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 C

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、1.1

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

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、 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

（有复合铰链、局部自由度、虚约束的请指出）。

F = 3n-2P L -P h

=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？图中CE 、DF 、GH 三杆平行且相等）（有复合铰链、局部自由度、虚约束的请指出）。

F = 3n-2P L -P h

=3×7-2×9 -1

= 2

其中点C 、G 为复合铰链，点B 为局部自由度，EF 为虚约束 因为机构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-2P L -P h

=3×8-2×11 -1 = 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D 为复合铰链，点H 为局部自由度，F 或J 为虚约束 F = 3n -2P L -P h =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

B2

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）

（

B3

7、设计一曲柄滑块机构，行程速比系数K=1.5, 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

B

8、图示机构中，AB及推杆的最大摆角ψ

B

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

10，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

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C点压力角。

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α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α及推杆位移S如图

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r

b

（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，(课本102页\108页)

（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

1 1

Ft4

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）

2

16

(1)扭矩，传动轴(2)弯扭，转轴

（3）弯扭，转轴（4）弯，心轴

1

F a1

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

3

四、 计算题

1、图示轮系中，已知各轮的齿数为：Z 1=28，Z 2=18，Z 3 =70，试求传动比i 1H

解：齿轮1-2=2′-3(H)为 周转轮系

且n 3= 0

Z 1+Z 2 = Z 3－Z 2′∴Z 2′=24

所以i 1H = = 23/8

2、图示差动轮系中，各轮齿数为：Z 1=30，Z 2=25，Z 2′=20， Z 3=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(H)为 周转轮系

且n 1= 200 r/min ，n 3= －50 r/min

所以n H =10.61，方向与 n 1相同

3、 图示的轮系中，已知各轮的齿数为Z 1=Z 2=17，Z 3=30，Z 4=45，n 1=200r/min 求n H 的大小和方向。

解：齿轮1-2=3-4(H)为 周转轮系

且n 4= 0

所以n H= ?

31424114Z Z Z Z n n n n i H H H -=--='21323113Z Z Z Z n n n n i H H H -=--='

213

23113Z Z Z Z n n n

n i H H H -=--=

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D 0=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d 1。

解：∵（1）2

D Q

T = （2）

（3）

∵ m =1，f = 0.12，z =8，C=1.2，[σ]=160Mpa ，D=500mm ，D 0=400mm ，Q=10000N ∴由以上条件得：d 1=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d 1，已知螺栓材料屈服极限σS =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

（3）

∵ [σ]= σS /S=120Mpa ，p=0.5Mpa, D=280mm,z=12 ∴由以上条件得：d 1= 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[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：d 1=17.024 mm

D T C mfz F 2'≥]

[413.12

1

'

σπ≤d F

]

[4

13.12

1

0σπ≤d F CF

mfz F ≥'][4

13.12

1

'σπ≤d F

42

D p F π

=z

F z F F F 8.2'

'0=+=

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D 0＝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：d 1=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F r1 =7000N ，F r2 = 6000 N ，轴上作用的轴向负载F A =1000N ，试求两轴承的轴向力F a1、F a2 。其中F S = Fr/（2Y ），Y=1.9

(1) 轴承受内部轴向力

F S1 = F r1/（2Y ）= 1842N S2

F S2 = F r2/（2Y ）= 1579N

(2)由于F S1 = 1842N ＜ F A + F S2

所以轴承1被压紧，轴承2被放松， 轴承受轴向力即：F a1 = F A + F S2 =2579N ；F a2 = F S2 = 1579N

9、减速器低速轴采用轴承6308，已知轴承上所受径向载荷F r 1 =2200N ，F r 2 = 1600 N ，外来轴向载荷F A =800N ，轴承转速n=500r/min ，e=0.23 ，C r =25800N ，工作轻微冲击f p =1.2，常温工作f t =1，

（附：当F a /F r ＞e 时，X=0.56，Y=1.9，当F a /F r ≤e 时，X=1，Y=0） 求（1）两轴承的当量载荷P 1 、P 2 （2）求此对轴承哪个寿命长？

解：轴承1受轴向载荷F a1=F A =800N ，

且F a1/F r1=0.36＞0.23，所以X=0.56，Y=1.9

则P 1= f p （X F r1 +Y F a1）= 3302.4 N P 2= f p F r2 = 1920N

P 1＞P 2，所以轴承2寿命长

42

D p F π

=88.28''0

F

F F F =+=]

[413.121

σπ≤d F

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f t=1，轴承所受的径向载荷F r1=3000N，F r2=6000N，轴所受载荷F A=3000N，设计寿命L h=1500 h，载荷系数f p=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：C r =51500N，e = 0.68，F S=0.5F r，当F a/F r≤e时，X=1，Y=0，当F a/F r＞e时，X=0.4，Y=1.6

(1) 轴承受内部轴向力

F S1 =0.5 R1 = 1500N ；Fs1Fs2

F S2 =0.5 R2 = 3000N

(2)由于F S1 = 1500N ＜F A+ F S2 =3300N

所以轴承1被压紧，轴承2被放松，

轴承受轴向力即：Fa1 = F A+ F S2=3300N； Fa2 = F S2 = 3000N

(3) 由于Fa1/Fr1=3300/3000=1.1＞e = 0.68，则X=0.4，Y=1.6

所以P1=f p（X Fr1+YFa1）=9720N

由于Fa2/Fr2 =3000/6000=0. 5＜e = 0.68，则X=1，Y=0

所以P2=f p Fr2 =9000N

（4）L h= （）ε=2980 h＞1500 h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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