机械设计基础复习题及答案.docx
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机械设计基础复习题及答案
一、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1B、小于1C、等于1D、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α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σ和扭转切应力τ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、1.1B、1.3C、1.51.7
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、70B、35C、30D、7
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1.3F。
40、（√）带传动的弹性滑动是不可避免的。
二、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）
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，
①、图上标出滑块行程H；②、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θ
B2AθH
B1C1
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
α
C1C3C2
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=（AC2-AC1）/2
H
C1C2
AB2
B1
8、图示机构中，AB为机架，在图中标出机构的极位夹角θ及推杆的最大摆角ψ
A
θ
B
ψ
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=C1C2/2
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φ,和机构的极位夹角θ
CC2
BB2
C1φ
AθD
B1
11、对心直动滚子从动件盘形凸轮机构如图所示。
①标出实际廓线和理论廓线
②画出凸轮基圆
③标出K点压力角。
α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rr=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α及推杆位移S（不要求具体数值）
（1）基圆半径40mm
（2）推杆的最大升程H60mm
（3）压力角α及推杆位移S如图
α
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η和理论廓线η′
（2）标出基圆rb
（3）标出图示位置的角位移δ（4）标出图示位置的压力角α
14、在图示传动系统中，斜齿轮1为主动轮
（1）为使Ⅱ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Ⅱ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
ⅠⅡ
Fa1
1Fr1Fr212⊕Ft3⊙Ft4
Fa2Fa3
3Fr3Fa4
Fr4Ⅲ
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⊙Ft1Fa2
Fa12
Fa1
1Fr1Fr22Fr2
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
Fa1Fa2
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Ⅱ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Ⅱ轴向力最小时齿轮3左旋、齿轮4右旋
⊕Ft2⊙Ft1⊕Ft4⊙Ft3
14
Fr1
Ⅰ
Fa2Fa1Fr4
Fa4Fa3
ⅡFr2
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=200r/min，n3=－50r/min
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[σ]=100Mpa，试设计该螺栓组螺栓最小直径d1。
解：
∵
（1）
（2）
（3）
∵m=1，f=0.12，z=8，C=1.2，[σ]=160Mpa，D=500mm，D0=400mm，Q=10000N
∴由以上条件得：
d1=10.174mm
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σS=240Mpa，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
（3）
∵[σ]=σS/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=28kN，摩擦系数f=0.2，可靠性系数C=1.2，控制预紧力，许用应力[σ]=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，[σ]=160Mpa，F=28KN
∴由以上条件得：
d1=17.024mm
7、钢制液压缸，缸体内径D＝160mm，缸内压强p＝3MPa，用８个普通螺栓锁紧缸盖，螺栓许用拉伸应力［σ］＝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）
∵[σ]=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=6000N，轴上作用的轴向负载FA=1000N，试求两轴承的轴向力Fa1、Fa2。
其中FS=Fr/（2Y），Y=1.9
（1）轴承受内部轴向力FA
FS1=Fr1/（2Y）=1842NFS1FS2
FS2=Fr2/（2Y）=1579N
（2）由于FS1=1842N＜FA+FS2=2579NFr1Fr2
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Fr1=2200N，Fr2=1600N，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（XFr1+YFa1）=3302.4NFA
P2=fpFr2=1920N
Fr1Fr2
P1＞P2，所以轴承1寿命长
10、某设备中的一转轴，两端用30207E型轴承，如图，轴工作转速n=1450r/min，在常温下工作ft=1，轴承所受的径向载荷Fr1=3000N，Fr2=6000N，轴所受载荷FA=3000N，设计寿命Lh=1500h，载荷系数fp=1.5，试较核该轴承是否满足寿命要求。
（附：
有关30207E型轴承参数如下：
Cr=51500N，e=0.68，FS=0.5Fr，当Fa/Fr≤e时，X=1，Y=0，当Fa/Fr＞e时，X=0.4，Y=1.6）
（1）轴承受内部轴向力FA
FS1=0.5R1=1500N；Fs1Fs2
FS2=0.5R2=3000N
Fr1Fr2
（2）由于FS1=1500N＜FA+FS2=3300N
所以轴承1被压紧，轴承2被放松，
轴承受轴向力即：
Fa1=FA+FS2=3300N；Fa2=FS2=3000N
（3）由于Fa1/Fr1=3300/3000=1.1＞e=0.68，则X=0.4，Y=1.6
所以P1=fp（XFr1+YFa1）=9720N
由于Fa2/Fr2=3000/6000=0.5＜e=0.68，则X=1，Y=0
所以P2=fpFr2=9000N
（4）Lh=（）ε=2980h＞1500h所以轴承满足寿命要求
五、指出图中轴系的结构错误并说明理由，其中齿轮用油润滑，轴承用脂润滑。
1）（例）轴承盖缺少调整垫片
2）箱体与轴承端盖处无凸台
3）轴承端盖应减少加工面
4）定位套筒过高，影响轴承拆卸
5）齿轮缺少键周向定位6）应设计挡油盘，阻挡稀油进入轴承
7）与齿轮相配轴段应短些，否则齿轮定位不可靠
8）精加工面过长，且轴承装拆不便
9）右端的角接触球轴承外圈排列方向有错
10）轴承透盖未设计密封件11）轴承透盖与轴直接接触，缺少间隙
12）带轮左侧无轴带轮向定位13）带轮无键周向定位
14）与带轮相配轴段应短些，否则带轮用轴端挡圈定位不可靠
15）轴承不需要键周向定位16）套筒太短，无法使齿轮右侧定位
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