为对称结构，去除左边或者右边部分，可得，活动构件总数为 7，其中转动副总数为 8，移动副总数为 2，高副数为 0，机构自由度为 1。 （其中 E、D 及 H 均为复合铰链） 4、试求图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置（用符号P ij直接标注在图上）。
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? ? 《机械设计基础课程》习题 第1章机械设计基础概论 1-1 试举例说明机器、机构和机械有何不同？ 1-2 试举例说明何谓零件、部件及标准件？ 1-3 机械设计过程通常分为几个阶段？各阶段的主要内容是什么？ 1-4 常见的零件失效形式有哪些？ 1-5 什么是疲劳点蚀？影响疲劳强度的主要因素有哪些？ 1-6 什么是磨损？分为哪些类型？ 1-7 什么是零件的工作能力？零件的计算准则是如何得出的？ 1-8 选择零件材料时，应考虑那些原则？ 1-9 指出下列材料牌号的含义及主要用途：Q275 、40Mn、40Cr、45 、ZG310－570、QT600－3。 第2章现代设计方法简介 2-1 简述三维CAD系统的特点。 2-2 试写出优化设计数学模型的一般表达式并说明其含义。 2-3 简述求解优化问题的数值迭代法的基本思想。 2-4 优化设计的一般过程是什么？ 2-5 机械设计中常用的优化方法有哪些？
2-6 常规设计方法与可靠性设计方法有何不同？ 2-7 常用的可靠性尺度有那些？ 2-8 简述有限元法的基本原理。 2-9 机械创新设计的特点是什么？ 2-10 简述机械创新设计与常规设计的关系。 第3章平面机构的组成和运动简图3-1 举实例说明零件与构件之间的区别和联系。 3-2 平面机构具有确定运动的条件是什么? 3-3 运动副分为哪几类？它在机构中起何作用？ 3-4 计算自由度时需注意那些事项？ 3-5 机构运动简图有何用途？怎样绘制机构运动简图？ 3-6 绘制图示提升式水泵机构的运动简图，并计算机构的自 由度。 3-7 试绘制图示缝纫机引线机构的运动简图，并计算机构的 自由度。 3-8 试绘制图示冲床刀架机构的运动简图，并计算机构的自 由度。 3-9 试判断图a、b、c所示各构件系统是否为机构。若是， 判定它们的运动是否确定（图中标有箭头的构件为原动件）。 3-10 计算图a、b、c、d、e、f所示各机构的自由度，如有复合铰链、局部自由度、或虚约束请指出。并判定它们的运动是否确定（图中标有箭头的构件为原动件）。
机械设计基础测试题(一)及答案
****学院 -- 学年第学期期考试试卷 课程：机械设计基础出卷人：考试类型：闭卷【√】 开卷【】适用班级： 班级学号姓名@ 得分 一、填空题（25分，1分/空） 1．两构件之间为接触的运动副称为低副，引入一个低副将带入个约束。 2．如图所示铰链四杆机构中，若机构 , 以AB杆为机架时，为机构； 以CD杆为机架时，为机构； 以AD杆为机架时，为机构。 3．在凸轮机构从动件的常用运动规律中，、运动规律有柔性冲击。 4．采用标准齿条刀具加工标准齿轮时，其刀具的线与轮坯圆之间做纯滚动；加工变位齿轮时，其刀具的线与轮坯圆之间做纯滚动。一对相啮合的大小齿轮齿面接触应力的关系是，其接触强度的关系是。 5．普通平键的工作面是，工作时靠传递转矩；其剖面尺寸按选取，其长度根据决定。6．螺纹常用于联接，螺纹联接常用的防松方法有，和改变联接性质三类。 7．轴按照承载情况可分为、和。自行车的前轴是，自行车的中轴是。 二、问答题（16分，4分/题） 1．加大四杆机构原动件上的驱动力，能否是该机构越过死点位置为什么 2．一对标准直齿轮，安装中心距比标准值略大，试定性说明以下参数变化情况：（1）齿侧间隙；（2）节圆直径；（3）啮合角；（4）顶隙 3．在机械传动系统中，为什么经常将带传动布置在高速级带传动正常运行的条件是什么 4．移动滚子从动件盘形凸轮机构若出现运动失真，可采取什么改进措施 三、# 四、计算题（49分） 1．某变速箱中，原设计一对直齿轮，其参数为m=2.5mm，z1=15，z2=38；由于两轮轴孔中心距为70mm，试改变设计采用斜齿轮传动，以适应轴孔中心距。试确定一对斜齿轮的主要参数（模数、齿数、压力角、螺旋角），并判断小齿轮是否根切。（15分） 2．图示轮系中，已知各轮齿数为：z1= z2′= z3′=15，z2=25，z3= z4=30，z4′=2（左旋），z5=60，z5′=20（m=4mm）。 若n1=500r/min，转向如图所示，求齿条6的线速度v的大小和方向。（16分）
机械设计基础习题答案
平面机构及其自由度 1、如图a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。试绘出其机构运动简图（各尺寸由图上量取），分析其是否能实现设计意图？并提出修改方案。 解 1）取比例尺 绘制其机构运动简图（图b）。 l 图 b） 2）分析其是否能实现设计意图。 GAGGAGAGGAFFFFAFAF
GAGGAGAGGAFFFFAFAF 由图b 可知，3=n ，4=l p ，1=h p ，0='p ，0='F 故：00)0142(33)2(3=--+?-?='-'-+-=F p p p n F h l 因此，此简单冲床根本不能运动（即由构件3、4与机架5和运动副B 、C 、D 组成不能运动的刚性桁架），故需要增加机构的自由度。 3）提出修改方案（图c ）。 为了使此机构能运动，应增加机构的自由度（其方法是：可以在机构的适当位置增加一个活动构件和一个低副，或者用一个高副去代替一个低副，其修改方案很多，图c 给出了其中两种方案）。
GAGGAGAGGAFFFFAFAF 图 c 1） 图 c 2） 2、试画出图示平面机构的运动简图，并计算其自由度。 解：3=n ，4=l p ，0=h p ，123=--=h l p p n F 解：4=n ，5=l p ，1=h p ，123=--=h l p p n F 3、计算图示平面机构的自由度。
GAGGAGAGGAFFFFAFAF 解：7=n ，10=l p ，0=h p ，123=--=h l p p n F
机械设计基础试卷及答案
2007～2008下学期《机械设计基础》期考试题(B) 一、填空题（30分） 1、根据轮系中各轮轴线在空间的相对位置是否固定，轮系分（）和（）两类。 2、按轴的承载情况不同,可分为（），（），（）。 3、当两个构件通过运动副联接，任一个构件的运动受到限制，从而使自由度减少，这种限制就称为（）。 4、一对直齿圆柱齿轮要正确啮合，其（）和（）必须相等。 5、铰链四杆机构的基本类型有（）、（）、（）三种。 6、加惰轮的轮系只改变（），不改变（）。 7、直齿圆柱齿轮的基本参数有（）、（）、（）、齿顶高系数和顶隙系数。 8、凸轮机构按从动件形式的不同可分为（）从动杆、（）从动杆和（）从动杆。 9、键联接主要用于联接（）和（）用来确定转动零件的（）和（）。 10、螺纹联接的防松方法常用（）、（）、（）。 11、根据摩擦性质的不同,轴承可以分为（）( ）两大类。 12、根据工作原理的不同,离合器主要分为 ( )( ）两大类 三、选择题：（15分） 1、机械中常利用（）的惯性力来越过机构的死点位置。 A、主动构件 B、联接构件 C、从动构件 2、普通螺纹的牙型角是（）。 A、30° B、55° C、60° 3、（）个构件直接接触产生某种相对运动的联接称为运动副。 A、1 B、2 C、3 4、标准齿轮的压力角为20°，在（）上。 A、基圆 B、分度圆 C、节圆 5、复合铰链的转动副数为（）。 A、活动构件数－1 B、构件数－1 C、等于构件数 6、一对渐开线齿轮传动（）。 A、保持传动比恒定不变； B、传动比与中心距有关 C、在标准中心距的条件下，分度圆与节圆不重合。 7、螺纹的公称直径是指（）。 A、螺纹小径 B、螺纹中径 C、螺纹大径 8、双线螺纹的螺距P=导程L的（）倍。 A、1/2 B、2 C、3/2 9、一个作平面运动的构件具有（）个自由度。 A、1 B、2 C、3 10、在不能开通孔或拆卸困难的场合宜采用（）。 A、圆柱销 B、圆锥销55° C、内螺纹圆柱销(圆锥销) 四、指出下面机构运动简图中的复合铰链、局部自由度和虚约束，并计算机构的自由度，并判断机构是否具有确定的相对运动。（15分）
机械设计基础课后习题答案.
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BE =BC =CD =DE ，
机械设计基础习题
《机械设计基础》习题 机械设计部分 目录 8 机械零件设计概论 9 联接 10 齿轮传动 11 蜗杆传动 12 带传动 13 链传动 14 轴 15滑动轴承 16 滚动轴承 17 联轴器、离合器及制动器 18 弹簧 19机械传动系统设计 8机械零件设计概论 思考题 8-1 机械零件设计的基本要求是什么？ 8-2 什么叫失效？机械零件的主要失效形式有几种？各举一例说明。 8-3 什么是设计准则？设计准则的通式是什么？ 8-4 复习材料及热处理问题。复习公差与配合问题。 8-5 什么是零件的工艺性问题？主要包含哪几方面的问题？ 8-6 什么是变应力的循环特性？对称循环应力和脉动循环应力的循环特性为多少？8-7 什么是疲劳强度问题？如何确定疲劳极限和安全系数？ 8-8 主要的摩擦状态有哪四种？ 8-9 磨损过程分几个阶段？常见的磨损有哪几种？ 8-10 常见的润滑油加入方法有哪种？
9 联 接 思 考 题 9-1 螺纹的主要参数有哪些？螺距与导程有何不同？螺纹升角与哪些参数有关？ 9-2 为什么三角形螺纹多用于联接，而矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹多用于传动？为 什么多线螺纹主要用于传动？ 9-3 螺纹副的自锁条件是什么？理由是什么？ 9-4 试说明螺纹联接的主要类型和特点。 9-5 螺纹联接为什么要预紧？预紧力如何控制？ 9-6 螺纹联接为什么要防松？常见的防松方法有哪些？ 9-7 在紧螺栓联接强度计算中，为何要把螺栓所受的载荷增加30%？ 9-8 试分析比较普通螺栓联接和铰制孔螺栓联接的特点、失效形式和设计准则。 9-9 简述受轴向工作载荷紧螺栓联接的预紧力和残余预紧力的区别，并说明螺栓工作时所 受的总拉力为什么不等于预紧力和工作载荷之和。 9-10 简述滑动螺旋传动的主要特点及其应用。 9-11 平键联接有哪些失效形式？普通平键的截面尺寸和长度如何确定？ 9-12 为什么采用两个平键时，一般布置在沿周向相隔180°的位置，采用两个楔键时，相 隔90°～120°，而采用两个半圆键时，却布置在轴的同一母线上？ 9-13 试比较平键和花键的相同点和不同点。 9-14 简述销联接、焊接、粘接、过盈联接、弹性环联接和成形联接的主要特点和应用场合。 习 题 9-1 试证明具有自锁性螺旋传动的效率恒小于50%。 9-2 试计算M24、M24×1.5螺纹的升角，并指出哪种螺纹的自锁性好。 9-3 图示为一升降机构，承受载荷F =150 kN ，采用梯形螺纹，d = 60 mm ，d 2 = 56 mm ，P = 8 mm ，线数n = 3。支撑面采用推力球轴承，升降台的上下移动处采用导向滚轮，它们的摩擦阻力近似为零。试计算： (1)工作台稳定上升时的效率（螺纹副当量摩擦系数为0.10）。 (2)稳定上升时加于螺杆上的力矩。 (3)若工作台以720 mm/min 的速度上升，试按稳定运转条件求螺杆所需转速和功率。 (4)欲使工作台在载荷F 作用下等速下降，是否需要制动装置？加于螺杆上的制动力矩是多少？ 题9-3图 题9-4图 题9-5图 9-4 图示起重吊 钩最大起重 量F = 50 kN ，吊钩材 料为35钢。牵曳力F R F F 导向滚轮 齿轮 制动轮 推力球轴承
