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机械设计基础习题集及答案

《机械设计基础》课程习题集

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《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、acbB、bacC、bcaD、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、GCB、KYC、GBD、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。

1、机械设计过程通常分为哪几个阶段各阶段的主要内容是什么

2、常见的失效形式有哪几种

3、什么叫工作能力计算准则是如何得出的

4、标准化的重要意义是什么　

第二章平面机构的运动简图及自由度

一、填空题。

1、运动副是指能使两构件之间既保持接触。

而又能产生一定形式相对运动的。

2、组成运动副中两构件之间，接触形式有接触，接触和接触三种。

3、组成运动副的两构件之间作接触的运动副叫低副。

4、两构件之间作或接触的运动副叫高副。

5、低副的优点包括制造和维修，单位面积压力，承载能力。

二、是非题。

1、机器是构件之间具有确定的相对运动，并能完成有用的机械功或实现能量转换的构件的组合。

（）

2、运动副是联接，联接也是运动副。

（）

3、运动副的作用，是用来限制或约束构件的自由运动的。

（）

4、两构件通过内表面和外表面直接接触而组成的低副，都是回转副。

（）

5、组成移动副的两构件之间的接触形式，只有平面接触。

（）

6、由于两构件间的联接形式不同，运动副分为低副和高副。

（）

7、若机构的自由度数为2，那么该机构共需2个原动件。

（）

8、机构的自由度数应小于原动件数，否则机构不能成立。

（）

三、选择题

1、两个构件直接接触而形成的，称为运动副。

A、可动联接；B、联接；C、接触

2、变压器是。

A、机器；B、机构；C、既不是机器也不是机构

3、机构具有确定运动的条件是。

A、自由度数目＞原动件数目；B、自由度数目＜原动件数目；

C、自由度数目=原动件数目

4、图示机构中有_虚约束。

A、1个B、2个C、3个D、没有

5、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

四、计算题

1、计算图a与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）。

2、计算图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

3、计算图示机构的自由度（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。

第三章平面连杆机构

一、填空题

1、平面连杆机构是由一些刚性构件用副和副相互联接而组成的机构。

2、平面连杆机构能实现一些较复杂的运动。

3、在铰链四杆机构中，能绕机架上的铰链作整周的叫曲柄。

4、在铰链四杆机构中，能绕机架上的铰链作的叫摇杆。

5、平面四杆机构的两个连架杆，可以有一个是，另一个是，也可以两个都是或都是。

6、平面四杆机构有三种基本形式，即机构，机构和机构。

7、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。

8、在机构中，最短杆与最长杆的长度之和其余两杆的长度之和时，则不论取哪个杆作为，都可以组成双摇杆机构。

9、曲柄滑块机构是由曲柄摇杆机构的长度趋向而演变来的。

10、将曲柄滑块机构的改作固定机架时，可以得到导杆机构。

11、曲柄摇杆机构出现急回运动特性的条件是：

摇杆为件，曲柄为件或者是把`运动转换成。

12、曲柄摇杆机构的不等于00，则急回特性系数就，机构就具有急回特性。

13、若以曲柄滑块机构的曲柄为主动件时，可以把曲柄的运动转换成滑块的运动。

14、连杆机构的“死点”位置，将使机构在传动中出现或发生运动方向等现象。

15、在实际生产中，常常利用急回运动这个特性，来缩短时间，从而提高。

二、选择题。

1、能产生急回运动的平面连杆机构有（）。

A、铰链四杆机构B、曲柄摇杆机构C、导杆机构D、双曲柄机构

E、双摇杆机构F、曲柄滑块机构

2、能出现“死点”位置的平面连杆机构有（）。

A、导杆机构B、平行双曲柄机构C、曲柄滑块机构D、不等长双曲柄机构

3、铰链四杆机构的最短杆与最长杆的长度之和，大于其余两杆的长度之和时，机构（）。

A、有曲柄存在B、不存在曲柄

4、当急回特性系数为（）时，曲柄摇杆机构才有急回运动。

A、K＜1B、K=1C、K＞1

5、当曲柄的极位夹角为（）时，曲柄摇杆机构才有急回运动。

A、．θ＜0º　　　B、θ=0º　　　C、θ≠0º

6、当曲柄摇杆机构的摇杆带动曲柄运动时，曲柄在“死点”位置的瞬时运动方向是（）。

A、．按原运动方向B、反方向C、不定的

7、曲柄滑块机构是由（）演化而来的。

A、．曲柄摇杆机构B、双曲柄机构C、双摇杆机构

8、（）等能把转动运动转变成往复摆动运动。

A、．曲柄摇杆机构B、双曲柄机构`C、双摇杆机构D、曲柄滑块机构

e、摆动导杆机构F、转动导杆机构

9、（）能把转动运动转换成往复直线运动，也可以把往复直线运动转换成转动运动。

A、．曲柄摇杆机构B、双曲柄机构C、双摇杆机构D、曲柄滑块机构

E、摆动导杆机构F、转动导杆机构

10、（）等能把等速转动运动转变成旋转方向相同的变速转动运动。

A、．曲柄摇杆机构B、不等长双曲柄机构`C、双摇杆机构D、曲柄滑块机构

E、摆动导杆机构F、、转动导杆机构

11、曲柚摇杆机构的传动角是（）。

A、连杆与从动摇杆之间所夹的余角；

B、连杆与从动摇杆之间所夹的锐角；

C、机构极位夹角的余角。

三、是非题。

1、当机构的极位夹角θ=00时，机构无急回特性。

（）

2、机构是否存在死点位置与机构取那个构件为原动件无关。

（）

3、对曲柄摇杆机构，当取摇杆为主动件时，机构有死点位置。

（）

4、压力角就是主动件所受驱动力的方向线与该点速度的方向线之间的夹角。

（）

5、压力角越大，则机构传力性能越差。

（）

6、曲柄和连杆都是连架杆。

（）

7、平面四杆机构都有曲柄。

（）

8、在曲柄摇杆机构中，曲柄和连杆共线，就是“死点”位置。

（）

9、铰链四杆机构的曲柄存在条件是：

连架杆或机架中必有一个是最短杆；量短杆与最长杆的长度之和小于或等于其余两杆的长度之和。

（）

10、曲柄的极位夹角θ越大，机构的急回特性系数Ｋ也越大，机构的急回特性也越显著。

（）

11、导杆机构与曲柄滑块机构,在结构原理上的区别就在于选择不同构件作固定机架。

（）

12、利用选择不同构件作固定机架的方法，可以把曲柄摇杆机构改变成双摇杆机构。

（）

13、在有曲柄的平面连杆机构中，曲柄的极位夹角θ，可以等于00，也可以大于00。

（）

14、通过选择铰链四杆机构的不同构件作为机构的固定机架，能使机构的形式发生演变。

（）

15、当曲柄摇杆机构把往复摆动运动转变成旋转运动时，曲柄与连杆共线的位置，就是曲柄的“死点”位置。

（）

16、当曲柄摇杆机构把旋转运动转变成往复摆动运动时，曲柄与连杆共线的位置，就是曲柄的“死点”位置。

（）

17、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。

（）

18、“死点”位置在传动机构和锁紧机构中所起的作用相同，但带给机构的后果是不同的。

（）

19、曲柄摇杆机构，双曲柄机构和双摇杆机构，它们都具有产生“死点”位置和急回运动特性的可能。

（）

四、简答题。

1、铰链四杆机构中曲柄存在的条件是什么曲柄是否一定是最短杆

2、何谓连杆机构的死点举出避免死点和利用死点的例子。

第四章凸轮机构

一、填空题。

1、凸轮机构主要是由_、____和固定机架三个基本构件所组成。

2、按凸轮的外形，凸轮机构主要分为_和_两种基本类型。

3、从动杆与凸轮轮廓的接触形式有_、__二种。

4、以凸轮的理论轮廓曲线的最小半径所做的圆称为凸轮的_。

5、凸轮理论轮廓曲线上的点的某点的法线方向（即从动杆的受力）与从动杆速度方向之间的夹角称为凸轮在该点的__。

6、随着凸轮压力角α增大，有害分力F2将会_引起摩擦阻力过大_而使从动杆自锁“卡死”，通常对移动式从动杆，推程时限制压力角α_______。

7、凸轮机构从动杆等速运动的位移为一条_线，从动杆等加速等减速运动的位移曲线为一条__线。

8、等速运动凸轮在速度换接处从动杆将产生_刚性_冲击，引起机构强烈的振动。

9、从动杆的端部形状有___、___和平底三种。

二、选择题。

1、凸轮机构的移动式从动杆能实现（）。

A、匀速、平稳的直线运动B、简偕直线运动C、各种复杂形式的直线运动 。

2、凸轮与从动件接触处的运动副属于（）。

A、高副B、转动副C、移动副

3、在要求_a_的凸轮机构中，宜使用滚子式从动件。

A、传力较大B、传动准确、灵敏C、转速较高

4、使用滚子式从动杆的凸轮机构，为避免运动规律失真，滚子半径r与凸轮理论轮廓曲线外凸部分最小曲率半径ρ最小之间应满足（）。

A、r>ρ最小B、r=ρ最小 C、 r<ρ最小）

5、凸轮与移动式从动杆接触点的压力角在机构运动时是（）。

A、恒定的B、变化的C、时有时无变化的）

6、当凸轮转角δ和从动杆行程H一定时，基圆半径rb与压力角α的关系是（）。

A、rb愈小则愈小，B、rb愈小则a愈大，C、rb变化而α不变

三、是非题。

1、凸轮机构广泛用于自动化机械中。

（）

2、圆柱凸轮机构中，凸轮与从动杆在同一平面或相互平行的平面内运动。

（）

3、平底从动杆不能用于具有内凹槽曲线的凸轮。

（）

4、凸轮机构的等加速等减速运动，是从动杆先作等加速上升，然后再作等减速下降完成的。

（）

5、凸轮压力角指凸轮轮廓上某点的受力方向和其运动速度方向之间的夹角。

（）

6、凸轮机构从动件的运动规律是可按要求任意拟订的。

（）

四、简答题。

1、凸轮机构常用的四种从动件运动规律中，哪种运动规律有刚性冲击哪些运动规律有柔性冲击哪种运动规律没有冲击如何来选择从动件的运动规律

2、如题5、1图所示为尖顶直动从动件盘形凸轮机构的运动图线，但图题5、5给出的运动线图尚不完全，试在图上补全各段的曲线，并指出哪些位置有刚性冲击，哪些位置有柔性冲击。

题5、1图

3、试作图法法设计一个对心直动从动件盘形凸轮。

已知理论轮廓基圆半径，滚子半径，凸轮顺时针匀速转动。

当凸轮转过时，从动件以等速运动规律上升30mm；再转过时，从动件以余弦加速度运动规律回到原位；凸轮转过其余时，从动件静止不动。

4、用作图法求出下列各凸轮从如题5、3图所示位置转过

后机构的压力角

。

（可在题5、3图上标出来）

题5、3图

第五章间歇运动机构

一、填空题。

1、将主动件的转换为的周期性运动的机构，称为间歇动动机构

2、棘轮机构主要由、和组成

3、槽轮机构的主动件是曲柄，它以等角速度做运动，具有槽的槽轮是从动件，由它来完成间歇运动。

4、为保证棘轮在工作中的可靠和防止棘轮的，棘轮机构应当装有止回棘爪、

5、单圆销外啮合六槽轮机构，曲柄转一周需6秒，则槽轮每次运动转度，每次停歇秒。

6、在间歇运动机构中能将主动件的连续转动变成从动件的间歇转动的是＿棘轮机构＿和＿槽轮机构＿。

7、单圆销外啮槽轮机构，它是由曲柄、以及机架等组成。

8、槽轮机构能把主动件的转动转换为从动件周期性的运动。

9、有一双圆销槽轮机构，其槽轮有6条径向槽，当主动件拨盘转二圈时，槽轮完成次动作，转过度。

10、在槽轮机构中，要使主、从动件转向相同，应采用槽轮机构。

二、选择题。

1、六角车床的刀架转位机构是采用的（）。

A、凸轮机构B、棘轮机构C、槽轮机构D、齿轮机构

2、拨盘转一周，槽轮作一次反向间歇转动的槽轮机构是（）槽轮机构。

A、单圆销外啮合B、双圆销外啮合C、单圆销内啮合

3、某单圆销六槽外啮合槽轮机构，若主动件曲柄转一周，则槽轮转（）周。

A、1B、1/4C、1/6D、1/8

4、槽轮机构的主动件在工作中做（）。

A、往复摆动运动B、往复直线运动C、等速转动C、直线运

三、是非题。

1、棘轮机构中棘爪常是主动件,棘轮是从动件。

（）

2、间歇齿轮机构是由齿轮传动演变而来的，所以齿轮传动的传动比计算方法同样适用于间歇齿轮机构。

（）

3、内啮合槽机构中槽轮的旋转方向与曲柄的旋转方向是一致的，而外啮合槽轮机构则相反。

（）

4、槽轮机构中槽轮的转角大小是可以调节的。

（）

5、槽轮机构的停歇和运动时间取决于槽轮的槽数和圆柱拨销数。

（）

6、凸轮机构、棘轮机构、槽轮机构都不能实现间歇运动。

（）

7、单向间歇运动的棘轮机构，必须要有止回棘爪。

（）

四、计算题。

1、某牛头刨床工作台横向进给丝杆的导程为5mm，与丝杆联动的棘轮齿数为40，求此牛头刨床的最小横向进给量是多少若要求此牛头刨床工作台的横向进给量为0、5mm，则棘轮每次能转过的角设应为多少

2、某外啮合槽轮机构中槽轮的槽数z=6，圆销的数目k=1，若槽轮的静止时间，试求主动拨盘的转速。

第六章联接和螺旋传动

一、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。

二、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、普通螺纹的牙型角为（）。

A、30度B、33度C、60度D、55度

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、1B、1、25C、1、3D、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、预紧力为的单个紧螺栓联接，受到轴向工作载荷作用后，螺栓受到的总拉力（）。

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，当对联接施加轴向载荷，使螺栓的轴向工作载荷与预紧力相等时，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B20×80GB1096-79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、是非题。

1、三角螺纹比梯形螺纹效率高，自锁性差。

（）

2、受相同横向工作载荷的螺纹联接中，采用铰制孔用螺栓联接时的螺栓直径通常比采用普通螺栓联接的可小一些。

（）

3、铰制孔用螺栓联接的尺寸精度要求较高，不适合用于受轴向工作载荷的螺栓联接。

（）

4、双头螺柱联接不适用于被联接件太厚，且需要经常装拆的联接。

（）

5、螺纹联接需要防松是因为联接螺纹不符合自锁条件

。

（）

6、松螺栓联接只宜承受静载荷。

（）

7、紧螺栓联接在按拉伸强度计算时，将拉伸载荷增加到原来的1、3倍，这是考虑螺纹应力集中的影响。

（）

8、螺栓强度等级为6、8级，则该螺栓材料的最小屈服极限为680N/mm2。

（）

9、受轴向工作载荷的紧螺栓联接的剩余预紧力必须大于0。

（）

10、平键是利用键的侧面来传递载荷的，其定心性能较楔键好。

（）

11、平键的截面尺寸是按照所在轴的直径选择的，如强度角和发现不行，则应加轴的直径以便加大键的截面尺寸。

（）

12、同一键联接采用两个平键时应180°布置，采用两个楔键时应120°布置。

（）

13、销联接只能用于固定联接件间的相对位置，不能用来传递载荷。

（）

14、花键联接中，花键的尺寸按所在轴径根据标准选择。

（）

15、采用过盈联接的轴和毂，即使载荷很大或有严重冲击，也不能与键配合使用。

（）

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

，允许传递的横向载荷

，被联接件接合面的摩擦系数

，可靠性系数

，试求螺栓的最小直

径。

2、图示为一圆锯片，锯片直径

，用螺母将其夹紧在压板中间，若锯外圆的工作阻力

，压板和锯片间的摩擦系数

，压板的平均直径

。

可靠性系数

，许用应力为

，试确定轴端螺纹小径。

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0~2MPa之间变化，气缸内径

，采用24个普通螺栓联接。

为保证气密性要求，剩余预紧力

（F为螺栓的轴向工作载荷）。

螺栓材料的许用拉伸应力

，许用应力幅

。

选用铜皮石棉垫片，螺栓相对刚度

。

设计此螺栓组联接。

4、在图示的夹紧联接中，柄部承受载荷

，轴径

，在和到轴径中心的距离

，螺栓中心到轴径中心距离

，轴与毂配合面之间的摩擦系数

，可靠性系数

，螺栓材料的许用拉伸应力

。

试确定联接螺栓的最小直径。

题3图题4图

5、某普通螺栓联接中，螺栓所受预紧力为

，轴向工作载荷为F，剩余预紧力为

，螺栓总拉力为

，螺栓刚度为

，被联接件刚度为

，

。

试分析：

（1）画出受轴向工作载荷的紧螺栓联接工作时的力——变形关系图。

（2）在F和

不变的情况下，如何提高螺栓的疲劳强度

（3）若

N，

N，当

时，

当

时，

6、图示为一螺栓组联接的两种方案，其外载荷R，尺寸a、L均相同，

，

。

试分别计算各方案中受力最大螺栓所受横向载荷并比较哪个方案好

7、已知轴和带轮的材料分别为钢