机械设计基础复习题及答案

一 选择题选择题 1 平面四杆机构中 是否存在死点 取决于 B 是否于连杆共线 A 主动件 B 从动件 C 机架 D 摇杆 2 当四杆机构处于死点位置时 机构的压力角为 A A 90 B 0 C 180 D 与构件有关 3 铰链四杆机构的杆长为 a 60 b 80 c 100 d 90 若以杆 a 为机架 则此四杆机构 A A 为双曲柄机构 B 为曲柄摇杆机构 C 为双摇杆机构 D 为曲柄滑块机构 4 具有急回作用的曲柄摇杆机构的行程速比系数 K 为 A A 大于 1 B 小于 1 C 等于 1 D 等于 0 5 采用型铣法加工斜齿轮时 应根据 B 选择成型铣刀 A 轴面模数 B 法面模数 C 端面模数 D 大端模数 6 一对渐开线斜齿圆柱齿轮在啮合传动过程中 一对齿廓上的接触线 长度是 C 变化的 A 由小逐渐到大 B 由大逐渐到小 C 由小逐渐到大再到小 D 始终保持定值 7 渐开线的弯曲程度取决于 B 的大小 A 分度圆 B 基圆 C 齿顶圆 D 齿根圆 8 一对渐开线齿廓啮合时 啮合点处两者的压力角 A A 一定相等 B 一定不相等 C 与齿轮传动比有关 D 与基圆半径有关 9 一对相互啮合的渐开线减速齿轮传动 小齿轮齿面硬度 350HBS 大齿轮齿面硬度 350HBS 在传递动力时 B A 小齿轮齿面最大接触应力较大 B 两齿轮齿面最大接触应力相等 C 大齿轮齿面最大接触应力较大 D 接触应力与齿数 材料有关 不一定哪个大 10 一对渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合的条件是 B A 齿轮的模数和齿距分别相等 B 两齿轮的模数和压力角分别相等 C 两齿轮的基圆相等 D 两齿轮的齿厚和齿槽宽分别相等 11 对于开式齿轮传动 在工程设计中 一般 D A 按接触强度设计齿轮尺寸 在验算弯曲强度 B 只需按接触强度设计 C 按弯曲强度设计齿轮尺寸 在验算接触强度 D 只需按弯曲强度设计 12 渐开线直齿圆柱标准齿轮是指 C 的齿轮 A 分度圆上模数和压力角 B 节圆等于分度圆 C 分度圆上齿厚等于齿槽宽 而且模数 压力角以及齿顶高系数 顶隙系数 均为标准值 D 分度圆上模数为标准值 13 标准齿条刀具加工标准渐开线直齿圆柱外齿轮时 刀具的中线与齿轮 的分度圆 A A 相切 B 相割 C 相离 D 与齿数有关 14 一对渐开线斜齿圆柱齿轮在啮合传动过程中 一对齿廓上的接触线 长度是 C 变化的 A 由小逐渐到大 B 由大逐渐到小 C 由小逐渐到大再到小 D 始终保持定值 15 一对圆柱齿轮 在确定大小齿轮的宽度时 通常把小齿轮的齿宽做得比 大齿轮的宽一些 其目的是 C A 为了使小齿轮的弯曲强度比大齿轮的高一些 B 为了使传动平稳 提高效率 C 为了便于安装 保证接触线长度 D 为了使小齿轮每个齿啮合次数比大齿轮多 16 带张紧的目的是 D A 减轻带的弹性滑动 B 提高带的寿命 C 改变带的运动方向 D 使带具有一定的初拉力 17 V 带传动设计中 限制小带轮的最小直径主要是为了 B A 使结构紧凑 B 限制弯曲应力 C 保证带和带轮接触面间有足够摩擦力 D 限制小带轮上的包角 18 带传动工作时的弹性滑动是由于 C A 小带轮包角过小 B 带与带轮间的摩擦系数偏低 C 带的松 紧边拉力不等 D 带的初拉力不足 20 带传动主要是依靠 C 来传递运动和功率的 A 带与带轮接触面之间的正压力 B 带的紧边拉力 C 带与带轮接触面之间的摩擦力 D 带的初拉力 21 磨损均匀 链轮齿数最好是 A A 两链轮齿数互质 B 链轮齿数与链节距成比例 C 链轮齿数与链节数互质 D 两链轮齿数成比例 22 下述联接中 C 一般不用于轴毂联接 A 螺纹联接 B 键联接 C 焊接 D 过渡配合联接 23 既传递扭矩又承受弯矩的轴 称为 B A 心轴 B 转轴 C 传动轴 D 柔性轴 24 计算轴弯矩 Mca 公式中的系数 是考虑 C A 强度理论的要求 B 材料抗弯与抗扭性能的不同 C 弯曲应力 和扭转切应力 的循环特性 r 不同 D 同一轴径 d 的抗弯 抗扭截面系数不同 25 轴在过渡剖面的圆角半径 其优点是 D A 使零件的轴向定位比较可靠 B 使轴加工方便 C 使零件的轴向定位比较可靠 D 降低应力集中 提高轴的疲劳强度 26 螺纹联接防松的根本问题在于 C A 增加螺纹联接的轴向力 B 增加螺纹联接的横向力 C 防止螺纹副的相对转动 D 增加螺纹联接的刚度 27 计算紧螺栓的拉伸强度时 考虑到拉伸和扭转的复合作用 应将拉伸载荷增大到原来的 B 倍 A 1 1 B 1 3 C 1 5 1 7 28 当被联接件一个较薄一个很厚且需经常拆卸时 应采用 D 联接 A 螺栓 B 螺钉 C 紧定螺钉 D 双头螺柱 29 普通平键联接的主要失效形式是 A A 剪切和压溃 B 磨损 C 断裂 D 胶合 30 键的剖面尺寸通常是根据 D 按标准选择 A 传递转矩的大小 B 传递功率的大小 C 轮毂的长度 D 轴的直径 31 下列四种叙述中 D 是正确的 A 变应力只能由变载荷产生 B 静载荷不能产生变应力 B 变应力是由静载荷产生 D 变应力由变载荷产生 也可能由静载荷产生 32 滚动轴承的额定寿命是指同一批轴承中 A 的轴承所能达到的寿命 A 90 B 95 C 50 D 99 33 30307 型号滚动轴承的内径 d 应该是 B mm A 70 B 35 C 30 D 7 二 判断题二 判断题 1 键的高度和宽度根据轴上零件轮毂宽度来定 2 齿轮传动中 当材料相同时 小齿轮和大齿轮的弯曲强度也相同 3 零件受变应力作用 则作用在零件上的载荷一定是变载荷 4 转轴是同时受弯矩和扭矩作用的轴 5 连杆机构中 传动角越小 对传动越有利 6 键的剖面尺寸通常是根据轮毂的长度 按标准选择 7 若一个轴承的当量动载荷 P 高于其基本额定动载荷 C 则该轴承 将失效 8 影响一对齿轮齿面接触强度的主要尺寸是中心距和齿宽 9 若设计合理 带传动的打滑是可以避免的 但弹性滑动却无法避 免 10 曲柄滑块机构不一定存在急回特性 11 只有自由度为 1 的机构才具有确定的运动 12 凸轮的基圆是指凸轮廓线的平均向径 13 键的高度和宽度根据轴的直径来定 14 同一轴上不同轴段的键槽应布置在轴的同一母线上 15 相互啮合的齿轮 齿面接触强度一定相等 齿根弯曲疲劳强度一 般不等 16 螺纹公称直径指的是螺纹的中径 17 零件受变应力作用 则作用在零件上的载荷也可以是静载荷 18 圆柱齿轮传动适用于中心距较大的场合 19 齿数 模数分别对应相同的一对渐开线直齿圆柱齿轮传动和一对 斜齿圆柱齿轮传动 后者的重合度比前者要大 20 紧联接螺栓按拉伸强度计算时 考虑到拉伸和扭转的联合作用 应将拉伸载荷增至 1 3 倍 21 工作时承受弯矩并传递扭矩的轴 称为心轴 22 带传动是靠摩擦力工作的 因此带轮的工作表面越粗糙越好 张紧力越大越好 23 对于双摇杆机构 最短构件与最长构件长度之和一定大于 其余两构件长度之和 24 渐开线标准齿轮的齿根圆恒大于基圆 25 为减小凸轮机构的压力角可增大凸轮基圆半径 26 限制带轮最小直径的目的是限制带的弯曲应力 27 滚动轴承的基本额定寿命为 100 万转 28 同一轴上不同轴段的键槽 最好布置在沿周向相隔 180 度 29 四杆机构处于死点位置时 机构的传动角一定为零 30 传动带在工作中受到交变应力的作用 最大应力发生在带刚进入 大带轮的位置 31 同一轴上不同轴段的键槽应布置在轴的同一母线上 32 带传动中 实际有效拉力的数值取决于预紧力 包角和摩擦系数 33 若设计合理 带传动的打滑是可以避免的 但弹性滑动却无法避 免 34 键的高度和宽度根据轴上零件轮毂宽度来定 35 曲柄滑块机构的极位夹角一定大于零 36 带传动中 实际有效拉力的数值取决于预紧力 包角和摩擦系数 37 通用的闭式齿轮传动 当齿轮的圆周速度 v 10m s 时 常采用喷 油润滑 38 键的长度主要是根据轮毂的长度来选择 39 受预紧力 F0后又受轴向载荷 F 的紧螺栓联接 它受的总载荷为 1 3 F 40 带传动的弹性滑动是不可避免的 二 二 作图简答题作图简答题 1 在图所示机构中 构件 AB EF CD 相互平行且相等 试计算该机构的自由 度 由复合铰链 局部自由度 虚约束的请指出 F 3n 2PL Ph 3 6 2 7 2 2 其中点 C 为复合铰链 点 G 为局部自由度 EF 为虚约束 2 计算机构自由度 确定机构是否有确定的运动 计算机构自由度 确定机构 是否有确定的运动 图中 CE DF GH 三杆平行且相等 A B C D E F G H I F 3n 2PL Ph 3 7 2 9 1 2 其中点 E H 为复合铰链 点 B 为局部自由度 DF 为虚约束 因为自由度数等于原动件数 所以机构有确定的运动 3 计算机构的自由度 有复合铰链 局部自由度 虚约束的请指出 其中 FI 与 EH DG 平行且相等 杆 DEF 与 GHI 平行且相等 F 3n 2PL Ph 3 7 2 9 2 1 其中点 F I 为复合铰链 点 C 为局部自由度 EH 为虚约束 因为自由度数等于原动件数 所以机构有确定的运动 4 计算机构自由度 有复合铰链 局部自由度 虚约束的请指出 判断机构运 动是否确定 其中点 E 为复合铰链 点 B 为局部自由度 G 或 I 为虚约束 F 3n 2PL Ph 3 8 2 11 1 1 机构自由度数等于原动件数 机构运动确定 5 如图偏置曲柄滑块机构 曲柄 AB 为主动件 图上标出滑块行程 H 试判断机构是否具有急回特性 并说明理 由 1 滑块行程 H 2 机构具有急回特性 因为机构具有不为 0 的极位夹角 B2 A H B1 C1 C2 6 偏置曲柄滑块机构中 已知偏距为 10mm 滑块的导路方向线在曲柄转动中心之上 曲柄为 20mm 连杆为 70mm 试绘图表示 1 滑块的行程 2 曲柄为主动件时最大的压力角 3 滑块为主动时机构的死点位置 H C1 C3 C2 A B2 B1 B3 7 设计一曲柄滑块机构 已知滑块行程 H 50mm 导路偏距 e 20mm 滑块的 导路方向线在曲柄转动中心之上 作图求曲柄和连杆长度 作图求曲柄和连杆长度 AB A C2 A C1 2 H C1 C2 A B2 B1 8 图示机构中 AB 为机架 在图中标出机构的极位夹角 及推杆的最大摆角 A B C 9 已知曲柄摇杆机构行程速比系数 K 1 摇杆 CD 的长度为 40mm 摇杆极限 位置如图所示 机架 AD 位于水平位置 试作图设计此曲柄摇杆机构 AB BC 的长度 已知铰链四杆机构 ABCD 摇杆 CD 的行程速比系数 K 1 则极位夹角为 0 AB BC AD 的长度如图 AB C1 C2 2 C2 C1 B2 A D B1 10 图示铰链四杆机构 AB 20mm BC 35mm CD 40mm AD 30mm 问 1 如果以 AB 杆为机架 机构为 双曲柄 机构 2 如果以 BC 杆为机架 机构为 曲柄摇杆 机构 3 如果以 CD 杆为机架 机构为 双摇杆 机构 4 以 AD 杆为机架 AB 为原动件 在图上作出机构从动件的摆角 和机构的极位夹 角 C C2 B B2 C1 A D B1 11 对心直动滚子从动件盘形凸轮机构如图所示 标出实际廓线和理论廓线 画出凸轮基圆 标出 K 点压力角 理论廓线 基圆 实际廓线 C S 12 图为对心直动推杆偏心圆凸轮机构 已知 O 为几何中心 OA 2O1O 60mm 滚子半径 r r 10mm 要求 1 直接在图上画出凸轮的基圆 算出基圆半径 2 算出推杆的最大升程 H 3 在图上画出图示位置的压力角 及推杆位移 S 不要求具体数值 1 基圆半径 40 mm 2 推杆的最大升程 H 60 mm 3 压力角 及推杆位移 S 如图 H S 13 图示偏心圆盘凸轮 逆时针方向旋转 滚子摆动从动件 1 标出实际廓线 和理论廓线 2 标出基圆 rb 3 标出图示位置的角位移 4 标出图示位置的压力角 14 在图示传动系统中 斜齿轮 1 为主动轮 1 为使 轴上的轴承所受轴向力最小 确定斜齿轮 1 2 的螺旋线方向 画 于图上 2 在图上标出斜齿轮 1 2 和圆锥齿轮 3 4 所受三个分力的方向 1 使 轴上的轴承所受轴向力最小 斜齿轮 1 左旋 2 右旋 画于图上 Ft2 Ft1 Fa1 1 Fr1 Fr2 1 2 Ft 3 Ft4 Fa2 Fa3 3 Fr3 Fa 4 Fr4 15 如图所示啮合传动 标出主动轮与从动轮在啮合点处所受的各个作用力方 向 图中标有箭头的为主动轮 Ft1 Ft2 Ft2 Ft1 Fa2 Fa1 2 Fa1 1 Fr1 Fr2 2 F r2 Fr1 Fa2 1 16 根据图示机械装置中各轴的受载情况 判断它们是什么轴 1 扭矩 传动轴 2 弯扭 转轴 3 弯扭 转轴 4 弯 心轴 Ft2 Ft1 Fr2 Fa1 Fa2 Fr3 17 图示标准斜齿圆柱齿轮组成二级传动 齿轮 1 为主动轮 求 1 使轴 轴向力最小时齿轮 3 4 螺旋线方向 2 在图中标出齿轮 1 2 和 3 4 在啮合点处各分力的方向 使轴 轴向力最小时齿轮 3 左旋 齿轮 4 右旋 Ft2 Ft1 Ft 4 F t 3 1 4 Fr1 Fa2 Fa1 Fr4 Fa4 Fa3 Fr2 Fr3 3 2 四 计算题 1 图示轮系中 已知各轮的齿数为 Z1 28 Z2 18 Z3 70 试求传动比 i1H 解 齿轮 1 2 2 3 为 周转轮系 且 n3 0 Z1 Z2 Z3 Z2 Z2 24 所以 i1H 23 8 2 图示差动轮系中 各轮齿数为 Z1 30 Z2 25 Z2 20 Z3 75 齿轮 1 的转速为 200r min 箭头向上 齿轮 3 的转速为 50r min 箭头向下 求行星 架转速的大小和方向 解 齿轮 1 2 2 3 为 周转轮系 且 n1 200 r min n3 50 r min 21 32 3 1 13 ZZ ZZ nn nn i H HH 21 32 3 1 13 ZZ ZZ nn nn i H HH 所以 nH 10 61 方向与 n1相同 3 图示的轮系中 已知各轮的齿数为 Z1 Z2 17 Z3 30 Z4 45 n1 200r min 求 nH的大小和方向 解 齿轮 1 2 3 4 为 周转轮系 且 n4 0 所以 i1H 5 2 4 起重卷筒用 8 个普通螺栓与齿轮联接在一起 已知卷筒直径 D0 400mm 螺栓 分布直径 D 500mm 接合面间摩擦系数 f 0 12 可靠性系数 C 1 2 起重钢索 拉力 Q 10000N 螺栓许用拉伸应力 100Mpa 试设计该螺栓组螺栓最小直 径 d1 解 1 2 0 D QT 2 3 m 1 f 0 12 z 8 C 1 2 160Mpa D 500mm D0 400mm Q 10000N 由以上条件得 d1 10 174 mm 5 有一压力容器 已知容器内直径 D 280mm 气体压强 p 0 5Mpa 容器盖用 12 只普通螺栓与容器相联 试确定螺栓最小径 d1 已知螺栓材料屈服极限 S 240 Mpa 取安全系数 S 2 残余预紧力为工作载荷的 1 8 倍 解 1 汽缸所受工作载荷 2 每个螺栓所受总载荷 31 42 4 1 14 ZZ ZZ nn nn i H H H D T CmfzF 2 4 1 3 1 2 1 d F 4 2 D pF z F z F FF8 2 0 3 S S 120Mpa p 0 5Mpa D 280mm z 12 由以上条件得 d1 mm 6 图示两根梁用 4 个 4 6 级普通螺栓与两块钢盖板相联接 梁受到的拉力 F 28 kN 摩擦系 数 f 0 2 可靠性系数 C 1 2 控制预紧力 许用应力 120MP 试确定所需螺栓的最小 直径 解 1 2 m 2 f 0 2 z 4 C 1 2 160Mpa F 28KN 由以上条件得 d1 17 024 mm 7 钢制液压缸 缸体内径 D 160mm 缸内压强 p 3MPa 用 个普通螺栓 锁紧缸盖 螺栓许用拉伸应力 180MPa 螺栓分布直径 D0 200mm 为保证气密性要求 残余预紧力取工作载荷的 1 8 倍 求螺栓的最小直径 解 1 汽缸所受工作载荷 2 每个螺栓所受总载荷 3 180Mpa p 3Mpa D 160mm 由以上条件得 d1 13 93mm 8 图示为某转轴由一对 30307 型轴承支承 轴承所受径向负载 Fr1 7000N Fr2 6000 N 轴上作用的轴向负载 F A 1000N 试求两轴承的轴向力 Fa1 Fa2 其中 FS Fr 2Y Y 1 9 FF 4 1 3 1 2 1 0 d F CFmfzF 4 1 3 1 2 1 d F 4 2 D pF 8 8 2 8 0 FF FF 4 1 3 1 2 1 0 d F 1 轴承受内部轴向力 FA FS1 Fr1 2Y 1842N FS1 FS2 FS2 Fr2 2Y 1579N 2 由于FS1 1842N FA FS2 2579 N Fr1 Fr2 所以轴承 1 被压紧 轴承 2 被放松 轴承受轴向力即 Fa1 FA FS2 2579N Fa2 FS2 1579N 9 减速器低速轴采用轴承 6308 已知轴承上所受径向载荷 Fr 1 2200N Fr 2 1600 N 外来轴向载荷 FA 800N 轴承转速 n 500r min e 0 23 Cr 25800N 工作轻微冲击 fp 1 2 常温工作 ft 1 附 当 Fa Fr e 时 X 0 56 Y 1 9 当 Fa Fr e 时 X 1 Y 0 求 1 两轴承的当量载荷 P1 P2 2 求此对轴承哪个寿命长 解 轴承 1 受轴向载荷 Fa1 FA 800N 且 Fa1 Fr1 0 36 0 23 所以X 0 56 Y 1 9 则 P1 fp X Fr1 Y Fa1 3302 4 N FA P2 fp Fr2 1920N Fr 1 Fr 2 P1 P2 所以轴承 1 寿命长 10 某设备中的一转轴 两端用