机械设计基础课程期末复习.pdf

1 百度文库帮手网 w w w .365x u e y u a n .c o m 免费帮下载 文库积分资料 1 本文由w d 569贡献 d o c 文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机 查看。 机械设计基础课程期末复习 机械设计基础 一，课程学习要求 机械设计基础课程所涉及的内容，主要是通用机械机构工作 原理和机械零(部)件设计和 选用方面 的基本知识、基本理论和基本方法，所以也都 是一般机械工程技术人员必备的基础。学生通 过各个教学环节和实践，应达到下列要 求： (1)掌握通用机械零(部)件的设计原理、方法和机械设计的一般规使学生掌握机 构学和机 掌握机构学和机械动力学的基本理论、基本知识和基本技能，并初步具有拟 订机械运动方 案、分析和设计机构的能力，它在培养高级工程技术人才的全局中，具 有增强学生对机械技 术工作的适应能力和开发创新能力的作用，具有设计通用机械零 件和简单的机械装置的能 力。 (2)树立正确的设计思想，了解国家当前的有关技术经 济政策； (3)具有运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料的能力； (4)掌 握典型机械零件的实验方法，获得实验技能的基本训练； (5)对机械设计的新发展有 所了解。 二、课程教学内容 绪论 1机器的作用，组成机器的基本要素(零件) 2零件的概括分类 3零件(局部 )与机器(总体)的关系 4机械设计的主要内容及处理有关矛盾的原则 5本课程明确“机械设计”课程在四个现代化中的作用并了解本课程的内容、 性质和任 务。 平面机构的结构分析 了解机构的组成，运动副、运动链、约束和自由 度等基本概念；能绘制常用机构的机构运动 简图；能计算平面机构的自由度。 重点 ：运动副和运动链的概念、机构运动简图的绘制、机构具有确定运动的条件及机构自 由 度的计算。 难点：机构自由度计算中有关虚约束的识别及处理。 平面机构的运动 分析 明确机构运动分析的目的和方法；能用解析法和图解法对平面二级机构进行运动 分析；理解速度瞬心（绝对瞬心和相对瞬心）的概念，并能运用“三心定理”确定一 般平面 机构各瞬心的位置；能用瞬心法对简单高、低副进行速度分析。 重点： 通过 机构位置矢量多边形建立机构的位置矢量方程； 应用相对运动图解法原理求二级 机 构构件上任意点和构件的运动参数；速度瞬心的概念和“三心定理”的应用。 难点： 对有共同转动且有相对移动的两构件重合点间的运动参数的求解。 平面机构的力分析 了解机构中的各种力及力分析的方法；确定各运动副中的反力及需加于机械上的 平 衡力或平衡力矩；掌握对一般平面机构进行动态静力分析的过程。 重点：作用在机械 上的力及机构力分析的目的和方法；构件惯性力的确定（侧重工程上常采 用的质量代 换法）；用图解法作平面机构的动态静力分析。 难点：机构的平衡力（或平衡力矩） 及构件的质量代换两个概念。 机械中的摩擦及机械效率 建立正确、全面的机械效率 的概念；掌握简单机械的机械效率和自锁条件的 求解方法；掌握移动副、转动副和螺旋副等运动副中摩擦力的分析计算。 重点 ：机械的机械效率、自锁现象及自锁条件和考虑摩擦时各种运动副中的力分析。 难点 ：摩擦圆的概念及转动副中总反力作用线的确定。 平面连杆机构及其设计 了解平面 连杆机构的组成及特点，平面连杆机构的基本型式及其演化和应用，曲 柄存在条件、 传动角、死点、急回运动、行程速比系数、运动连续性等基本概念；了解解析 法设计 四杆机构的概念和数学模型的建立，掌握用作图法设计平面四杆机构的方法。 重点： 平面铰链四杆机构的演化。 难点： 曲柄存在条件的全面分析、 平面多杆机构的传动 p a g e 1 角和平面四杆机构最小传动角的确定 、平面铰链四杆机构运动连续性的判断。 凸轮 机构及其设计 了解凸轮机构的分类及应用，推杆常用的运动规律及推杆运动规律的选 择原则； 掌握在确定凸轮机构的基本尺寸时应考虑的主要问题 （包括压力角对尺寸 的影响、 压力角对 凸轮受力情况、效率和自锁的影响及失真等问题）； 凸轮轮廓曲 线的设计（以解析法为主） 。 重点：推杆常用运动规律的特点及其选择原则；盘形 凸轮机构凸轮轮廓曲线的设计；凸轮基 圆半径与压力角及自锁的关系。 难点：凸轮 廓线设计中所应用的“反转法”原理和压力角的概念。 齿轮机构及其设计 了解齿轮 机构的类型和应用；平面齿轮机构的齿廓啮合基本定律及有关共轭齿廓 的基本知识； 深入了解渐开线直齿圆柱齿轮的啮合特性及渐开线齿轮传动的正确啮合条件和 连续 传动条件；熟悉渐开线齿轮各部分的名称、基本参数及各部分几何尺寸的计算；了解 渐 开线齿廓的展成切齿原理及根切现象； 渐开线标准齿轮的最少齿数及渐开线齿轮 的变位修正 和变位齿轮传动的概念；了解斜齿圆柱齿轮齿廓曲面的形成、啮合特点，并能计 算标准斜齿 圆柱齿轮的几何尺寸； 了解标准直齿圆锥齿轮的传动特点及其基本尺寸 的计算； 对蜗轮蜗杆 的传动特点有所了解。 重点：渐开线直齿圆柱齿轮外啮合传动 的基本理论和设计计算。 难点：共轭齿廓的确定；一对轮齿的啮合过程；变位齿轮传 动；斜齿轮和锥齿轮的当 量齿轮和当量齿数。 齿轮系及其设计 了解轮系的分类和功 用，能计算多种轮系的传动比；了解行星轮系传动效率的计 算、行星轮系的选型及行 星轮系设计中的均载问题，理解行星轮系各轮齿数的四个条件。 重点： 周转轮系及 复合轮系传动比的计算， 轮系的功用及行星轮系设计中齿轮齿数的确定问 题。 难点 ：如何将复合轮系正确划分为各基本轮系，行星轮系传动效率的计算，行星轮系设计 中 的安装条件。 其它常用机构、组合机构及其设计 了解槽轮机构、棘轮机构、螺旋 机构、万向铰链机构等其它常用机构的工作原理 、运动特点、应用及设计要点；较深 入了解几种常用的组合机构的组合方式、工作特点、应 用及设计概要。 重点：槽轮 机构、棘轮机构、螺旋机构、万向铰链机构及组合机构的组成、运动特点和适用 场合 。 机械的运转及其速度波动的调节 充分了解等效力（力矩）、等效质量（转动惯量 ）、等效构件和等效动力学模型 等基本概念和方法；了解机器运动方程式的两种表达 形式（动能形式和力或力矩形式）的建 立和适用情况； 掌握求解在已知力作用下机器的真实运动情况； 了解机器两种 速度波动调节 方法（主要是周期性速度波动的调节）；掌握飞轮转动惯量的计算方法 。 重点：等效力（力矩）、等效质量（转动惯量）、等效构件和等效动力学模型的概 念；掌握 力为机构位置函数时其等效构件真实运动的求解方法；飞轮转动惯量的计算 。 难点：计算飞轮转动惯量时最大盈亏功的计算方法。 机械的平衡 掌握刚性转子静 、动平衡的原理和方法；了解平面四杆机构的平衡原理。 重点：刚性转子静、动平衡 的原理和方法。 难点：刚性转子动平衡概念的建立。 机构的选型、组合及机械传动 系统方案的设计 掌握机构选型的基本知识；了解机构的组合方式及机构的变异方法； 了解工作循 环图及拟定简单机械传动方案的过程。 重点：机构的组合方式、机构的 变异方法及机械传动方案的拟定过程。 机械及机械零件设计概要 了解机械设计的任务和要求，理解设计机器和机械零 件时应满足的基本要求和一般程序； 掌握机械零件的主要失效形式、设计准则。 重 点：设计机器的一般程序、机械零件失效形式、计算准则、设计步骤。 要求：使学生 从总体上建立起机器设计、机械零件设计的总括性的概念，计算准则都是在 分析失效 形式的基础上建立起来的原则。 机械零件的强度 了解疲劳损伤累积假设的意义及其 应用；掌握单向稳定变应力和双向变应力的强度计算方 法。 摩擦、磨损及润滑概述 了解摩擦学、干摩擦、边界摩擦、混合摩擦、液体摩擦 的概念；机械零件磨损过程、磨损类 型；润滑剂及其主要指标；弹性流体动力润滑、 流体静力润滑的概念。掌握流体动力润滑的 基本概念及形成条件 重点：摩擦和磨损 的分类与机理，形成动压承载油膜的原理。 螺纹联接和螺旋传动 了解常用螺纹的特 点和应用。掌握螺栓组联接的结构设计和受力分析；紧螺栓联接的计算（ 螺栓仅受预 紧力时的计算， 螺栓承受预紧力和工作载荷时的计算， 螺栓承受工作剪力的计算 ） ；提高螺栓联接强度的措施；螺旋传动的设计计算。 重点：在不同外载荷作用下，螺 栓组中各螺栓的受力分析。单个螺栓的强度计算。 难点：承受倾覆力矩的螺栓组联接 p a g e 2 的设计。 键、花键联接 了解键联接的种类、构造特点和应用；花键联接的种类、对 中方式、特点和应用。掌握 平 键联接的失效形式、设计步骤和尺寸选择方法。 了解 键联接的公差、花键联接的公差。 重点：键、花键的类型和特点、尺寸选择和强度校 核方法。 自学：焊接、铆接、粘接的类型、特点及设计。 过盈配合联接 过盈配合联 接的工作原理及装配方法；过盈配合联接的设计计算。 带传动 了解带传动的类型、 特点和应用；理解和掌握带传动的工作原理和理论基础（带传动的几 何关系，带传动的力分析、应力分析，带的弹性滑动和打滑，带传动的最大有效 圆周力，带 传 动的失效分析和设计准则，单根三角带所能传递的功率）；V 带传动 设计计算。 链传动（学生自学） 链传动的类型特点和应用；链传动的运动特性；链 传动的主要参数及其选择：传动比、链 轮 齿数、链节距、中心距、链条节数等；套 筒滚子链传动的设计计算。 齿轮传动 齿轮传动的特点、分类和应用；齿轮传动的失 效形式和设计准则；常用的齿轮材料及其热 处理；直齿圆柱齿轮传动的强度计算： 传动中的受力分析。计算载荷和载荷系数。齿 面 接触疲劳强度计算及许用接触 应力。齿根弯曲疲劳强度计算、齿形系数和许用弯曲应力； 斜齿圆柱齿轮传动的受 力分析及计算；直齿圆锥齿轮传动的受力分析及计算。 重点：标准直齿圆柱齿轮传动 的设计原理及强度计算方法。 要求：掌握齿轮传动的失效形式和计算准则、基本设计 原理、设计程序和方法，斜齿轮 和直齿圆锥齿轮传动的受力分析。 掌握渐开线圆柱 齿轮精度标柱、 齿轮及传动公差的选取及 标注。 蜗杆传动 了解普通蜗杆传动的主 要参数；蜗杆传动的受力分析及强度计算；蜗杆传动的润滑、效率 和热平衡计算。 重点：蜗杆传动受力分析和主要参数选择，掌握蜗杆传动的热平衡原理和计算方法。 滑动轴承 理解轴承的用途和分类；滑动轴承的特点和应用；轴瓦材料和轴瓦结构； 非液体摩擦滑动 轴承失效形式、设计准则及设计计算；流体动力润滑的基本理论： 形成液体动压润滑的必 要条件。动压轴承的基本方程式。动压润滑状态的建立过程；液体摩擦动压 向心滑动轴 承的设计计算。 重点：轴瓦的材料及其选用，不完全液体润滑滑动轴承 的设计准则及设计方法，液体动 力 润滑径向滑动轴承的设计。 难点：液体动力润滑 径向滑动轴承的设计。 滚动轴承 理解滚动轴承的类型、代号，主要轴承类型、特点 和选择；掌握滚动轴承的额定寿命、额 定 动负荷、当量动负荷及其寿命计算；滚动 轴承的组合设计。 了解滚动轴承的精度等级、内径与外径的公差带及其特点。掌握滚 动轴承与轴和壳体孔 的配合及其选择。 重点：轴承尺寸的选择。 难点：向心推力轴 承（30000，70000）的受力分析。 联轴器与离合器 了解联轴器与离合器的主要类型 和用途；掌握联轴器和离合器的结构特点、工作原理和 选用步骤。 轴 理解轴的分类 ；轴的材料；轴的结构设计；轴强度计算：按扭距初步估算轴的直径。 按弯、 扭合成强度计算轴的直径。按疲劳强度进行轴的精确校核。 重点：阶梯轴的结构设 计和强度校核。 要求：了解转轴、心轴和传动轴的承载特点。掌握轴的结构设计，熟 悉轴上零件的轴向和 周 向定位方法，明确轴的结构设计应注意的问题及提高轴承载能力的措施。 计算 机的应用 尽量以解析法为主，多安排学生自己上机编程进行机构的设计和机构运动及 动力分析。 要适当安排学生自己编程上机进行各种零件强度的计算，绘制螺旋千斤顶 大作业的装 配图，绘制课程设计中的装配图和零件工作图。 三，课程综合练习题 机械设计基础典型试题 1 及答案 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？；（2）当取 d 杆为机架时，则为。 2.曲柄摇杆机构中，摇杆为 主动件时，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，不应小于最小许用值。 （A） 压力角 （B ）传动角 （C）极位夹角 4.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， 愈好。 压力角愈 ，机构传动性能 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 。 (A) 压紧力 (B) 轴向力 (C) 摩擦力 7.链“B18X80”的含义是。 p a g e 3 8.螺纹联接是指。 螺旋传动是指。 9.螺纹的公称直径是指它的， “M12X1.5” 螺纹 的含义为。 10.采用螺纹联接时，若被联接件总厚度较大，切材料较软，在需 要经常装卸的情况下，宜 采 用 。 用 于 薄 壁 零 件 联 接 的 螺 纹 ， 宜 采 用 。 (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 3m m ，为使螺母相对螺杆沿轴向移动 12m m ， 则螺杆应转圈。 12. 国 标 规 定 ， 三 角 带 有 七 种 类 型 ， 代 号 B2240 表 示 。 13.带传动的主动轮直 径 d 1 =180m m ，转速 n 1 =940r /m i n ，从动轮的直径为 d 2 =710 转速 n 2=233r /m i n ,则 其弹性滑动系数为。 14.为使三角带传动中各根带受载均匀，带的根数不宜超过根 。 (A)4 (B)6 (C)2 (D)10 15.一对齿轮啮合时,两齿轮的始终相切。 (A)分度圆 (B) 基圆 (C) 节圆 (D) 齿根圆 16.一标准直齿圆柱的齿距为 15.7m m ，齿顶圆直径为 400m m ,则该齿轮的齿数为 。 17.齿轮传动的标准安装是指。 18.齿轮传动的重合度越大，表示同时参与啮合的 轮齿对数-，齿轮传动也越 。 19.仿形法加工齿轮，根据被加工齿轮的，选择刀具刀 号。 20. 一 主 动 直 齿 轮 的 转 矩 为 100Nm , 其 分 度 圆 直 径 为 50m m ， 则 其 传 递 的 圆 周 力 为 ，径向力为。 21.滚动轴承代号“6215”的含义是。 22.一般来说，更能承受冲击，-更适合于 较高的转速下工作。 (A)滚子轴承 (B) 球轴承 23.额定动载荷是指 24.转轴是指 传动轴是指 25.一个阶梯轴由，三部分组成 。 二，简要回答： 1.计算图示机构的自由度，并判定其是否具有确定的运动。 2. 作下列机构图示位置的压力角。 3. 图示尖顶对心移动从动杆盘状凸轮机构。 （1）作出图示位置压力角； （2 ）求该凸轮基圆半径 r b =? (3) 求从动杆升程 h =? 4,简述带传动为什么限制带速 V 在 525 米/秒范围内？ 三，计算题： 1， 一队外啮合齿轮标准直齿圆柱挂齿轮传动，测得其中心距为 160m m .两齿轮的齿数分别 为 Z1=20，Z2=44，求两齿轮的主要几何尺寸。 2， 图示轮系，已知：Z1=20，Z2=40，Z3=80，Z4=Z5=30，Z6=90。求 i 16=? 试题 1 参考答案 填空： 1 双曲柄机构 曲柄摇杆机构 2 曲柄与连杆共线时为 3 传动角 4 凸轮轮廓曲线 5大 小 6 摩擦力 7 B 型键宽度 b =18m m ，长度 L=80m m 8 利用螺纹零件把需要固定在一起的零件固连起来 利用螺纹零件实现回转运动转换成 直 线运动 9 外径 细牙螺纹外径 12m m ，螺距 1.5 10 双头螺栓联接 三角形细牙螺纹 11 2 12 Y Z A B C D E B 型基准长度 2240m m 13 0.022 14 10 15 节圆 16 78 17 分度圆与节圆重合 18 越多 平稳 19 模数 齿数 20 4000N 1455.9N 21 深沟球轴承 直径系列 2 内 径 75m m 22 滚子轴承 球轴承 23 额定寿命 106 寿转，L=1(106 转)时轴承所能承受 的最大载荷 24 既承受弯矩也承受扭矩 只承受扭矩 25 轴头 轴颈 轴身 简要回答： 1 1 具有确定运动 2 图示 3 图示 4 速度大离心力过大 绕转的圈数多寿命低 计算 1 m =5 d 1=100 d 2=220 d a 1=100+10=110 d a 2=220+10=230 d f 1=100-12.5=87.5 d f 2=2 20-12.5=207.5 p =3.14*5=15.7 s =e =7.85 2 n 3=n 4 (n 4/n 6)=(z 6/z 4)=3 n H=n 6 (n 1-n 6)/(n 3-n 6)=-(z 3/z 1)=-4 机械设计基础典型试题 2 及答案 一、填空（60 分） 1.图 示机构中有虚约束。 （A）1 个 （B）2 个 （C）3 个 （D）没有 i 16=-7 2.图示机构要有确定运动，需要有原动件。 （A）1 个 （B）2 个 （C）3 个 （D）没有 （D） k 1 3.平面四杆机构无急回特性时，行程速比 系数 （A）压力角=0 （E）k 1 （ B）传动角=0 （C） 极位夹角=0 （F）k =1 4. 在 双 曲 柄 机 构 中 ， 已 知 三 杆 长 度 为 。 (A) 110m m a =80m m ,b =150m m ,c =120m m , 则 d 杆 长 度 为 (B)110m m d 190m m (C)190m m p a g e 4 5.曲柄摇杆机构中，曲柄为主动件时，死点位置； （A） 曲柄与连杆共线时为 （B） 摇杆与连杆共线时 （C） 不存在 6.凸轮机构中，基圆半径是指凸轮转动中心到半径。 （A） 理论轮廓线上的最 大 （B） 实际轮廓线上的最大 （C） 实际轮廓线上的最小 （ D） 理论轮廓线上的最小 7.凸轮机构中的压力角是指间的夹角。 （A）凸轮 上接触点的法线与从动件的运动方向 （B） 凸轮上接触点的法线与该点线速度 （C） 轮上接触点的切线与从动件的运动方向 8.紧键联接主要是使轴与轮毂之间。 （A） 沿轴向固定并传递轴向力 （B）沿轴向可作相对滑动并具有作用 （C） 沿周向 固定 并传递扭矩 （D）安装及拆卸方便 9.普通平键联接传递动力是靠。 （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 10.设计 键联接的几项主要内容是：a 按轮毂长度选择键的长度 b 按要求选择键类型 c 按内 径选择键的剖面尺寸 d 进行必要强度校核 具体设计时一般顺序为。 (A)b -a -c -d ( B)b -c -a -d (C)a -c -b -d (D)c -d -b -a 11.平键联接能传递的最大扭矩为 T，现要传递的扭矩为 1.5T，则应。 （A） 把键长增大到 1.5 倍 （B）把键宽增大到 1.5 倍 （C）把键高增大到 1.5 倍 （D）安装一对平键 12.拧紧螺母时的功率主要与螺纹的有关。 （A） 升角 （B）线数 （C）螺距和牙型角 （D）升角和牙型角 13.螺纹联接是一种。 （A）可拆联接 （B）不可拆联接 （C）具有防松装置的 为不可拆联接，否则为可 拆联接 （D）具有自锁性能的为不可拆联接，否则可拆 14 .普通螺纹联接中的松螺纹和紧螺纹联接的主要区别是： 松螺纹联接的螺纹部分不承 受 的作用。 （A） 拉伸 （B）扭转 （C）剪切 （D）弯曲 15.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。 （A） 剪切与挤压破坏 （B）拉断 （C）拉扭断裂 16.刚性凸缘联轴器用四只铰制孔螺栓联接，螺栓中心的圆直径 D=200m m ,轴传 递扭矩 T=180N.m ,则作用在每个螺栓上的力为。 (A)1800 (B)240 (C)450 (D)540 17.三角带传动和平型带传动相比较，其主要优点是。 A) B) C) D) 在传递相同 功率时，尺寸较小 传动效率高 带的寿命长 带的价格便宜 18.标准三角带型号的选定，取决于。 （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 19.工作条件与型号一定的三角带，其寿命随小带轮直径的增大而。 （A） 降低 （B）增大 （C）不变 20.带传动的中心距与小带轮的直径一致时，若增大传动比， 则小带轮上的包角 。 （A） 减小 （B）增大 （C）不变 21.一定型号的三角带传动，若小带轮直径一定，增大其传动比，则带饶过大带 轮上的弯曲 应力。 （A）减小 （B）增大 （C）不变 22.带在工作时产生弹性滑动， 是由于。 （A） 带不是绝对挠性件 （B）带与带轮间的摩擦系数偏低 （B） 带的紧 边与松边拉力不等 （D）带绕过带轮产生离心力 23.带传动的主动轮直径 D1=180m m , 转速 n 1=940r /m i n ,从动轮直径 D2=710， 转速 n 2=233r /m i n , 则滑动系数 为。 （ A）1.2 （B）1.5 （C）1.8 （D）2.2 24.在具体设计三角带传动时，a ：确 定带轮直径 D1，D2，b ：选用带的型号，c ：确定带的 长度 L，d ：确定带的根数 Z， e ：选定初步中心距 a 0，f ：计算实际中心距 a ，g ： 计算作用 在轴上的压力 F。以 上各项目进行的顺序为。 （A）a -b -c -e -f -d -g (B)a -b -d -e -c -f -g (C)b -a -e -c -f -d - g (D)b -a -e -f -c -d -g 25.一对齿轮要正确啮合，它们的必须相等， （A）直径 （B）宽度 （C）模数 （D）齿数 26.一个齿轮上的圆有。 （A） （C） 齿顶圆和齿根圆， （B）齿顶圆，分度圆 ，基圆和齿根圆 齿顶圆，分度圆，基圆，节圆，齿根圆 27.一标准直准圆柱齿轮的周节（齿距）P=15.7m m ,齿顶圆的直径为 d =400m m ,则 该齿轮的齿 数为。 （A）82 （B）78 二、计算及绘图 1.计算图示机构的自由度，并 判定其是否具有确定运动，（绘有箭头的构件为原动件）。 （C）80 （D）76 2.设计一铰链四杆机构，已知其摇杆 CD 的长度为 50m m ，行程速比系数 K=1.3 。 图示的轮系中，各齿轮均为标准齿轮，且其模数均相等，若已知各齿轮的齿数 分 p a g e 5 别为：Z1=20、Z2=48、 Z2=20。试求齿数 Z3 及传动比 i 1H。 4.图示轮系，已知 Z1=18、Z2=20、Z2=25、Z3=25、Z3=2（右），当 a 轴旋转 100 圈时，b 轴转 4.5 圈，求 Z4=？ 试题 2 参考答案 填空： 11 21 3 极位夹角=0 K=1 4 110m m d 190m m 5 不 存在 6 实际轮廓线上的最小 7 凸轮上接触点的法线与从动件的运动方向 8 沿周向固 定并传递扭矩 9 两侧面的挤压力 10 b -c -a -d 11 安装一对平键 12 升角和牙型角 1 3 可拆联接 14 扭转 15 拉断 16 450 17 传动效率高 18 传递的功率 19 增大 20 减 小 21 减小 22 带的紧边与松边拉力不等 23 2.2 24 b -a -e -c -f -d -g 25 模数 26 齿顶圆，分度圆，基圆和齿根圆 27 78 计算 1 1 具有确定运动 2 图示 3 z 2-z 1=z 3-z 2 z 3=z 2-z 1+z 2=48-20+20=48 (n 1-n H)/(n 3-n H)=z 2z 3/z 1z 2 n 3=0 i 1H=1-48*48/20*20=-4.76 4 i 16=(20*25*z 4)/(18*25*2)=100/4.5 机械设计基础典型试题 3 及答案 一.填 空 z 4=40 1.机器或机构之间，具有确定的相对运动。 2.在曲柄摇杆机构中， 如果将杆作为机架，则与机架相连的两杆都可以作运 动，即得到双曲 柄机构。 3.曲柄摇杆机构产生“死点”位置的条件是，摇杆为件，曲柄为 件。 4.凸轮机构能使从动杆按照，实现各种复杂的运动。 5.双圆销 外啮合槽轮机构，槽轮有 6 条槽，要使槽轮转两圈，曲柄盘应转圈。 6.三 角带表面上印有 B2240，它表示该三角带是，长度为 2240m m 。 7.模数是齿轮的参数，是齿轮各部分几何尺寸计算的，齿形的大小和 强度与 它成。 8.标准外啮合斜齿轮传动的正确啮合条件是：两齿 轮的模数和都相等，齿 轮的角相等而旋向。 9.规定 蜗杆与螺旋升角的之比，称为蜗杆特性系数。 10.在工作中 同时承受和两种作用，本身又转动的轴，叫转轴。 二.判断 1， 运动副是联接， 联接也是运动副。 2， 曲柄的极位夹角越大， 机构的急回 特性也越显著。 （ （ ） ） 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 。（ ） 4， 分度圆上压力角的变化， 对齿廓的形状有影响。 （ ） 5，速比公式 i 12=n 1/n 2=Z2/Z1 不论对齿轮传动还是蜗杆传动都成立。 三.简答 1. 什么叫标准齿轮？ 2. 为什么要限制齿轮的最少齿数？ 3. 两轴相互平行的情况 下采用什么类型的齿轮传动，并叙述其优点。 4. 带传动中，打滑和弹性滑动有何不 同？ 5. 举例说明急回特性在生产中有什么意义？ 四.计算 （） 1. 有一对标准直齿圆柱齿轮，m =2m m ，=200，Z=25，Z2=50，求（1）如果 n 1 =960r /m i n ， n 2=？ （2）中心距 a =？ （3）齿距 p =？ 2. Z1=15，Z2=25，Z3=20，Z4=60。n 1 =200r /m i n （顺时针）n 4=50r /m i n （顺时 针）试求 H 的转速。 3. 计算此机构的自由度。 4. 齿轮轴由一对 7206 轴承支承，Fr 1=5200N，Fr 2=3800N，Fx =2200N，方向如 图所 示，试求两轴承的当量动载荷。 机械设计基础典型试题 4 及答案 一、填空 1 .机构具有确定运动的条件是：。 2.图示机构要有确定运动需要有个原动件。 3.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。 4. 曲柄摇杆机构中，曲柄为主动件时，死点位置。 （A） 曲柄与连杆共线时，（B）摇杆与连杆共线时，（C）不存在， 5. 凸轮机构基圆半径 越，压力角越，机构传动性能越好。 6.键联接的主要用途是：，键“12X50”的含义 是。 7. 普 通 平 键 联 接 所 能 传 递 的 最 大 转 矩 为 T ， 现 要 传 递 的 转 矩 为 1.5T ， 则 应 。 （A）把键长增大到 1.5 倍，（B）把键高增大到 1.5 倍 （D）安装一对平键 （C）把键宽 增大到 1.5 倍 8. 螺 纹 的 公 称 直 径 是 指 它 的 ， 螺 纹 “ M12X1.5 左 ” 的 含 义 p a g e 6 是 。 9. 普通螺栓联接中的松螺纹联接与紧螺纹联接之间的主要区别是：松螺纹联 接中的螺纹部 分不存在作用。 （A） 拉伸 （B）扭转 （C）剪切 （D）弯曲 10. 一 调整螺旋，采用双线粗牙螺纹，螺距为 3 毫米，为使螺母相对螺杆沿轴线移 动 2 毫 米，则螺杆应转圈， 11.国标规定，三角带有共七种类型，代号“B2240”表示的 含 义是：。 12. 带传动主要是依靠来传递与动和动力， （A） 带和两轮接触面之间的 正压力 （B）带的紧边拉力 （B） 带和两轮接触面之间的摩擦力 （D）带松边拉力 13.三角带横截面为等腰梯形，夹角为 40 度，在设计三角带轮时，轮槽夹角一般确定 大于 40 度 （B）等于 40 度 （C）小于 40 度 为 （A） 14.带传动的中心距与小带轮的直径一定时， 若增大传动比， 则小带轮包角， 15.渐开线齿廓形状取决于直径大小， 16. 渐 开 线 标 准 直 齿 圆 柱 齿 轮 传 动 ， 正 确 啮 合 条 件 是 ， 17.齿轮传动的重合度越大，表示同时参与啮合 的轮齿数目，齿轮传动越 ， 18.一渐开线标准直齿圆柱齿轮的齿距为 15.7 毫米，齿 根圆直径为 367.5m m ，则该齿轮的齿 数为， 19.闭式软齿面齿轮传动的强度设计，首 先按强度条件计算，校核 。 20.轮系通常分为和两种。 二、简要回答 1.作出下列机 构图示位置压力角。 2.图示尖顶对心移动从动杆盘状凸轮机构 （1）作出图示位置压力角； （2）求该凸轮基圆半径 r b ； （3）求从动杆升程 h 。 3.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）。 4.简述带传动 中，为何限制带速在 525m /s 范围内？ 5. 在选择大小齿轮材料及热处理方法时 ，所要考虑的“配对”问题指的是什么？ 为什么要这样考虑？ 三、计算题 1， 一对标准直齿圆柱齿轮传动，已知两齿轮齿数分别为 40 和 80，并且测得 小齿轮的齿顶 圆直径为 420m m ，求两齿轮的主要几何尺寸。 2， 图示轮系，已知各轮齿数 Z1=Z2=41，Z2=Z3=39,求手柄 H 与轮 1 的传动 比 i 1H。 机械设计基础典型试题 5 一 、填空 答案 试题 6 1. 运动副是指能使两构件之间既能保持接触，而又能产生一定的形式相对运 动 的。 2. 在机构中，如果将杆对面的杆作为机架时，则与此相连的两杆均为 摇杆，即 是双摇杆机构。 3. 4. 5. 6. 7. 8. 平面连杆机构当行程速比 K时，机构就具有急回 特性。 曲柄摇杆机构产生“死点”位置的条件时摇杆为，曲柄为。 凸轮机构能使从 动杆按照实现各种复杂的运动。 键 20X70GB109579 的含义是。 三角带 C2800 的 含义是。 牛头刨床的工作台进给机构用的是机构。 9. 由于渐开线齿轮的传动比等于， 所以即使两轮的安装中心距略有偏差， 也 不影响两轮的传动比。 10. 分度圆上的压力角等于，摸数取的是值，齿厚和齿槽宽 的齿轮，称为标准齿轮。 二、判断 1 机构都是可动的。 2 通过离合器联接的两轴可在工作中随时分离。 3 在平面连杆机构中，连 杆与曲柄是同时存在的，即有连杆就有曲柄。 4 凸轮转速的高低，影响从动杆的运 动规律。 5 外啮合槽轮机构，槽轮是从动件，而内啮合槽轮机构，槽轮是主动件。 6 在任意圆周上，相邻两轮齿同侧渐开线间的距离，称为该圆上的齿距。 7 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。 8 只有轴头上才有键槽。 三回答 1 摆动导杆机构有无急回特性？ 2 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？ 3 分度圆上压力角的变化，对齿廓的形状 有无影响？ 4 在什么情况下凸轮机构的从动杆才能得到运动的停歇？ 5 怎样计 算直齿圆柱齿传动的圆周力、径向力？ 四计算 1 计算自由度 2 某传动装置中有一对渐开线。标准直齿圆柱齿轮（正常齿），大齿轮已损坏 ， 小齿轮的齿数 z z 1=24，齿顶圆直径 d a 1=78m m , 中心距 a =135m m , 试计算大齿轮的 p a g e 7 主要几何 尺寸及这对齿轮的传动比。 3. 在图示轮系中，已知 z 1、z 2、z 2、z 3、z 4、 z 4、 z 5、 z 5、z 6。 求传动比 i 16。 4. 在图示轮系中，各齿轮均为标准齿轮，已知 z 1=20， z 2=48, z 2=20 。试求 z 3 及传动比 i 1H。 5. 一轴由一对 7211AC 的轴承支承，Fr 1=3300N, Fr 2=1000N, Fx =900N, 如图。 试求两轴承 的当量动载荷 P。 (S=0.68Fr e =0.68 X=0.41,Y=0.87) 试题 5 参考答案 一 、填空： 1 直接接触 联接 2 最短杆 对面 3 K1 4 主动 从动 5 凸轮廓线 6 A 型平键 宽度 b =20m m ，长度 L=70m m 7 C 型 公称长度 2800 8 棘轮机构 9 基圆半径的反比 10 200，标准值 相等 二、判断 1 对 2 对 3 错 4 错 5 错 6 对 7 对 8 对 三、回答 1 有急回特性 极位夹角不等于零 2 运动时克服 ，固定夹紧时利用 3 有影响 4 向径、高度无变化 5 Ft 1=2T1/d 1 Fr 1=Ft 1t g 200 四、 计算 1 1 2 78=m (24+2) m =3 a =m /2(z 1+z 2) 135=3/2(24+z 2) z 2 =66 d a 2=3*66+2*3=204 d f 2=3*66-2*1.25*3=190.5 i =66/24=2.75 3 i 16=z 2z 4z 5z 6/ z 1z 2z 4z 5 4 z 2-z 1=z 3-z 2 z 3=z 2-z 1+z 2=48-20+20=48 (n 1-n H)/(n 3-n H)=z 2z 3/z 1z 2 n 3=0 i 1H=1-48*48/20*20=-4.76 5 S=0.68Fr S1=0.68Fr 1=0.68*3300N=2244N S2 =0.68Fr 2=0.68*1000N=680N S2+Fx =680+900=1580Ne P1=3300N P2= 0.41*1000+0.87* 1344=1579N 机械设计基础典型试题 6 一、填空 及答案 1. 图示机构中有个虚约束。 （A）0 (B) 1 (C)2 (D)3 2.图示机构要有确定运动，需要有个原动件。 （A）0 (B)1 (C)2 (D)3 3.平面四杆机构中，若各杆长度分别为 a =40、b =60、 c =60 、 d =70。当以 a 为机架，则此 四杆机构为。 4.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。 (A) d 0.5 （4）=0.49 16有一部件，有三个零件组成，若它们的可靠度分别为 R1=0.99，R2=0.97， R3=0.92。则 次部件的可靠度为。 （1）0.97 （2）0.96 （3）0.91 （4）0.88 17我国国家标准的代号是。 （1）GC （2）KY （3） GB （4）ZB （5）JB （ 6）YB 18国际标准化组织标准的代号是。 （1）AFNOR （2）ASME （3）BS （4）DI N （5）ISO （6）JIS 19.下列参数中，应取标准值的是。 （1）蜗杆螺纹生角 （2）弹簧指数 （3 ）齿宽系数 （4）允许安全系数 20.下列零件中，尚未制订国家标准的零件是。 （1 ）地脚螺栓（粗制）（2）圆锥销 （3）滚动轴承的端盖 （4）单向推力球轴承 21 下列通过设计计算所获得的几何尺寸中，不应该进行圆整。 （1）轴颈尺寸（2）蜗杆 分度圆直径（3）三角带轮的直径（4）直齿圆锥齿轮的齿宽 22.下列通过设计计算所 获得的几何尺寸中，应进行圆整。 （1）直齿圆柱齿轮的分度圆直径 （3）带传动的实际中心距 （5）斜齿轮的端 面模数 （2）链轮节圆直径 （4）蜗轮齿宽 平面连杆机构 一. 填空 1.平面连杆机构由一些刚性构件用副和副相互联接而组 成。 2. 在铰链四杆机构中，能作整周连续旋转的构件称为，只能来回摇摆某一角度 的构 件称为，直接与连架杆相联接，借以传动和动力的构件称为。 3. 图 1-1 为铰 链四杆机构，设杆 a 最短，杆 b 最长。试用符号和式子表明它构成曲柄摇杆机 构的 条件： （1）。 （2）以为机架，则为曲柄。 4. 设图 1-1 已构成曲柄摇杆机构。当摇杆 CD 为主动件，机构处于 BC 与从动 p a g e 14 曲柄 AB 共线 的两个极限位置，称为机构的两个位置。 5. 铰链四杆机构的三种基本 形式是机构，机构，机构。 6. 平面连杆机急回运动特性可用以缩短。从而提高工作 效率。 7. 平面连杆机构的急回特性系数 K。 8. 四杆机构中若对杆两两平行且相等 ，则构成机构。 二、选择代号填空 9. 平面四杆机构中各构件以相联接。 （a 转动 副 b 移动副 c 螺旋副） 10. 平面连杆机构当急回特性系数 K时，机构就具有急回特 性。 （a 1 b =1 c 最小 b r =最小 c r 当量摩擦角） 36.下列金属 材料中：a .A3 钢 b .10 号钢 c .35 号钢 d .40Cr e .65Mn f .ZG45 g .HT20-40 h .H62 一般不用来制造螺纹联接件的有种。（1）一种 （2）两种 （3）三种 （4）四 种 37.我国国家标准规定，螺栓的级别是按其材料的来进行划分的。 （1）抗拉强度 限b （2）屈服限s （3）抗拉强度限与屈服限 （4）硬度 HB 38我国国家标准规 定，螺母的级别是按其材料的来进行划分的。 （1）抗拉强度限b （2）屈服限s （3）抗拉强度限与屈服限 （4）硬度 HB 39受拉螺栓的断裂，最多发生在。 （1 ）靠近螺栓头的部位 （2）螺杆当中的部位（3）螺纹收尾的部位（4）靠近螺母支承 面 的螺纹部位 40普通螺纹联接的强度计算，主要是计算。 （1）螺杆在螺纹部分 p a g e 19 的拉伸强度 （2）螺纹根部的弯曲强度 （3）螺纹工作表面的挤压强度 （4）螺纹的 剪切强度 41普通螺栓联接中的松联接和紧联接之间的主要区别是：松联接的螺纹部 分不承受 。 （1）拉伸作用 （2）扭转作用 （3）剪切作用 （4）弯曲作用 42紧 联接螺栓按拉伸强度计算时，考虑到拉伸和扭转的复合作用，应将拉伸载荷增大至原 来倍。 （1）1.1 （2）1.3 （3）1.5 （4）1.7 43设计紧联接螺栓时，其直径越 小，则许用安全系数应取得越大，即许用应力取得越小。 这是由于直径越小时，。 （1）螺纹部分的应力集中愈严重 （2）加工螺纹时愈容易产生缺陷 （3）扳紧时愈容 易扳断 （4）材料的机械性能愈不能保证 44被联接件受横向外力的作用时，若采用 一组普通螺栓联接，则靠来传递外力。 （1）被联接件接合面之间的摩擦力 （2）螺 栓的剪切和挤压 （3）螺栓的剪切和被联接件 的挤压 45 被联接件受横向外力的作用时， 如采用普通螺栓联接， 则螺栓可能的失 效形式为。 （1）剪切或挤压破坏 （2）拉断 （3）拉、扭断裂 46两根轴由钢性凸 缘联轴器用六只普通螺栓相联接，凸缘接合面之间的摩擦系数 f =0.15， 螺栓中心圆 直径 D=200m m ，轴传递扭矩 T=180N.m ,为使联接可靠,摩擦力矩应大于外扭的 20%,则 每个螺栓所需预紧力为N。 (1)2000 (2)2400 (3)12000 (4)14400 47. 两轴由钢性凸 缘联轴器用六只普通螺栓联接,凸缘接合面之间的摩擦系数 f =0.1,螺旋中心 的圆直径 D=150m m ,轴传递的扭矩 T=120N.m ,为使联接可靠,摩擦力矩应大于外扭矩的 20%, 单 个螺栓危险剖面的尺寸为 76.3m m 2,则单个螺栓的工作应力为N/ m m 2 (1)34.9 (2)41. 9 (3)54.5 (4)209.7 48.被联接件受横向外力作用时,如采用铰制孔螺栓联接,则螺栓的失效形式可能 为。 (1)螺纹处拉伸 曲断裂 (2)螺纹处拉，扭断裂（3）螺栓杆剪切或挤压破坏 （4 ）螺纹根部弯 49.刚性凸缘联轴器用四只铰制孔螺栓联接，螺栓中心的圆直径 D=200m m ,轴传 递扭矩 T=180N.m ,则作用在每个螺栓上的力为。 (1)1800 (2)240 (3)450 (4)540 50.在受轴向变载荷的紧螺栓联接中,已知其预紧力 Q0=8000N,假定螺栓和被联接 件的刚度 C1=C2=1,则被联接件接合面之间将出现间隙的条件最大外载荷为N。 (1)10 00 (2)4000 (3)8000 (4)16000 51.由一压力容器,已知容器内直径 D=280m m ,气体压强 p =5000N/ m m 2,容器盖用 12 只螺栓与 容器相联,要求剩余锁紧力等于 1.5 倍外载荷.则单个螺栓所受的总拉 力为N。 (1)1604 (2)3848 (3)6414 (4)8979 52.压力容器盖的紧螺栓联接中,若螺栓预紧力和容器内的压力不变,但将凸缘间 的软铜垫片 换成橡胶垫片,则。 (1)螺栓的总拉力与联接的紧密性同时增高 (2) 螺栓 的总拉力与联接的紧密性同时降低 (3) 螺栓的总拉力增高,紧密性降低 (4) 螺栓的总 拉力降低,紧密性增高 53.对外载荷是轴向变载荷的紧螺栓联接,除考虑它的静强度外,还必须根据螺栓 的来 验算它的疲劳强度。 (1)最大工作应力 (2)最小工作应力 (3)平均工作应力 (4 )应力幅 54. 压力容器盖的紧螺栓联接,外载荷 Q 为变载荷(Q0),若螺栓的最大总拉力 Qb m a x 和剩余锁 紧力 Q0不变，只将凸缘间的橡胶垫片去掉，改为不用垫片，则螺 栓的应力幅a 与欲紧 力 Q0 为。 （1）a 增大，Q0 应适当减小 （2）a 增大 ，Q0 应适当增大 （3）a 减小，Q0 应适当 减小 （4）a 增大，Q0 应适当增大 55. 图 D92 所示，托架用四铰制孔螺栓固定在钢柱上，则作用在螺栓上的最大载 荷为 N。 （1）2078 （2）2240 （3）3404 （4）3604 D-92 56图 D93 所示，一铸铁托架与刚柱用螺栓联接，载荷 F=2000N，方向如图 所示；设底 板接合面的面积 A=7200m m 2，抗弯剖面模量 W=333,000m m 3。则按接合面 间不出现间隙的 条件来考虑，每个螺栓的最小预紧力 Q0 是N。 （1）3494 （2）38 90 （3）3994 （4）4390 57图 D93 所示，一铸铁托架与钢柱用螺栓联接，载荷 F=2000N，方向如图 所示；若接 合面的摩擦系数 f =0.15，则按托架不发生滑移的条件来考虑，每个螺栓 的最小预紧力是 N。 （1）5773 （