机械设计作业习题

第1章 平面机构的结构分析

1．1 内容提要

本章主要解决用自由度计算公式来判断构件组合体运动的可能性和确定性问题。 本章主要内容是：

1．机构组成要素中的一些基本概念； 2．机构运动简图的绘制；

3．机构具有确定运动的条件； 4．平面机构自由度的计算；

5．平面机构结构分类及平面机构中的高副低代。

本章重点内容是平面机构自由度的计算；难点是复合铰链、局部自由度及虚约束问题的判断及正确处理。

1．2 实 训 题

1．2．1 填空题

1．组成机构的要素是 和 ；构件是机构中的 元体。 2．具有 、 、 等三个特征的构件组合体称为机器。 3．机器是由 、 、 所组成的。

4．机器和机构的主要区别在于 。 5．从机构结构观点来看，任何机构是由 三部分组成。 6．运动副元素是指 。

7．构件的自由度是指 ；机构的自由度是指 。

8．两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，而保留了 个自由度。 9．机构中的运动副是指＿＿。

10．机构具有确定的相对运动条件是原动件数 机构的自由度。 11．在平面机构中若引人一个高副将引入 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 。 12．平面运动副的最大约束数为 ，最小约束数为 。 13．在平面机构中，具有两个约束的运动副是 副，具有一个约束的是

副 14．在图示平面运动链中，若构件1为机架，构件5为原动件则成为 构；若以构件2为机架，3为原动件则成为 级构件；若以构件4为机架，5为原动件，则成为 级机构。

1．2．2二 判断题 15．机器中独立运动的单元体，称为零件。（ ）

16．具有局部自由度和虚约束的机构，在计算机构的自由度时对当首先除去局部自由度和虚约束。（ ）

17．机构中的虚约束，如果制造、安装精度不够时，会成为真约束。（ ）

1

18、任何具有确定运动的机构中，除机架、原动件及其相连的运动副以外的从动件系统的自由度都等于零。（ ）

19、六个构件组成同一回转轴线的转动副，则该处共有三个转动副。（ ） 20、当机构的自由度F＞0，且等于原动件数，则该机构即具有确定的相对运动。（ ）

21、运动链要成为机构，必须使运动链中原动件数目大于或等于自由度。（ ） 22、在平面机构中一个高副引入二个约束。（ ）

23、平面机构高副低代的条件是代替机构与原机构的自由度、瞬时速度和瞬时加速度必须完全相同。（ ）

24、任何具有确定运动的机构都是由机架加原动件再加自由度为零的杆组组成的。（ ）

1．2．3 选择题

25．一种相同的机构＿组成不同的机器。

A．可以 B．不能

26．机构中的构件是由一个或多个零件所组成，这些零件间＿产生任何相对运动。

A．可以 B．不能 27．原动件的自由度应为＿。

A．-1 B、＋1 C．0 28．基本杆组的自由度应为＿。

A．-1 B、 +1 C．0

29．高副低代中的虚拟构件及其运动副的自由度应为＿。 A．-1 B、+1 C．0

30．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

31．计算机构自由度时，若计人虚约束，则机构自由度就会＿。 A．增多 B、减少 C、不变 32．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 33．轴2搁置在V形铁1上，根据它们在图示平面内能实现的相对运动，可判别它们之间组成的运动副是＿。

A．转动副 B．移动副

C．纯滚动型平面高副

D．滚动兼滑动型平面高副

34．渐开线齿轮机构的高副低代机构是一铰链四杆机构，在齿轮传动过程

中，该四杆机构的 。

（A）两连架杆的长度是变化的； （B）连杆长度是变化的；

（C）所有杆件的长度均变化； （D）所有杆件的长度均不变。

35．某齿轮机构，主动齿轮转动方向已在图A标出。用低副替代后的机构是图 所示的机构。

2

36．Ⅱ级组由两个构件和三个低副组成，但图 不是二级杆组。

1．2．4 问答题

37．构件与零件的含义是否相同？试简述之。

38．机构运动简图与机构示意图有何不同？试简述之。 l．2．5 计算题

39．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。

40．试画出图示高副机构的低副替代机构。

3

41．计算图示机构的自由度，将高副用低副代替，并选择原动件。

42．图示为一平底摆动从动件盘型凸轮机构，试画出机构在高副低代后瞬时替代机构。并计算代换前和代换后的机构自由度。

43．试画出图示机构的运动简图，并计算其自由度。

44．画出图示机构的运动简图。

45．试求图示机构的自由度。 46．试求计算图示机构的自由度（若含有复合铰链、局部自由度和虚约束应指出）。

47．试求计算图示机构的自由度。 48．试求计算图示机构的自由度。

4

第2章 平面机构的运动分析

2．1 内容提要

本章要解决的问题是已知平面机构的运动学尺寸、机构位置和原动件的运动规律，求其余活动构件上各点的运动规律（位置、轨迹、位移、速度、加速度及角位移、角速度、角加速度）问题。 本章主要内容是：

1．用速度瞬心法求机构的速度；

2．用矢量方程图解法求机构的速度和加速度； 3．用解析法作机构的运动分析。

本章的重点内容是速度瞬心法和矢量方程图解法，对解析法只作一般要求。 本章的难点是用矢量方程图解法求机构的加速度，特别是哥氏加速度。 2．2 实 训 题

2．2．1填空题

1．当两个构件组成移动副时，其瞬心位于 处。当两构件组成纯滚动的高副时，其瞬心就在 。当求机构的不互相直接联接各构件间的瞬心时，可应用 来求。

2．3个彼此作平面平行运动的构件间共有 个速度瞬心，这几个瞬心必定位于 上。含有六个构件的平面机构，其速度瞬心共有 个，其中有 个是绝对瞬心，有 个是相对瞬心。

3．相对瞬心与绝对瞬心的相同点是 ，不同点是 。 4．速度比例尺的定义是 ，在比例尺单位相同的条件下，它的绝对值愈大，绘制出的速度多边形图形愈小。

5．机构瞬心的数目N与机构的构件数人的关系是 。 6．在机构运动分析图解法中，影像原理只适用于 。

7．当两构件组成转动副时，其速度瞬心在 处；组成移动副时，其速度瞬心在 处；组成兼有相对滚动和滑动的平面高副时，其速度瞬心在 上。

8．速度瞬心是两刚体上 为零的重合点。

9．铰链四杆机构共有 个速度瞬心，其中 个是绝对

5

瞬心 个是相对瞬心。

10．作相对运动的三个构件的三个瞬心必 。

2．2．2 判断题

11．在图示机构中，已知及机构尺寸，为求解点的加速度，只要列出一个矢量方程就可以用图解法将求出。（ ）

12．在讨论杆2和杆3上的瞬时重合点的速度和加速度关系时，可以选择任意点作为瞬时重合点。（ ） 13．在同一构件上，任意两点的绝对加速度间的关系式中不包含哥氏加速度。（ ） 14．在平面机构中，不与机架直接相连的构件上任一点的绝对速度均不为零。（ ）

2．2．3 选择题

15．给定导杆机构在图示位置的速度多边形。该瞬时akB2B3和vkB2B3的正确组合应是图

16．图示连杆机构中滑块2上E点的轨迹应是 。 A．直线 B．圆弧

C．椭圆 D．复杂平面曲线

17．用速度影像法求杆3上与点重合的点速度时，可以使＿。

6

A．ΔABD～Δpb2d2 B．ΔCBD～Δpb2d2

C．ΔCBD～Δpb3d3 D．ΔCBD～Δpb2d3

18．在两构件的相对速度瞬心处，瞬时重合点间的速度应有＿。 A．两点间相对速度为零，但两点绝对速度不等于零

B．两点间相对速度不等于零，但其中一点的绝对速度等于零 C．两点间相对速度不等于零且两点的绝对速度也不等于零 D．两点间的相对速度和绝对速度都等于零

19．将机构位置图按实际杆长放大一倍绘制，选用的长度比例尺应是＿。

A. 0.5 mm/mm B．2 mm/mm C．0.2 mm/mm

D． 5mm/mm

2．2．4 问答题

20．在图示曲柄滑块机构中，已知连杆长L= r＋e（r为曲柄长，e为导路偏距），滑块行程是否等于人(r?l)2?e2？为什么？

21．图示机构有无哥氏加速度akB2B3？为什么？

2.2.5解题

22．图示机构中尺寸已知（μ，机构1沿构件4作纯滚动，1＝0．05mm/mm）其上S点的速度为

vs(μ（1）在图上作出所有瞬心；（2）用瞬v＝0.6(m/s)/mm)。

心法求出K点的速度vK。

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23．在图示机构中，已知滚轮2与地面作纯滚动，构件3以已知速度V。向左移动，试用瞬心法求滑块5的速度v5的大小和方向，以及轮2的角速度ω2的大小和方向。 24．在图示机构中，已知构件二以。且沿顺时针方向转动，试用瞬心法求构件 2的角速度和构件4的速度V4的大小（只需写出表达式）及方向。

25．在图示机构中，已知原动件回以匀角速度。I沿逆时针方向转动，试确定：(1)机构的全部瞬心；（2）构件3的速度V3（需写出表达式）。

26．求图示五杆机构的全部瞬心，已知各杆长度均相等ω1＝ω4且ω1 =

ω4回转方向相反。

27．在图示机构中，已知凸轮1的角速度ω1的大小和方向，试用瞬心法求构件3的速度大小及方向。

28．在图示的四杆机构中，LAB= 65 mm，LDC= 90mm，LAD＝LBC＝125 mm，

?1=15°。当构件1以等角速度ω1= 10 rad／s逆时针方向转动时，用瞬心法求 C

8

点的速度。

29．在图示机构中已知凸轮以ω2的角速度顺时针方向转动，试用瞬心法求出从动件3的速度（用图及表达式表示）。 30．画出图示机构的全部瞬心。

31．试求图示机构的全部瞬心，并说明哪些是绝对瞬心。 32．在图示机构中，已知各杆尺寸，BC＝CD，EF＝FD，曲柄以ω1匀速转动，试用相对运动图解法求VF、ω5、aF、

a5要求列出 矢量方程式，画出速度和加速度多边形。）

33．在图示机构中，已知机构各尺寸，且LBD=LBD／2，图示位置?EDB=?DBC=?ABC＝90°以及ω1。试画出机构位置运动简图；以任意比例尺，用相对运动图解法求D3点

的速度VD3和加速度ad3，以及构件4的角速度ω4和角加速度a4 。（需写出求

解过程，所求各量只需写出表达式并在简图上标明方向。）

9

34．在图示机构中，各杆尺寸已知，1为主动件，ω1=常数。求ω1、a4 。

10

57．试设计一偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构。已知凸轮顺时针方向回转．凸轮回转中心们于从动件导D

轨右侧．偏距e＝10 turn，基圆半径； r。＝20 mm：磙子半径rr＝5mm从动件位移运动规律如囹所示。

（1） 画出凸轮实际轮廓曲线； （2） 确定所设计的凸轮是否会

产生运动失真现象，并提出为了避免运动失真可采取的措施。

5．3 规律总结

要画凸轮轮廓线，从动规律先决定； 转角坐标定位移，等分基圆相对应。 反转方法加行程，便可连成轮廓形； 作图检验压力角，工作图上标向径。

第6章 齿轮机构极其设计

6．1 内容提要

齿轮机构是一种高副机构，其传动平稳可靠、效率高，已被广泛应用。本章主要解决的问题是在掌握齿廓啮合基本理论的基础上，确定渐开线齿轮传动的基本尺寸及其设计方法。 本章主要内容是：

二．齿轮机构的分类；

2．齿廓啮合基本定律与共轭齿廓； 3．渐开线及渐开线齿廓；

4．渐开线标准直齿圆柱齿轮及其啮合传动； 5．渐开线齿廓的切制及变位齿轮；

6。斜齿圆柱齿轮传动、蜗杆传动、圆锥齿轮传动。

本章重点内容是齿廓啮合基本定律；渐开线性质；渐开线标准直齿圆柱齿轮及其啮合传动；渐开线齿廓的切制及变位齿轮；斜齿圆柱齿轮传动、蜗杆传动及圆锥齿轮传动的特点。

26

本章的难点是渐开线性质、渐开线齿轮传动的正确啮合条件与连续传动条件、齿廓的切制及变位齿轮等。

6．2 直齿圆柱齿轮实训题

6．2．1填空题

1．渐开线直齿圆柱齿轮传动的主要优点为 和 。

2．渐开线齿廓上K点的压力角应是 所夹的锐角，齿廓上各点的压力角都不相等，在基圆上的压力角等于 。

3．满足正确啮合条件的一对渐开线直齿圆柱齿轮，当其传动比不等于贝时，它们的齿形是 的。

4．一对渐开线直齿圆柱齿轮无齿侧间隙的条件是 。 5．渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是 。

6．一对渐开线直齿圆柱齿轮啮合传动时，两轮的 圆总是相切并相互作纯滚动的，而两轮的中心距不一定总等于两轮的 圆半径之和。 7．当一对外啮合渐开线直齿圆柱标准齿轮传动的啮合角在数值上与分度圆的压力角相等时，这对齿轮的中心距为 。

8．按标准中心距安装的渐开线直齿圆柱标准齿轮，节圆与 ，啮合角在数值上等于 上的压力角。

9．相啮合的一对直齿圆柱齿轮的渐开线齿廓，其接触点的轨迹是一条

线。

10．渐开线上任意点的法线必定与基圆 ，直线齿廓的基圆半径为 。 11．渐开线齿轮的可分性是指渐开线齿轮中心距安装略有误差时， 。

12．共轭齿廓是指一对 的齿廓。

13．用范成法加工渐开线直齿圆柱齿轮，发生根切的原因是 。 14．齿条刀具与普通齿条的区别是 。 15．Ha*=1，a=20o的渐开线标准直齿圆柱齿轮不发生根切的最少齿数为 。 16．直齿圆柱齿轮的法节是指 。它在数值上等于 齿距。 17．当两外啮合直齿圆柱标准齿轮啮合时，小齿轮轮齿根部的磨损要比大齿轮轮齿根部的磨损 。

18．一对渐开线直齿圆柱标准齿轮传动，当齿轮的模数m增大一倍时，其重合度 ，各齿轮的齿顶回上的压力角a。 ，各齿轮的分度圆齿厚s 。 19．用范成法切制渐开线齿轮时，为了使标准齿轮不发生根切，应满足 。 20．用标准齿条插刀加工标准齿轮时，是刀具的 线与轮坯的 圆之间作纯滚动；加工变位齿轮时，是刀具的 线与轮坯的 圆之间作纯滚动。

21．在模数、齿数、压力角相同的情况下，正变位齿轮与标准齿轮相比较，下列参数的变

化是：齿厚 ；基圆半径 ；齿根高 。

22．一个负变位渐开线直齿圆柱齿轮同除变位系数外的其它基本参数均相同的标准齿轮相比较，其 圆及 圆变小了，而 圆

及 圆的大小则没有变。

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6．2．2 判断题 23．一对外啮合的直齿圆柱标准齿轮，小轮的齿根厚度比大轮的齿根厚度大。（ ）

24．一对渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是Pb1；一Pb2（ ） 25．一对能正确啮合传动的渐开线直齿圆柱齿轮，其啮合角一定为200。（ ） 26．一对直齿圆柱齿轮啮合传动，模数越大，重合度也越大。（ ）

27．一对相互啮合的直齿圆柱齿轮的安装中心距加大时，其分度圆压力角也随之加大。（ ）

28．标准直齿圆柱齿轮传动的实际中心距恒等于标准中心距。（ ） 29渐开线直齿圆柱齿轮同一基圆的两同向渐开线为等距线。（ ）

30．一个渐开线圆柱外齿轮，当基圆大于齿根圆时，基圆以内部分的齿廓曲线，都不是渐开线。（ ）

31．对于单个齿轮来说，节圆半径就等于分度圆半径。（ ） 32．共轭齿廓就是一对能满足齿廓啮合基本定律的齿廓。（ ）

33．在渐开线齿轮传动中，齿轮与齿条传动的啮合角始终与分度圆上的压力角相等。（ ）

34．范成法切削渐开线齿轮时，一把模数为m、压力角为a的刀具可以切削相同模数和压力角的任何齿数的齿轮。（ ） 35．一对正传动的渐开线直齿圆柱齿轮传动中，也可以有负变位齿轮。（ ） 37．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。（ ）

6．2．3 选择题

38．已知一渐开线标准直齿圆柱齿轮，齿数Z＝25，齿顶高系数h 2 一1，齿顶回直径da=135 mm，则其模数大小应为＿。

A．2 mm B．4 mm C．5 mm D．6 mm

39．齿轮齿廓上的渐开线在＿上的压力角、曲率半径最小。 A．根圆 B．基圆 C．分度圆

40．一对渐开线直齿圆柱齿轮的啮合线切于．＿。 A．两分度圆 B．两基圆 C．两齿根圆

41．一对直齿圆柱齿轮的中心距＿等于两分度圆半径之和，但＿等于两节 圆半径之和。

A．一定 B．不一定 C．一定不

42．用标准齿条刀具加工正变位渐开线直齿圆柱外齿轮时，刀具的中线与齿轮的分度圆 。

A．相切 B．相割 C．相离

43．渐开线齿轮的标准压力角可通过测量 求得。 A分度圆齿厚 B．齿距 C．公法线长度

44．一对渐开线直齿圆柱齿轮传动，节点附近的滑动速度 。 A．最大 B．最小

45．在一对渐开线直齿圆柱齿轮传动过程中，齿廓接触处所受的法向作用力＿ 。

A．不断增大 B．不断减小 C．保持不变

46．一对渐开线直齿圆柱齿轮传动时，如重合度等于豆，这时实际啮合线的

28

长度等于 。

A．基圆周节B．分度圆周节C．节圆周节

47．用滚刀切制Z=90，a＝200 ha*＝1的渐开线直齿圆柱齿轮，变位系数X= —2，则 。

A．产生根切B．不产生根切

6·2．4 问答题

48．渐开线直齿圆柱齿轮的分度圆和节圆有何区别？在什么情况下，分度圆和节圆是相等的？

49．为了实现定传动比传动，对齿轮的齿廓曲线有什么要求？ 50．渐开线直齿圆柱标准齿轮的分度圆具有哪些特性？ 51．一对渐开线直齿圆柱齿轮传动中齿廓之间是否有相对滑动？一般在齿廓的什么位置相对滑动较大？什么位置无相对滑动？

6．2．5 计算题

52．当a＝20 0 h a*＝l，c*＝0．25时，若渐开线直齿圆柱标准齿轮的齿根圆和基圆相重合，其齿数应为多少？又当齿数大于以上求得的齿数时，试问基圆与齿根圆哪个大？

53．已知正在用滚刀加工的渐开线直齿圆柱标准齿轮的模数 m＝2 mm，加工中测量的公法线长度为 Wk＝22．31 mm，其标准公法线长度应为 Wk=21．42 mm。试问还须要多大的径向进刀量才能完成加工？

54．试设计一渐开线外啮合直齿圆柱齿轮传动，其压力角 a＝200，h a*＝l 在下列情况下，应考虑设计成何种传动类型？并简述理由。

（1）Z1= 16，Z2= 38，模数 m=4mm，中心距a’＝108 mm； （2）Z1= 12，Z2= 20，，模数 m=4mm，中心距不限制； （3）中心距 a’＝100 mm，模数 m＝4 mm，要求传动比 i12。=2.5。 55．若一对直齿圆柱齿轮传动的重合度e＝1．34，试说明若以啮合点移动一个基圆周节Pb为单位，啮合时有多少时间为一对齿，多少时间为两对齿，试作图标出单齿啮合区域，并标明区域长度与Pb的关系。

56．有一标准直齿圆柱齿轮与齿条传动，已知Z1= 20 mm，m＝10 mm，a—200，h a*＝l若安装时将分度圆与中线移开5mm，试用图解法求： （1）实际啮合线段B1B2长度； （2）重合度e； （3）顶隙C；

（4）分度圆方向侧隙Δ。

57．已知渐开线直齿圆柱外齿轮分度圆压力角a—200，并已测得跨7齿和跨8齿的公法线长度 W7= 60．08 mm，Ws＝68．94 mm。试确定该齿轮的模数。

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6．3 斜齿圆柱齿轮实训题

6．3．1 填空题

58．渐开线斜齿圆柱齿轮的法面模数与端面模数的关系是 ，法面齿顶高系数与端面齿顶高系数的关系是 。

59．在斜齿圆柱齿轮传动中，除了用变位方法来凑中心距外，还可用 来凑中心距。

60．斜齿轮在 上具有标准模数和标准压力角。

61．已知一斜齿圆柱齿轮的齿数Z= 24，螺旋角β=12°，则它的当量齿数Zv=

62．渐开线斜齿圆柱齿轮的标准参数在 面上；在尺寸计算时应 按 面参数代人直齿轮的计算公式。

63．渐开线斜齿圆柱齿轮的当量齿数计算公式为Zv＝ 。 64．在斜齿圆柱齿轮传动中，为不使轴向力过大，一般采用的螺旋角β= 。 65．外啮合斜齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件是 。

66．用仿型法切削斜齿圆柱齿轮时，应按 齿数来选择刀号。 67．斜齿圆柱齿轮的重合度将随着 和 的增大而增大。 68．一对斜齿圆柱齿轮传动的重合度由 两部分组成，斜齿轮的当量齿轮是指 的直齿轮。

6．3．2 判断题

69．齿数少于17的正常齿制斜齿圆柱齿轮用范成法加工时，一定会发生根切。（ ）

70．一对斜齿圆柱齿轮啮合传动时，轮齿接触线平行于齿轮轴线。（ ） 71．一对能正确啮合传动的渐开线斜齿圆柱齿轮的端面模数一定相等。（ ） 72．斜齿圆柱齿轮不产生根切的最小齿数肯定比相同参数的直齿圆柱齿轮不产生根切的最少齿数要少。（ ） 73．一对外啮合斜齿圆柱齿轮正确啮合的条件是两斜齿圆柱齿轮的端面模数和压力角分别相等，螺旋角大小相等，旋向相同。（ ）

74．若斜齿圆柱齿轮A比直齿圆柱齿轮B的齿数少得多，但轮A的法面模数、压力角与轮B的模数、压力角相同，则这两个齿轮还是可能用同一把齿轮滚刀加工的。（ ）

75．在斜齿圆柱齿轮传动中，为满足给定的中心距，只能采用移距变位法。（ ）

76．从端面看，渐开线斜齿圆柱齿轮传动是渐开线啮合。（ ） 77．斜齿圆柱齿轮法面上的齿廓曲线理论上应该是渐开线。（ ）

6．3．3 选择题

78．渐开线斜齿圆柱齿轮分度圆上的端面压力角 法面压力角。 A．大于 B．小于 C．等于

79．斜齿圆柱齿轮基圆柱上的螺旋角ph与分度回上的螺旋角产相比 。 A．βb＞β B．βb=β C．βb＜β

80．一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 变化的。

A．由小到大逐渐 B.由大到小逐渐

30

C．由小到大再到小逐渐 D．始终保持定值

81．斜齿圆柱齿轮的模数和压力角之标准值是规定在轮齿的＿＿。 A．端截面中 B．法截面中 C．轴截面中 82．增加斜齿轮传动的螺旋角，将引起 。

A．重合度减小，轴向力增加 B．重合度减小，轴向力减小 C．重合度增加，轴向力减小 D．重合度增加，轴向力增加

83．用齿条型刀具加工，an＝20°，ha* =1，β=30°的斜齿圆柱齿轮时不根切的最少齿数是 。

A．17 B．14 C．12 D.26

84．一个压力角为an一20”的正常齿制标准斜齿轮，已知其当量齿轮的基圆半径与斜齿轮的分度圆半径相等，则该斜齿轮的螺旋角β≈ 。（四舍五入）

A．8° B．14° C．18° D．20° 6．3．4 问答题

85．试述外啮合渐开线斜齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件及连续传动条件。

86．何谓斜齿轮的当量齿轮？对于螺旋角为p，齿数为Z的斜齿圆柱齿轮，试写出其当量齿数的表达式。

87．简述渐开线标准斜齿圆柱齿轮当量齿数的用途。 88．与直齿轮传动相比较，斜齿轮传动的主要优点是什么，并简述其理由。

6．3．5 计算题

89．有一对标准斜齿圆柱齿轮传动，已知Z1=25， Z2=99，mn＝3．5 mm，an一 20°中心距m＝225mm ，试问螺旋角β=？ 90．已知一对标准斜齿圆柱齿轮传动，Z1= 15，Z2＝20，hn= 4 mm，an= 20°，β= 15°，

试求齿轮传动的中心距。 91．已知一对斜齿圆柱齿轮传动，Z1= 18 ，Z2＝36 ，mn=2.5，a＝68 mm，an=20°，h*an=1，c*n=0.25。试求： （1）这对斜齿轮螺旋角β；

（2）两轮的分度圆直径d1，d2和齿顶圆直径da1、da2 。

92．已知一外啮合渐开线标准斜齿圆柱齿轮的参数为：Z1= 27 ，Z2＝60 ，mn=3，an=20°，h*an=1，c*n=0.25。试求：

（1）两轮的分度回直径、齿顶圆直径和齿根圆直径； （2）两轮的标准中已距a。（cos8°6ˊ34?＝0.9900；sin8°6ˊ34?＝0．141064）

93．设一对斜齿圆柱齿轮传动的参数为：mn ＝5 mm，an=20°，Z1= 25，Z2＝40，试计

算当β=20°时的下列值：（1）mt（2）at（3）dl，d2（4）a

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6．4 蜗杆机构实训题

6.4.1 空题

94．蜗轮蜗杆传动的标准中心距a= 。

95．蜗杆分度圆直径用公式 dl=mq计算，其中q称为蜗杆的 。

96．如图示蜗轮蜗杆传动中，蜗杆的转向应为 时针。 97．阿基米德蜗杆的模数m取 面值为标准值。 98．蜗杆蜗轮传动时，轮齿之间是 接触。

99．阿基米德蜗杆的轴截面齿形为 ，而端面齿形为。 100．图示蜗杆传动中，蜗杆、蜗轮的转向如图。蜗杆齿的螺旋方向是 ，

蜗轮齿的螺旋方向是 。

101．蜗杆蜗轮传动的正确啮合条件是 。

102．在蜗杆传动中，当蜗轮主动时的自锁条件为 。

6．4．2 判断题

103．蜗杆的分度圆直径为 dl=mZ1，蜗轮的分度圆直径为d2＝mZ2 。（ ） 104．蜗轮和蜗杆轮齿的螺旋方向一定相同。（ ）

105．和斜齿轮相似，蜗轮的齿向也有螺旋角β，因此蜗轮的法面模数应为标准值。（ ）

106．自锁的蜗杆蜗轮机构中，蜗杆不能反向旋转来驱动蜗轮。（ ） 107．蜗轮的螺旋角尸。一定等于蜗杆的螺旋升角λ1。（ ） 108．蜗杆蜗轮传动中，蜗轮与蜗杆的旋向相同，且它们的螺旋角相等。（ ）

6．4．3 选择题

109．阿基米德蜗杆 上的廓线是直线， 上的廓线是阿基米德螺旋线。

A．法面 B．端面 C．轴面 110．在蜗杆蜗轮传动中，轮齿间的啮合是＿。 A．点接触 B．线接触 C．面接触 111．蜗轮和蜗杆轮齿的螺旋方向＿。

A．一定相同 B．一定相反 C．既可相同，亦可相反

6．4．4 计算题

113．经测量得知：一阿基米德蜗杆蜗轮传动的中心距a＝48 mm，蜗杆顶圆直径 da1＝30 mm，齿数（头数）Zl＝1，蜗轮的齿数Z2= 35。试确定： （1）蜗杆的模数m，蜗杆的直径系数q； （2）蜗杆和蜗轮分度圆的直径d1，d2。

114．一标准圆柱蜗杆蜗轮传动中，已知蜗杆头数Zl= 2，蜗轮齿数Z2= 40，压力角a= 20o，蜗轮分度圆直径 d2=320mm。，标准中心距a＝192。，蜗杆与蜗轮间的摩擦因数f=0.08试求：

（1）蜗杆的轴面模数mx1，蜗轮的端面模数mt2； （2）蜗杆的直径系数q及分度圆直径d1； （3）蜗杆的轴面周节p，导程L及升角λ； （4）蜗杆主动时的蜗杆蜗轮啮合效率η。

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6．5 直齿圆锥齿轮实训题 6．5．1 填空题

115．一对直齿圆锥齿轮传动的正确啮合条件是 ， 。

116．标准渐开线直齿圆锥齿轮的标准模数和压力角定义在 端。 117．渐开线直齿圆锥齿轮压力角a＝20o时，正常齿制的齿顶高系数＿， 顶隙系数C* = 。

118．渐开线圆锥齿轮的齿廓曲线是 ，设计时用 上的渐开线来近似地替它。

6．5．2 判断题

119．直齿圆锥齿轮机构可以传递两交错轴之间的运动和动力。（ ） 120与圆柱直齿轮一样，正常齿制的渐开线直齿圆锥齿轮的齿顶高系数h*a==1，顶隙系数C*＝0．25。（ ）

121．直齿圆锥齿轮背锥上的齿廓曲线是球面渐开线。（ ）

第7章 轮系机构及其设计 7．1 内容提要

由多对齿轮组成的齿轮传动系统称齿轮系。 本章主要内容是： 1．轮系的分类；

2．轮系传动比的计算；

3．行星轮系各轮齿数的确定。

本章重点内容是轮系传动比的计算。本章难点是周转轮系传动比的计算。

7．2 实 训 题

7．2．1 填空题 1．平面定轴轮系传动比的大小等于 ；从动轮的回转方向可用 方法来确定。

2．所谓定轴轮系是指 ，而周转轮系是指 。

3．在周转轮系中，轴线固定的齿轮称为 ；兼有自转和公转的齿轮称为 ＿ ；而这种齿轮的动轴线所在的构件称为 。

4．行星轮系齿数与行星轮数的选择必须满足的四个条件是① 条件、② 条件、③ 条件、④ 条件。

7．2．2 判断题

5．定轴轮系的传动比等于各对齿轮传动比的连乘积。（ ） 6．周转轮系的传动比等于各对齿轮传动比的连乘积。（ ）

7．行星轮系中若系杆为原动件可驱动中心轮，则反之不论什么情况，以中心轮为原动件时也一定可驱动系杆。（ ）

7．2．3 计算题

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8．在图示轮系中，已知：蜗杆为单头且右旋，转速n1=1440r／min，转动方向如图示，其余各轮齿数为：Z2= 40 ，Z2’＝20 ，Z3＝30 ，Z3’＝18，Z4＝54试：

（1）说明轮系属于何种类型； （2）计算齿轮4的转速n4；

（3）在图中标出齿轮4的转动方向。

9．在图示轮系中，所有齿轮均为标准齿轮，又知齿数Z1= 30 ,Z4= 68试问： （1）Z2=？， Z2=？；

（2）该轮系属于何种轮系？

10．在图示轮系中，根据齿轮1的转动方向，在图上标出蜗轮4的转动方向。 11．在图示的轮系中，已知各轮齿数为Z1= Z2＝Z3= Z5＝Z6= 20已知齿轮1、4、5、7为同轴线，试求该轮系的传动比i17。

12在图示万能刀具磨床工作台横向微动进给装置中，运动经手柄输人，由丝杆传给工作台。已知丝杆螺距 P=50 mm，且单头。Z1= Z2＝19, Z3=18， Z4= 20，试计算手柄转一周时工作台的进给量S。

13．在图示行星搅拌机构简图中，已知引Z1= 40 ，Z2＝20，ω＝ 31 rad/s方向如图。试求：

（1）机构自由度F；

34

（2）搅拌轴的角速度ωF及转向。

14．图示磨床砂轮架微动进给机构中，Z1= Z2＝Z4=16, Z3= 48，丝杠导程s＝4mm。则慢速进给时，齿轮1和齿轮2啮合；快速退回时，齿轮1与内齿轮4啮合，求慢速进给过程和快速退回过程中，手轮转一圈时，砂轮横向移动的距离各为多少？如手轮圆周刻度为200格，则满苏静诶是，每格砂轮架移动量为多少？

15．图示轮系中，Z1=Z3=25，Z5＝100， Z2＝Z4= Z6= 20，试区分哪些构件组成定轴轮系？哪些构件组成周转轮系？哪个构件是转臂H？传动比i16？

16．在图示的轮系中，已知齿轮 1的转速 n1＝120 r／min，转向如图所示，而且 Z1=40，Z2=20 求： （1）Z3=？

（2）n3＝0时，齿轮2的转速n2＝？（大小和转向）

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（3）n2＝0时，齿轮3的转速n3＝？（大小和转向）

17在图示轮系中，已知Z1= 34，Z2= Z3＝20，Z3为一宽齿轮，同时和2及4轮啮合，求传动比iAB 。

18．图示轮系中，已知各轮的齿数为Z1= 25，Z2= 20，Z3= 36，Z4= 18，Z5= 19，Z6= 76，求传动比iAB。

19．已知图示轮系中各轮的齿数Z1= 20，Z2= 40，Z3= 15，Z4= 60，轮1的转速为n1＝120 r／min，转向如图。试求轮 3的转速 n3的大小和转向。 20．在图示轮系中，已知各轮齿数为Z1=22，Z3=88，Z4= Z6。试求传动比i16。

21．在图示轮系中，已知各齿轮的齿数Z1、Z2、，Z3、Z4、、Z4 、Z5，A、和轴B的转速为nA和nB，，且它们的转向相同。试求轴C的转速nC的大小。

‘

‘

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22．在图示轮系中，已知各齿轮的齿数Z1= 20，Z2= 30，Z3= 40， Z5= 20，Z4= Z618，试求该轮系的传动比 i16并说明轮 1与轮 6转向的异同（画图说明）。

23.计算图示轮系的传动比～。，并确定输出杆H的转向。已知各轮齿数Z1= 1，Z2’= 24，Z3= 72，Z3’= 18，Z4= 114， 蜗杆左旋，n1转向如图示。

24．在图示轮系中，单头右旋蜗杆1的回转方向如图，各轮齿数分别为Z2’= 15，Z2=37，Z3= 25，Z3’= 20，Z4= 60，蜗杆1的转速n1＝1450r／min，方向如图。试求轴B的转速 nB的大小及方向。

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第8章 机械的运转及其速度波动的调节

8．1 内容提要

本章主要内容是：

1．机器的运转过程；

2．机器等效力学模型与等效量的计算； 3．机器运转速度的波动与调节。

8．2 实 训 题

8．2．1 判断题

10．为了使机器稳定运转，机器中必须安装飞轮。（ ）

11．机器中安装飞轮后，可使机器运转时的速度波动完全消除。（ ） 12．为了减小飞轮的质量，最好将飞轮安装在转速较高的轴上。（ ） 13．机器作稳定运转，必须在每一瞬时驱动功率等于阻抗功率。（ ） 14．机器等效动力学模型中的等效质量（转动惯量）是一个假想质量（转动惯量），它不是原机器中各运动构件的质量（转动惯量）之和，而是根据动能相等的原则转化后计算得出的。（ ）

15．为了调节机器运转的速度波动，在一台机器中可能需要既安装飞轮，又要安装调速器。（ ）

8．2．2 选择题

16．在机械稳定运转的一个运动循环中，应有 。 A．惯性力和重力所作之功均为零

B．惯性力所作之功为零，重力所作之功不为零 C．惯性力和重力所作之功均不为零

D．惯性力所作之功不为零，重力所作之功为零

17机器运转出现周期性速度波动的原因是 。 A．机器中存在往复运动构件，惯性力难以平衡 B机器中各回转构件的质量分布不均匀

C在等效转动惯量为常数时，各瞬时驱动功率和阻抗功率不相等，但其平

均值相等，且有公共周期

D．机器中各运动副的位置布置不合理

18．机器中安装飞轮的一个原因是为了 。 A．消除速度波动 B．达到稳定运转 C．减小速度波动

D．使惯性力得到平衡，减小机器振动

19为了减小飞轮的质量，飞轮最好安装在 。

A．等效构件上B．转速较低的轴上C．转速较高的轴上D．机器的主轴上 20．图示传动系统中，已知Z1= 20，Z2= 60，Z3=20，Z4=80，如以轮1为等

效构件，则齿轮4的等效转动惯量将是它自身转动惯量的＿。 A．12倍 B．144倍 C．1／12 D．1／144

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8．2．4 问答题

22．试述机器运转过程中产生周期性速度波动及非周期性速度波动的原因，以及它们各自的调节方法。

23．通常，机器的运转过程分为几个阶段？各阶段的功能特征是什么？何谓等速稳定运转 和周期变速稳定运转？

24．何谓机器的周期性速度波动？波动幅度大小应如何调节？能否完全消除周期性速度波动？为什么？

8．2．5 计算题

25．在图示曲柄滑块机构中，设已知各构件的尺寸、质量m、质心位置S、转动惯量Js构件 1的角速度ω1。又设该机构上作用有常量外力（矩）M1、R3、F5。（1）。试：

写出在图示位置时，以构件只为等效构件的等效力矩和等效转动惯量的计算式。（2）等效力矩和等效转动惯量是常量还是变量？若是变量则需指出是机构什么参数的函数，为什么？

26．图示为对心对称曲柄滑块机构，已知曲柄 OA＝OA＝r，曲柄对 O轴的转动惯量为J1，滑块B及B’的质量为m，连杆质量不计，工作阻力F=F’，现以曲柄为等效构件，分别求出当Ψ＝90o时的等效转动惯量和等效阻力矩

——

第9章 机械的平衡

9．1 内容提要

机器运转时，无论是作转动的回转构件（或称转子），还是作平面运动的构件，都要产生惯性力，为了消除惯性力的不良影响，需要设法对构件的不平衡惯

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性力加以消除或减小，亦即对机械进行平衡。 本章主要内容是：

1．刚性转子的静平衡计算； 2．刚性转子的动平衡计算； 3．刚性转子的平衡实验； 4．平面机构的平衡。

本章的重点内容是刚性转子的平衡条件及计算；本章的难点是刚性转子的动平衡计算。

9．2 实 训 题

9．2．1空题

1．研究机械平衡的目的是部分或完全消除构件在运动时所产生的 ，减少或消除在机构各运动副中所引起的 力，减轻有害的机械振动，改善机械工作性能和延长使用寿命。

2．回转构件的直径 D和轴向宽度b之比D八符合 条件或有重要作用的回转构件，必须满足动平衡条件方能平稳地运转。如不平衡，必须至少在 个校正平面上各自适当地加上或去除平衡质量，方能获得平衡。 3．只使刚性转子的 得到平衡称静平衡，此时只需在 平衡平面中增减平衡质量；使 同时达到平衡称动平衡，此时至少要

在 个选定的平衡平面中增减平衡质量，方能解决转子的不平衡问题。 4．刚性转子静平衡的力学条件是 ，而动平衡的力学条件是 。 5．符合静平衡条件的回转构件，其质心位置在 。静不平衡的回转构件，由于重力矩的作用，必定在 位置静止，由此可确定应加上或去除平衡质量的方向。

6．图a、b、c中，为总质心，图 中的转子具有静不平衡，图 中的转子是动不平衡。

7．机构总惯性力在机架上平衡的条件是 。

8．连杆机构总惯性力平衡的条件是 ，它可以采用附加平衡质量或者附加 等方法来达到。

9．2．2 问答题

26．为什么说经过静平衡的转子不一定是动平衡的，而经过动平衡的转子必定是静平衡的？

27．举出工程中需满足静平衡条件的转子的两个实例，需满足动平衡条件的转子的三个实例。

28．何谓转子的静平衡及动平衡？对于任何不平衡转子，采用在转子上加平衡质量使其达到静平衡的方法是否对改善支承反力总是有利的？为什么？

29．刚性转子动平衡中提到的不平衡惯性力偶矩与转子的惯性力偶矩M一Jsa是否相同？为什么？

9．2．3 计算题

30．如图所示一单缸卧式煤气机，在曲柄轴的两端装有两个飞轮A和B。已知曲柄半径R＝250 mm及换算到曲柄销 S的不平衡质量为50 kg。欲在西飞轮上各装一平衡质量 mA和 mB，其回转半径 r＝600mm，试求mA和 mB的大小

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和位置。

31．图示盘形回转件上存在三个偏置质量，已知 ml＝10 kg，m2＝ 15 kg，m3＝10 kg，rl＝50mm。，r2＝100mm。，r3=70mm。，设所有不平衡质量分布在同一回转平面内，问应在什么方位上加多大的平衡质径积才能达到平衡？

第10章 其它常用机构及其设计

10．1 内容提要

在各种机械与仪表中，除连杆机构、凸轮机构、齿轮机构外，还经常要用到棘轮机构。槽轮机构、万向铰链机构、螺旋机构、凸轮式间歇运动机构、不完全齿轮机构等，本章主要介绍这些机构的组成、工作原理及其运动设计的要点。 本章主要内容是： 1．棘轮机构； 2．槽轮机构；

3．万向铰链机构； 4．螺旋机构。

本章的重点是上述四种机构的运动特点。对于凸轮式间歇运动机构、不完全齿轮机构等，只需作一般了解。

10．2 实 训 题 10．2．14空题

1、将连续回转运动转换为单向间歇转动的机构有 、 。 。 2．当原动件作等速转动时，为了使从动件获得间歇的转动，则可以采用 ＿ 机构。（写出三种机构名称。）

3．欲将一匀速回转运动转变成单向间歇回转运动，采用的机构有 、 ＿ 、 等，其中间歇时间可调的机构是 机构。 4．齿式棘轮机构制动爪的作用是 。

5．径向槽均布的槽轮机构槽轮的最少槽数为 。

6．槽数Z＝4的外啮合槽轮机构，主动销数最多应为 。

7．不完全齿轮机构在运动过程中传动比是 ，而槽轮机构在运动过

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程中传动比则是 。

8．单万向联轴节的转动不均匀系数随两轴夹角p的增大而 。 9传动两相交轴间的运动而又要求两轴间夹角经常变化时可以采用 机构。

10．能实现间歇运动的机构有 、 、 。 11．四槽单销的外槽轮机构的运动系数为 。

12．轮齿式棘轮机构的转角可以 调整.。A．有级 B．无级

10．2．2 判断题

13．四槽内槽轮机构的运动系数（即槽轮运动时间与主动拨盘转一周的总时间之比）是0.75（ ）

14．单销外槽轮机构的运动系数总是小于0．5。（ ）

15．在满足所需的安装条件时，双万向铰链机构的主动轴、中间轴和从动轴的转速相等，即ω1＝ω2＝ω3。（ ） 16．差动螺旋机构中，当两个螺旋旋向相同时，从动螺母的位移速度就较快。（ ）

10．2．3 选择题

17．单万向联轴节的主动轴1以等角速度。1二157．081业转动，从动轴2的最大瞬时角速度ω2max ＝181．382 rad／s，则两轴夹角 a为：＿。 A．300 B．600 C。15030’ 18．只有一个曲柄销的外槽轮机构，槽轮运动的时间和停歇的时间之比为＿。 A．大于1 B．等于1 C．小于1

19．在圆销数目为互的外槽轮机构中，径向槽数目应不小于3；该槽轮机构槽轮的运动时间总是 静止时间。 A．大于 B．小于

20．用单万向节传递两相交轴之间的运动时，其传动比为变化值；若用双万向节时，其传动比、。

A．是变化值 B．一定是定值 C．在一定条件下才是定值

10．2．4 问答题

21．图示为一摩擦式单向离合器，若以构件1为原动件，试问构件1在什么转向下能带动构件3同速转动？在什么转向下构件1不能带动构件3转动？ 22．实现间歇转动的机构有哪几种？哪一种较适用于高速情况？为什么？ 23．如图所示，轴l、2用万向联轴节A相联，轴2、3用万向联轴节B相联，l、2轴线所在平面与2、3轴线所在平面相互垂直。试问：欲使轴1与轴3的角速度相等，须满足哪些条件

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10．2．5 计算题

24．有一外啮合槽轮机构，已知槽轮槽数Z＝ 6，槽轮的停歇时间为1s，槽轮的运动时间为2S。求槽轮机构的运动特性系数及所需的圆销数目。

25．某一单销六槽外槽轮机构，已知槽轮停时进行工艺动作，所需时间为20 S，试确定主动轮的转速。

26．某单销槽轮机构，槽轮的运动时间为 IS，静止时间为2 S，它的运动特性系数是多少？槽数为多少？

27．轴 l、2、3三轴线共面，轴 1与轴 2以万向联轴节 A相联，轴 2与 3以万向联轴节 B相联，各叉面位置如图所示。试写出在图示位置时轴3角速度。ω3与轴1角速度ω1以及角aA、aB的关系。

28．图示螺旋机构中，已知螺旋副 A为右旋，导程 LA＝ 2．8 mm；螺旋副 B为左旋，导程LB为3 mm , C为移动副。试问螺杆显转多少转时才使螺母2相对构件3移动 10.6 mm。

10．3 规律总结

时转时停称间歇，棘轮槽轮能实现； 画出齿形和槽形，几何计算应先行。

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第11章 组合机构

11．1 内容提要

本章主要内容为组合机构的组合方式及特点 11．2 实 训 题 11．2．1 选择题

l．生产工艺要求某机构将输人的匀速单向运动，转变为按正弦规律变化的移动输出，一种可供选择的机构是 。

A．齿轮齿条机构B．直动滚子从动件盘形凸轮机构 C．偏置曲柄滑块机构D．螺旋机构

2．要求一工作构件实现单向间歇转动，主动件每转一转的过程中工作构件将沿顺时针方向转过900后停歇一段时间，主动件运动为等速单向转动，可实现该运动的一种机构是

A．曲柄摇杆机构B．单个棘轮机构 C．单个槽轮机构D．单万向联轴节

3．某技术革新项目，需完成将单向连续转动转换成直线往复运动。主、从动件的相对位置和从动件的位移线图如图示，中为主动件转角，为从动件位移，一种可供考虑采用的方案是用 。 A．曲柄滑块机构B．圆柱凸轮机构 C．盘形凸轮机构D．齿轮齿条机构

4．轻工机械中常需从动件作单向间歇运动，下列机构中不能实现该要求的是 。

A．棘轮机构B．蜗形凸轮机构 C．槽轮机构D．摆动导杆机构

5．在一传动中，主、从动件的传动轴线平行，但其轴间距离可能会发生变化，现要求主。从动轴的传动比为定值。一种可供选择的机构是 。 A．平行四边形机构B．齿轮机构

C．十字滑块联轴节D．转动导杆机构

11．2．二 问答题

6．试举出四种能实现两平行轴之间同向匀速转动要求的不同类型的机构。 7．试举出两种能实现主动轴匀速转动，从动轴不等速单向连续转动的机构。 8．何谓机械的工作循环图（也称运动循环图）？ 9．试述机器工作循环圈的功用。

10．试举出主动件作匀速转动，而从动件能实现单向间歇运动的H种不同类型的机构。

11．在转动轴线互相平行的两构件中，主动件作往复摆动，从动件作单向间

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歇转动，若要求主动件每往复一次，从动件转120试问：(1)可采用什么机构？（2）试画出其机构示意图；（3）简单说明设计该机构尺寸时应注意哪几个问题？ 12．设需要传递两垂直交错轴间的运动，使得当主动轴连续匀速转动时，从动轴作往复摆动，并且除在两摆动端点处外均作匀速运动。试问：(1)应采用何种机构来实现？（2）画出其机构示意图。 13．转动轴线平行的两构件，主动件作连续转动，从动件作单向的间歇转动，若要求主动件转一圈中，从动件转动1200然后停歇。试问：(1)可采用什么传动机构？（2）画出其机构示意图；（3）简单说明设计该机构尺寸时应注意哪些问题。

14．某机械的执行构件需作冲程大小可以调节的往复直线运动。试设计含有该执行构件的机构的机构示意图。

15．要求一工作构件实现间歇转动，每次沿顺时针方向转过后停歇。试说明可采用什么机构实现此运动要求？并画出所选机构的示意图。 16．有一小型工件，需要以手动快速压紧或松开，并要求工件被压紧后，在工人手脱离的情况下，不会自行松脱。试确定用什么机构实现这一要求；绘出机构在压紧工件状态时的运动简图，并说明设计该机构时的注意事项。

第12章 机械设计概述

12．1 内容提要

本章的学习要求，首先就是要从总体上建立起机器设计，尤其是机械零件设计的总括 性的概念，即从机器的总体要求出发，引出对机械零件的要求，根据零件的失效形式，拟定出设计准则，在选择出适用的材料后，按一定的步骤，用理论设计或经验设计的方法，设计出机械零件来。这个过程的系统性是很严密的。它对以后各章的学习都具有提纲挚领的作用。 其次，还要掌握对机器和机械零件的基本要求。这些要求不管列出多少条，从本质上讲 却只有两条：1）提高机器总体效益；2）避免失效。第一条要求是相对的，随着科学技术的发展，对总体效益的要求总是不断变化的。第二条要求却是最基本的，即在达到设计寿命前的任何时候，对机器和零件总是有避免失效的要求的。 本章重点是与机械零件设计有关的几节。本章的难点不在于各节的具体内容，而在于对 各节的内容要从总体上以及它们的相互联系上予以理解，了解各节之间在逻辑上的相互关 系。本章的难点还在于本章的内容非常原则而不具体，它的具体化要在以后的各章中才能体 现。

12．2 实 训 题

12．2．1 选择题

1．设计铸件时，在垂直于分型面的表面应有适当的铸造斜度，这是为了 。 A．使零件外形美观B．减轻零件的重量C．减少零件的加工面积D．便于起模 2．对大量生产、形状较复杂、尺寸大的零件，应选择 。

A．自由锻造的毛坯B．冲压毛坯 C．铸造毛坯 D．模锻毛坯 3．对大量生产、强度要求高、尺寸不大、形状不复杂的零件，应选择 。 A．铸造毛坯 B．冲压毛坯 C．模锻毛坯 D．自由锻造毛坯 4从经济方面考虑，单件生产的箱体最好采用。

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A．灰铸铁铸造 B．铸铜铸造 C．钢板铆接 D．钢板焊接

12．2．2 问答题

5降低机器成本主要有哪些措施？

6．选择零件毛坯工艺主要考虑哪些问题？ 7．简述零件装配的结构工艺性。

第13章 机械零件的强度

13．1 内容提要

13．2 实 训 题 13．2．1 选择题

1．零件的工作安全系数为～。 A．零件的极限应力比许用应力 B．零件的极限应力比零件的丁作而十 C．零件的工作应力地体用两个

D．零件的工作应力比零件的极限应力

2．在进行疲劳强度计算时．其极限应力为材料的 。 A．屈服点B．疲劳极限C．强度极限D. 弹性极限 3·碳钢与合金钢是按 来区分的。

A用途不同B．材料的强度 C材料的塑性 D材料的化学成分 4.在高温下，钢材性能变化的趋势是 A．强度降低而硬度增加．B强度降低而塑性增强n C．强度和塑件均降低 D强度和塑性均增强

5．循环特性r＝－l的变应力是 。

A．非稳定性 B．脉动性循环C非对成性循环D对成循环

6．在循环变应力作用下，影响疲劳强度的主要因素是＿。 A．最大应力B．平均应力C．最小应力D．应力幅 7．零件表面粗糙度增加，承载能力＿。 A．降低B．提高C．不变

8．零件的形状、尺寸、结构相同时，磨削加工的零件与精车加工相比，其疲劳强度

A较高B．较低C．相同

9．零件表面经淬火、渗氮、喷九、滚子碾压等处理后，其疲劳强度 。 A．增高B．降低C．不变D．增高或降低视处理方法而定

10．设计铸件时，在垂直于分型面的表面应有适当的铸造斜度，这是为了 。 A．使零件外形美观B．减小零件的质量

C．减少零件的加工面积D．便于起模

11．对大量生产、形状较复杂、尺寸大的零件，应选择 。 A．自由锻造的毛坯B．冲压毛坯 C．铸造毛坯D．模锻毛坯

12．对大量生产、强度要求高、尺寸不大、形状不复杂的零件，应选择 。 A．铸造毛坯B．冲压毛坯C．模锻毛坯D．自由锻造毛坯 13．从经济方面考虑，单件生产的箱体最好采用 。

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A．灰铸铁铸造B．铸铜铸造C．钢板铆接D．钢板焊接

13.2.2 判断题

14．在静应力作用下选取安全系数时，脆性材料应比塑性材料大一些。（ ）

15．由于变应力作用下疲劳极限应力较小，选取安全系数时应较静应力作用时大得多。 （ ）

16．塑性材料不存在疲劳破坏问题。（ ）

17．只有用高副联接才需要考虑接触强度问题。（ ）

18．合金结构钢具有良好的机械性能，设计机械零件时应优先选用。（ ） 19．由于钢材的热处理方法对其弹性模量影响甚小，采用热处理方法来提高零件的刚度 并无实效人（ ）

13．2．3 4空题

20．稳定循环变应力的三种基本形式是 、 和。 21．高副元素表面产生的应力是 应力。

22．零件的疲劳强度与 、 和 等因素有关。

23．接触表面材料由一个表面转移到另一个表面上，这种现象称为＿＿。

24．随着表面粗糙度的增加，零件的实际接触面积 ，而局部压强增大，这将加速磨损，降低零件的疲劳强度。

25.若使机械零件具有良好的工艺性，除要求合理选择毛坯、结构简单合理外，还应规定适当的 及 。

13．2．4 计算题

31，图示某旋转轴直径 d＝80 mrn，受径向力 2 kN，跨距 L ＝＝ 2 m。试计算A点的最大。σmax 图谱。

、

σ

平均应力，应力循环特征系数r,并画出其变应力min, 应力幅σa，

第14章 螺纹联接

14．1 内容提要

本章主要内容有：

1．螺纹联接的基本知识：螺纹和螺纹联接件的类型、结构、特点、标准、应用场合及选用原则，要特别注意普通螺栓联接与铰制孔用螺栓联接在传力＼失效形式、结构及强度计算准则上的不同；

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2．螺纹联接的强度计算，主要是紧螺栓联接的强度计算。要求掌握紧螺栓联接力与变形之间的关系、提高螺栓联接强度的措施； 3．螺纹联接的防松原理及防松装置；

4．螺栓组的受力分析、失效分析及强度计算方法；

5．螺旋传动的基本知识，滑动螺旋传动的设计计算，滚动螺旋传动的工作原理及选择计算。

本章的重点及难点是受预紧力和轴向工作载荷的紧螺栓联接强度计算，多种受力状态 下螺栓组联接的设计计算。 14．2 实 训 题 14．2．1选择题

1．在常用的螺旋传动中，传动效率最高的螺纹是 。 A．三角形螺纹B．梯形螺纹C．锯齿形螺纹D二矩形螺纹 2．在常用的螺纹联接中，自锁性能最好的螺纹是 。 A三角形螺纹B．梯形螺纹C．锯齿形螺纹D．矩形螺纹 3．当两个被联接件不太厚时，宜采用 。

A双头螺柱联接B．螺栓联接 C．螺钉联接D。紧定螺钉联接

4．当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且需要经常拆装时，往往采用 。 A．螺栓联接B．螺钉联接

C．双头螺柱联接D．紧定螺钉联接

5．当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且联接不需要经常拆装时，往往采用

A．螺栓联接B．螺钉联接

C．双头螺柱联接D．紧定螺钉联接

6．在拧紧螺栓联接时，控制拧紧力矩有很多方法，例如 。

A．增加拧紧力B．增加扳手力臂C．使用指针式扭力扳手或定力矩扳手 7．螺纹联接防松的根本问题在于 。

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

8．螺纹联接预紧的目的之一是 。

A．增强联接的可靠性和紧密性B．增加被联接件的刚性C．减小螺栓的刚性 10．承受预紧力和轴向变载荷的紧螺栓联接，当其螺栓的总拉力F。的最大值和被联接 件的刚度C。；不变时，螺栓的刚度Cb愈小，则 。 A．螺栓中总拉力的变化幅度愈大 B．螺栓中总拉力的变化幅度愈小 C．螺栓中总拉力变化幅度不变

D．螺栓中的疲劳强度降低 I

11·承受预紧力和轴向变载荷的紧螺栓联接，当其螺栓的总拉力凡的最大值和螺栓的 刚度 C。不变时，被联接件的刚度 C。；愈小，则 。l A．螺栓中总拉力的变化幅度愈大】 B．螺栓中总拉力的变化幅度取小D C．螺栓中总拉力的变化幅度不变D D．螺栓疲劳强度愈高 I

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12·承受横向载荷或旋转力矩的紧螺栓联接，该联接中的螺栓 。I A．受剪切作用 B.受拉伸作用I

C·受剪切和拉伸作用 D既可能受剪切，又可能受拉伸作用I

13·对轴向变载荷的紧螺栓联接，在限定螺栓总拉力的情况下，提高螺栓疲劳强度’I 有效措施是 。

A·增大被联接件的刚度 B减小被联接件的刚度 C·增大螺栓的刚度

14·现有一单个螺栓联接，要求被联接件的结合面不分离，假定螺栓的刚度CB与被联件的刚度cm 相等，联接的预紧力 F，现开始对联接施加轴向载荷，当外载荷达到与预紧力F的大小相等时，则 。 A．被联接发生分离，联接失效 B．被联接件即将发生分离，联接不可靠 C．联接可靠，但不能再继续加载

D·联接可靠，只要螺栓强度足够，外载荷”还可继续增加到接近预紧力的两倍l 15·有一气缸盖螺栓联接，若气缸内气体压力在0—2MPA之间循环变化，则螺栓中的应力变化规律为 。

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．非稳定循环变应力

16．在下列四种具有相同公称直径和螺距并采用相同的配对材料的传动螺旋副中，传动效率最高的是＿。

A．单线矩形螺纹B．单线梯形螺纹 C．双线矩形螺纹D．双线锯齿形螺纹

17。拧紧可以使一定公称直径的普通螺栓取得一定大小的预紧力。如果要以比较小的

持拧紧力矩T来得到所要求的预紧力F可采用 。

A．细牙螺纹B．双线螺纹C．加弹簧垫圈

18．当一个承受变载荷的螺栓联接，其螺栓的静强度足够而疲劳强度不足时，应首先考虑采用 来提高其疲劳强度。

A．增加螺栓直径B．提高螺栓材料的屈服强度

C．改用双螺母D。柔性螺栓

19．为了改善螺纹牙上的载荷分布，通常都以＿的方法来实现。

A．采用双螺母 B．采用加高的螺母

C．采用减薄的螺母 D．减少螺栓和螺母的螺距变化差

20．设计紧螺栓联接时，其直径愈小，则许用安全系数应取得愈大，这是由于直径愈

小时

A．螺纹部分的应力集中愈严重 B．加工螺纹时愈易产生缺陷 C．拧紧时愈易拧断

D．材料的力学性能愈不易保证

21．确定紧联接螺栓中拉伸和扭转复合载荷作用下的当量应力时，通常是 按 来 进行计算的。

A．第一强度理论B．第二强度理论 C．第三强度理论D．第四强度理论

22．就螺栓的破坏性质而言，根据统计分析，大约有90％的螺栓属于 。

A．静强度破坏B．疲劳破坏 C．螺纹副松脱D．剪切破坏

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23．当采用镇制孔用螺栓联接承受横向载荷时，螺栓杆受到 作用。 A．弯曲和挤压B．拉伸和剪切 C．剪切和挤压D．扭转和弯曲

24．滑动螺旋传动，其失效形式多为 。 A．螺纹牙弯断B．螺纹磨损 C．螺纹牙剪切D．螺纹副咬死 25．螺纹的公称直径是 。

A．内径B．大径C、中径

26．一螺纹副（螺栓一螺母）相对转动一转时，沿轴线方向的相对位移是 。 A一个螺距B．一个导程 C．导程X头数D．导程／头数

27．联接用螺纹的螺旋线头数是 。 A．1 B．2 C．3 D．4 28．在螺纹联接中，大量采用三角螺纹是因为三角螺纹

A．强度高 B．便于加工 C．效率高 D．自锁性好 29．螺纹的公称牙形角为。，螺纹中的摩擦角为尸，当量摩擦角为p’，螺纹升角为人，则螺纹的自锁条件为 。

A．λ≤a B．λ＞a C．λ≤? D．λ＞?’ 30．在螺纹联接中，同时拧上两个螺母是为了 。 A提高强度 B．增大预紧力 C．防松 D．提供备用螺母 31．拉断是 的主要失效形式。

A．受轴向载荷的普通紧螺栓B．受横向载荷的普通紧螺栓 C．受横向载荷的铰制孔螺栓D．滑动螺旋传动的螺母 32．拉断或疲劳断裂是 的主要失效形式。 A．受轴向载荷的普通紧螺栓B．受横向载荷的普通紧螺栓 C．受横向载荷的饺制孔螺栓D．滑动螺旋传动的螺母 33．压溃或剪断是 的主要失效形式。 A．受轴向载荷的普通紧螺栓B．受横向载荷的普通紧螺栓 C、受横向载荷的铰制孔螺栓D。滑动螺旋传动的螺母 34．磨损是 的主要失效形式。

A．受轴向载荷的普通紧螺栓B．受横向载荷的普通紧螺栓 C、受横向载荷的饺制孔螺栓D．滑动螺旋传动的螺母

35螺栓联接的疲劳强度随被联接件刚度的增大而 。 A提高B．降低

C．不变D．可能提高也可能降低，由结构决定

36．在受预紧力的紧螺栓联接中，螺栓危险截面的应力状态为 。 A．简单拉伸B．纯剪切C．弯扭组合D．拉扭组合

37．在松螺栓联接中，螺栓危险截面的应力状态为 。 A．简单拉伸B．纯剪切C．弯扭组合D．拉扭组合

38．在受轴向载荷的紧螺栓联接中，螺栓受到的载荷是 。 A．预紧力B．预紧力十轴向工作载荷

C．残余预紧十轴向工作载荷D．轴向工作载荷 39．螺栓联接设计中，被联接件与螺母和螺栓头的接触面需要加工的原因是 。 A．使接触面积大些B．不易松脱

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