机械设计基础题库及答案徐刚涛全.docx

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机械设计基础题库及答案徐刚涛全

《机械设计基础》习题与答案

第1章绪论

第2章平面机构的结构分析

第3章平面连杆机构

第4章凸轮机构

第5章间歇运动机构

第6章螺纹联接和螺旋传动

第7章带传动

第8章链传动

第9章齿轮传动

第10章蜗杆传动

第11章齿轮系

第12章轴与轮毂连接

第13章轴承

第14章联轴器、离合器和制动器

第15章回转体的平衡和机器的调速

第1章绪论

思考题

1．机器、机构与机械有什么区别？

各举出两个实例。

2．机器具有哪些共同的特征？

如何理解这些特征？

3．零件与构件有什么区别？

并用实例说明。

举出多个常用的通用机械零件。

答：

1、机器：

①人为的实物组合体；

②每个运动单元（构件）间具有确定的相对运动；

③能实现能量、信息等的传递或转换，代替或减轻人类的劳动；

实例：

汽车、机床。

机构：

①人为的实物组合体；

②每个运动单元（构件）间具有确定的相对运动；

实例：

齿轮机构、曲柄滑块机构。

机械是机器和机构的总称。

机构与机器的区别在于：

机构只用于传递运动和力，机器除传递运动和力之外，还具有变换或传递能量、物料、信息的功能或完成有用的机械功；

2、同上。

3、零件是机械制造的的最小单元体，是不可拆分的，构件是机械运动的最小单元体它有可能是单一的一个零件，也有可能是若干个零件组合而成，内燃机中的连杆，就是由连杆体1、连杆盖2、轴套3、轴瓦4、螺杆5和螺母6等零件联接而成的，在制造中几个零件分别加工，装配成连杆后整体运动。

通用零件，如齿轮、轴、螺母、销、键等。

第2章平面机构的结构分析

一、填空题

1、两构件通过面接触所构成的运动副称为低副，其具有2约束。

2、机构具有确定相对运动的条件是主动件数目=自由度。

3、4个构件在同一处以转动副相联，则此处有3个转动副。

4、机构中不起独立限制作用的重复约束称为虚约束。

答：

1.低副、2.2.主动件数目=自由度3.34．虚约束

二、综合题

1、计算下图所示机构的自由度，并判断该机构是否具有确定的相对运动。

若有复合铰链、局部自由度、虚约束请明确指出。

解:

复合铰链：

无，局部自由度：

无，虚约束：

无。

F＝3n－2PL－PH………………………

＝3×5―2×（6+1）－0＝1…

W＝F＝1………………………

答：

该机构具有确定运动．．

2、计算图2-19所示个机构的自由度，并判断机构是否具有确定的相对运动。

若有复合铰链、局部自由度、虚约束请明确指出。

图2-19冲压机床

答：

解:

复合铰链:

在H处;……局部自由度:

在C处;……虚约束:

在M（或N）处

F＝3n－2PL－PH＝3×9―2×（10+2）－2＝1

W＝F＝1………………………

答：

该机构具有确定运动．

第3章平面连杆机构

第4章凸轮机构

一．填空题

1.四杆机构中，压力角越小，机构的传力性能越好。

2.在平面四杆机构中，从动件的行程速比系数的表达式为k=（180°+θ）/（180°-θ）。

3.铰链四杆机构中曲柄存在的条件是Lmax+Lmin≤L’+L”、机架与连架杆必有一杆为最短杆。

4、等加速等减速运动规律在运动的起点、中点和终点产生柔性冲击，该运动适合中速场合。

5.铰链四杆机构的三种基本类型是曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。

6.凸轮基圆半径越大，压力角小，传力性能好。

7.机构的压力角是指从动件上驱动力和该点绝对速度之间所夹的锐角。

8.在设计凸轮机构时，凸轮基圆半经取得越小，所设计的机构越紧凑，但机构的压力角变大，使机构的工作性能变坏

答：

1.小。

2.k=（180°+θ）/（180°-θ）。

3.Lmax+Lmin≤L’+L”、机架与连架杆必有一杆为最短杆。

4.起点、中点、终点、柔性、中。

5.曲柄摇杆机构、双曲柄机构双摇杆机构。

6.大、小、好

7.驱动力、绝对速度。

8.小、大。

二．选择题

1..有急回特性的平面四杆机构，其极位夹角（C）

A.θ=0°B.θ≥0°

C.θ>0°D.θ<0°

2.凸轮机构的从动件选用等速运动规律时，其从动件的运动（A）

A．将产生刚性冲击B．将产生柔性冲击

C．没有冲击D．既有刚性冲击又有柔

3.曲柄滑块机构可把曲柄的连续转动转化成滑块的（C）

A摆动B转动C移动

4.设计凸轮轮廓时，若基圆半径取的越大，则机构压力角（A）

A变小B变大C不变

5.曲柄摇杆机构中，行程速比系数K=，则其极位夹角θ为（A）

A20°B30°C40°

6.当曲柄为主动件时，下述哪些机构有急回特性（A、C）

A、曲柄摇杆机构B、对心曲柄滑块机构C、摆动导杆机构

7.机构具有急回运动，其行程速比系数K：

（C）

AK=1BK<1C、K>1

答：

1.C2.A3.C4.A5.A6.A、C

三．判断题

1.四杆机构有无死点位置，与何构件为主动件无关。

（×）

2.凸轮机构的压力角越大，机构的传力性能就越差。

（√）

3.凸轮机构中，从动件按等加速等减速运动规律运动时会引起柔性冲击。

（√）

4.滚子从动件盘形凸轮的基圆半径是指凸轮理论轮廓曲线上的最小回转半径。

（√）

5.凸轮工作时，从动件的运动规律与凸轮的转向无关。

（×）

6.凸轮机构出现自锁是因为驱动的转距不够大造成的。

　　　　（×）

7.同一凸轮与不同端部形式的从动件组合运动时，其从动件运动规律是一样的。

（√）

8.凸轮轮廓确定后，其压力角的大小回因从动件端部形状的改变而改变。

（√）

答：

1.×2.√3.√4.√5.×6.×7.√8.√。

第6章螺纹联接和螺旋传动

一、判断题

1、普通螺栓联接遇到变载荷、冲击、振动及温度的急剧变化时也不会松动。

2、机器中一般用于连接的螺纹牙型是矩形。

3、细牙螺纹主要应用于薄壁零件、受动载荷的联接和微调机构。

4、工程上常凭经验来控制预紧力的大小。

答案：

一、判断题1、X2、X3、√4、X

二、填空题

1．螺纹联接防松的目的是防止防止相对转动，按工作原理的不同有三种防松方式：

摩擦力防松、机械防松、其他防松。

2．普通螺纹的公称直径是指螺纹的径大。

3．螺纹联接中加弹簧垫圈，其目的是防松。

4．普通三角形螺纹的自锁条件是螺纹升角ψ小于等于当量摩擦角ρ’即ψ≤ρ’。

5.螺纹联接的主要基本类型是螺栓联接、螺钉联接、双头螺柱联接、和紧定螺钉联接。

6.常见螺纹的牙型是矩形螺纹、三角形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹。

答案：

二、填空题1：

防止相对转动；摩擦力防松、机械防松、其他防松。

2：

大；3：

防松；4:

螺纹升角ψ小于等于当量摩擦角ρ’即ψ≤ρ’

5：

螺栓联接:

、螺钉联接、双头螺柱联接、紧定螺钉联接。

6：

矩形螺纹:

、三角形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹。

三、选择题

1、当两个被联接件之一太厚不宜制成通孔，且联接不需要经常拆装时，宜采用（B）

A.螺栓联接B.螺钉联接C.双头螺柱联接D.紧定螺钉联接

2、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）

A.螺栓联接B.螺钉联接C.双头螺柱联接D.紧定螺钉联接

3、螺纹联接预紧目的是什么？

（C）

A、增强联接的强度B、防止联接的自行松脱C、保证联接的可靠性和密封

4、用于薄壁零件的连接螺纹，应采用（A）

A）三角形细牙螺纹B）梯形螺纹

C）锯齿形螺纹D）三角形粗牙螺纹冲击

5、普通螺纹分为粗牙螺纹和细牙螺纹，在同一大径下，螺距为下列哪种情形时为粗牙螺纹？

（B）

A螺距最小B螺距最大C螺距任意值

答案：

三、填空题1：

B；2：

A；3：

C；4：

A;5:

B.

第7章带传动

一、填空题

1、普通V带的标注为A1800（GB/T1154-1997），其中A表示为带型号，1800表示基准长度。

2、带传动不能保证传动比准确不变的原因是带的弹性滑动。

3、为了保证V带传动具有一定的传动能力，设计时，小带轮的包角要求

120°。

4、V带传动速度控制范围5~25

。

5、带传动的主要失效为带的打滑、带的疲劳破坏。

6、带传动有三种应力，最大应力

发生在-----------------------。

7、V带工作一段时间后会松弛，其张紧方法有---------------------、------------------。

8、带传动打滑的主要原因是---------------------

答：

1.带型号基准长度2.带的弹性滑动3.

4．5~25

5.带的打滑带的疲劳破坏6.紧边与小带轮接触处7.调整中心距加张紧轮

8.过载（有效圆周力超过极限摩擦力总和）

二、选择题

1、V带比平带传动能力大的主要原因是（C）

A、没有接头B、V带横截面大C、产生的摩擦力大

2、带传动的打滑现象首先发生在何处？

（A）

A、小带轮B、大带轮C、大、小带轮同时出现

3、设计时，带轮如果超出许用范围应该采取何种措施？

（B）

A、更换带型号B、重选带轮直径C、增加中心距

4、带传动时如果有一根带失效，则（B）

A、更换一根新带B、全部换新带C、不必换

5、带轮常采用何种材料？

（A）

A、铸铁B、钢C、铝合金

6、V带轮槽角应小于带楔角的目的是（C）

A、增加带的寿命B、便于安装C、可以使带与带轮间产生较大的摩擦力

答：

1.C2.A3.B4.B5.A6.C

第9章齿轮传动

一、判断题

1、渐开线的形状与基圆的大小无关。

（）

2、渐开线上任意一点的法线不可能都与基圆相切。

（）

3、对于标准渐开线圆柱齿轮，其分度圆上的齿厚等于齿槽宽。

（）

4、标准齿轮上压力角指的是分度圆上的压力角，其值是30°。

（）

5、分度圆是计量齿轮各部分尺寸的基准。

（）

6、齿轮传动的特点是传动比恒定，适合于两轴相距较远距离的传动。

（）

7、齿轮传动的基本要求是传动平稳，具有足够的承载能力和使用寿命。

（）

8、渐开线齿轮具有可分性是指两个齿轮可以分别制造和设计。

（）

9、标准齿轮以标准中心距安装时，分度圆与节圆重合。

（）

10、用范成法加工标准齿轮时，为了不产生根切现象，规定最小齿数不得（）

小于17。

11、齿面点蚀经常发生在闭式硬齿面齿轮传动中。

（）

12、硬齿面齿轮的齿面硬度大于350HBS。

（）

13、开式齿轮传动的主要失效形式是胶合和点蚀。

（）

14、对于闭式齿轮传动，当圆周速度V<10m/s时，通常采用浸油润滑。

（）

15、直齿轮传动相对斜齿轮传动工作更平稳，承载能力更大。

（）

16、标准斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件是：

两齿轮的端面模数和压力角相（）

等，螺旋角相等，螺旋方向相反。

17、锥齿轮只能用来传递两正交轴（∑＝90°）之间的运动和动力。

（）

18、圆锥齿轮的正确啮合条件是：

两齿轮的小端模数和压力角分别相等。

（）

二、选择题

1、用一对齿轮来传递平行轴之间的运动时，若要求两轴转向相同，应（）

采用何种传动。

A.外啮合B.内啮合C.齿轮与齿条

2、机器中的齿轮采用最广泛的齿廓曲线是哪一种。

（）

A.圆弧B.直线C.渐开线

3、在机械传动中，理论上能保证瞬时传动比为常数的是：

（）

A.带传动B.链传动C.齿轮传动

4、标准压力角和标准模数均在哪个圆上？

（）

A.分度圆B.基圆C.齿根圆

5、一对标准渐开线齿轮啮合传动，若两轮中心距稍有变化,则：

（）

A.两轮的角速度将变大一些B.两轮的角速度将变小一些

C.两轮的角速度将不变

6、基圆越小渐开线越（）。

（）

A.平直　  　B.弯曲    C.不变化

7、对于齿数相同的齿轮，模数越大，齿轮的几何尺寸、齿形及齿轮的承载（）

能力则：

A.越大B.越小C.不变

8、齿轮传动的重合度为多少时，才能保证齿轮机构的连续传动。

（）

A.ε≤0＜ε＜1C.ε≥1

9、一对渐开线齿轮啮合时，啮合点始终沿着谁移动。

（）

A.分度圆B.节圆C.基圆内公切线

10、高速重载齿轮传动，当润滑不良时，最可能出现的失效形式是:

（）

A.齿面胶合B.齿面磨损C.轮齿疲劳折断

11、设计一般闭式齿轮传动时，齿根弯曲疲劳强度主要针对的失效形式是:

（）

A.轮齿疲劳折断B.齿面点蚀C.磨损

12、设计一对材料相同的软齿面齿轮传动时，一般使小齿轮齿面硬度HBS1，（）

和大齿轮齿面硬度HBS2的关系为：

HBS2

13、选择齿轮的精度等级是依据：

（）

A.传动功率B.圆周速度C.中心距

14、一减速齿轮传动，小齿轮1选用45钢调质；大齿轮选用45钢正火，它们（）

的齿面接触应力应该是：

A.σH1＞σH2B.σH1＜σH2C.σH1=σH2

15、对于硬度≤350HBS的闭式齿轮传动，设计时一般是：

（）

A.先按接触强度计算B.先按弯曲强度计算

C.先按磨损条件计算

16、为了提高齿轮传动的接触强度，主要可采取什么样的方法。

（）

A.增大传动中心距B.减少齿数C.增大模数

17、利用一对齿轮相互啮合时，其共轭齿廓互为包络线的原理来加工齿轮（）

的方法是:

A.仿形法B.范成法C.成形法

18、斜齿圆柱齿轮较直齿圆柱齿轮的重合度：

（）

A、大B、小C、相等

19、一般斜齿圆柱齿轮的螺旋角值应在：

（）

A．16°~15°°~20°°~25°

20、渐开线直齿锥齿轮的当量齿数zv其实际齿数z。

（）

A.小于B.等于C.大于

答案：

一、判断题

1、X2、X3、√4、X5、√6、X7、√8、X9、√10、√11、X12、√13、X14、√15、X16、X17、X18、X

二、选择题

1B2C3C4A5C6B7A8C9C10A11A12C13B

14C15A16A17B18A19B20C

三、设计计算题

1、某镗床主轴箱中有一正常齿渐开线标准齿轮，其参数为：

ɑ=200，m=3mm，Z=50，试计算该齿轮的齿顶高、齿根高、及齿厚、分度圆直径、齿顶圆直径及齿根圆直径。

解：

齿顶高：

ha＝ha*m＝1×3＝3mm

齿根高：

hf＝ha＋c＝ha*m＋c*m＝1×3＋×3＝

齿厚：

s＝p/2＝πm/2＝π3/2＝

分度圆直径：

d＝mz＝3×50＝150mm

齿顶圆直径：

da＝mz+2ha*m＝150＋2×3＝156mm

齿根圆直径：

df＝mz-2（ha*m＋c*m）＝150-2×＝

2、已知一对标准的直齿圆柱齿轮传动，主动轮齿数为Z1=20，从动轮齿数Z2=60，试计祘传动比i12的值；若主动轮转速n1=900r/min，试求从动轮转速n2的值。

解：

i12=-Z2／Z1=60/20=-3

i12=n1/n2=-3∴n2=-900/3=-300r/min

3、已知C6150车床主轴箱内一对外啮合标准直齿圆柱齿轮，其齿数z1＝21、z2＝66，模数m＝mm，压力角＝20°，正常齿。

试确定这对齿轮的传动比、分度圆直径、齿顶圆直径、全齿高、中心距、分度圆齿厚和分度圆齿槽宽。

解：

传动比：

i12=-Z2／Z1=-66/21=

分度圆直径：

d1=mz1=×21=

d2=mz2=×66=231mm

齿顶圆直径：

da1=mz1+2ha*m=+2×1×=

da2=mz2+2ha*m=231+7=238mm

全齿高：

h=ha+hf＝ha*m+ha＋c=++×=

中心距：

a=m（z1+z2）／2=（21+66）/2=

分度圆齿厚：

s＝p/2＝πm/2＝π2=

分度圆齿槽宽：

e＝p/2＝πm/2＝π2=

4、已知一标准渐开线直齿圆柱齿轮，其齿顶圆直径dal＝mm，齿数z1＝29。

现要求设计一个大齿轮与其相啮合，传动的安装中心距a＝145mm，试计算这对齿轮的主要参数及大齿轮的主要尺寸。

解：

齿顶圆直径：

da1=mz1+2ha*m=m×29+2×1×m=∴m=

中心距：

a=m（z1+z2）／2=（29+z2）/2=145mm∴z2=87mm

大齿轮的主要尺寸:

分度圆直径d2=mz2=×87=

齿顶圆直径da2=mz2+2ha*m=+5=

齿根圆直径df2=mz2-2（ha*m＋c*m）＝×=

5、已知一对外啮合标准直齿圆柱齿轮的标准中心距a=120mm，传动比i12=3，小齿轮齿数Z1=20，试确定这对齿轮的模数和齿数。

解:

传动比：

i12=Z2／Z1=Z2／20=3;∴Z2=60

中心距：

a=m（z1+z2）／2=m（20+60）/2=120mm∴m=3mm

6、已知一正常齿标准渐开线直齿轮，其齿数为39，外径为,欲设计一大齿轮与其相啮合，现要求安装中心距为,试求这对齿轮主要尺寸。

解:

小齿轮的齿顶圆直径：

da1=mz1+2ha*m=m×39+2×1×m=∴m=

中心距：

a=m（z1+z2）／2=（39+z2）/2=;∴z2=54mm

大齿轮的主要尺寸:

分度圆直径d2=mz2=×54=135mm

齿顶圆直径da2=mz2+2ha*m=135+5=140mm

齿根圆直径df2=mz-2（ha*m＋c*m）＝135-2×=

小齿轮的主要尺寸:

分度圆直径d1=mz1=×39=

齿顶圆直径da1=mz1+2ha*m=+5=

齿根圆直径df2=mz1-2（ha*m＋c*m）＝×=

第10章蜗杆传动

一、判断题

1.蜗杆传动一般适用于传递大功率，大速比的场合。

（）

2.轮蜗杆传动的中心距

。

（）

3.蜗杆机构中，蜗轮的转向取决于蜗杆的旋向和蜗杆的转向。

（）

4.利用蜗杆传动可获得较大的传动比，且结构紧凑，传动平稳，但效率较低，又易发热。

（）

5.蜗杆与蜗轮的啮合相当于中间平面内齿轮与齿条的啮合。

（）

6.在蜗杆传动中，由于轴是相互垂直的，所以蜗杆的螺旋升角（）

应与蜗轮的螺旋角互余。

7.蜗杆的直径系数等于直径除以模数，所以蜗杆直径越大，其直径系数就越大。

（）

8.青铜的抗胶合能力和耐磨性较好，常用于制造蜗杆。

（）

二、选择题

1.蜗杆传动常用于____轴之间传递运动的动力。

（）

A.平行B.相交C.交错

2.与齿轮传动相比较，不能作为蜗杆传动的优点。

（）

A.传动平稳，噪声小B.传动效率高C.传动比大

3.阿基米德圆柱蜗杆与蜗轮传动的模数，应符合标准值。

（）

A.法面B.端面C.中间平面

4.蜗杆直径系数q＝。

（）

A.q=dl/mB.q=dlmC.q=a/dl

5.在蜗杆传动中，当其他条件相同时，增加蜗杆头数，则传动效率η____。

　（）

A.降低B.提高C.不变

6.为了减少蜗轮滚刀型号，有利于刀具标准化，规定____为标准值。

（）

A.蜗轮齿数B.蜗轮分度圆直径C.蜗杆分度圆直径

7.蜗杆传动的失效形式与齿轮传动相类似，其中____最易发生。

（）

A.点蚀与磨损B.胶合与磨损C.轮齿折断与塑性变形

8.蜗轮常用材料是。

（）

A.40CrB．GCrl5C.ZCuSnl0P1

9.蜗杆传动中较为理想的材料组合是。

（）

A.钢和铸铁B.钢和青铜C.钢和钢

10.闭式蜗杆连续传动时，当箱体内工作油温大于时，应加强散热措施。

（）

°°

答案：

一、判断题

1.X2.X3.√4.√5.√6.X7.√8.X

二、选择题

1.C2.B3.C4.A5.B6.C7.B8.C9.B10.A

第11章齿轮系

一、填空题

1．由若干对齿轮组成的齿轮机构称为。

2．对平面定轴轮系，始末两齿轮转向关系可用传动比计算公式中的符号来判定。

3．周转轮系由、和三种基本构件组成。

4．在定轴轮系中，每一个齿轮的回转轴线都是的。

5．惰轮对并无映响，但却能改变从动轮的方向。

6．如果在齿轮传动中，其中有一个齿轮和它的绕另一个旋转，则这轮系就叫周转轮系。

7．轮系中两轮之比，称为轮系的传动比。

8．定轴轮系的传动比，等于组成该轮系的所有轮齿数连乘积与所有轮齿数连乘积之比。

9．在周转转系中，凡具有几何轴线的齿轮，称中心轮，凡具有几何轴线的齿轮，称为行星轮，支持行星轮并和它一起绕固定几何轴线旋转的构件，称为。

10．采用周转轮系可将两个独立运动为一个运动，或将一个独立的运动成两个独立的运动。

二、判断题

1、至少有一个齿轮和它的几何轴线绕另一个齿轮旋转的轮系，称为定轴轮系。

（）

2．定轴轮系首末两轮转速之比，等于组成该轮系的所有从动齿轮齿数连乘积与

所有主动齿轮齿数连乘积之比。

（）

3．在周转轮系中，凡具有旋转几何轴线的齿轮，就称为中心轮。

（）

4．在周转轮系中，凡具有固定几何轴线的齿轮，就称为行星轮。

（）

5．轮系传动比的计算，不但要确定其数值，还要确定输入输出轴之间的运动关系，

表示出它们的转向关系。

（）

6．对空间定轴轮系，其始末两齿轮转向关系可用传动比计算方式中的（-1）m的

符号来判定。

（）

7．计算行星轮系的传动比时，把行星轮系转化为一假想的定轴轮系，即可用定轴

轮系的方法解决行星轮系的问题。

（）

8．定轴轮系和行星轮系的主要区别，在于系杆是否转动。

（）

答案：

一、填空题

1．轮系。

2．±

3．行星轮、中心轮系杆

4．固定。

5．传动比大小、转动。

6．轴线齿轮轴线

7．首末转速。

8．从动主动

9．固定旋转系杆。

10．合成分解

三、判断题

1、X2．√3．X4．X5．√6．X7．√8．X

三、分析计算题

1.在题图4-6-1所示的定轴轮系中，已知各齿轮的齿数分别为Z1、Z2、Z2’、Z3、Z4、Z4'、Z5、Z5'、Z6，

求传动比i16。

题图4-6-1

解：

传动比i16=Z2Z4Z5Z6／Z1Z2’Z4'Z5'

2.题图4-6-2的轮系中，已知各齿轮的齿数Z1=20,Z2=40,Z'2=15,Z3=60,Z'3=18,Z4=18,Z7=20,齿轮7的模数m=3mm,蜗杆头数为1（左旋），蜗轮齿数Z6=40。

齿轮1为主动轮，转向如图所示，转速n1=100r/min，试求齿条8的速度和移动方向。

题图4-