机械设计基础复习题带答案..
一、是非题
1、 蜗杆传动比122112d d n n i == ( × )
2、 对于刚性转子，满足动平衡，必然满足静平衡。 (√ )
3、 尺寸越小的一对渐开线标准齿轮越容易发生根切。 (× )
4、 渐开线标准直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是21b b P P = (√ )
5、 周转轮系的转化机构是相对系杆的定轴轮系。 (√ )
6、 一般参数的闭式齿轮传动的主要失效形式是点烛 。 (√ )
7、 铰制孔用螺栓只能承受横向载荷和扭矩。 (√ )
8、 V 带传动中其它条件相同时，小带轮包角愈大，承载能力愈大。 (√ )
9、 滚动轴承所受的当量动载荷超过其基本额定动载荷，就会发生破坏。(× )
10、 轴的计算弯矩最大处可能是危险截面，必须进行强度校核。 (× )
二、 填空题
１． 一紧螺栓的性能等级为3.6，则该螺栓中的抗拉强度极限σB ＝__300MPa___、
屈服极限σs ＝__180MPa__。
２． 带传动在工作过程中，带内所受的应力有__σ1_、_σb__和__σc_，
最大应力[σ]max =_σ1_+σb_+_σc__，发生在__紧边与小带轮相切处___。
３． 齿轮传动的主要失效形式有__点蚀__、__断齿___、_胶合___、_磨损__。
４． 当_基本额定寿命=106__时，轴承所能承受的载荷，称为基本额定动载荷。
５． 工作时只承受弯矩、不传递转矩的轴称为_转轴__。
６． 外啮合斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件是：m 1= m 2= m;α1=α2=α;β1=-β2。 ７． 平面相对运动的两个构件的速度瞬心12P 的含义_该点的绝对速度相等_。 ８． 凸轮轮廓的形状是由_从动件的运动规律_决定的。
９． 凸轮机构从动件按__等速__运动规律将产生__刚性_冲击，按
__简谐__运动规律将产生___柔性___冲击。
11. 普通平键联接靠 两个侧面 来传递转矩；楔键联接主要靠 上下两个面来传递转矩。
12. 在下列特点中， (3) 不属于蜗杆传动的特点。
(1) 传动比大 (2)传动平稳 (3)传动效率高 (4)对材料有配对使用的要求。
13. 温度对润滑油粘度的影响是随着温度升高，润滑油的粘度 (3) 。
(1)提高 (2)不变 (3)降低
14. 凸轮传动中，常用的有四种基本运动规律，其中具有刚性冲击的运动规
律为 等速 。
15. 有一个滚动轴承的牌号为7111，则该轴承的全称为 角接触球轴承 ，轴承的内径为
55 毫米。
16. 四连杆机构的三种基本形式 、
、 。
17. 标准直齿圆柱齿轮变位后，其分度元直径 不变 （变小、不变、变大）。
18. 在机构的死点位置，其传动角为 0 。
19. 变应力的循环状态共有哪三种 对称 、 脉动 、 非对称 。
20. 一对相互啮合的标准直齿圆柱齿轮的中心距为 ：2
)(21Z Z m a += 。 （用齿轮模数和齿数表达） 21.
凸轮基元半径增大时，凸轮机构的压力角如何变化 变小 。
22.
带传动中存在有弹性滑动是否说明皮带传动失效 否 （是，否）。 23. 写出机构行程速比系数和极位夹角的关系式θ
θ-+=180180K 。 24. 写出机构传动角和压力角之间的关系 o 90=+γα 。
25. 一对相互啮合的标准直齿圆柱齿轮的实际中心距大于标准中心距时，下列参数有何
变化（变大、变小或不变）：传动比 不变 啮合角 变大 分度圆半径
不变 节圆半径 变大 顶隙变大 压力角 不变 。
26. 有一个滚动轴承的牌号为6212，则该轴承的全称为 深沟球轴承 ，轴承的内径为
60 毫米。
三、 选择填空题
1、 用范成法加工负变位齿轮时，刀具应如何移位？_ C _。 A:刀具中线与分度
园相切; B:刀具中线与分度园相离; C:刀具中线与分度园相割；
2、基本杆组的自由度应为__ C __。A: —1 B:＋1 C: 0
3、满足杆长条件的四杆机构，当选择最短杆为机架时，机构演化为__ B _机构。
A:曲柄摇杆 B:双曲柄 C:双摇杆
4、机构的压力角是指在不考虑摩擦情况下，作用力与着力点的_ B _方向的夹
角。A:法线 B:速度 C:加速度 D:切线
5、循环特性r = -1的变应力是__A _应力。 A: 对称循环变 B: 脉动循环变 C:
非对称循环变 D: 静;
6、带传动不能保证准确传动比，是因为__ C ____。 A．带在带轮上出现打滑
B．带出现了磨损 C．带传动工作时发生弹性滑动 D．带的松弛
7、在一定转速下，要减轻链传动的运动不均匀性和动载荷，应__ C _。 A．增大
链节距和链轮齿数 B．增大链节距，减小链轮齿数 C．减小链节距，
增加链轮齿数 D．减小链节距和链轮齿数
8、当转速很高、只受轴向载荷时，宜选用___ C ____。 A．推力圆柱滚子轴承
B．推力球轴承 C．深沟球轴承 D．角接触球轴承
9、 B 联接既可用于传递转矩，又可承受单方向的轴向载荷．A平键 B楔键
C半圆键
四、简答题
1.如果一个机构的原动件数目小于机构的自由度数目，说明机构的运动将会发生何种情
况：机构的运动讲不确定。
2.滚动轴承的基本额定寿命和基本额定动载荷的定义是什么？它们之间有何什么关系？
一批轴承当它们10的轴承发生失效时已经工作的时间为基本额定寿命，如果轴承的基本寿命恰为106转时轴承承受的载荷为基本额定总载荷。
3.画简图标出螺纹的大径、中径和小径？其中哪个直径是公称直径？参考教材的图。大
径为公称直径。
4.螺纹连接的基本类型有哪几种?各应用在什么场合？分为螺栓连接、螺钉连接、双头螺
栓连接。螺栓连接两被连接件都较薄；螺钉连接被连接件一薄一厚，不经常拆卸；双头螺栓连接；螺钉连接被连接件一薄一厚，经常拆卸。
5. 根据图中给出的四杆机构中各杆的连接情况和尺寸（a=50,b=100,c=90,d=110），试通过
分析确定该机构中是否有曲柄存在，该机构是什么类型的机构。标出机构的极位夹角，并计算行程速比系数。
最长杆110，最短杆50，其和=160<(100+90),所以满足长度条件。因为最短杆a 为连架杆，所以此机构为曲柄摇杆机构。
6. 标出图示凸轮机构的压力角。
本体及【十一（3）答案】
7. 一对标准安装的直齿轮和一对标准安装的斜齿轮，该两对齿轮的标准模数均相同，试通
过计算分析，指出哪一对齿轮的安装更紧凑（即哪一对齿轮的标准安装中心距更小些）。 )
c o s (2)21(m ;2)21(m βZ Z a Z Z a +=+=斜齿直齿；其他情况相同，而cos β一定小于1， 所以直齿得更紧凑。
8. 试写出蜗轮蜗杆转动的正确啮合条件：m m m t a ==21；ααα==21；βγ=
9. 要加工一个模数为10，齿数为50的一个直齿圆柱齿轮，试问齿轮毛坯件的外径至少为
多大？mm m h mZ d a a 5202*=+=
10. 试述滚动轴承的基本额定寿命的定义：（见本节2小题）
11. 请写出圆柱斜齿轮的正确啮合条件。m m m n n ==21；ααα==21n n ；21ββ±=
12. 在受轴向载荷作用的紧螺栓联接中，螺栓杆上的总拉力Q 、预紧力Q p 和工作载荷F 之
间有何关系？为什么Q ≠Q p +F ？ 关系：F F F Q Q R P +=??+=
13. 设链传动的传动比i 和链的平均速度v 保持不变。试分析在下列情况中，链传动周期性
速度波动的大小有何变化? （1）、（3）速度波动增大，（2）速度波动减小
（1） 齿数z1和z2不变，链的节距p 增大。
（2） 链的节距p 不变，齿数z1和z2增加。
（3） 链轮分度圆直径d1和d2不变，链的节距p 增大。
14. 什么是滚动轴承的基本领定寿命和基本额定动载荷?
15. 要加工一个模数为10，齿数为40的一个直齿圆柱齿轮，试问齿轮毛坯件的外径至少为
多大？（参见本节9小题）
16. 齿轮传动中的齿面点蚀通常发生在轮齿的什么部位？分度圆附近
五、 自由度
1、 计算过程要求写出计算公式，如有局部自由度、虚约束或复合铰链的，均需指明）
n=4, p l =5, p h =1 F=3n-2p l -p h =1 n=5, p l =6, p h =1, F=2
1、 计算过程要求写出计算公式，如有局部自由度、虚约束或复合铰链的，
均需图示指明)
(a) (b)
(a) n=5, p l=7, p h=0 F=3n-2p l-p h=1 (b) 略
2、计算图示机构的自由度。（计算过程要求写出计算公式，如有局部自由度、虚约束
或复合铰链的，均需指明10分）。
(a) n=7, p l=9, p h=2 F=3n-2p l-p h=1 (b) n=3, p l=3, p h=2 F=3n-2p l-p h=1
六、四杆机构
1、在图示铰链四杆机构中，分析分别以AB、BC、CD、AD杆为机架时，它
为什么机构。
答案：（过程从略）双曲柄、曲柄摇杆、双摇杆、曲柄摇杆
2、试问如图所示各机构是否均有急回运动特性？是否均可能有死点？在什么情
况下会有死点?
答：都有急回；都可能有四点；上图中以3为原动件时有死点。
3、在图示曲柄摇杆机构中，如果以AB为原动件，机构有无死点？标出图示位置时
机构的压力角；按图中的尺寸用图解法标出机构的极位夹角，并计算该机构的行
程速比系数。
3题4题
4、四杆机构中个构件的连接顺序如图所示，已知a=80，b=70，c=90，d=40，取构
件c为机架。（1）试判断该四杆机构的类型；（2）若以b为原动件则此机构是否
出现死点？（3）重新按比例画图做出所有的死点位置；（4）标出这些死点位置
的压力角并指出该位置上传动角的大小。（15分）。
参考四、简答题的第5小题（自己细心练习再做一遍）
七、 齿轮
1、 已知一对相互啮合的直齿标准圆柱齿轮，如图所示的标准安装。已知
r1=40mm, r2=70mm ，模数 = 5。试分别计算两齿轮的基元直径和齿顶元直径，在图中画出齿轮传动过重中的实际啮合线。
）
实际啮合线见图（AE mm
h r d mm h r d r d r d a a a a b b 150********cos 220cos 222112211=+==+==
==
=
2、 己知一对标准直齿圆柱齿轮的中心距mm a 160=．传动比312=i ,小齿
轮齿数201=z 。试求：模数m 和分度圆直径1d ，2d 。 mm
mz d mm mz d m m m a z i z m z z m a 240604;80416040)20320(2
160)(2
)(22211112121=?=======?+==+=+=
所以即
3、 已知轮系如图所示，z1=20, z2=40, z2’ =18, z3= 45, z3’ = 17, z4 = 51， 试
计算如图所示轮系的传动比ι14 。
此题系单一的定轴轮系，按公式计算即可。过于简单，不再计算。
八、 轮系
1、 如图轮系中，已知：221=Z ，
883=Z ，5'3Z Z =，试求传
动比?15=i
H-2-1,3——周转轮系；3’，4,5定轴轮系
9
42121/21/421/42'1''4,1515511111333H 5353535'31331133113
=-=--=--=---=---=--=----===-=-===-=-=---==i i z z i z z z z i H H H H H H H H H H H H H H H ，得即得，分子分母同除以，得：，代入周转轮系公式中所以】，，【其中定轴轮系中：】【即周转轮系中：ωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωω
2、 在图示的轮系中，已知Z1=20，Z2=45，Z2’=40，Z3=25，Z3’=35，Z4=30，求
该轮系的传动比i I II （10分）。
H-3,3’-2’,4——周转轮系；1，2定轴轮系
5
.15.22067.0/,067.05.22/-933.015.22/-
933.0115.22/-933.05.22-
5
.22-'5
.22-.522-2045933.00,111111'2122212122112'24'24'32434'24'2-=?-===-=-=--=--=--====-=-===--=--===H H H H H H H H H H H
H H H H H H i z z i z z z z i ωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωω即得即得，分子分母同除以，得：，代入周转轮系公式中将】【其中，求得定轴轮系中：】，故【因周转轮系中：
3、 在图示的轮系中，已知Z1=21，Z2=50，Z3=26，Z3’=30，Z4=106，求该轮系
的传动比i 1H （10分）。
本题求解与八、轮系2小题极为类似，故而从略。
九、 螺栓
1. 有一牵曳钩用2个M10(d 1＝8.376mm)的
普通螺栓固定于机体上，如题图所示，已
知接合面问摩擦系数f=0.15．可靠性系数
Ks ＝1.2，螺栓材料的许用拉伸应力
[σ]=80MPa ，试计算该螺栓组连接允许的
最大牵引力R max ＝?
N
Ks R R K f F F N F MPa d F R
K f F F S f S f 11022.1/44.1322/44.132244.132215.012.44082212.44084376.814.38080][4
.312max 02
0210ca 0===≥=??===??≤=≤=≥=，得：
最大摩擦力，求得强度公式为：力紧螺栓联接，最大摩擦此联接为受横向载荷的σπσ
2. 如图所示，已知二平板之间用2个M16的普通螺栓(d 1＝1
3.835mm)连接，接合面间的摩
擦系数f=0.13，可靠性系数K S ＝1.2，螺栓的性能等级为6.8，螺栓连接的安全系数S=2，D=100mm 。试确定该联接所能承受的最大载荷F 。
本题求解与九、螺栓1小题极为类似，故而从略。
提示本题S σ的求法如下：
【螺栓的性能等级为6.8，螺栓连接的安全系数S=2，可知MPa b
600=σ】 【】
，MPa MPa S S 240S ][4808.0600==
=?=σσσ
十、轴承
1.如图所示，某轴承部件采用一对7208AC轴承，轴承载荷F r1＝1000N，F r2=2060N，
轴上轴的载荷F A＝880 N，轴的转速n=800r/m轴承的C=20500N，F d=0.4Fr，轴承
的预期寿命为L’h=20000小时，设f P=1，试校核轴承的寿命。
2.某轴用一对7208AC型轴承支承（基本额定动载荷Cr=35.2KN，派生轴向力F s＝
0.7Fr），尺寸如图所示。径向力Fr1=1200N，Fr2=3000N，轴向力Fa=1000N，载荷
系数f p＝1.2，轴的转速n=1000r/m，常温下工作，试计算轴承的寿命。
3.有一轴用一对7310AC(46310)型轴承支承，轴上受力为Fr=2400N，Fa=1500N，载
荷系数f p＝1.2，尺寸和轴承系数如图所示。试求两轴承的当量动载荷(派生轴向力
F d＝0.68Fr)。（15分）
1、2题略【参考第3小题，中间有说明】
3题题解：轴承的受力分析如图
计算出结果即可】入【如果计算寿命，则代、求，所以，所以和、求，，又端）放松端（端）压紧，端所以、松紧端：，、派生轴向力：进入第二步计算】题不用做第一步，直接、【第，求解得点取矩：对，求解得点取矩：对）、求支反力
ε
??
? ??=====?+?=+==?+?=+===>========+=∴=-+==∴=>=+=?==?==+?-?==++-=+?+?=
=+-+P C n L N
P P P P N
F Y F X f P N
F Y F X f P P
Y X e F F Y X F F Y
X N
F F F F F F N F F A B N F N F F N
F F N F F N F F F F B N F F F F A h a r P a r P r a r a a a a a a a S a S a S r S r S r r r a r r r a 60107.2866},max{7.2866)187487.0185041.0(2.1)(660)37405501(2.1)()587.0,41.08.702400
18740,1e 8.60550
374)41874037412(,12581874)3125868.037468.0)221550100
20015005024001000)100200(100501850100
20024002001500500)100200(20050162212222211111222211111221112122111122
十一、凸轮
1.已知一对心直动尖端盘形凸轮的基圆半径和推杆的运动位移曲线如图所示，试利用
反转法原理设计出该凸轮的轮廓（10分）。
2.凸轮机构如下图a)所示，1、在图a）上画出：凸轮的基圆半径、凸轮从图示位置转
过90度角时凸轮机构的压力角、凸轮的推程角和回程角；2、在图b)上画出：凸轮的位移曲线；3、该凸轮机构的近程休止角和远程休止角各为多少。（10）
ω
【本题的作图方法与第一题类似，只是一个反求的过程。】