机械设计习题

机械设计基础习题集

《机械设计基础》课程教学，习题是加深理解、巩固知识的重要教学环节。通过课堂及课外练习使学生掌握机械理论和分析解决实际问题的思路，为更好的学习专业设备中的机械部分提供必要的基础。教学中精选习题是提高教学效率的根本。我们每章的习题均进行了考究，对学生掌握重点，覆盖全面起到了决定性作用。

考试既是教学质量检测的重要手段，也是教学指挥棒。我们根据历年的经验，精选了学期期末考题，以起到指导教学的作用。

由于水平有限，其中错误和不适之处敬请广大教师和同学提出批评指导。

第一章 概论

1.机构与机器有什么区别？举生活中一、二个实例说明机构与机器各自的特点及其联系

2.机械零件常见的失效形式有哪些？为什么说强度满足条件的零件，其刚度不一定满足条件；而刚度满足条件的零件，一般均满足强度条件？

3.在一般机械中，静强度与疲劳强度相比，哪一种更普遍，为什么？自行车轮的钢丝的螺纹端常常会断裂，它属于何种失效形式，应按何种强度设计？

4.淬火与调质有什么区别与联系？哪些金属材料适宜用渗碳或渗氮来强化零件表面？

第二章 平面机构运动简图及自由度

一、填空题

1.从机构结构观点来看，任何机构是由_________、_________、__________三部分组成。 2.构件的自由度是指 。

3.两构件之间以线接触所组成的平面运动副，称为 副，它产生 个约束，而保留 个自由度。

4.机构中的运动副是指 。 5.机构具有确定的相对运动条件是原动件数 机构的自由度。

6.在平面机构中若引入一个高副将引入______个约束，而引入一个低副将引入_____个约束，构件数、约束数与机构自由度的关系是 。

7.当两构件构成运动副后，仍需保证能产生一定的相对运动，故在平面机构中，每个运动副引入的约束至多为 ，至少为 。

8.在平面机构中，具有两个约束的运动副是 副，具有一个约束的运动副是 副 。

9.计算平面机构自由度的公式为Ｆ= ，应用此公式时应注意判断：A. 铰链，B. 自由度，C. 约束。

10.机构中的复合铰链是指 ；局部自由度是

指 ；虚约束是指 。 11.机构运动简图是 的简单图形。 二、选择题

1.有两个平面机构的自由度都等于1，现用一个带有两铰链的运动构件将它们串成一个平面机构，则其自由度等于 。 A. 0 B. 1 C. 2

2.原动件的自由度应为 。 A. ?1 B. +1 C. 0

3.基本杆组的自由度应为 。 A. -1 B. +1 C. 0 。

4.在机构中原动件数目 机构自由度时，该机构具有确定的运动。 A. 小于 B. 等于 C. 大于。

5.计算机构自由度时，若计入虚约束，则机构自由度就会 。 A. 增多 B. 减少 C. 不变。 6.构件运动确定的条件是 。

A. 自由度大于1 B. 自由度大于零 C. 自由度等于原动件数。 三、分析与计算

1.机构运动简图与机构示意图有何不同？试简述之。

2.图示为一机构的初拟设计方案。试：

(1)计算其自由度，分析其设计是否合理？如有复合铰链，局部自由度和虚约束需说明。 (2)如此初拟方案不合理，请修改并用简图表示。

3.在图示机构中，若以构件1为主动件，试： (1)计算自由度，说明是否有确定运动。

(2)如要使构件６有确定运动，并作连续转动，则可如何修改？说明修改的要点，并用简图表示。

4.初拟机构运动方案如图所示。欲将构件1的连续转动转变为构件4的往复移动，试：

(1)计算其自由度，分析该设计方案是否合理？

(2)如不合理，可如何改进？提出修改措施并用简图表示。

5.试计算下列图示机构的自由度。(若有复合铰链、局部自由度或虚约束，必须明确指出。)

6.如图所示为一缝纫机下针机构， 试绘制其机构运动简图。

四、简答题

1. 何为构件的自由度？一个构件若无任何限制有几个自由度？ 2. 为什么机构失去自由度与它受到的约束数相等？

3. 何为虚约束？何为局部自由度？为什么计算机构自由度时应除去不计？ 4. 构件系统成其为机构的必要和充分条件是什么？

缝纫机下针机构

第三章 平面连杆机构

一、填空：

1.平面连杆机构由一些刚性构件用____副和____副相互联接而组成。

2. 在铰链四杆机构中，能作整周连续旋转的构件称为_______，只能来回摇摆某一角度的构件称为_______，直接与连架杆相联接，借以传动和动力的构件称为_______。

3. 图1-1为铰链四杆机构，设杆a最短，杆b最长。试用符号和式子表明它构成曲柄摇杆机构的条件：

（1）____________________________。

（2）以_______为机架，则_______为曲柄。

4.在 条件下，曲柄滑块机构具有急回特性。 5.机构中传动角γ和压力角α之和等于 。

6.在铰链四杆机构中，当最短构件和最长构件的长度之和大于其他两构件长度之和时，只能获得 机构。

7.在图示导杆机构中，AB为主动件时，该机构传动角的值为 。

8.在摆动导杆机构中，导杆摆角ψ=3 0°，其行程速度变化系数K的值为 。 9.在四杆机构中LAB=40mm，lBC=40mm，lCD=60mm，AD为机架，该机构是 。 10.铰链四杆机构具有急回特性时其极位夹角θ值 ，对心曲柄滑块机构的θ值 ， 所以它 急回特性，摆动导杆机构 急回特性。

11.对心曲柄滑块机构曲柄长为a，连杆长为b，则最小传动角γmin等于 ，它出现在 位置。

12.在四连杆机构中，能实现急回运动的机构有(1) ，(2) ，C. 。

13.铰链四杆机构有曲柄的条件是 ，双摇杆机构存在的条件

是 。(用文字说明) 14.在曲柄滑块机构中，若以曲柄为主动件、滑块为从动件，则不会出现“死点位置”，因最小传动角γ

min

，最大压力角α

max ；反之，若以滑块为主动件、

曲柄为从动件，则在曲柄与连杆两次共线的位置，就是 ，因为该处

γ

min

，α

max 。

15.当铰链四杆机构各杆长为：a=50mm，b=60mm，c=70mm，d=200mm。则四杆机构就 。

16.当四杆机构的压力角α=90°时，传动角等于 ，该机构处于 位置。 17.在曲柄摇杆机构中，最小传动角发生的位置在 。 18.通常压力角α是指 间所夹锐角。

19.铰链四杆机构曲柄、连杆、机架能同时共线的条件是 。

20.一对心式曲柄滑块机构，若以滑块为机架，则将演化成 机构。 21.铰链四杆机构变换机架(倒置)以后，各杆间的相对运动不变，原因是 。

22.铰链四杆机构演化成其它型式的四杆机构(1) ，2) ，C. 等三种方法。

二、选择题：

1．在曲柄摇杆机构中，只有当 为主动件时，才

会出现“死点”位置。 A.连杆 B.机架 C.摇杆 D．曲柄 2．能产生急回运动的平面连杆机构有 。 A.双摇杆机构 B.曲柄摇杆机构

C.双曲柄机构 D．对心曲柄滑块机构

3．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

4．绞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

C. 有时有曲柄，有时没曲柄 D. 以上答案均不对

5．当急回特性系数为 时，曲柄摇杆机构才有急回运动。 A. K＜1 B. K＝1 C. K＞1 D. K＝0

6．当曲柄的极位夹角为 时，曲柄摇杆机构才有急回运动。 A.θ＜0 B.θ=0 C. θ≦0 D. θ﹥0

7．当曲柄摇杆机构的摇杆带动曲柄运动对，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.不确定的 D. 以上答案均不对

8．曲柄滑决机构是由 演化而来的。 A. 曲柄摇杆机构 B.双曲柄机构

第八章 蜗杆传动

一、选择题：

1.蜗杆头数 则传动效率高。 A.多 B.少 C. 与头数无关

2．在蜗杆传动中，蜗杆的 模数和蜗轮的端面模数应相等，并为标准值。 A.轴面 B.法面 C.端面 D. 以上均不对

3．当蜗杆头数Z 确定后，直径系数q越小，则螺旋升角 ，效率越大。 A.越大 B.越小 C.越高 D. 越低

4．对普通蜗杆传动，主要应当计算 内的各几何尺寸。 A. 中间平面 B.法向面 C.端面 D. 以上均不是 5．当传动的功率较大，为提高效率，蜗杆的头数可以取 。 A. Z =1 B. Z =2 ～ 3 C. Z =4

6．蜗杆传动 自锁作用。 A.具有 B.不具有 C. 有时有 D. 以上均不是

7．蜗杆传动与齿轮传动相比, 效 率 。 A.高 B.低 C. 相等 D. 以上均不是 二、判断题

1．蜗杆传动一般用于传递大功率、大传动比。 （ ） 2．蜗杆传动通常用于减速装置。 （ ） 3．蜗杆的传动效率与其头数无关。 （ ） 4．蜗杆的导程角γ越大，传动效率越高。 （ ） 三、简答题

1、 蜗杆传动为什么多用于减速传动？ 2、 蜗轮为什么多用锡青铜制造？ 3、 为什么多头蜗杆传动效率高？ 四、计算题

1、试设计一由电动机驱动的单级蜗杆件速器中的蜗杆传动。电动机功率Pi=7.5kW,转数n1=960r/min,传动比I=21,载荷平稳，单向回转。

2、如图所示蜗杆传动，已知蜗杆的螺旋线旋向和旋转方向，试求蜗轮的转向。

3、一传递动力的标准圆柱蜗杆传动。已知模数m=8,蜗杆头数z1=2，蜗轮齿数z2=42，蜗杆分度圆直径d1=80mm,试计算其蜗杆直径系数q、蜗杆导程角r及蜗杆传动的中心距a.

**

4、已知一对蜗杆蜗轮的参数为：m=4mm，z1=2，q=11，d2=240mm，，ha=1，c=0.25，，要求：

(1)计算蜗杆的分度圆直径d1； (2)计算传动比i12=ω1/ω2 。

第九章 齿轮系

一、判断题

1、平面定轴轮系中的各圆柱齿轮的轴线互相平行。 （ ） 2、行星轮系中的行星轮即有公转又有自转。 （ ） 3、平面定轴轮系的传动比有正负。 （ ） 4、惰轮不但能改变轮系齿轮传动方向而且能改变传动比。 （ ） 二、选择题

1.图示轮系，给定齿轮1的转动方向如图所示，则齿轮3的转动方向 。 A.与ω1相同； B.与ω1相反； C.只根据题目给定的条件无法确定。

题1图 题2图

2.下面给出图示轮系的三个传动比计算式， 为正确的。 A. i12H=(ω1-ωH)/(ω2-ωH) B.i13H=(ω1-ωH)/(ω3-ωH) C. i23H=(ω2-ωH)/(ω3-ωH) 二、计算题

1、 图示为滚齿机滚刀与工件间的传动简图，以知各轮的齿数为：

Z1=35,z2=10,Z3=30,z4=70,Z5=40,Z6=90,Z7=1,Z8=84.求毛坯回转一转时滚刀轴的转数。

2、 某外圆磨床的进给机构如图所示，已知各轮齿数为：Z1=28，Z2=56，Z3=38，Z4=57，手轮与齿轮1相固连，横向丝杠与齿轮4相固连，其丝杠螺距为3mm,试求当手轮转动1/100转时，砂轮架的横向进给量S。

3、 一差动齿轮系如图所示，已知各齿轮齿数：Z1=16,Z2=24,Z3=64,当轮1和轮3的转速为：n1=100r/min,n3=-400r/min,试求nH和i1H.

4、Z1=15，Z2=25，Z3=20，Z4=60。n1 =200r/min（顺时针）n4=50r/min（顺时针）试求H的转速。

5、图示轮系，已知Z1=18、Z2=20、Z2'=25、Z3=25、Z3'=2（右），当a轴旋转100圈时，b轴转4.5圈，求Z4

6、已知轮系中各齿轮的齿数分别为Z1=20、Z2=18、 Z3=56。求传动比i1H。

三、实用设计题

1、 设计一双级差动轮系减速器(画传动简图),每级传动比i=4.

2、 参照实物或模型画出汽车后桥差速器的传动简图并分析其工作原理。

第十章 带传动

一、填空题：

1.带传动增大_________________________________可提高带传动工作能力。 2.由于带的弹性引起和带轮之间的相对滑动称为_________________滑动。 3.按传动原理带传动分为_________________和___________________。 4.摩擦带传动依靠_________________________________________工作的。 5.平带传动中,带轮的轮面常制成 面的。

6.摩擦带传动的失效形式有_______________________和_____________________。

7.V带截面角θ=40°,为什么V带轮的轮槽角φ却有 、 、 、 等4个值。 8.某普通V带标记为B2000 GB11544——89，则“B”表示 ，“2000”表示 。

二、判断题：

1．带传动中紧边与小轮相切处，带中应力最大。 2．V带带轮直径减小,轮槽角需增大。

3．为了提高传动能力,不是将带轮工作面加工粗糙,增加摩擦系数,而是降低加工表面的粗糙度。

4．带速越高,带的离心力越大,不利于传动。 5．在多级传动中,常将带传动放在低速级。 6．中心距一定，带轮直径越小，包角越大。

7．带传动的从动轮圆周速度低于主动轮圆周速度的原因是带的弹性打滑。

三．选择题

1．带传动中传动比较准确的是_________. A.平带 B.V带 C.圆带 D.同步带

2．平带传动，是依靠 来传递运动的。

A.主轴的动力 B.主动轮的转矩 C.带与轮之间的摩擦力 D.以上均不是 3．三角带的型号和 ，都压印在胶带的外表面， A.计算长度 B.标准长度 C.假想长度 D.实际长度

4.如图所示是三角带在轮槽正确安装位置是 。

5. 为使三角带的两侧工作面与轮槽的工作面能紧密贴合，轮槽的夹 角θ必须比40°略 A.大一些 B.小一点 C. 一样大 D.可以随便 6. 带传动采用张紧轮的目的是＿＿。

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.调节带的初拉力

7. 与齿轮传动和链传动相比，带传动的主要优点是＿＿。 A.工作平稳，无噪音 B.传动的重量轻 C.摩擦损失小，效率高 D.寿命较长

四、回答问题

1、 完全流体润滑轴承为什么常用于高速、高精度、重载等场合？ 2、 自动调心轴承的调心原理是什么？

3、 液体动压润滑轴承油膜的形成原理是什么？ 4、 滚动轴承代号中哪些可以省略？

5、 为什么角接触轴承和自动调心轴承常成对使用？

五、计算题

1． 试比较滑动轴承和滚动轴承的特点和应用范围。

2．试比较球轴承和滚子轴承的优缺点。

3． 一深沟球轴承6304承受一径向力R =4 kN，载荷平稳，转速n = 960 rpm，室温下工作，

试求该轴承的基本额定寿命，并说明能达到或超过此寿命的概率。若载荷变为R =2 kN，轴承的基本额定寿命是多少？

4． 根据工作条件，某机械传动装置中轴的两端各采用一个深沟球轴承支承，轴颈d =35 mm，转速n=2 000 rpm，每个轴承径向载荷R =2 000 N，常温下工作，载荷平稳，预期寿命为8 000 h，试选择轴承。

十五章 联轴器、离合器与制动器

一、填空题；

1.联轴器的作用是 。 2常用的刚性联轴器有 和 。

3离合器按工作原理可分为 、 、 三类。 4.只需要把轴和轴联起来选___________。

5.运转过程中需要随时联结和随时分离的轴与轴联接选___________。 6.联轴器可分为_______________和可移式联轴器。 7.牙嵌式离合器由两个半联轴器和____________组成。

二、选择题：

1.在低速、冲击较小、对中较好的轴与轴联结，可选用_________。

A.固定联轴器 B.十字滑块联轴器 C.万向联轴器 D.以上都不是2.牙嵌式离合器中，对中环的作用是__________。

A.保证两轴同心 B.允许两轴倾斜一个角度 C.允许两轴平移一段距离三、判断题

1、凸缘联轴器要求两轴严格对中。 2、可移式联轴器可以补偿两轴之间的偏移。 3、三角形齿牙嵌式离合器接合和分离容易。 4、弹性套柱销联轴器具有缓和吸振作用。 5、带式制动器制动力矩较大。

四、回答问题

1、 弹性套柱销联轴器为什么可以吸振？

2、 三角形齿牙嵌式离合器为什么多用于传递小转矩？ 3、 安全离合器具有过载保护的原理是什么？

以上都是三、 D.

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