机械设计基础B(1)模拟练习题及参考答案 2016-02

试卷A试题类型：

? 是非题（10个， 共10分） ? 选择题（10个， 共10分） ? 简答题和作图题（4个题，共25分） ? 计算题（5个题，共55分 ）

一、是非题（对的写“√” ，错的写“×” ，每题1分，答错了不倒扣分）

1. 构件和零件的主要区别是：构件是运动单元，而零件是制造单元。（ √ ） 2. 构件可以由多个零件组成，也可以由一个零件组成。 （ √ ）

3. 习惯上用“机械”一词作为机器和机构的总称，因此，二者的功能是完全一样的。（ × ） 4. 机械设计基础课程的研究内容是：机械中常用机构和通用零件的工作原理、结构特点、基本的设计理论和计算方法。 （ √ ）

5. 两构件通过面接触组成的运动副称为低副，分为转动副和移动副。 （√） 6. K个构件汇交而成的复合铰链具有K-1个转动副。 （√） 7．虚约束是重复约束或对机构运动不起限制作用的约束，计算自由度时应去除。（√） 8．在计算滚子从动件凸轮机构的自由度时，滚子的自转为局部自由度，应设想将

滚子与安装滚子的构件焊成一体，视为一个构件。 （√） 9. 高副是两构件以点或线接触而构成的运动副，例如一对齿轮的接触处就组成高副。（√） 10．普通平键分为圆头（A型）、方头（B型）、单圆头(C型)，其中A、C型可以承受轴向力，B型不能承受轴向力。 （×）

11. 平键连接可以实现轴与轮毂的轴向固定和周向固定。 (×) 12. 楔键在安装时要楔紧，故其同心性能不好。 （ √） 13. 平面机构中通常都有主动件、从动件和机架等构件。（ √ ）

14. 平面连杆机构具有确定运动的充要条件是其自由度大于等于1。（ × ）

15. 根据整转副存在条件，已判定某铰链四杆机构中存在整转副，则此机构是不会成为双摇杆机构的。 （ × ）

16.在平面连杆机构设计中，曲柄的极位夹角θ越大，机构的急回特性就越显著。（ √ ） 17.在实际生产中，机构的“死点”位置对工作都是不利的，处处都要考虑克服。（× ） 18．在平面连杆机构中，连杆与曲柄是同时存在的，即有连杆就有曲柄。（× ）

1

19. 摆动导杆机构也有急回特性。（ √ ） 20. 偏置曲柄滑块机构没有急回特性。（ × ）

21. 当平面连杆机构的构件数和运动副数较多时，其传动效率仍然会比较高。（× ） 22．平面连杆机构是由若干个构件通过低副和高副连接而成的机构。（× ） 23．设计正确的平面连杆机构都是可动的。 （ √ ） 24．在凸轮机构传动中，凸轮的压力角愈小，凸轮机构的传动效率愈高。 （√） 25. 在凸轮机构传动中，凸轮转速的高低，决定从动杆的运动规律。（× ）

26．对于滚子从动件凸轮机构，凸轮理论轮廓曲线上的最小半径就是凸轮的基圆半径（√） 27．凸轮机构的从动件采用等速运动规律时，其在每个位置的加速度都为零。（× ） 28．凸轮机构是机械中的一种常用机构，在自动化和半自动化机械中应用广泛。（√ ） 29.在凸轮机构中，尖顶从动件盘形凸轮机构可以实现任意预期的运动规律 （√） 30．尖顶从动件盘形凸轮机构是点接触，磨损快，只适应于受力小的低速传动场合（√） 31．只需要设计适当的凸轮轮廓，就可以使其从动件得到所需的运动规律 。（√） 32.在凸轮机构中，当从动件的运动规律采用等速运动时，永远不会发生刚性冲击。（× ） 33.在凸轮机构中，将从动件的几种运动规律进行组合，可以降低最大加速度amax。 （ √） 34.在凸轮机构中，当从动件的运动规律采用正弦加速度运动时，不会发生冲击。（ √） 35.为了保证凸轮机构的正常工作，要求：最大压力角α

max < [α

] 。 （√ ）

max > [α

36.为了保证凸轮机构的正常工作，若发现设计结果：最大压力角α大凸轮的基圆半径ro来解决。 （√ ）

]，则可以通增

37.在使用“反转法”设计凸轮时，从动件尖顶的运动轨迹即是凸轮的轮廓曲线。（√ ） 38.对平底推杆凸轮机构，也有失真现象，可通过增大基圆半径ro来解决。（√ ） 39.对于精度要求高的高速凸轮、靠模凸轮等，必须用解析法精确设计凸轮轮廓。（√ ） 40.在采用解析法精确设计凸轮轮廓过程中，大量的计算工作需要借助计算机来完成。（√ ） 41.渐开线标准直齿圆柱齿轮基圆上的压力角一定等于零。（√）

42．在任意圆周上，相邻两轮齿同侧渐开线间的距离，称为该圆上的齿距。（√） 43．同一模数和同一压力角，但不同齿数的两个齿轮，可以使用一把齿轮刀具进行加工。（√） 44．m，d，ha c都是标准值的齿轮是标准齿轮。（× ）

45．在渐开线标准直齿圆柱齿轮传动中，由于安装不准确，产生了中心距误差，但其传动比的大小仍能保持不变。（√）

46．齿轮机构的优点之一是制造和安装精度要求都比较高。（×）

47．齿轮机构可以实现平行轴、任意角相交轴和任意角交错轴之间的传动。（√） 48．满足齿廓啮合基本定律的一对齿轮的传动比一定为常数。（√）

2

＊

＊

49．满足齿廓啮合基本定律的一对齿轮的齿廓一定是共轭齿廓。（√） 50．在齿轮传动中，渐开线齿廓曲线是最常用的。 （√） 51．齿廓间正压力方向不变是渐开线圆柱齿轮传动的一大优点。（√）

52．实际安装中心距略有变化时，不影响传动比i大小，这一特性称为运动的可分性，这 是渐开线齿轮传动的又一大优点。（√）

53．分度圆和压力角是单个齿轮就有的，而节圆和啮合角是一对齿轮啮合后才出现的。（√） 54．在齿轮传动中，一对齿轮连续传动的条件是重合度必须大于1 。 （ √ ） 55．当小齿轮的齿数太小，在加工时，齿轮齿根附近的渐开线齿廓将会被切去一部分，这 种现象就称为根切，是可以避免的。 （√）

56．在齿轮加工中，若发生根切现象，不会削弱轮齿的抗弯强度。 （×） 57.渐开线标准直齿圆柱齿轮不发生根切的最少齿数是17 。 （√） 58.采用变位的渐开线直齿圆柱齿轮不发生根切的最少齿数也不可以小于17 。（×） 59.在端面内，斜齿圆柱齿轮的齿廓曲线也为渐开线，相当于直齿圆柱齿轮传动，因此，也 满足定传动比的要求。 （√）

60.斜齿圆柱齿轮传动肯定比直齿圆柱齿轮传动平稳。 （√） 61．在机械传动中，为了获得很大的传动比，可采用轮系传动。（√）

62．在轮系的组成中，所有轮系肯定都包含定轴轮系和周转轮系两种。 （×） 63. 花键连接的承载能力只按其齿侧面的挤压强度计算。 （×） 64. 平键的截面尺寸b×h是按其所在轴段的直径d从国家标准中选定。 (√) 65. 销的主要用途是固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。 (√) 66．惰轮或过桥齿轮的齿数对轮系的传动比数值大小没有影响，只起改变转向作用。(√) 67．机械可以利用机构的急回特性来缩短非生产时间，提高生产率。 （ √ ） 68．在凸轮机构中，当从动件的运动规律采用简谐运动时，会发生柔性冲击。（ √） 69．在连杆机构中，机构的传动角愈小，其传动的效率愈高。 （ ×） 70．在连杆机构中，为了保证机构的正常工作，必须规定最小传动角的许用下限值（√ ） 71．在曲柄摇杆机构中，其最小传动角出现在曲柄与机架共线的两个位置之一处。（ √） 72. 当转动的零件上受静载荷作用时，其上也可能产生变应力。 （ √ ） 73．应力只要随时间发生变化，均称为变应力。 （ × ） 74．当某零件上受载荷作用时，其上结构和尺寸突变处不会产生应力集中。 （ × ） 75. 变应力可以由变载荷产生，也可以由静载荷产生。 （√） 76. 零件的截面形状一定，当截面尺寸增大时，其疲劳极限值将随之增大。 （×） 77. 两零件的材料和几何尺寸都不相同，以曲面接触受载时，两者的接触应力值相等。（√）

3

78. 机械零件的表面越粗糙，其疲劳强度越低。 （√） 79．转动的机械零件在静载荷作用下，则一定为静强度破坏。 （×） 80. 只要零件的应力随时间变化，均应按变应力进行强度计算。 （×） 81. 应力σ与应力循环次数N 之间的关系曲线称为疲劳曲线 。 (√)

82. 当螺纹的公称直径、牙型角、螺纹线数相同时，粗牙螺纹的自锁性比细牙螺纹的要好（×） 83. 螺纹连接防松的根本问题在于要防止螺旋副在受载时发生相对转动。 (√) 84. 外螺纹(管螺纹除外)的公称直径是指其中径。 （×） 85. 普通螺纹用于连接时，一般多用粗牙螺纹。 （√） 86. 螺纹连接中，有时需采用防松装置，是因为螺纹的升角太大而不能自锁 （×） 87. 螺纹的升角越大，其传动效率越高，自锁性也越好 （ × ） 88. 为提高紧螺栓的承载能力，通常选用拧入圈数较多的厚螺母来连接 （ × ） 89．在有紧密性要求的螺栓连接结构中，接合面之间不用软垫片进行密封而采用O形密封圈结构，这主要是为了增大被连接件的刚度，从而提高螺栓的疲劳强度。 （ √ ） 90．被连接件是锻件或铸件时，一般将安装螺栓处加工成小凸台或沉头，其目的是便于安装 （ × ） 91. 在螺栓连接中，粗牙螺纹比细牙螺纹更常用。 （√） 92. 受轴向载荷的普通螺栓连接，适当增大螺栓的刚度能提高其抗疲劳强度。 （ ×） 93. 受横向载荷的普通螺栓连接主要是靠连接预紧后在接合面间产生的摩擦力来承受横向载荷。（√）

94. 普通螺纹的公称直径是指螺纹的大径，螺纹的升角是指螺纹中径处的升角。 （√） 95. 在选用普通平键时，是通过强度计算来确定键的截面尺寸b和h的 。 (×) 96. 由于载荷较大需要用两个平键时，它们应布置在同一条母线上 。 (×)

4

二、单项选择题(在空格处填上正确答案的字母代号 ，每题1分)

1. 在下述四个机械零件中, D 不属于通用零件。 A．齿轮； B．螺钉； C．轴 ； D．叶片。 2. 两构件通过点或线接触组成的运动副称为 A

A．高副； B．低副； C．转动副 ； D．移动副。

3. 在计算机构的自由度时，每个高副会使机构失去 A 个自由度。

A．1； B．2； C．3 ； D．0 。

4. 在计算机构的自由度时，K个构件汇交而成的复合铰链具有 A 个转动副。

A．K-1； B．K； C．K+1 ； D．不确定。

5. 在计算机构的速度瞬心数目时，若机构有K个构件，则该机构具有 A 个速度瞬心。

A．K(K-1)/2； B．K； C．(K-1)/2 ； D．K(K+1)/2 。 6. 当给下述机构一个原动件时， A 机构具有确定运动。

A．图3 ； B．图4 ； C．图1 ； D．图2。

图1 图2 图3 图4 7. 当给上述机构二个原动件时， B 机构具有确定运动。

A．图3 ； B．图4 ； C．图1 ； D．图2 。

8. 三个彼此作平面运动的构件共有三个速度瞬心，且它们位于 A 。 A．同一条直线上；B．两条交叉直线上； C．多边形上； D．三角形上。 9. 在平面机构中，肯定不包含 B 运动副。

A．高副； B．球面副； C．转动副； D．移动副。

10.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，则为了获得曲柄摇杆机构，其机架应取 B 。

A.最短杆 ；B.最短杆的相邻杆；C.最短杆的对边杆； D.任何一杆。

11.在凸轮机构中，若从动件选用正弦加速度运动规律，则其从动件的运动将 C 。 A. 产生刚性冲击； B.产生柔性冲击； C.没有冲击； D.既有刚性冲击又有柔性冲击。 12. 在偏置曲柄滑块机构中，当取滑块为原动件时， C 死点位置。

A. 有一个； B. 没有； C. 有两个； D. 有三个。

13. 对于铰链四杆机构，当满足杆长之和的条件时，若取 C 为机架，将得到双曲柄机构。

5

A. 最长杆；B. 与最短杆相邻的构件；C. 最短杆；D. 与最短杆对边的构件。 14. 曲柄摇杆机构中，曲柄为主动件，则传动角是 B 。

A. 摇杆两个极限位置之间的夹角 ；B. 连杆与摇杆之间所夹锐角 C.连杆与曲柄之间所夹锐角 ； D. 摇杆与机架之间所夹锐角 15. 在曲柄摇杆机构中，当曲柄为主动件时， C 死点位置。

A. 曲柄与连杆共线时为； B.摇杆与连杆共线时为； C.不存在；D.不确定 16. 在曲柄摇杆机构中，当摇杆为主动件时， B 死点位置。

A.机构不存在 ； B. 曲柄与连杆共线时为； C.摇杆与连杆共线时为； D. 曲柄与机架共线时为。

17.为保证四杆机构良好的传力性能， B 不应小于其最小许用值。

A.压力角 ； B.传动角； C.极位夹角； D.摆角。

18. 对于铰链四杆机构，当满足杆长之和的条件时，若取 D 为机架，将得到双摇杆机构。

A. 最长杆；B. 与最短杆相邻的构件；C. 最短杆；D. 与最短杆的对边构件。 19. 对于铰链四杆机构，当不满足杆长之和的条件时，只能得到 A 机构。

A. 双摇杆；B. 双曲柄；C. 曲柄摇杆；D. 不确定。 20. 在下述平面机构中， 两个移动副不相邻的机构是 B 。

A.正弦机构；B. 正切机构；C. 双摇块机构；D.曲柄滑块机构。 21. 在四杆机构中，行程速比系数K与极位夹角θ的关系式是 A 。

?K?1； A. ； B. ?K?1??180??180K-1K?1

?K-1K； D. ???180C. ??180KK-122. 在曲柄摇杆机构中，最小传动角出现在 C 的位置。

A.曲柄与连杆共线；B.摇杆与连杆共线；C.原动件与机架共线；D.不确定

23. 在曲柄摇杆机构中，若以摇杆为主动件，当连杆与曲柄两次共线时，在理论上，此处的压力角等于 C ，这就是死点位置。

A.0； B.180； C.90； D.传动角。

24. 在曲柄摇杆机构中，若以摇杆为主动件，当连杆与曲柄两次共线时，在理论上，此处的传动角等于 A ，这就是死点位置。

A.0； B.180； C.90； D.压力角。

25. 在按给定两个连架杆对应位置设计四杆机构时，当给定两个连架杆三组对应位置时，有 B 。 A.无数解；B. 唯一解；C. 无精确解；D. 三个解。 26. 平面四杆机构设计的方法有 A 。

A. 解析法、几何作图法和实验法；B. 解析法和实验法；

o

o

o

o

o

o

6

C. 几何作图法和实验法；D. 解析法和几何作图法。 27. 在凸轮机构中， B 决定了从动杆的运动规律。

A.凸轮转速； B.凸轮轮廓曲线； C.凸轮类型； D.凸轮形状和转速 28. 在滚子从动件凸轮机构中，基圆半径是指凸轮转动中心到 D 半径。

A. 理论轮廓线上的最大 ； B. 实际轮廓线上的最大； C. 实际轮廓线上的最小； D. 理论轮廓线上的最小。 29. 凸轮机构中的压力角是指 A 之间所夹的锐角。

A.凸轮上接触点的法线与从动件的运动方向； B. 凸轮上接触点的法线与该点线速度 C. 凸轮上接触点的切线与从动件的运动方向； D. 不确定。

30. 通常情况下，避免滚子从动件凸轮机构运动失真的比较合理的措施是 B 。

A. 增大滚子半径 ；B. 减小滚子半径 ；C.增大偏心距 ；D. 减小基圆半径。 31. 在凸轮机构中，要求传动效率高，利于润滑且高速传动的场合，应选用 A 。

A.平底从动件； B. 滚子从动件； C. 尖顶从动件； D.都可以。 32. 在凸轮机构中， B 盘形凸轮机构是最常用的凸轮机构。

A.平底从动件； B. 滚子从动件； C. 尖顶从动件；； D. 不确定。 33. 在凸轮机构中，在从动杆的下述运动规律中， A 具有刚性冲击。 A.等速运动； B.简谐运动； C.正弦加速度运动；D. 前三个都没有。 34. 在凸轮机构中，在从动杆的下述运动规律中， C 的冲击最小。 A.等速运动； B.简谐运动； C.正弦加速度运动； D. 不确定。 35. 在凸轮机构中，凸轮的基圆半径减小，则会使 B 。 A. 压力角减小，传动角增大； B. 压力角增大，传动角减小； C. 压力角和传动角都增大； D. 压力角和传动角都减小。 36. 在凸轮机构中，压力角越大，则机构的传动效率 A 。 A.越低； B.越高； C.不变； D. 不确定。

37. 在凸轮机构中，压力角增大，则会使从动件所受的有用分力 A 。 A.减小； B.增大； C. 不变； D. 不确定。

38.一对齿轮在传动时,它的一对 C 在作纯滚动（相对速度为0）。 A.分度圆 ； B. 基圆 ； C. 节圆 ； D. 齿根圆。 39.一对渐开线直齿圆柱齿轮要正确啮合，它们的 C 必须分别相等。

A. 模数和啮合角 ； B. 压力角和啮合角； C.模数和压力角 ；D. 模数和齿数。 40.一对渐开线圆柱齿轮啮合时,两齿轮的____C____相切。

A.分度圆 ； B. 基圆 ； C. 节圆 ； D. 齿根圆。 41. 一个直齿轮上的模数和压力角均为标准值的圆称为 D 。

7

A.基圆 ； B.齿顶圆 ； C.节圆 ； D.分度圆。 42. 渐开线齿轮齿廓上的曲率半径处处 B 。

A.相等 ； B.不相等 ； C.为零 ； D.无穷大。 43. 单个齿轮上的圆有 B 。

A.齿顶圆和齿根圆 ； B.齿顶圆，分度圆，基圆和齿根圆;

C.齿顶圆，分度圆，基圆，节圆，齿根圆; D. 齿顶圆，分度圆，基圆。 44. 一个渐开线圆柱齿轮上有两个可见圆和两个不可见圆,它们分别是： D 。 A. 分度圆、齿顶圆和基圆、齿根圆 ；B. 齿顶圆、基圆和分度圆、齿根圆； C. 分度圆、基圆和齿顶圆、齿根圆 ； D. 齿顶圆、齿根圆和分度圆、基圆。 45. 渐开线齿廓基圆上的压力角 C 。

A.大于零； B.小于零； C.等于零； D.等于20°

46. 用齿条刀具范成加工渐开线直齿圆柱齿轮，当齿数 B 时，将发生根切现象。A. Z=17 ； B. Z<17 ； C. Z>17 ； D. Z=18 。 47. 一对作减速传动的渐开线圆柱齿轮，其传动比i不等于 B 。

A. ω1/ω2 ； B. da2 /da1 ； C. z2/z1 ； D. db2 /db1 。 48. 一对标准直齿圆柱齿轮的标准中心距a不等于 B 。

A. r1+r2 ； B.( da2 +da1 )/2 ； C. ( d2 +d1 )/2 ； D.

r’1+r’2 。

49. 一对轴交角为90°的直齿圆锥齿轮在减速传动时，其传动比i不等于 B 。 A. tan?2 ； B. tan?1 ； C. z2/z1 ； D. r2 /r1 。

50. 在渐开线圆柱齿轮的下述切齿刀具中， A 属于成形法切齿刀具。 A. 盘形铣刀； B.齿轮插刀； C. 齿条插刀； D. 齿轮滚刀。 51. 在渐开线圆柱齿轮的下述切齿刀具中， D 的切齿效率最高。

A. 盘形铣刀； B.

齿轮插刀； C. 齿条插刀； D. 齿轮滚刀。

51. 若变位齿轮传动的类型为：零传动x1＋x2＝0，此时， D 是不合理的。

A. x1=x2＝0； B. x1= -x2

； C. x1>0 ； D. x2>0。

52．当两轴距离较远，且要求传动比准确时，宜采用 C 。

A. 带传动 ; B.一对齿轮传动 ; C. 轮系传动 ; D. 凸轮传动 53．用圆盘铣刀加工轴上键槽的优点是 C 。

A．装配方便； B．对中性好； C．应力集中小； D．键的轴向固定好。 54．在承受振动和变载荷的场合，应使用 C 来固定零件之间的相对位置。

A. 圆柱销 ； B. 圆锥销； C. 带槽的圆柱销 ；D. 带螺纹的圆锥销。 55.若组成运动副的两构件之间的相对运动是移动，则称这种运动副为 B 。 A.转动副； B.移动副； C.球面副； D.螺旋副。

8

56.渐开线齿轮的齿廓曲线形状取决于 D 大小。 A.分度圆 ； B.齿顶圆； C.齿根圆； D.基圆。 57.在平面机构中，机构具有确定运动的条件是机构的 A 。 A.自由度数等于主动件数；B.自由度数大于主动件数； C.自由度数小于主动件数；D.自由度数大于等于主动件数。

58．四个结构及性能相同的零件甲、乙、丙、丁，若承受最大应力的值都相等，而应力的循环特性r分别为+1、0、-0.5、-1，则其中最易发生失效的零件是 D A. 甲 ； B. 乙 ； C. 丙 ； D. 丁 。

59．某结构尺寸相同的零件，当采用 C 材料制造时，其有效应力集中最大。 A. HT200 ； B. 20号钢 ； C. 20CrMnTi ； D. 45号钢

60．某截面形状一定的零件，当其尺寸增大时，其疲劳强度将随之 B 。 A. 增高 ； B. 降低 ； C. 不变 ； D. 不确定。

61．某截面形状一定的零件，当其表面质量提高时，其疲劳极限值将随之 A 。 A. 提高 ； B. 降低 ； C. 不变 ； D. 不确定。 62.机械由于某些原因不能 C 时称为失效。

A.工作; B.连续工作; C.正常工作; D.负载工作。 63. 在进行机械零件的强度计算时，σ

-1代表材料的极限变应力，其脚标-1

代表 D 。

A. σa/σm=-1 ; B. σm/σa=-1 ; C. σmax/σmin=-1 ; D. σmin/σmax=-1 。

64．材料的疲劳曲线通常是在 C 条件下经过疲劳试验得出的。 A. 脉动循环变应力 ； B. 非对称循环变应力； C. 对称循环变应力 ； D. 静应力 。

65．机械零件经表面淬火或氮化等热处理之后，其疲劳强度将 C 。 A. 降低； B. 不变； C.提高； D. 提高或降低视实际处理方法而定。 66．在进行机械零件的应力分析时，下列四种叙述中， D 是正确的。

A．变应力只能由变载荷产生； B 变应力只能由静载荷产生； C．静载荷不能产生变应力； D 变应力可以由静载荷产生。

67．某零件用调质钢制造，其对称循环疲劳极限σ-1=360MPa，应力循环基数N0=6×107，材料常数m=9，当实际应力循环次数N=2×107时，有限寿命疲劳极限σ

-1N为 B MPa。

A．225； B．407； C．507； D．325。 提示：见P118公式 68．在螺纹连接中，按防松原理，采用止动垫片属于利用 B 防松。

A．附加摩擦力； B．专门防松元件；C．其他方法；D．增大预紧力。

69．当两个被连接件之一太厚，不宜制成通孔，且连接需要经常拆装时，往往采用 A 连接。

A.双头螺柱； B.螺栓 ； C.螺钉 ； D.紧定螺钉

9

70．螺纹连接防松的根本问题在于 C 。

A.增加螺纹连接的轴向力 ； B.增加螺纹连接的横向力； C.防止螺纹副的相对转动 ； D.增加螺纹连接的刚度。 71．在螺纹连接中，广泛使用的连接是 A 连接。 A.螺栓 ； B.螺柱 ； C.螺钉 ； D.紧定螺钉。

72．当两个被连接件之一太厚，不宜制成通孔，且连接不需要经常拆装时，往往

采用 C 连接。

A. 双头螺柱 ； B. 螺栓 ； C. 螺钉 ； D. 紧定螺钉。

73．被连接件受横向外力作用，若采用一组普通螺栓连接时，则靠 A 来传递外力。

A. 被连接件接合面间的摩擦力 ； B. 螺栓的拉伸和挤压；

C. 螺栓的剪切和挤压 ； D. 螺栓的剪切和被连接件的挤压。 74．螺纹的公称直径(管螺纹除外)是指它的 C 。

A. 小径d1 ； B. 中径d2 ； C. 大径d ； D. 都不是。

75．对于承受轴向载荷的紧螺栓连接，为了降低工作载荷的变化幅度（设螺栓刚度为kb，被连接件刚度为kc），应 B 。

A. 同时减小kb及kc ； B. 减小kb增大kc ； C. 同时增大kb及kc ； D. 增大kb减小kc 。

76. 被连接件受横向外力作用时，如采用普通螺栓连接，则螺栓可能的失效形式为 D 。 A．剪切或挤压破坏； B．拉断； C．扭转破坏； D．拉、扭断裂。 77．在螺栓连接中，有时在一个螺栓上采用双螺母，其目的是为了 C 。

A．提高强度； B．提高刚度； C．防松； D．减小每圈螺纹牙上的受力。 78．某螺栓的性能等级为8.8级，数字8.8代表 A 。

A．对螺栓材料的强度要求； B．对螺栓的制造精度要求； C．对螺栓材料的刚度要求； D．对螺栓材料的耐磨性要求。 79．用于薄壁形零件连接时，应采用 B 。

A． 普通粗牙螺纹； B．普通细牙螺纹； C．梯形螺纹； D．锯齿形螺纹。 80．在螺纹连接中，按防松原理，采用两个对顶螺母的防松方法属于 A 防松。 A．摩擦力； B．专门元件；C．其他方法；D．增大预紧力。

81．对于受轴向载荷的紧螺栓连接，在限定螺栓总拉力的条件下，提高螺栓疲劳强度的措施为 B 。

A．增加螺栓刚度，减小被连接件的刚度； B．减小螺栓刚度，增加被连接件的刚度； C．同时增加螺栓和被连接件的刚度； D．同时减小螺栓和被连接件的刚度。

10

82．在螺栓连接设计中，经常在螺栓孔处制作沉头座孔或凸台，其目的是： C。

A. 便于安装 ； B.便于安置放松装置 ； C. 避免螺栓受附加弯曲应力； D. 避免螺栓受拉力过大

83．紧螺栓连接强度公式??1.3Fa/(?d12/4)?[?]中，系数1.3是考虑 C 影响。 A．应力集中 ; B．安全系数; C．拉扭复合 ; D．弯曲作用。 D． 承载面积是按内径面积计算，但螺纹牙也承担一定的抗拉作用

84. 普通螺栓连接中，松连接和紧连接之间的主要区别是松螺栓的螺纹部分不承受 B 。

A．拉伸作用 ; B．扭转作用 ; C．挤压作用 ; D．弯曲作用。 85.某采用受拉普通螺栓连接的凸缘联轴器，在传递转矩时， D 。 A.螺栓的横截面受剪切 ; B.螺栓与螺栓孔配合面受挤压； C.螺栓同时受剪切与挤压; D.螺栓受拉伸与扭转作用。 86.用于连接的螺纹牙型为三角形，这是因为三角形螺纹 A 。 A. 牙根强度高，自锁性能好; B.传动效率高； C.防振性能好 ; D.自锁性能差。

87.对于连接用螺纹，主要要求连接可靠，自锁性能好，故常选用 A 。 A.升角小，单线三角形螺纹; B.升角大，双线三角形螺纹； C. 升角小，单线梯形螺纹; D.升角大，双线矩形螺纹。

88.当铰制孔用螺栓组连接承受横向载荷时，该螺栓组中的螺栓 D 。 A、只受剪切力作用 ; B、同时受到剪切与拉伸作用； C、只受拉力作用; D、既受剪切，也受挤压作用。

89.计算紧螺栓连接的拉伸强度时，考虑到拉伸与扭转复合作用，应将拉伸载荷增加 到原来的 B 倍。

A. l.l ; B. l.3 ; C. 1.25 ; D. 0.3 。

90.在同一螺栓组中，螺栓的材料、直径和长度均应相同，这是为了 D 。 A.提高强度; B.提高刚度; C.外形美观; D.降低成本。

91. 单个紧螺栓连接在同时受到预紧力F0和轴向工作载荷FE作用后，螺栓受到的总拉力Fa C F0+FE

A.大于 ; B.等于 ; C.小于 ; D.大于或等于。 92.若要提高轴向变载荷作用的紧螺栓的疲劳强度，则可： B A.在被连接件间加软橡胶垫片； B.增大螺栓长度； C.采用精制螺栓 ； D.加防松装置。 93．普通平键连接在工作时，键的主要失效形式为 B 。 A.键受剪切破坏 ; B.键侧面受挤压破坏； C.剪切与挤压同时产生 ; D.磨损和键被剪断。

11

94．在轴、毂连接中，如果需要用两个切向键时，此时在轴上应使它们沿圆周相隔 B 。 A. 90° ； B. 120°~130° ； C. 150° ； D. 180°。 95．若采用两只楔键连接，则它们的分布是在周向相隔 A 。

A. 100° ； B. 180° ； C. 80° ； D. 150°。

96．设某个平键连接能传递的最大扭矩为T，现要传递的扭矩增大为1.5T，则最好应 D 。

A. 把键长L增加到1.5倍； B. 把键宽b增加到1.5倍； C. 把键高h增加到1.5倍； D. 安装一对平键。 97．当轮毂在轴上的轴向移动距离较小时，易选用 C 连接。

A. 普通平键 ； B. 半圆键； C. 导向平键 ；D. 楔键。 98．由一对楔键组成的切向键连接的斜度是做在 C 上的。

A．轮毂键槽底面； B．轴的键槽底面； C．一对键的接触面； D．键的侧面。 99．在轴上需要两个平键固定一个零件时，这两个平键在圆周方向上应相隔 A 。 A. 180° ； B. 90° ； C. 120° ； D. 135° 。

12

三、简答题和作图题

1. 请写出机器与机构的区别。( 6分 )

答：机构只是一个构件系统，而机器除构件系统之外，还包含电气、液压等其他装置； 机构只用于传递运动和力，而机器除传递运动和力之外，还具有变换或传递能量、物料、信息的功能。

2. 请简单写出常用机构和通用零件的定义，并各举三个实例。( 6分 )

答：常用机构是机器中普遍使用的机构，例如，连杆机构，凸轮机构，齿轮机构。 通用零件是机器中普遍使用的零件，例如，齿轮，螺钉，轴。

3. 请作图设计一导杆机构。已知机架长度l4=45mm，行程速比系数K=2.6，试求导杆的摇角ψ并作图求出曲柄的长度l1 ( 7分 ) 答：1) 求导杆的摇角ψ

ψ＝θ＝180o(K-1)/(K+1) ＝180o(2.6-1)/(2.6+1) ＝80o

2) 画出右图所示图形，其上三角形AB1C 为直角三角形，已知AC=l4=45mm , 曲柄长度l1=AC×sin(ψ

/2)

=45×sin(40o)=28.925mm

或在尽量精确绘图后从图中量出l1（图解法）。绘图步骤见教材P33页

4. 请根据示意图上标明的四杆尺寸值来判断下述三种机构各属于括号内哪一种机构（曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构）？（提示：带细斜线的构件为机架）（8分）

答： 根据以下规则判定机构类型：

存在整转副的条件：最短杆与最长杆长度之和≤其余两杆长度之和，若符合该条件，则按以下规则判定，否则只能是双摇杆机构： 1）以最短杆邻边为机架是曲柄摇杆机构； 2）以最短杆为机架是双曲柄机构； 3）以最短杆对边为机架是双摇杆机构。

上面3个机构都符合存在整转副的条件，由此得出：

（A）图机构为曲柄摇杆机构。 （B）图机构为双曲柄机构。 （C）图机构为双摇杆机构。

13

5. 加大平面四杆机构原动件上的驱动力，能否使该机构越过死点位置？为什么？

答：不能。根据机构死点的概念，因为在死点位置的传动角为0°，驱动力的有效分力为0，机构无法运动。加大驱动力后，传动角仍为0°，驱动力的有效分力仍为0。

6. 图示为尖顶对心直动从动件盘形凸轮机构。已知凸轮为一偏心圆，其半径R=40mm，圆心C点到固定铰链O点的距离S=20mm，从动件导轨延伸线通过固定铰链O点，试： 1）在图上画出凸轮的基圆并求出其半径r0 2）求出从动件的升程h大小并在图上标出 3）写出图上A点的压力角大小 （8分）

答：1)画基圆，见右下图，其半径

r0=R-S=40-20=20mm

2) 升程h=2(R- r0) =2(40-20)=40mm

(也可以另精确作图并从图上量出)

3）A点压力角为零(法线与从动件运动方向重合)。

7. 某凸轮机构从动件的推程运动规律为简谐运动，设凸轮推程运动角为φ，从动件的升程为h，试定性画出从动件推程的位移s、速度v和加速度a线图并写出其在何处有冲击。（7分）

答：1）位移s、速度v和加速度a线图见右图

2）在开始和终止处，理论上a为有限值，会产生柔性冲击。

14

8. 某凸轮机构从动件的推程运动规律为等速运动，设凸轮推程运动角为φ，从动件的升程为h，试定性画出从动件推程的位移s、速度v和加速度a线图并写出其推程运动方程和最大加速度值及其发生位置。（8分）

答：1）推程的位移s、速度v和加速度a线图如下图所示。

从加速度a线图中可看出：最大加速度为无穷大，发生在起点和终点。 2）推程运动方程为：

?h位移方程：s?????h???速度：v?v0????加速度方程：a?0??9.一偏置直动尖项从动件盘形凸轮机构如图所示。已知凸轮为一半径R=30mm的偏心圆盘，几何中心为A，回转中心为O，从动件偏距OD=e=10mm，OA=10mm。凸轮以等角速度?顺时针方向转动。当凸轮在图示位置，即AD?BD时，试求： （1）凸轮的基圆半径r0；（2）图示位置的凸轮机构压力角?； （3）图示位置的凸轮转角?；（4）图示位置的从动件的位移s； 提示：要求在图上画出r0、?、? 。

答：(1) 基圆半径ro=R-OA=30-10=20mm（见图，用反转法绘图）

20(2) tan??AD??0.89，??41.81?22 BD30?20 (3)

OD010cos????0.5，??60?

OB020

(4)

s?

AB2?AD2?OB0?OD022

?302?202?202?102?5.04mm15

10.图示为一偏置式直动尖底从动件盘形凸轮机构。已知从动件尖底与凸轮廓线在B0点接触时为初始位置。试用作图法在图上标出：

(1)当凸轮从初始位置转过?1=90°时，从动件走过的位移S1；

(2)当从动件尖底与凸轮廓线在B2点接触时，凸轮转过的相应角度?2。 说明：不必作文字说明，但必须保留作图线；

答：(1)如图所示，正确作出偏距圆。 按-ω（反转法）方向转90°，在图上正确标出S1 。

(2)过B2点作偏距圆切线，正确标出?2角。

11. 齿轮的切齿方法按其原理可分为哪两类？试写出5种加工齿轮刀具的名称和所属类型。 答： 1）分为成形法和范成法两类。

2）成形法：盘形铣刀，指状铣刀；

范成法：齿轮插刀，齿条插刀，齿轮滚刀。

12. 请写出齿轮机构的优点

答：1) 使用的圆周速度和功率范围广；

2) 效率较高； 3) 传动比稳定 ； 4) 寿命长;

5 ) 工作可靠性高;

6) 可实现平行轴、任意角相交轴和交错轴之间的传动。

16

13. 试写出平键的失效形式和相应计算公式？（6分） 答: 平键连接有普通平键连接和导向平键连接： 1）对于普通平键连接（静连接），其主要失效形式是工作面被压溃，因此，通常只按工作面上的挤压应力进行强度校核计算。 2） 对于导向平键连接（动连接），其主要失效形式是工作面的过度磨损，通常按工作面上的压强进行条件性的强度校核计算。

普通平键连接的强度条件公式为：?p?4T???pdhl?

导向平键连接的强度条件公式为：p?4T

dhl??p?

14．请写出渐开线斜齿圆柱齿轮的优缺点（5分）

答：优点：1）啮合性能好，运转平稳，噪音小。

2）重合度大，承载能力高，运转平稳，适合高速传动。 3）比直齿轮的不根切齿数小。

缺点：产生轴向力Fa ，且随螺旋角β增大而增大，一般取β= 8°～20°。

15．请写出一对斜齿圆柱齿轮正确啮合的条件。

答：一对斜齿圆柱齿轮正确啮合的条件是：两轮的法面模数和压力角应分别相等，且其螺旋角必须匹配,即:

外啮合：β1= -β2 旋向相反；mn1=mn2 ；α

、

=α

内啮合：β1= β2 旋向相同；mn1=mn2 ；αn1 =α

n1

n2

n2

16．请写出一对直齿圆锥齿轮正确啮合的条件。 答：一对直齿圆锥齿轮正确啮合的条件是： 1）两轮大端模数和压力角必须分别相等， 2）两轮的外锥距也必须分别相等。

17．什么叫标准齿轮？

答：在分度圆上：压力角=20，齿顶高和齿根高均为标准值，齿厚等于齿槽宽的齿轮。

18．一对标准直齿轮，安装中心距比标准值略大，试定性说明以下参数变化情况： （1）齿侧间隙；（2）节圆直径；（3）分度圆；（4）顶隙。 答：（1）齿侧间隙增加； （2）节圆直径变大； （3）不变； （4）顶隙变大。

19．什么是轮系、定轴轮系、周转轮系和复合轮系？（8分） 答：轮系：是由一系列互相啮合的齿轮组成的传动系统。

定轴轮系：传动时每个齿轮的几何轴线都是固定的轮系。

17

0

周转轮系：是运转时至少有一个齿轮的几何轴线绕另一个齿轮的几何轴线转动的轮系。 复合轮系：是由定轴轮系和周转轮系或由两个及以上的周转轮系构成的复杂轮系。

20.花键连接与平键连接相比，有那些优点？请写出其适用场合(6分)

答：1）优点：与平键比，其承载能力高、对轴的削弱程度小 、定心好、导向性能好； 2）适用于定心精度要求高、载荷大或经常滑移的连接 。

21．渐开线齿廓是齿轮最常用的齿廓，请写出渐开线的特性（5分） 答：1）圆弧AB = 直线BK

2）渐开线上任意点的法线切于基圆。 3）离中心越远，渐开线上的压力角越大。 4）渐开线形状取决于基圆。 5）基圆内无渐开线。

22. 根据应力随时间的变化情况，应力分哪些类型（要细分）？请写出其循环特性r值（或公式）并画出其应力变化示意图。（8分） 答：1）应力分为：

（a）静应力，其循环特性r＝＋1

（b）不对称循环变应力，其循环特性r= ?min / ?max （c）对称循环变应力，其循环特性r＝-1 （d）脉动循环变应力，其循环特性r＝0 2）各应力变化示意图分别为：

23. 在轴与轮毂的连接中设计使用普通平键时，普通平键的截面尺寸b×h和长度尺寸L是如何选择和确定的？ (5分)

答: 1）普通平键的截面尺寸b×h是按键所在轴段的直径d从标准中选定。(2分)

2） 普通平键的长度L一般可按轮毂的长度而定，即键长等于或略小于轮毂的长度，所

选定的键长应符合标准规定的长度系列。(3分)

18

24. 何为磨损和耐磨性？请写出机械中磨损的主要类型。（6分） 答：1）磨损：运动副中，摩擦表面物质不断损失的现象； 耐磨性：零件抗磨损的能力。 2）机械中磨损的主要类型有： （1）磨粒磨损；

（2）粘着磨损(胶合磨损)； （3）疲劳磨损(疲劳点蚀)； （4）腐蚀磨损。

25. 什么叫机械零件的计算准则？机械零件常用的计算准则有那些？

答：机械零件的计算准则就是为防止机械零件的失效而制定的判定条件；

常用的准则有强度准则，刚度准则，寿命准则，振动稳定性准则，可靠性准则等。

26. 螺纹连接防松的根本问题是什么？螺纹连接的常用防松方法有那些？请分别写出2个实例(8分)

答：1）螺纹防松的根本问题在于防止螺旋副在受载时发生相对转动。

2）螺纹连接的常用防松方法有：

（1）利用附加摩擦力防松，例如，弹簧垫圈、对顶螺母；

（2）采用专门防松元件防松，例如，止动垫片、槽形螺母和开口销；

（3）其他方法防松等 ，例如，冲点法、粘合法。

27．请写出螺纹连接的四种基本类型的名称（4分） 答：螺纹连接的四种基本类型是： （1）螺栓连接; （2）双头螺柱连接;

（3）螺钉连接;

（4）紧定螺钉连接。

28. 为什么螺母的螺纹圈数不宜大于8~10？通常采用哪些结构形式可以使各圈螺纹牙的载荷分布趋于均匀？

答：在螺纹连接中，约有1/3的载荷集中在第一圈上，第8~10圈以后的螺纹牙几乎不承受载荷。因此采用螺纹牙圈数多于8~10的加厚螺母，并不能提高螺纹连接的强度。 采用悬置螺母、环槽螺母，可以使各圈螺纹牙上的载荷分布趋于均匀。

19

29．受拉普通螺栓连接和铰制孔用螺栓连接主要失效形式分别是什么？试写出二者的设计准则（8分）

答: 1）对于受拉普通螺栓，其主要破坏形式是螺栓杆螺纹部分发生断裂，因而其设计准则是保证螺栓的静力或疲劳拉伸强度。(4分)

2）对于受剪铰制孔用螺栓，其主要破坏形式是螺栓杆和孔壁的贴合面上出现压溃或螺栓杆被剪断，其设计准则是保证连接的挤压强度和螺栓的剪切强度，其中连接的挤压强度对连接的可靠性起决定作用。(4分)

30.试指出下列图中的错误结构及其原因，并画出正确的结构图。（6分）

（1）半圆键连接 （2）传递双向转矩的切向键连接

答：（1）因为半圆键连接两侧面是工作面，而上下表面是非工作面，故键的上表面和轮毂的键槽底面间应留有间隙。正确的结构如题解图（a）所示。 （3分）

（2）当传递双向转矩时，必须用两个切向键，而且两者间的夹角应为120 o~130o，所以本题的两切向键的画法错且夹角值不对，此外右侧的一个切向键的一个边没有与轴剖面的半径方向对准。正确的结构如题解图（b）所示。(3分)

(a） （b）

20

四、计算题

1．计算图示机构的自由度F（如有复合铰链、局部自由度、虚约束，必须指出），并指出该机构具有确定运动的条件是什么？ (10分)

提示： 每个图示机构自由度F的计算就是一个计算题，请按照下面的参考答案格式进行。

图 A）

图 B） 图 C）

图 D ） 图 E）

21

3

2O 2 03 H O1

1

OH

图 F ） 图 G）

解：A） 计算图A）的自由度F： （10分）

1） C处为复合铰链,

F处为局部自由度,

E处为虚约束（见上面的图A）） 活动构件数n=7， 低副数PL=9， 高副数PH=1 机构的自由度为：

F?3n?2PL?PH?3?7?2?9?1?2

2） 该机构具有确定运动的条件：需要2个原动(主动)件。

22

图B） 图C）

B） 计算图B）的自由度F： （10分）

1）没有复合铰链、 A处为局部自由度、 没有虚约束

活动构件数n=8，低副数PL=11，高副数PH=1

机构的自由度为： F?3n?2PL?PH?3?8?2?11?1?12）该机构具有确定运动的条件：需要1个原动件。

C） 计算图C）的自由度F： （10分）

1）A处为复合铰链、 B处为局部自由度、 没有虚约束

活动构件数n=9，低副数PL=12，高副数PH=2

机构的自由度为： F?3n?2PL?PH?3?9?2?12?2?12）该机构具有确定运动的条件：需要1个原动件。

23

图E） 图D）

D） 计算图D）的自由度F： （10分）

1）B、C、D处为复合铰链、 没有局部自由度、 没有虚约束

活动构件数n=6，低副数PL=7，高副数PH=3 机构的自由度为： F?3n?2PL?PH?3?6?2?7?3?12）该机构具有确定运动的条件：需要1个原动件。

E） 计算图E）的自由度F： （10分）

无复合铰链、 滚子处为局部自由度、

构件5上方为虚约束（绿色机架）

活动构件数n=6，低副数PL=8，高副数PH=1 机构的自由度为： F?3n?2PL?PH?3?6?2?8?1?12）该机构具有确定运动的条件：需要1个原动件。

24

3

03 O

2 O2 H

1 H

图F）差动轮系 图G）圆盘锯机构

F） 计算图F）的自由度F：

1

O

1）O1处为复合铰链、 没有局部自由度、 没有虚约束

活动构件数n=4低副数PL=4，高副数PH=2 机构的自由度为： F?3n?2PL?PH?3?4?2?4?2?22）该机构具有确定运动的条件：需要2个原动件。

G） 计算图G）的自由度F：

1）A、F、C、D处为复合铰链、 没有局部自由度、 没有虚约束。

活动构件数n=7，低副数PL=10高副数PH=0 机构的自由度为： F?3n?2PL?PH?3?7?2?10?0?12）该机构具有确定运动的条件：需要1个原动件。

25

2.已知一铰链四杆机构，AD为机架，AB和CD为连架杆、BC为连杆，其中三杆长度已知（见图）。试求：AD取何值时分别得到曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构？

解:1）该机构为曲柄摇杆机构时， AB必为最短杆。分两种情况讨论：

①AD不是最长杆时，AD≤200，应有： AB+BC≤CD+AD → AD≥AB+BC-CD AD≥90+200-150=140 → 140≤AD≤200

②AD为最长杆时，200≤AD，应有： AB+AD≤BC+CD → AD≤BC+CD-AB AD≤200+150-90=260→ 200≤AD≤260 综合上述两种情况得：

∴140mm≤AD≤260mm时，为曲柄摇杆机构

2）该机构为双曲柄机构时，AD必为最短杆（最短杆为机架），而BC则为最长杆。 此时应有：

AD+BC≤AB+CD → AD ≤ AB+CD-BC AD ≤ 90+150-200=40

∴0

3）要使该机构为双摇杆机构，则AD应取上述2种情况区间以外的值。 即：40 < AD < 140mm，或：260 < AD < 440mm

其中：AD < AB+BC+CD = 90+200+150= 440 mm，属于装配条件要求。

3.已知一铰链四杆机构，AD为机架，AB和CD为连架杆、BC为连杆，其中三杆长度已知（见图）。若取AD=210mm，试：计算该机构的极位夹角θ、行程速比系数K和最小传动角γmin 。

解: 设AB=a，BC=b，DC=c，AD=d，见下2个图。 该机构的极位夹角θ可作图（见下图），由解析法计算： ∠θ =∠C1AD-∠C2AD — ①

∠C1AD =arccos{[(b-a)+d-c]/[2*(b-a)*d]} =arccos{0.7294}= 43.164— ② ∠C2AD =arccos{[(b+a)+d-c]/[2*(b+a)*d]} =arccos{0.8678}= 29.796— ③ 联立求解①、②、③式，得：

2

22

o

2

22

o

∠θ =13.368o

26

计算行程速比系数：

K=(180 o +θ)/(180 o -θ)

=(180 o +13.368 o)/(180 o -13.368 o) = 1.1605

最小传动角出现在曲柄与机架共线的两个位置之一处，见下图。 γ1=∠B1C1D=arccos{[b+c-(d-a)]/(2bc)} =arccos{0.8017}=36.707

γ2=180 -∠B2C2D=180 -arccos{[b+c-(d+a)]/(2bc)} =180 -arccos{0.4583}= 62.723 最小传动角:γ

min=min(γ1 ,γ2) = 36. 707

222o

o222 oo

o

5．已知一对外啮合正常齿标准斜齿圆柱齿轮的中心距a=200mm，齿数z1=23，z2=75，法面模数mn=4mm，试求：1）齿轮的螺旋角?、小齿轮的分度圆直径和当量齿数。 2）小齿轮的基圆直径、齿顶圆直径和齿根圆直径 。(12分) 解：1） 螺旋角β：∵

cosβ＝mn(z1＋z2)/2/a

＝4(23＋75)/2/200=0.98

∴ β

＝11.478o

=4×23/0.98=93.878mm

分度圆直径：d1=mnz1/ cosβ 当量齿数：zv1= z1/ cos

3

β=23/0.983=24.437

27

2) 齿顶圆直径：da1= d1＋2mn=93.878＋2×4=101.878mm 齿根圆直径：df1= d1－2.5mn

=93.878－2.5×4=83.878mm

基圆直径：db1= d1×cosαn

=93.878×cos20o=88.216mm

6.已知一对外啮合标准直齿圆柱齿轮传动的标准中心距a=108mm，传动比i=3，小齿轮的齿数z1=18。试计算大齿轮的齿数z2、齿轮的模数m和两轮的分度圆直径、齿顶圆直径。 解：∵i=

z2z1=3

∴齿数z2=iz1=3×18=54 ∵a=m(z1+z2)

22a2?108? ∴模数m= =3mm z1?z218?54 分度圆直径： d1=mz1=3×18=54mm d2=mz2=3×54=162mm 齿顶圆直径： da1=d1+2m=54+6=60mm da2=d2+2m=162+6=168mm

7．一对渐开线标准圆柱直齿轮外啮合传动，已知该对齿轮的模数m = 5mm，中心距a=350mm，

**

分度圆压力角α=20o,传动比i=9/5，齿顶高系数ha=1,径向间隙系数C=0.25。试求出：两齿轮的齿数、分度圆半径、齿顶圆半径、节圆半径、齿根圆半径及啮合角α’。

解： a=m(z1＋z2)/2=mz1(1＋i)/2=5×z1(1+9/5)/2=350

小齿轮齿数z1=50

大齿轮齿数z2=z1×i=50×9/5=90

小齿轮分度圆半径r1=mz1/2=5×50/2=125mm 大齿轮分度圆半径r2=mz2/2=5×90/2=225mm

小齿轮齿顶圆半径ra1= r1＋ha*m=125＋1×5=130mm 大齿轮齿顶圆半径ra2= r2＋ha*m=225＋1×5=230mm 小齿轮节圆半径r1’= r1=125mm

28

大齿轮节圆半径r2’= r2=225mm

小齿轮齿根圆半径rf1= r1-(ha* +C)m =125-1.25×5=123.75mm

*

大齿轮齿根圆半径rf2= r2-(ha +C)m=225-1.25×5=218.75mm

**

啮合角α’=α=20o

8．有一对外啮合正常齿制的斜齿圆柱齿轮机构，现大齿轮2已丢失，留下小齿轮1。已知中心距a＝112mm，z1＝38，da1＝101.741mm，齿轮的螺旋角?=10.788 o，试计算： 1）大齿轮的模数mn（圆整为附录中的标准值），齿数z2（要圆整）及当量齿数。 2）大齿轮的分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径和基圆直径。

附录：模数mn部分标准系列值：1，1.25，1.5，2，2.5，3，4，5，6，8 （13分） 解：1）计算大齿轮的模数，齿数及当量齿数。 ∵ da1= d1＋2 mn = mn (z1/ cosβ

+2) = mn (38/0.982+2)=101.741mm

∴ mn＝2.5mm（查最接近的模数mn标准系列值之后） ∵

cosβ＝mn(z1＋z2)/2/a＝2.5(38＋z2)/2/112=0.982

∴ z2=49.987，考虑到小齿轮的测量误差等原因，计算出的z2不是整数，应进行圆整， 即：z2＝50

重新计算螺旋角：cosβ＝mn(z1＋z2)/2 /a =2.5×(38+50)/2/112=0.982

β=10.788

当量齿数：zv2= z2/ cos

3

β=50/0.9823=52.8

2）计算分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径和基圆直径。

分度圆直径：d2=mnz2/ cosβ

=2.5×50/0.982=127.291mm

齿顶圆直径：da2= d2＋2mn=127.291＋2×2.5=132.291mm 齿根圆直径：df2= d2－2.5mn =127.291－2.5×2.5=121.041mm 基圆直径：db2= d2×cosαn =127.291×cos20

29

o

=119.614mm

9．图示定轴轮系中，已知各齿轮齿数为：z1= z2′= z3′=15，z2=25，z3= z4=30，z4′=2（左旋），z5=60，z5′=20（其模数m=6mm）。若n1=500r/min，转向如图所示，求齿条6的线速度v的大小和方向。 提示：即齿轮z5′节点处的速度大小和方向 解： in1Z2?Z3?Z4?Z525?30?30 15?n?Z??60?200,51?Z2'?Z3'?Z4'15?15?15?2

nn1 5?i?500?2.5r/min?n5'15200v ? ? ? r2 ? n 5 ' mZ 2 5 ' 5 ' ?

60 ? 25 ' ? ? ? 2 . 5 60 ? 6 ? 20 2

? 15 . 7 mm / s 齿条速度方向向下（用箭头法+左手法则判断）。

10．已知：某机械零件所受的最大应力为?max?199Mpa ，最小应力为?min?119Mpa，试求其平均应力、应力幅和应力循环特性。 （6分） 解：

应力幅： ??max??min199?a?2?1192?40Mpa平均应力：????min199?119m?max2?2?159Mpa

循环特性：r??min119???0.598max199

11. 图示的螺栓连接中，连接件接合面之间的摩擦系数f=0.20，可靠性系数C=1.2，采用2个M20（d1=17.294mm）的普通螺栓连接，其许用拉应力[σ]=160MPa，试计算该连接允许传递的最大载荷F=?（8分）

解：由mzF.2?F0f?CF得：F0?12?2?0.2?1.5F

式中：接合面数m=2，螺栓个数z=2 ，f=0.2 ，C=1.2

30

由?e?1.3Fa1.3F0?????得：4?1.3?1.5F????

21122?d1?d1?d144因而有：Fmax?

?d1???21.3?1.5?4???17.2942?1604?1.3?1.5?19273.75N

12.图示为2种普通螺栓连接结构，其中单个螺栓所能承受的总拉力Fa最大为4000N，接合面间的摩擦系数f=0.3，可靠性系数C=1.2，每组螺栓数目为2个。若已知残余预紧力

FR是工作载荷FE的1.5倍。试分别计算二种连接方式所能承受的最大外载荷。 (9分)

解 当Fa =4000N时，连接能承受最大外载荷。 (A)图： F0 =Fa =4000N，由fF0zm?CF

得： F =fF0zm/C = 0.3×4000 ×2×1/1.2=2000N

式中：接合面数m=1，螺栓个数z=2 ，f=0.3 ，C=1.2

连接能承受最大横向载荷F=2000N。

(B)图: 由 Fa =FR+FE= FE + 1.5FE =2.5FE

得： FE= Fa /2.5=4000/2.5=1600N

2个螺栓的总轴向外载荷FQ=zFE=2FE=3200N 连接能承受最大轴向外载荷FQ=3200N。

13.图示框架用2个M20的普通螺栓固定在厂房的钢梁上。螺栓用测力扳手预紧，许用安全

系数S=2，框架承受径向载荷Q=40KN。试求：

1）螺栓的总拉力（取残余预紧力为工作载荷的0.6倍） 2）该螺栓连接的强度是否满足？（注：螺栓性能级别为

5.8，d1=17.294mm）（10分）

解:1）螺栓总拉力Fa=FE+FR

∵FE=Q/z=40000/2=20000N， FR=0.6FE=12000N

∴Fa=20000+12000=32000N 2）校核螺栓连接的强度：

??e?4?1.3Fa4?1.3?32000??177.098MPa??d12??17.2942

31

????

?s500?0.8??200MPa S2??e????，满足强度要求

14．下图所示的汽缸盖用普通螺栓连接，已知汽缸的内径D=100mm，汽缸内的工作压力

p=3.6MPa，所用普通螺栓的个数Z=6，螺栓的性能等级为8.8级，要求工作时连接的残余预紧力FR为螺栓工作载荷FE的1.5 倍，请计算： （1）每个螺栓的总拉伸载荷Fa；

（2）当安全系数S=1.5时，求螺栓的最小直径d1 。(12分)

解：（1）6个螺栓所受的轴向总载荷为:

1122F??p??D?3.6???100?28274.3N44

每个螺栓所受的工作载荷：残余预紧力：FF 1FE????28274.3?4712.4NZ6

R?1.5FE?1.5?4712.4?7068.6N每个螺栓所受的总载荷 F?F?F?4712.4?7068.6?11781N

aER（2）

4?1.3F a ? 当量应力 ???[?]e2?d1 许用应力 [?]??s?0.8?800?426.667Mpa

S1.54?1.3Fa?4?1.3?11781?6.76mm ?螺栓小径d?1?[?]??426.667 提示：?由性能等级8.8算出，要记住8.8的含义。

s

32

16.在某一受轴向变载荷的紧螺栓连接中，已知该普通螺栓所受预紧力Fo=25000N，工作载荷FE=0~18000N之间变化，螺栓刚度kb与被连接件刚度kc满足5kb =kc，螺栓公称直径d=16mm(d1=13.835mm)，螺栓的性能等级为8.8级，试求：

（1）该螺栓在工作时受到的最大总拉伸载荷及最小总拉伸载荷Famax及Famin； （2）在工作载荷FE为多少时，被连接件接合面之间将开始出现间隙？ （3）当安全系数S=2时，校核螺栓连接在工作时强度是否满足？ （12分）

解：（1）计算螺栓在工作时受到的最大总拉伸载荷及最小总拉伸载荷Famax及Famin

由Fkba?Fo?kFE知： b?kc当FE=18000N时受最大总拉伸载荷：Fkbamax?Fo?kkF?25000?kbE?5k?18000b?ckbb?28000N

当FE=0N时受最小总拉伸载荷：Famin?Fo?25000N（2）当残余预紧力FR=0时, 被连接件接合面之间将开始出现间隙: 即 FR?Fkc5C0-k?kF25000-bE?FE?0

bcCb?5Cb则F6E?5?25000?30000N 即当FE=30000N时，被连接件接合面之间开始出现间隙。 （3）校核螺栓连接在工作时的强度: 螺栓当量应力：?4?1.3Famaxe??d21 ?4?1.3?28000??13.8352?242MPa 螺栓许用应力：[?]??s0.8?800S?2?320Mpa

? ?e?[?], ?强度满足。

33

15. 下图所示为两根钢梁用8个性能等级为4.6级的受拉普通螺栓与两块钢盖板相连接，使用的螺栓为M12(d1=10.10mm) ，摩擦系数f =0.2，可靠性系数C=1.2，安全系数S=1.5。试求：钢梁能承受的最大横向拉力F 。 （9分）

解：由性能等级4.6级得：σs=400×0.6=240Mpa；[σ]=σs／S=160Mpa

由螺栓的强度条件σe=4×1.3Fa/?d12≤[σ] 求F0

F0= Fa≤?d12×[σ]／5.2=3.1416×10.12×160/5.2=9860.757 N 由结合面不滑移条件mzF0f≥CF 得：

F≤mzF0f/C =2×4×9860.757×0.2／1.2=13147.677 N 式中：m=2，z=4（提示:不是8个，是4个螺栓受力F） ，f=0.2 ，C=1.2

34