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1、机械设计基础习题集及参考答案 一、判断题（正确T，错误F） 1. 构件是机械中独立制造的单元。（） 2. 能实现确定的相对运动，又能做有用功或完成能量形式转换的机械称为机器。（） 3. 机构是由构件组成的，构件是机构中每个作整体相对运动的单元体。（） 4. 所有构件一定都是由两个以上零件组成的。（） 二、单项选择题 1. 如图所示，内燃机连杆中的连杆体1 是（） 。 A 机构B 零件C 部件D 构件 2. 一部机器一般由原动机、传动部分、工作机及控制部分组成， 本课程主要研究（） 。 A 原动机B 传动部分 C 工作机D 控制部分 三、填空题 1. 构件是机械的运动单元体，零件是机械的_单元体
2、。 2. 机械是 _和_的总称。 参考答案 一、判断题（正确T，错误F） 1. F 2. T 3. T 4. F 二、单项选择题 1. B 2. B 三、填空题 1. 制造2. 机构 机器 第一章平面机构的自由度 一、判断题（正确T，错误F） 1. 两构件通过点或线接触组成的运动副为低副。（） 2. 机械运动简图是用来表示机械结构的简单图形。（） 3. 两构件用平面低副联接时相对自由度为1。（） 4. 将构件用运动副联接成具有确定运动的机构的条件是自由度数为1。（） 5. 运动副是两构件之间具有相对运动的联接。（） 6. 对独立运动所加的限制称为约束。（） 7. 由于虚约束在计算机构自由度时应
3、将其去掉，故设计机构时应尽量避免出现虚约束（） 8. 在一个确定运动的机构中，计算自由度时主动件只能有一个。（） 二、单项选择题 1. 两构件通过（）接触组成的运动副称为高副。 A 面B 点或线C 点或面D 面或线 2. 一般情况下，门与门框之间存在两个铰链，这属于（） 。 A 复合铰链B 局部自由度C 虚约束D 机构自由度 3. 平面机构具有确定运动的条件是其自由度数等于（）数。 A 1 B 从动件C 主动件D 0 4. 所谓机架是指（）的构件。 A 相对地面固定B 运动规律确定 C 绝对运动为零D 作为描述其他构件运动的参考坐标点 5. 两构件组成运动副必须具备的条件是两构件（） 。 A
4、相对转动或相对移动B 都是运动副 C 相对运动恒定不变D 直接接触且保持一定的相对运动 三、填空题 1. 机构是由若干构件以_相联接，并具有 _的组合体。 2. 两构件通过 _或_接触组成的运动副为高副。 3. m 个构件组成同轴复合铰链时具有_个回转副。 四、简答题 1. 何为平面机构？ 2. 试述复合铰链、局部自由度和虚约束的含义？为什么在实际机构中局部自由度和虚约束常会出现？ 3. 计算平面机构自由度，并判断机构具有确定的运动。 （1）（2） （3）（4） （5）（6） 五、计算题 1. 计算机构自由度，若有复合铰链、局部自由度和虚约束，请加以说明。 2. 计算图示连杆机构的自由度，为保
5、证该机构具有确定的运动，需要几个原动件？为什么？ 参考答案 一、判断题（正确T，错误F） 1. F 2. F 3. T 4. F 5. F 6. T 7. F 8. F 二、单项选择题 1. B 2. C 3. C 4. D 5. D 三、填空题 1. 运动副确定相对运动 2. 点 线 3. m-1 四、简答题 1. 平面机构：组成机构的所有构件都在同一平面内或几个互相平行的平面内运动，这种机构称为平面机构。 2. 复合铰链：两个以上的构件同时在一处用回转副相联接时就构成了复合铰链。 局部自由度：在机构中，有些构件所产生的运动并不影响其他构件的运动，这种构件运动的自由度称为局部自由 度。 虚约
6、束：在运动副引入的约束中，有些约束对机构自由度的影响是重复的，对机构的运动不起限制作用，这种重 复的约束称为虚约束。 局部自由度的使用是为了减小高副磨损而将滑动摩擦变成滚动摩擦。 虚约束的引入可以增加构件的刚性，改善构件的受力情况，提高工作性能，提高稳定性等。 3. 计算平面机构自由度 （1） 075 hl P,P,n，则10725323 hl PPnF，机构具有确定的运动。 （2） 186 hl P,P,n，则11826323 hl PPnF，机构具有确定的运动。 （3） 244 hl P,P,n，则22424323 hl PPnF，机构具有确定的运动。 （4） 075 hl P,P,n，则
7、10725323 hl PPnF，机构具有确定的运动。 （5） 244 hl P,P,n，则22424323 hl PPnF，机构具有确定的运动。 （6） 233 hl P,P,n，则12323323 hl PPnF，机构具有确定的运动。 五、计算题 1. 解： B 处为局部自由度，C 和 C /处为虚约束， G 处为复合铰链。 197 hl P,P,n ，则 21927323 hl PPnF A B C D E F G H 1 2 3 4 5 6 7 8 C / 2. 解：机构在k 点处有局部自由度。 1129 hl P,P,n，则211229323 hl PPnF。若该机构要具有确定的运动
8、，则 需要两个原动件，因为机构具有确定运动的条件为：机构的自由度数等于机构原动件的数目，该机构的自由度为2， 所以应具有两个原动件。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F GH I J K 第二章平面连杆机构 一、判断题（正确T，错误F） 1. 任何平面四杆机构出现死点时对工作都是不利的，因此应设法避免。（） 2. 铰链四杆机构存在曲柄的条件是最短杆与最长杆之和大于或等于其余两杆长度之和。（） 3. 低副联接的三个构件不能组成机构，只能构成一个构件。（） 4. 机构处于死点位置时，机构中的从动件将出现自锁或运动不确定现象。（） 5. 极位夹角是从动件在两个极限位置时的夹角
9、。（） 6. 在铰链四杆机构中，通过取不同构件作为机架，则可以分别得到曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。 （） 7. 平面四杆机构中，压力角越小，传动角越大，机构的传动性能越好，效率越高。（） 二、单项选择题 1. 在下列平面四杆机构中，无论以哪一构件为主动件，都不存在死点位置（） 。 A 曲柄摇杆机构B 双摇杆机构C 双曲柄机构D 曲柄滑块机构 2. 为使机构顺利通过死点，常采用在高速轴上装（）增大惯性。 A 齿轮B 飞轮C 凸轮D 蜗轮 3. 当曲柄为主动件时，曲柄摇杆机构的最小传动角 min 总是出现在（） 。 A 连杆与曲柄成一条线时B 连杆与机架成一条线时； C 曲柄与机架成一条
10、线时D 曲柄、连杆与机架成一条线时。 4. 无急回特性的平面四杆机构，其极位夹角为（） 。 A 0B 0C 0D 0 5. 一曲柄摇杆机构，若改为以曲柄为机架，则将演化为（） A 曲柄摇杆机构B 双曲柄机构C 双摇杆机构D 导杆机构 6. 铰链四杆机构ABCD 中， AB 为曲柄， CD 为摇杆， BC 为连杆。若杆长lAB=30mm，lBC=70mm，lCD=80mm，则机 架最大杆长为（） A 80mm B 100mm C 120mm D 150mm 7. 在下列平面四杆机构中，一定无急回特性的机构是（） A 曲柄摇杆机构B 摆动导杆机构C 对心曲柄滑块机构D 偏置曲柄滑块机构 三、填空题
11、 1. 在曲柄摇杆机构中，当曲柄等速转动时，摇杆往复摆动的平均速度不同的运动特性称为。 2. 当压力角 大到某一数值时，不论推力为多大，都不能使从动件运动，凸轮机构将发生。 3. 平面四杆机构中，已知行程速比系数为K，则极位夹角的计算公式为。 四、简答题 1. 何为平面连杆机构？平面四杆机构具有哪些基本特征？ 2. 铰链四杆机构存在曲柄的必要条件是什么？铰链四杆机构有哪几种形式，如何判断？ 3. 根据图中所注尺寸判断下列铰链四杆机构是曲柄摇杆机构、双曲柄机构、还是双摇杆机构，并说明为什么。 （1）（2）（3） 五、设计题 1. 试设计一造型机工作台的翻转机构。已知连杆长度 mm110 CB l
12、 ，工作台在两极限位置时 mm400 21B B ， 且 B1和 B2在同一水平线上，要求A、D 在另一水平线上，且C1点至 A、D 所在水平线的距离为150mm。 按比例作图设计该机构，并求取曲柄 AB l和连杆 CD l的长度（图解法） ，写出作图过程，并保留作图痕迹。 2. 试设计一曲柄摇杆机构。已知摇杆的长度mm290 CD l，机架的长度mm230 AD l，摇杆在两个极限位置 间的夹角45，行程数比系数41.K。 （1）按比例作图设计该机构，并求取曲柄 AB l和连杆 BC l的长度（图解法） （2）验算设计的机构曲柄是否存在； （3）标注机构的最大传动角及机构处于由极限位置时的压
13、力角。 要求写出作图过程，并保留作图痕迹。 参考答案 一、判断题（正确T，错误F） 1. F 2. F 3. T 4. T 5. F 6. T 7. T 二、单项选择题 1. C 2. B 3. C 4. B 5. B 6. C 7. C 三、填空题 1. 急回特性 2. 自锁 3. 180 1 1 K K 四、简答题 1. 由若干个构件用低副联接组成的平面机构称为平面连杆机构。平面四杆机构的基本特征包括：急回特性， 压力角， 死点。 2. 铰链四杆机构存在曲柄的必要条件是机构中最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其余两杆长度之和。 铰链四杆机构的基本形式有双曲柄机构最短杆为机架；曲柄摇杆机构最
14、短杆为连架杆；双摇杆 机构最短杆为连杆。 3. 图（ 1）为曲柄摇杆机构，原因1006016014512025，则说明该机构中存在曲柄，而最短杆又 为连架杆。图（2）为双曲柄机构，原因907016015011040，则说明该机构中存在曲柄，而 最短杆又为机架。图（3）为双摇杆机构，原因100701701106050，但是最短杆为连架杆。 五、设计题 1. 设计过程详见参考教材22 页， “已知连杆的两个位置设计四杆机构”的内容。 2. 设计过程详见参考教材23 页， “根据行程数比系数设计四杆机构”的内容。传动角和压力角的画法见参考教材15 页的“二、压力角与传动角”内容。 第三章凸轮机构 一
15、、判断题（正确T，错误F） 1. 凸轮机构出现自锁是由于驱动力小造成的。（） 2. 在凸轮从动件运动规律中，等速运动的加速度冲击最小。（） 3. 适用于高速运动的凸轮机构从动件运动规律为余弦加速度运动。（） 4. 基圆是凸轮实际廓线上到凸轮回转中心距离最小为半径的圆。（） 5. 若要使凸轮机构压力角减小，应增大基圆半径。（） 6. 凸轮机构的从动件按简谐运动规律运动时，不产生冲击。（） 二、单项选择题 1. 设计凸轮机构，当凸轮角速度和从动件运动规律已知时，则（） 。 A 基圆半径越大，压力角越大B 基圆半径越小，压力角越大 C 滚子半径越小，压力角越小D 滚子半径越大，压力角越小 2. 凸轮
16、机构的从动件选用等加速等减速运动规律时，其从动件的运动（） 。 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性冲击 3. 在设计直动滚子从动件盘形凸轮机构时，若发生运动失真现象，可以（） 。 A 增大滚子半径B 减少基圆半径 C 增大基圆半径D 增加从动件长度 4. 在下列凸轮机构中，从动件与凸轮的运动不在同一平面中的是（） 。 A 直动滚子从动件盘形凸轮机构B 摆动滚子从动件盘形凸轮机构 C 直动平底从动件盘形凸轮机构D 摆动从动件圆柱凸轮机构 5. 与连杆机构相比，凸轮机构最大的缺点是（） 。 A 设计较为复杂B 惯性力难以平衡 C 点、线接触，易磨损D 不能实
17、现间歇运动 6. （）有限值的突变引起的冲击为刚性冲击。 A 位移B 速度C 加速度D 频率 三、填空题 1. 设计凸轮机构，若量得其中某点的压力角超过许用值，可以用方法使最大压力角减小。 2. 凸轮机构是由、三个基本构件组成的。 3. 理论轮廓曲线相同而实际轮廓曲线不同的两个对心直动滚子从动件盘形凸轮机构，其从动件的运动规律是 的。 4. 凸轮轮廓形状由从动件的决定。 四、简答题 1. 说明凸轮机构从动件常用运动规律、冲击特性及应用场合。 五、设计题 1. 设计一对心直动尖顶从动件盘型凸轮。已知凸轮顺时针以等角速度1回转，凸轮基圆半径mm25 0 r，从动 件运动规律如图所示。 （要求：写出
18、作图步骤，保留作图痕迹） 1(t) S2 120o90o90o60o H 2. 设计一偏置直动滚子从动件盘形凸轮。已知凸轮以等角速度顺时针方向回转，偏距mm10e（从动件导路在 凸轮回转中心的左侧。） ，凸轮基圆半径 mm40 0 r，从动件升距mm30H，滚子半径mm10 k r， 150 r ，30 s ，120 f ，60 s ，从动件在推程作简谐运动，在回程作等加速等减速运动。 （要 求：写出作图步骤，保留作图痕迹） 3. 图示凸轮机构，已知凸轮的实际轮廓为一圆，圆心在点O， 凸轮绕轴心O 逆时针转动，求： （1）在图中作出凸轮机构的基圆、偏距圆； （2）在图中作出凸轮在C 点接触时的
19、压力角 ； （3）在图中作出凸轮与滚子从C 点接触到 D 点接触时，凸轮的转角。 （不必作文字说明，但必须保留作图线。） 参考答案 一、判断题（正确T，错误F） 1. F 2. F 3. T 4. F 5. T 6. F 二、单项选择题 1. B 2. B 3. C 4. D 5. C 6. B 三、填空题 1. 增大基圆半径 2. 凸轮、从动件、机架 3. 相同 4. 运动规律 四、简答题 1. 凸轮机构常用从动件运动规律包括：等速运动规律，速度突变，存在刚性冲击，常用于低速和从动件质量较小 的凸轮机构中。等加速等减速运动规律，加速度突变，存在柔性冲击。常用于中速的凸轮机构中。简谐运动 规律
20、，加速度突变，存在柔性冲击。常用于高速的凸轮机构中。 五、设计题 1. 设计过程参见参考教材。 2. 设计过程参见参考教材。 3. 解： （1）基圆为以O 为圆心，以OA 为半径的圆。偏距圆为以O 为圆心， 以 OB 为半径的圆。 （2）从动件所受力与速度方向所夹的锐角见图。 （3）凸轮的转角 见图。 第四章齿轮机构 一、判断题（正确T，错误F） 1. 齿廓啮合基本定律是两齿轮齿廓过任意接触点的公法线必通过连心线上一个定点。（） 2. 为保证齿轮传动瞬时角速度之比恒定，齿廓曲线必须采用渐开线。（） 3. 渐开线的形状决定于基圆的大小。（） 4. 渐开线直齿圆柱齿轮传动可以看成为一对分度圆纯滚动
21、。（） 5. 渐开线齿轮传动啮合角等于分度圆压力角。（） 6. 正常齿渐开线标准直齿外齿轮齿根圆有可能大于基圆。（） 7. 斜齿圆柱齿轮的标准模数和压力角在法面上。（） 8. 斜齿圆柱齿轮传动的重合度大于相同端面模数的直齿圆柱齿轮的重合度。（） 9. 斜齿圆柱齿轮不根切的最少齿数小于直齿圆柱齿轮的最少齿数。（） 10. 两个斜齿圆柱齿轮只要法面模数相等、法面压力角相等，则不论二者的分度圆螺旋角是否相等均能正确啮合。 （） 11. 负变为齿轮分度圆齿槽宽小于标准齿轮的分度圆齿槽宽。（） 12. 斜齿圆柱齿轮传动调整中心距可采用改变分度圆螺旋角，也可以采用齿轮变位。（） 13. 只要齿轮的最少齿数
22、小于17，则采用任何齿轮轮齿加工方法都会出现根切现象。（） 14. 一对直齿圆锥齿轮正确啮合的条件是两轮模数相等、压力角相等和两轮的锥距相等。（） 二、单项选择题 1. 渐开线齿廓上某点的压力角是指该点所受正压力方向与（）方向线之间所夹的锐角。 A 滑动速度B 相对速度C 绝对速度D 转速 2. 渐开线齿廓在其圆上的压力角为（） 。 A 20 B 15 C 0D 45 3. 渐开线标准齿轮是指模数、压力角、齿顶高系数和径向间隙系数均为标准值，且分度圆齿厚（） 齿槽宽的齿轮。 A 等于B 小于C 大于D 不确定 4. 当齿轮中心距稍有改变时，（）保持原值不变的性质称为可分性。 A 瞬时角速度之比
23、B 啮合角C 压力角D 重合度 5. 渐开线齿轮传动的啮合角等于（）上的压力角。 A 基圆B 分度圆C 齿顶圆D 节圆 6. 渐开线标准直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是（）相等。 A 齿数B 模数C 分度圆压力角D 基圆齿距 7. 渐开线直齿圆柱齿轮传动的重合度是实际啮合线段与（）的比值。 A 分度圆齿距B 基圆齿距C 理论啮合线长度D 公法线长度 8. 斜齿轮端面模数（）法面模数。 A 小于B 等于C 大于D 不一定 9. 正变位齿轮的分度圆齿厚（）标准齿轮的分度圆齿厚。 A 小于B 等于C 大于D 小于且等于 10. 齿轮变位后，（）发生了改变。 A 分度圆B 基圆C 模数D 齿根圆 11.
24、用标准齿条型刀具加工2001 、.h * a 的渐开线标准直齿轮时，不发生根切的最少齿数为（） 。 A 15 B 16 C 17 D 18 三、填空题 1. 渐开线的形状取决于，基圆半径越大，渐开线越。 2. 渐开线齿廓上任一点的压力角为过该点的与该点的线所夹的锐角， 渐开线上离基 圆越远的点，其压力角。 3. 渐开线齿廓的优点：（ 1）； （2 ）； （3）。 4. 模数是齿轮最重要的参数，已经标准化，其数值为与 之比，模数越大，轮齿尺 寸，承载能力。 5. 渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合的条件是。 6. 渐开线直齿圆柱齿轮连续传动的条件为。 7. 齿轮轮齿切削法按原理分为和两大类。 8. 用同
25、一把标准齿条刀具加工齿数相同的标准齿轮、正变位齿轮和负变位齿轮，三者的齿数、模数、压力角、分度 圆和基圆，正变位齿轮分度圆齿厚，齿槽宽。 四、简答题 1. 简单叙述齿廓啮合基本定律。 2. 请写出一对标准直齿圆柱齿轮正确啮合的条件、连续传动的条件。 3. 经测量知一渐开线标准直齿圆柱齿轮的齿顶圆直径mm225 a d，该齿轮齿数98z，试求其模数和主要几 何尺寸。 4. 已知外啮合正常齿标准斜齿圆柱齿轮传动的齿数17 1 z，64 2 z，法面模数mm3 n m，法 面压力角20 n ，螺旋角0512。试求：该齿轮传动的中心距及两轮的分度圆直径。 五、计算设计题 1. 已知一对标准安装的正常齿
26、标准渐开线外啮合直齿圆柱齿轮传动。模数mm10m，主动轮齿数18 1 z，从 动轮齿数 24 2 z，主动轮在上，逆顺时针转动。 试求： （1）两轮的分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、基圆直径、分度圆齿距、分度圆齿厚、分度圆齿槽宽、 齿顶圆压力角和两轮中心距。 （2）以一定比例作齿轮端面传动图，在图上注明基圆、分度圆、齿顶圆、齿根圆、实际啮合线段和理论啮合 线段。 参考答案 一、判断题（正确T，错误F） 1. F 2. F 3. T 4. F 5. F 6. T 7. T 8. T 9. T 10. T 11. F 12. T 13. F 14. F 二、单项选择题 1. C 2. C 3.
27、 A 4. A 5. D 6. D 7. B 8. C 9. C 10. D 11 C 三、填空题 1. 基圆大小平直 2. 法线速度方向愈大 3. 具有可分性啮合角为常数齿廓间作用力的大小和方向均不变 4. 分度圆齿距越大越大 5. 两轮的模数相等两轮的分度圆压力角相等 6. 重合度大于1 7. 成形法范成法 8. 不变增加减小 四、简答题 1. 齿廓啮合基本定律是要使两齿轮的传动比为定值，则要满足不论两齿廓在哪一点接触，过接触点的公法线与连心 线始终交于一定点。 2. 一对标准直齿圆柱齿轮正确啮合的条件是：两轮的模数相等和两轮的分度圆压力角相等；其连续传动的条件是两 轮传动的重合度大于等于
28、1。 3. 根据齿轮齿顶圆公式知 mm225012982.mhzmd * aa 所以，模数为 mm252.m mm522098252.mzd，mm875214529825252.zmd f 4. 两轮的分度圆直径分别为 mm30752 cos12.833 173 cos 1 11 . zm zmd n t mm919196 cos12.833 643 cos 2 22 . zm zmd n t mm6131246417 83312cos2 3 cos22 1 2121 . . zz m dda n 五、计算设计题 1. 解： （1） 分度圆直径分别为 mm1801810 11 mzd mm24
29、02410 22 mzd 齿顶圆直径分别为 mm20001218102 11 .hzmd * aa mm26001224102 22 .hzmd * aa 齿根圆直径分别为 mm15525001218102 1 1 .chzmd * af mm21525001224102 2 2 .chzmd * af 基圆直径分别为 mm145169cos20180cos 11 .ddb mm526225cos20240cos 22 .ddb 分度圆齿距分别为 mm4163110 21 .mpp 分度圆齿厚分别为 mm7081541631 2 1 2 1 11.ps mm7081541631 2 1 2 1
30、 22 .ps 分度圆齿槽宽分别为 mm7081541631 2 1 2 1 11 .pe mm7081541631 2 1 2 1 22 .pe 齿顶圆压力角分别为 15132 200 169.145 arccosarccos 1 1 1 a b a d d 820529 240 225.526 arccosarccos 2 2 2 a b a d d 两轮中心距为 mm210241810 2 1 2 1 2 1 2121 zzmdda （2）基圆、分度圆、齿顶圆、齿根圆入图所示。N1N2为理论啮合线段，AE 为实际啮合线段。 第五章轮系 一、判断题（正确T，错误F） 1. 定轴轮系是指各个
31、齿轮的轴是固定不动的。（） 2. 单一周转轮系具有一个转臂。（） 3. 单一周转轮系中心轮和转臂的轴线必须重合。（） 4. 周转轮系中的两个中心轮都是运动的。（） 5. 转化轮系的传动比可用定轴轮系求解，因此转化轮系中 jggj nni的数值为有齿轮g 到 j 间所有 从动轮齿数相乘积与所有主动轮齿数相乘积的比值。（） 6. 行星轮系和差动轮系的自由度分别为1 和 2，所以只有差动轮系才能实现运动的合成或分解。（） 二、单项选择题 1. 行星轮系的自由度为（） 。 A 1 B 2 C 3 D 1 或 2 2. （）轮系中必须有一个中心轮是固定不动的。 A 定轴B 周转C 行星D 差动 3. （
32、）轮系中两个中心轮都是运动的。 A 定轴B 周转C 行星D 差动 4. （）轮系不能用转化轮系传动比公式求解。 A 定轴B 混合C 行星D 差动 5. 每个单一周转轮系具有（）个转臂。 A 0 B 1 C 2 D 3 6. 每个单一周转轮系中心轮的数目应为（） 。 A 3 B 2 C 1 D 1 或 2 7. 每个单一周转轮系中，转臂与中心轮的几何轴线必须（） 。 A 交错B 相交C 重合D 平行 8. 两轴之间要求多级变速传动，选用（）轮系合适。 A 定轴B 行星C 差动D B 和 C 9. 三轴之间要求实现运动的合成或分解，应选用（） 。 A 定轴轮系B 行星轮系C 差动轮系D A 和 B
33、 三、填空题 1. 轮系的主要功用是、 、。 2. 定轴轮系是指。 3. 周转轮系是指。 4. 求解混合轮系的传动比，首先必须正确地把混合轮系划分为和各 个，并分别列出它们的计算公式，找出其相互联系， 然后。 四、计算题 1. 在图示轮系中，设已知双头右旋蜗杆的转速r/min900 1 n，60 2 z，25 2 z，20 3 z，25 3 z， 20 4 z，30 4 z，35 5 z，28 5 z，135 6 z，求 6 n的大小和方向。 2. 图示轮系中，已知60 1 z，48 2 z，80 2 z，120 3 z，60 3 z，40 4 z，蜗杆2 4 z， （右 旋） ，蜗轮80 5
34、 z，齿轮65 5 z，模数mm5m。主动轮 1 的转速r/min240 1 n，转向如图所示。试求 齿条 6 的移动速度 6 v的大小和方向。 题 1 图题 2 图 3. 在图示的轮系中，已知20 5421 zzzz，又齿轮1，3，4，6 同轴线，且均为标准齿轮传动。若已知 齿轮 1 的转速r/min1440 1 n，试求齿轮6 的转速（大小和方向） 。 4. 在图示的轮系中，已知20 1 z，30 2 z，15 3 z，65 4 z，r/min150 1 n，求 H n的大小及方向。 题 3 图题 4 图 5. 在图示周转轮系中，已知各齿轮的齿数15 1 z，25 2 z，20 2 z，6
35、0 3 z，齿轮 1 的转速 r/min200 1 n，齿轮 3 的转速r/min50 3 n，其转向相反，求行星架H 的转速 H n的大小和方向。 6. 图示轮系中，已知 60 1 z ， 15 2 z ， 20 2 z ，各轮模数均相同，求 3 z 及 H i1 。 7. 图示轮系中，已知40 1 z，20 2 z，齿轮 1 的转速r/min120 1 n，求 3 z及行星架的转速0 H n时齿 轮 3 的转速 3 n（大小及方向） 。 题 5 图题 6 图题 7 图 8. 求如图所示轮系的传动比 14 i，已知25 21 zz，20 32 zz，100 H z，20 4 z。 9. 在如
36、图所示轮系中， 各齿轮均为标准齿轮， 并已知其齿数分别为， 已知34 1 z，22 2 z，78 3 z，18 4 z， 35 5 z，88 6 z，计算传动比 21H i。 10. 求图示卷扬机减速器的传动比 H i1 。若各轮的齿数为 24 1 z，48 2 z，30 2 z，60 3 z，20 3 z， 40 4 z，100 4 z。 题 8 图题 9 图题 10 图 11. 在图示的轮系中，已知各轮的齿数2 1 z（右旋），60 2 z，40 4 z，20 5 z，40 6 z，齿轮 3，4， 5，6 均为标准安装的标准齿轮，且各齿轮的模数相同。当轮1 以r/min900 1 n按图示
37、方向转动时，求轮6 转 速 6 n的大小和方向。 12. 在图示的轮系中，轴A 按图示方向以1250 r/min 的转速回转，而轴B 按图示方向以600 r/min 的转速回转。试决 定轴 C 的转速大小和方向。各轮齿数见图所示。 题 11 图题 12 图 参考答案 一、判断题（正确T，错误F） 1. F 2. T 3. T 4. F 5. F 6. T 二、单项选择题 1. A 2. C 3. D 4. B 5. B 6. D 7. D 8. A 9. C 三、填空题 1. 距离较远传动变速与换向获得大传动比合成或分解运动 2. 轮系传动时每个齿轮的轴线相对机架是固定的 3. 轮系中至少有一
38、个齿轮的几何轴线相对机架是不固定的 4. 定轴轮系单一周转轮系传动比联立求解 四、计算题 1. 解：该轮系为由圆柱齿轮、锥齿轮和蜗杆蜗轮组成的定轴轮系。 （1）108 283025252 13535202060 654321 65432 6 1 16 zzzzzz zzzzz n n i （2）r/min33.8 108 900 16 1 6 i n n，转向如图所示。 2. 解：该轮系为由圆柱齿轮、锥齿轮、蜗杆蜗轮和齿轮齿条组成的定轴轮系 （1）32 2608060 804012040 4321 5432 5 1 15 zzzz zzzz n n i （2）r/min5.7 32 240 1
39、5 1 55 i n nn， （3）齿条 6 的移动速度 6 v等于齿轮5分度圆线速度，所以 mm/s6.127 60 5.7655 6060 5555 6 nmznd v 齿条 6 的运动方向如图所示。 3. 解：该轮系为一个平行轴定轴轮系。 （1） 41 63 5421 6532 5 1 15 zz zz zzzz zzzz n n i （2）齿轮 3 和齿轮 6 的齿数可以从中心距相等的关系中求得。由于齿轮1，2，3 的模数相等， 中心距间的关系为 2321 2 1 2 1 zzmzzm 从而得到 60202202 213 zzz 同理可得 60202202 546 zzz （3）所以，
40、r/min160 6060 2020 1440 63 41 15 zz zz nn，转向如图所示。 4. 解：该轮系为行星轮系。 （1）5. 7 1520 6530 1111 31 42 1 141 zz zz ii H H （2）r/min20 5. 7 150 1 1 H H i n n 行星架 H 的转向与齿轮1 的转向相同。 5. 解：该轮系为差动轮系。 （1）5 2015 6025 21 32 3 1 13 zz zz nn nn i H HH ，则有 （2） 11 5nnnn HH ，所以， 6 5 31 nn nH （3）设齿轮 1 转速为正，则齿轮3 转速为负，则有 r/min
41、33.8 6 50 6 505200 6 5 31 nn nH 行星架 H 的转向与齿轮1 的转向相反，而与齿轮3 的转向相同。 6. 解：该轮系为一行星轮系。 （1）由同心条件得 2321 2 1 2 1 zzmzzm则有 65152060 2213 zzzz （2） 16 3 2060 6515 111 21 32 131 zz zz ii H H 齿轮 1 与行星架 H 的转向相同。 7. 解：该轮系为一差动轮系。 （1）根据同心条件，轮1 和轮 2 的中心距应等于轮3 和轮 2 的中心距，对于标准齿轮，相啮 合的齿轮模数相等，故 2123 rrrr， 213 2rrr，则有 213 2
42、 1 2 1 mzmzmz，80202402 213 zzz （2）当0 H n时，即行星架H 固定，该轮系成为定轴轮系， 2 40 80 1 3 3 1 13 z z n n i,r/min60 2 120 13 1 3 i n n 齿轮 3 的转向与齿轮1 的转向相反。 8. 解：该轮系为一混合轮系。 （1）该轮系的齿轮1，2，2/，3 和行星架 H 组成行星轮系，其传动比为 25 9 2525 2020 111 21 32 2 1 zz zz i H （2）由齿轮 4 和行星架 H 组成定轴轮系，其传动比为 5 1 100 20 4 4 4 H H H z z n n i （3） 125
43、 9 5 1 25 9 41 4 1 14HH ii n n i 齿轮 1 与齿轮 4 的转向相反。 9. 解：该轮系为一混合轮系。 （1）由齿轮 1，2，3 和行星架 H 组成行星轮系，其传动比为 25 9 2525 2020 111 21 32 2 1 zz zz i H （2）由齿轮 4 和行星架 H 组成定轴轮系，其传动比为 5 1 100 20 4 4 4 H H H z z n n i （3） 125 9 5 1 25 9 41 4 1 14HH ii n n i 齿轮 1 与齿轮 4 的转向相反。 10. 解：该轮系为一混合轮系。 （1）由齿轮 3/、4、4/组成定轴轮系，其传动
44、比为 5 20 100 3 43 4 3 43 z z n n n n i H 得 H nn5 3 （2）由齿轮 1，2，2/，3 和行星架 H 组成差动轮系，其传动比为 4 3024 6048 21 42 43 1 13 zz zz nn nn i HH 得 31 4nnnn HH （3）联立求解 HH nnnn2545 31 ，所以 25 1 1 H H n n i 齿轮 1 与卷扬机的转向相同。 11. 解：该轮系为一混合轮系 （1）齿轮 1，2 组成定轴轮系，其传动比为 30 2 60 1 2 2 1 12 z z n n i，r/min30 30 900 12 1 2 i n n，方
45、向如图所示。 （2）齿轮 2，3，4，5，6 组成单一周转轮系，其中蜗轮2 兼作转臂，其传动比为 64 53 3 7 63 zz zz nn nn i H H H ，得 （3）联立求解 因为齿轮 3，4，5，6 均为标准安装的标准齿轮，且各齿轮的模数相同，根据同心条件， 则有， 5634 aa，所以 4365 2 1 2 1 zzzz，则 100404020 6543 zzzz，又齿轮 3 固定，0 3 n，所以 r/min5.6730 4040 10020 11 2 64 53 6 n zz zz n 齿轮 6 的转向与蜗轮2 转向相同。 12. 解： （1） 42 53 6 6 6 zz
46、zz nn nn i C A AC （2）4 32 24 7 9 9 7 79 z z n n i，得 r/min450 4 3 600 4 3 4 3 967B nnnn （3） 3632 6434 450 4501250 C n ，得 r/min47.26 17 72007650 C n 轴 C 方向与轴 A 一致。 第八章机械设计概述 一、判断题（正确T，错误F） 1. 强度是指零件抵抗整体断裂、表面接触疲劳及塑性变形的能力。强度准则是零件设计中最基本的准则。 （） 2. 变应力只能由变载荷产生。（） 3. 两接触的金属表面存在相对运动时，就会由于摩擦而产生磨损，因此磨损总是有害的。（）
47、 4. 钢制零件采用热处理办法来提高其刚度是非常有效的。（） 5. 使零件具有良好的工艺性，应合理选择毛坯，结构简单合理，规定适当的制造精度和表面粗糙度。 （） 二、单项选择题 1. 循环特性1r时的应力是（） 。 A 对称循环变应力B 脉动循环变应力C 非对称循环变应力D 静应力 2. 外形复杂，结构尺寸大，生产批量大的零件的毛坯宜采用（）加工工艺。 A 铸造B 锻造C 焊接D 轧制 3. 两个等宽的圆柱体接触，其直径 21 2dd，弹性模量 21 2EE，则其接触应力值为（） 。 A 21 8B 21 4C 21 2D 21 4. 合金钢对应力集中的敏感性比碳钢（） 。 A 小B 大C 相
48、等D 不一定 三、填空题 1. 机械零件设计计算的最基本计算准则是_ 。 2. 机械零件的主要失效形式有_、_、_、_和_。 3. 在静应力作用下，塑性材料的极限应力为_，脆性材料的极限应力为_。 4. 在静载荷作用下的机械零件，不仅可以产生_应力，也可能产生_应力。 5. 零件危险截面处的几何突变、截面尺寸的大小和表面状态等均影响零件的疲劳强度，因此，在机械零件的疲劳强 度计算中，引入了_、_和_来 对材料的疲劳极限加以修正。 四、简答题 1. 试述机械零件的功能失效的含义，并举出两个例子。 2. 简述机械零件的主要失效形式有哪些？主要计算准则有哪些？ 3. 试述机械零件的强度的含义，写出其一般表达式，并解释式中各变量的含义。 4. 稳 定 变 应 力 的 五 个 基 本 参 量 指 什 么 ？ 若 某 零 件 所 有 最 大 应 力MPa300 max ， 最 小 应 力 MPa120 min ，试求其他三个参量。 参考答案 一、判断题（正确T，错误F） 1. T 2. F 3. F 4. F 5. T 二、单项选择题 1. A 2. A 3.D 4. B 三、填空题 1. 强度准则 2. 整体断裂塑性变形磨损过大的弹性变形功能失效 3. 屈服极限强度极限 4. 静变 5. 有效应力集中系数绝对尺寸系数表面状态系数 四、简答题 1. 功能失效：机械零件不