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机械设计基础(第一篇)

一、判断题：正确的打符号T，错误的打符号F

1．在实际生产中，有时也利用机构的"死点"位置夹紧工件。( T )

2. 机构具有确定的运动的条件是：原动件的个数等于机构的自由度数。 ( T )

3．若力的作用线通过矩心，则力矩为零。 ( T )

4．平面连杆机构中，连杆与从动件之间所夹锐角称为压力角。 ( F )

5．带传动中，打滑现象是不可避免的。 ( F )

6．在平面连杆机构中，连杆与曲柄是同时存在的，即只要有连杆就一定有曲柄。 ( F )

7．标准齿轮分度圆上的齿厚和齿槽宽相等。 ( T )

8．平键的工作面是两个侧面。 (T )

9．连续工作的闭式蜗杆传动需要进行热平衡计算，以控制工作温度。 ( T )

10．螺纹中径是螺纹的公称直径。（ F ）

11．刚体受三个力作用处于平衡时，这三个力的作用线必交于一点。( T )

12．在运动副中，高副是点接触，低副是线接触。 ( F )

13．曲柄摇杆机构以曲柄或摇杆为原动件时，均有两个死点位置。 ( F )

14．加大凸轮基圆半径可以减少凸轮机构的压力角。 ( T )

15．渐开线标准直齿圆柱齿轮不产生根切的最少齿数是15。 ( F )

16．周转轮系的自由度一定为1。 ( F )

17．将通过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂直的平面定义为中间平面。 ( T )

18．代号为6205的滚动轴承，其内径为25mm。 ( T )

19．在V带传动中，限制带轮最小直径主要是为了限制带的弯曲应力。 ( T )

20．利用轴肩或轴环是最常用和最方便可靠的轴上固定方法。( T )

二、填空题

1．直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是 模数相等， 压力角相等。

2．螺杆相对于螺母转过一周时，它们沿轴线方向相对移动的距离称为

导程。

3．在V带传动设计中，为了限制带的弯曲应力，应对带轮的 最小直径加以限制。

4．硬齿面齿轮常用低碳合金钢 渗碳淬火来得到，热处理后需要 磨齿加工。

5．要将主动件的连续转动转换为从动件的间歇转动，可用槽轮机构。

6．轴上零件的轴向固定方法有 轴肩、轴环、套筒、圆螺母、弹性挡圈、轴端挡圈、紧定螺钉、圆锥面等。

7．常用的滑动轴承材料分为 金属材料 、多孔质金属材料、非金属材料 三类。

8．齿轮轮齿的切削加工方法按其原理可分为仿形法和 范成法两类。

9．凸轮机构按从动件的运动形式和相对位置分类，可分为直动从动件凸轮机构和摆动从动件凸轮机构。

10．带传动的主要失效形式是打滑、 疲劳破坏及带与带轮的磨损。

11．蜗杆传动对蜗杆导程角和蜗轮螺旋角的要求是两者大小相等和旋向 相同。闭式蜗杆传动必须进行热平衡计算以控制油温。

12．软齿面齿轮常用中碳钢或中碳合金钢制造，其中大齿轮一般经正火处理，而小齿轮采用 调质处理。

13．若要将主动件的往复摆动转换为从动件的间歇转动，可用 棘轮机构。

14．只传递扭矩而不受弯矩的轴称为 传动轴 ，同时承受扭矩和弯矩的轴称为 转轴。

15．滑动轴承与轴颈表面直接接触的部分称为轴瓦 。

三、单项选择题

1．作用在刚体上的二力平衡条件是(B )。

A．大小相等、方向相反、作用线相同、作用在两个相互作用物体上

B．大小相等、方向相反、作用线相同、作用在同一刚体上

C．大小相等、方向相同、作用钱相同、作用在同一刚体上

D．大小相等、方向相反、作用点相同

2．下列机构中，不属于间歇机构的是 ( C )。

A．棘轮机构

B．槽轮机构

C．齿轮机构

D．不完全齿轮机构

3． A，B、C点分别作用 10kN、40kN，30 kN的力，方向如图1所示，则 1-1截面和 2-2截面的轴力为( A )。

A．10KN，-30KN

B．-10KN，30KN

C．-10KN，40KN

D．10KN，-40KN

图1

4．在铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和，为了获得双曲柄机构，其机架应取( A )。

A．最短杆

B．最短杆的相邻杆

C．最短杆的相对杆

D．任何一杆

5．在轮系中加入惰轮可改变轮系的（B）。

A．传动比

B．转向

C．转向和传动比

6．两轴在空间交错90º的传动，如已知传动比较大，则宜选用( D )。

A．直齿圆柱齿轮传动

B．斜齿圆柱齿轮传动

C．圆锥齿轮传动

D．蜗轮蜗杆传动

7．同一轴段上若采用两个平键时，一般设在( D )的位置。

A．同一母线

B．相隔90º

C．相隔120º

D．相隔180º

8．带传动设计时，若传动中心距取值过大，则使( A )。

A．传动结构不紧凑

B．带传动的传递功率降低

C．带传动易发生打滑

D．带传动的疲劳强度降低

9．力F使物体绕点O转动的效果，取决于下列因素( C )。

A．力F的大小和力F使物体绕O点转动的方向

B．力臂d的长短和力F使物体绕O点转动的方向

C．力与力臂的乘积Fd的大小和力F使物体绕O点转动的方向

D．仅取决于力与力臂的乘积Fd的大小，与转动方向无关

10．机器与机构的区别在于 ( C )。

A．是否由各种零件经装配而成的组合体

B．它们各部分之间是否有确定的相对运动

C．在工作时是否能完成有效的机械功或能量转换

11．平面四杆机构无急回特性时，行程速比系数( C )。

A．大于1

B．小于1

C．等于1

12．一对齿轮啮合时，两轮的( A )始终相切。

A．节圆

B．分度圆

C．基圆

D．齿根圆

13．带传动的弹性滑动现象是由于（A）而引起的。

A．带的弹性变形

B．带与带轮的摩擦系数过小

C．初拉力达不到规定值

D．带型选择不当

14．键的截面尺寸b×h主要是根据( D )来选择。

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

15．采用螺纹联接时，若被联接件总厚度较大，在需要经常装拆的情况下宜采用( D )。

A．螺栓联接

B．紧定螺钉联接

C．螺钉联接

D．双头螺柱联接

16．当两轴距离较远时，且要求传动比准确，宜采用( C )。

A．带传动

B．一对齿轮传动

C．轮系传动

D．槽轮传动

四、指出图2中轴结构不合理之处，并作简要说明

1、左侧轴承拆卸困难，轴颈靠轴肩处应有砂轮越程槽

2、轴头太长，轮毂无法轴向固定

3、套筒左端面应与轮毂右端面接触，套筒右端面太高，右侧轴承拆卸困难

4、应有退刀槽

5、螺纹无法加工

6、两键槽应布置在同一母线上

五、计算题

1．计算图3所示机构的自由度

解：

活动构件数

n=5

低副数

P_L=6

高副数

P_H=2

机构自由度数

F=3n-2 P_L-P_H=3×5-2×6-2=1

2．计算图4所示机构的自由度，并判断机构是否具有确定的运动

解：

活动构件数

n=7

低副数

P_L=10

高副数

P_H=0

机构自由度数

F=3n-2 P_L-P_H=3×7-2×10-0=1

机构自由度数与原动件数目相同，故机构有确定的运动。

3．一渐开线标准直齿圆柱齿轮，已知齿数Z=25，模数m=4mm，压力角α=20º，h_a^*=1，c^*=0.25。试求该齿轮的分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、基圆直径和分度圆齿厚

解：

分度圆直径

d=mz=4x25=100mm

齿顶圆直径

d_a=m(z+2 h_a^*)=4x(25+2x1)=108mm

齿根圆直径

d_f=m(z-2 h_a^*-2 c^*)=4x(25-2x1-2x0.25)=90mm

基圆直径

d_b=dcosα=100xcos20º=93.97mm

分度圆齿厚

s=3.14xm/2=6.28mm

4．如图5所示轮系中各齿轮齿数：Z₁= Z₂= 20，Z₃= 60，Z_3’= Z_4’= 20，Z₄=Z₅= 40试求传动比i₁₄和i₁₅，并判断n₅相对n₁的转向

轮系传动比计算：

解：i₁₄=Z₃ Z₄/ Z₁ Z_3’=60X40/20X20=6

i₁₅= Z₃Z₄ Z₅/ Z₁ Z_3’Z_4’= i₁₄ i₁₅=6X40/20=12

n₅转向与n₁的相反。

5．圆截面简支梁如图6所示，已知F=1KN，试求：

（1）梁A、B端的约束反力

（2）计算弯矩，并画出弯矩图

（3）若梁直径d=40mm，求梁的最大应力

解：

⑴约束力计算

⑵弯矩计算

Mc=FA·1=0.667KN·m

⑶最大应力

6．求图7所示梁支座的约束反力。已知F=2KN

解:

①画出约束反力

②求F_B

③求F_AX

④求F_AY