机械设计基础 习题册(上)
机械设计基础课程组
目 录
第1章 静力学基本概念和受力分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3 第2章 平面汇交力系的合成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6 第3章 力矩与力偶．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8 第4章 第5章 第6章 第7章 第8章 第9章
平面任意力系 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10 平面机构的结构分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12 平面连杆机构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17 凸轮机构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22 齿轮传动 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25 蜗杆传动 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．33
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第１章 静力学基本概念和受力分析
一、填空题
1．所谓平衡，是指物体相对参考系保持 静止 或做 匀速直线 运动。 2．力是物体间的 相互机械 作用，力的国际制单位是 牛 。
3．力的作用效果取决于力的三要素，即：力的 大小 、力的 方向 和力的 作用点 。 4．物体的受力分析有两个步骤：一是取 分离体 ，二是画 受力图 。
5．刚体受两个力处于平衡状态的充要条件是：这两个力 大小相等 、 方向相反 ，且作用在 同一直线上 上。
6．柔性约束的约束反力只能是 拉 力，作用在连接点，作用线沿绳索方向，且 背离 物体。
7．光滑面约束的约束反力沿接触面的 法线 方向，且 指向 物体。 8．铰链支座的约束反力通过圆销的 中心 。活动铰链支座的约束反力 垂直 支承面；而固定铰链支座的约束反力方向一般不能确定，通常用两个 正交 的分力来表示。
9．作用于刚体上的力，可沿其 作用线 移动到刚体内任意点，而不会改变力的作用效果，这称为力的可传性原理。
二、选择题
1．约束反力方向不能直接确定的约束是 C 。
A．柔体约束 B．光滑面约束 C．固定铰链支座 D．活动铰链支座 2．二力平衡公理说明了 B 。
A．力永远是成对出现的 B．同一物体上两力的平衡条件 C．两物体间的的相互关系 D．都不正确
3．在静力分析时，通常忽略物体的变形对受力平衡的影响，即把物体视为 A 。 A．刚体 B．质点 C．平衡体 D．二力构件
4．力对物体的作用效应有两种，其中使物体的运动状态发生改变，称为力的 D 。 A．内效应 B． 运动效应 C．变形效应 D ．外效应 5．力可沿其作用线移动到刚体任意一点，而不会改变该力对物体的作用效果，该定理称为 C 。
2
A． 加减平衡力系公理B．平行四边形公理 C．力的可传性定理 D．力的平移公理 6．工程上常将受两个力作用而平衡的构件称为 A 。
A．二力构件 B．平衡构件 C．对称构件 D．以上都不正确 7．光滑面约束的约束反力的方向是沿接触面 A ，并指向物体。 A．公法线 B．公切线 C．垂线 D．中心线 8．在国际制单位中，力的单位是 A 。
A．牛顿 B．千克 C．帕 D．吨 9．在图 1.1中 B 是平衡力。
A．G和N B．G和N/ C．N和N/ D．都不正确 10．在图 1.1中 A 是作用力与反作用力。
A．N和N/ B．N和G C．N/和G D．都不正确 图 1.1
三、判断题
1．刚体受两个力，大小相等方向相反且作用在同一线上，则物体处于平衡状态。（√ ） 2．作用在刚体上的力，可沿其作用线在刚体上任意移动，而不改变作用效果。（√ ） 3．力对物体的作用效果，只会使物体改变运动形式，即产生外效应。（× ） 4．力系的合力肯定比各个分力大。（× ）
5．若刚体受到不平行的三力作用且平衡，则此三力的作用线必汇交于一点。（√ ） 6．两分力一定，则其合力大小和方向也一定；反之亦然。（× ） 7．若两个力大小相等，则这两个力就等效。（× ）
8．作用力与反作用力定律是指作用于同一物体上的两个力，若大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，则物体处于平衡状态。（× ）
9．固定铰链约束的约束反力方向一般不能直接确定。（√ ）
10．力对物体的效应不仅决定于它的大小，而且还决定于它的方向，所以力是矢量。（√ ） 11．力对物体的作用效果不仅与它的大小有关，还与力的方向有关，因此力是矢量。（√ ） 12．只受两力的物体，都称之为二力构件，且这两个力必然是相等的。（× ） 13．二力构件上的两个力，力的方向必在两作用点的连线上。（√ ）
14．固定铰链的约束反力方向不能确定，是用一个力偶和两个正交分力来表示。（× ） 15．约束反力的方向总是与阻碍的运动方向相反。（√ ）
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三、画物体受力图。
1．画出图1-2中球和杆的受力图。题中d)、e)、f)、g)、h)杆的自重不计。
a) b) c)
d) e) f)
g) h)
图 1.2
4
2．画出图1-3中杆和销的受力图，杆自重不计。
图 1.3
5
第２章 平面汇交力系的合成
一、填空题
1．通过力的合成，平面汇交力系最终的简化结果是：一个 力 。
2．平面汇交力系平衡的充要条件是： 合力为0 ；解析条件是： ∑Fx=0 、 ∑Fy=0 。
二 、选择题
1．汇交二力，其大小相等并与其合力一样大，此二力之间的夹角必为 C 。 A．0° B．90° C．120° D．180° 2．一物体受到两个共点力的作用，无论是在什么情况下，其合力 C 。 A．一定大于任意一个分力 B．至少比一个分力大 C．不大于两个分力大小的和，不小于两个分力大小的差 D．随两个分力夹角的增大而增大
3．有作用于同一点的两个力，其大小分别为6N和4N，今通过分析可知，无论两个力的方向如何，它们的合力大小都不可能是 D 。
A．4N B．6N C．10N D．1N
4．平面内三个共点力分别为3N、9N和6N，其合力的最大值和最小值分别为 B 。 A．24N和3N B．18N和0 C．6N和6N D．12N和9N 5．力与轴 C 时，则力在该轴上的投影为零。
A.平行 B.相交 C.垂直 D.以上均不正确 6．作用于平面内的力，可分解成两个共点力。力的分解可以有 D 解。 A.一个 B.两个 C.几个 D.无穷多
三．判断题
1．当力与坐标轴垂直时，力在该坐标轴上的投影为零。（√ ）
2．若两个力在同一轴上的投影相等，则这两个力的大小必定相等。（× ） 3．合力不可能小于力系中最小的那个分力。（× ）
4．作用于平面内的力，可分解成两个共点力，且分解结果是唯一的。（× ） 5．平面汇交力系的平衡方程有两个，可求解两个未知量。（√ ）
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四．计算题
1．如图2.1所示，已知各力F= 240N，α=30°，试计算各力在x轴和y轴上的投影。 解：F1X??F1??240N F1y?0
F2x?0 F2y??F2??240N
F?3X?F3.cos30?240?32?1203N F3y?F3.sin30??240?12?150N FF?34X??4.cos30??240???1203N 2Fn3?0?240?14y?F4.si2?120N F15X??F5.sin30???240???120N 2F5y?F?35.cos30?240??1203N 2 F6X??F6.cos30???240?3??1203N ?12F6y??F6.sin30??240?2??120N
2．如图2.2所示，已知各力F1= 200N，F2= 180N，G= 300N，FT= 240N，，试计算各力在坐标轴上的投影。
解：F1X?F1?200N F1y?0
F2x?0 F2y?F2?180N
Gx?0 Gy??G??300N 图 2.2
F?3 4X??F4.cos30??240? 2??1203NF?Ty?FT.sin30?240?12?120N
*3．系如图2.3所示的平面汇交力。已知各力F1＝600N，F2＝300N，F3＝400N，求力系的合力。
解：略。
图 2.3
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第３章 力矩与力偶
一、填空题
1．力对物体的转动效应是用 力矩 来度量。
2力矩的大小等于力的大小与 力臂 乘积，其国际制单位是 N.m 。 3．力矩是代数量，通常规定：力使物体绕矩心作 逆时针 方向转动时，力矩为正。 4．当力的作用线通过 矩心 时，力对点之矩为零。
5．一对等值、反向、不共线的平行力所组成的力系称为 力偶 。
6．力偶无合力，因此力偶不能用一个 力 来平衡。力偶对刚体只会产生 转动 效应，而不会产生移动效应。
7．力偶对物体的转动效应取决于力偶矩的 大小 、转向和力偶作用平面三要素。
二、判断题
1．所谓力臂，是指矩心到力的作用线的垂直距离。（√ ） 2．同力矩一样，力偶矩的国际制单位也为N.m。（√ ）
3．当力的作用线通过了矩心，无论力的大小如何，力矩肯定等于零。（√ ） 4．力偶对物体不仅会产生转动效应，而且会产生移动效应。（× ） 5．力偶的三个要素是：力偶矩的大小、方向和作用点。（× ） 6．力偶无合力，力偶不能用一个力来代替，也不能用力来平衡。（√ ）
三、计算题
1．如图3-1所示，已知F=350N，a=1500mm，b=500mm，分别求力F对杆左端点之矩。
a) b)
解：力的作用线通过O点，故： 解： MD(F)=F.（a.sin60°）
Mo(F)=0 ?350?1.5?3
2=45.5N.m
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c) d)
图 3.1
解：ME（F）=F.a 解：MA（F）=-F.b =350×1.5 =-350×0.5 =525 N.m =-175 N.m
2．如图3-2所示，F=200N，a=1200mm，b=500mm，试利用合力矩定理分别求力F对A点之矩。
图 3.2
31?解：FX?F.cos30?200??173.2N 解：FX?F.cos60??200??100N
223? Fy?F.sin30??200?1?100N Fy?F.sin60?200??173.2N
22MA（F）= MA（Fx）+ MA（Fy） MA（F）= MA（Fx）+ MA（Fy）
=-Fx.b+Fy.a =Fx.0+Fy.2a
=-173.2×0.5+100×1.2 =173.2×2.4 =33.4 N.m =415.68N.m *3．如图3-3所示，分别求力F对A、B、C、D点之矩。
图 3.3
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第四章 平面任意力系
一、填空题
1．作用在刚体上的力，可平移到刚体上的任意一点，但必须附加一个 力偶 。 2．平面任意力系向平面内任意点简化，可得到一个 力 和一个 力偶 ，分别称之为主矢和主矩。
3．固定端约束的约束反力是用两个 正交分力 和一个 力偶 来表示。 4．平面任意力系平衡的充要条件是：力系简化后的 主矢 与 主矩 同时等于零。
二、判断题
1．力可在刚体上沿作用线滑移，或平行移动，力的作用效果不会产生改变。（× ） 2．平面任意力系可简化到平面内任意点，其简化的结果是：一个合力。（× ） 3．固定端约束的约束反力的方向不确定，一般用两个正交分力来表示。（× ） 4．平面任意力系，只要简化后的主矢和主矩均为零时, 则该力系一定处于平衡。（√ ） 5．固定端约束同时限制了物体的移动和转动，因此其约束反力既有力，也有力偶。（√ ）
三、计算题
1．如图4.1所示，已知重物G=8KN，α=60°，β=30°，求绳AB和AC的拉力。 解（1）取点A为研究对象，画受力图：
（2）建立坐标系，如图所示： （3）列平衡方程： ΣFX =0: FAC－Gcos300=0 ΣFY=0: FAB－Ｇsin300=0 解方程得：
FAB=4kN, FAC=5.7kN
2．如图4.2所示，已知力F=10KN，求A点和B两点的约束反力。 解（1）取杆AB为研究对象，画受力图： （2）建立坐标系，如图所示： （3）列平衡方程： ΣFX =0: FAX-Fcos450=0 ΣFY=0: FAY+FB-Fsin450=0
ΣMA(F)=0: -F.(sin450*0.6)+FB*0.9=0 （4）解方程得：
FAX=7.1kN, FAY=2.4kN FB=4.7KN
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3．如图4.3所示，已知重物W=12KN，杆件自重不计，求A点和B两点的约束反力。
解（1）取销C为研究对象，画受力图 （2）建立坐标系，如图所示： （3）列平衡方程： ΣFX =0: -FAB-FBCcos600=0 ΣFY=0: -W+FBC-Fsin600=0 （4）解方程得：
FAB=6.9 kN，FBC =13.8kN
4．如图4.4所示，已知重物G=8KN，杆件自重不计，求绳AC的拉力和B点的约束反力。 解（1）取杆AB为研究对象，画受力图： （2）建立坐标系，如图所示： （3）列平衡方程： ΣFX =0: FBX-FTcos300=0 ΣFY=0: FBY+FTsin300-G=0
ΣMB(F)=0: FT(sin300*0.5)-G*0.3=0 （4）解方程得：
FBX=8.3 kN，FBY=3.2 kN，FT=9.6 kN
5．柱式起重机臂AB的A端用铰链连接在柱上，端用绳索BC拉住，已知G＝2kN，不计AB自重，求绳索的拉力及臂AB所受的力。
解（1）取臂AB为研究对象，画受力图： （2）建立坐标系，如图所示： （3）列平衡方程：
ΣFX =0: FA-T cos450- G cos300=0 ΣFY=0: T sin450-Gsin300=0 （4）解方程得：
T=2 KN , FA=3+1kN
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6．图示支架，已知重物W=24KN作用，杆件自重不计，试分别求支架B端的约束反力及CD杆所受的力。
解（1）取杆AB为研究对象，画受力图：
（2）建立坐标系，如图所示： （3）列平衡方程：
ΣFX =0: FBX-FCDcos300=0 ΣFY=0: FBY-W+FCDsin300=0 ΣMB(F)=0: 4W-FCD*3 sin300=0 （4）解方程得：
FBX=323 kN，FBY= -8kN，FCD =64 KN
7．简易起重机用钢丝绳吊起重W＝2000N的重物，各杆自重不计，A、B、C三处简化为铰链连接，求杆AB和AC受到的力。（滑轮尺寸和摩擦不计）
解（1）取轮A为研究对象，画受力图： （2）建立坐标系，如图所示： （3）列平衡方程：
ΣFX =0: -FBA-FCAcos600=0 ΣFY=0: FCAsin600-w=0 （4）解方程得：
FBA=23/3kN，FCA=43/3 kN
8．已知杆AB上的作用力F=15kN，M=3kN.m，杆自重不计，求A、B处支座反力 解（1）取AB杆为研究对象，画受力图：
（2）建立坐标系，如图所示： （3）列平衡方程： ΣFY=0: FA- FB-F=0 ΣMA(F)=0: FB*3-M-F*2=0 （4）解方程得：
FA=4 kN，FB=11 kN
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第5章 平面机构的结构分析
一、填空题
1．两构件直接接触又能产生确定相对运动的连接，称为 运动副 。
2．运动副是两构件之间的一种 可动 连接，根据接触形式不同，它可分为___低副___和___高副___，齿轮副和凸轮副是属于 高副 。
3．平面内的自由构件具有 3 个自由度；平面机构自由度的计算公式为 F=3n-2PL-PH 。 4．低副是指两构件之间作_ 面__接触的运动副，一个平面低副会引入 2 个约束。 5．转动副和移动副都属于 低 副，引入一个转动副或移动副会限制 2 个自由度。 6．高副是指两构件之间作__点或线 接触的运动副，一个平面高副会引入 1 个约束。 7．机构具有确定运动的条件是机构自由度的数目 大于 零，且 等于 原动件的数目。 8．机构是具有确定相对确定相对运动的 构件 的组合，因此构件和 运动副 是组成机构的两个要素。
9．机构是由机架、主动件和 从动件 组成，其中的固定不动的构件，称为 机架 。 10．自由度计算公式F=3n-2PL-PH ，其中的n表示机构中的 活动构件 数目。 11．机械是 机器 和 机构 的总称。
12．机器中的每一个独立的运动单元体，称为 构件 ，即运动单元；而机器中的制造单元称为 零件 ；独立的装配组合体称为 部件 。
二、选择题
1．具有确定相对运动构件的组合称为 C 。
A．机器 B．机械 C．机构 D．构件
2．机构总是由若干个 B 通过运动副连接在一起,各实体之间具有确定的相对运动。 A．零件 B．构件 C．部件 D．机械 3．机构中构件之间的可动联接，称为 D 。
A．零件 B．构件 C．机构 D．运动副 4．凸轮副属于 A 。
A．高副 B．低副 C．移动副 D．转动副 5．当机构的自由度数F大于原动件数目时，机构将会__B___。
A．具有确定运动 B．运动不确定 C．构件被破坏 D．无影响
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6．一个平面低副限制了 B 个自由度。
A．1 B．2 C．3 D．4
7．机构要具有确定运动所需的自由度数目应 A 机构中主动件的数目。 A．等于 B．大于 C．小于 D．不大于
8．平面机构自由度与组成机构的构件数目、运动副的数目性质的关系为 A 。 A．F=3n-2PL-PH B．F=3n-PL-2PH C．F=3n-2PL-2PH D． F=3n+2PH+PL 9．一个转动副引入 C 个约束，限制了 个自由度。
A．1、2 B．2、1 C．2、2 D．1、3 10．在机构运动中始终静止不动的是 A 。
A．机架 B．机构 C．主动件 D．从动件 11．当K个构件通过铰链连接在一起时，其组成转动副数目为 B 个。 A．K B．K-1 C．K+1 D．2 12．从机构结构观点来看，以下不属于机构组成的三部分是 B 。 A．机架 B．机器 C．主动件 D．从动件 13．无论运动副的具体结构如何，但凡是低副，两构件总是以 C 相接触。 A．点 B．线 C．面 D．螺旋 14．下列运动副中，接触面积小，单位面积受力较大的是 B 。 A．移动副 B．高副 C．转动副 D．螺旋副 15．火车轮与铁轨的接触是属于 B 。
A．移动 B．高 C．低 D．转动 16．机构引入一个高副,机构的自由度将减少 A 个。
A．1 B．2 C．3 D．0 17．机器中的独立装配单元称为 C 。
A．零件 B．构件 C．部件 D．机器 18．机构的运动特性与下列因素中的 C 有关。
A．构件的形状 B．运动副的具体结构 C．各运动副的位置 D．以上均无关 19．若复合铰链处有4个构件汇集在一起，应有 B 个转动副。 A．4 B．3 C ．2 D．5 20．公式F=3n-2PL-PH 中的n表示机构中的 D 数目。
A．转动副 B．高副 C．低副 D．自由构件
三．判断题
1．从运动的观点来看,机构和机器之间并无区别,因此我们把两者总称为机械。（√ ） 2．不管何种机器,它都可以实现能量转换,或完成有用的机械功。（√ ）
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3．就功能而言，一台机器不管其内部结构如何，一般都由四个部分组成。（√ ） 4．机器中的每一个独立运动的实体，称为零件。（ ） 5．在机器中，独立的装配单元称为部件，如滚动轴承等。（√ ） 6．机械中普遍使用的零件叫做通用零件，如螺栓、螺母等。（√ ） 7．构件可以是单一的零件，也可以是多个零件组成的刚性结构。（√ ） 8．简单来说，运动副是构件之间的可动联接。（√ ）
9．相对运动为移动的运动副即称为移动副，它是高副的一种。（× ） 10．由于从动件相对凸轮能作相对转动，所以凸轮副是转动副。（× ） 11．轴与轴承所组成的运动副为转动副，是一种高副。（× ） 12．两个齿轮是作相对转动，故齿轮副为转动副。（× ） 13．虚约束是重复约束，因此在实际机构中完全可以不要。（× ） 14．转动副属于高副，又称铰链。（× ） 15．高副是点接触，低副是线接触。（× ）
16．低副是面接触，通常接触面积大，单位面积受力较小，故承载能力大，耐磨损。（√ ） 17．任何机构中必有一个构件固定不动，成为机架。（√ ）
18．组成机构的各构件是通过运动副而彼此相连，以保证具有确定的相对运动。（√ ） 19．机构中的原动件又称为主动件，原动件的数目只可能有一个。（× ） 20．机构运动简图可以不按照比例尺来画。（× ）
21．机构的运动取决于运动副的类型、运动副的位置，而与构件的外形、运动副的具体结构无关。（√ ）
22．当机构的自由度数目大于0时，机构就具有确定的运动。（× ）
23．若机构有一个原动件、机构的自由度为1，则机构一定具有确定运动。（√ ） 24．机构自由度为0，说明各构件间没有相对运动，不具备运动性。（× ） 25．平面活动构件具有两个自由度，即平面内的转动和平面内的移动。（× ） 26．无论是引入转动副还是移动副，都会个入一个约束。（× ） 27．平面机构引入一个高副将引入2个约束。（× ） 28．凸轮副属于低副，它会限制2个自由度。（× ）
29．平面机构自由度公式中的n是指组成机构的所有构件的数目。（× ） 30．复合铰链转动副的数目应是在该处汇交构件(包括固定件)的数目。（× ）
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四．综合题。
1、试画出图5.1所示各平面机构的运动简图。
（a） (b) (c)
图5.1
2．计算图5.2所示平面机构的自由度，圆弧箭头表示机构中的原动件。
解：F=3n-2PL-PH F=3n-2PL-PH F=3n-2PL-PH =3×4-2×5 -1 =3×5-2×7 -0 =3×3-2×4 -1 =1 =1 =0
解：F=3n-2PL-PH F=3n-2PL-PH F=3n-2PL-PH =3×5-2×7 -0 =3×5-2×7 -0 =3×4-2×5 -1 =1 =1 =1
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解：F=3n-2PL-PH F=3n-2PL-PH F=3n-2PL-PH =3×7-2×10 -0 =1
解：F=3n-2PL-PH =3×5-2×7 -0 =1
解：F=3n-2PL-PH =3×8-2×11 -1 =1
=3×6-2×8 -1 =1 F=3n-2PL-PH =3×4-2×4 -2 =2
F=3n-2PL-PH =3×5-2×7 -0 =1 =3×5-2×7 -0 =1
F=3n-2PL-PH =3×6-2×8 -1 =1
F=3n-2PL-PH =3×3-2×3 -2 =1 17
解：F=3n-2PL-PH F=3n-2PL-PH =3×8-2×11 -1 =3×6-2×8 -1 =1 =1
图5.2
解：F=3n-2PL-PH F=3n-2PL-PH =3×9-2×12 -2 =3×7-2×9 -2 =1 =1 3．计算图5.3所示机构的自由度，并判断它们的运动是否确定。
a) b)
图5.3
解：F=3n-2PL-PH F=3n-2PL-PH =3×7-2×9 -1 =3×10-2×14 -0 =2 =2
因机构自由度数目大于0，且自由度 因机构自由度数目大于0，且自由度 数目等于原动件数目，故运动确定。 数目等于原动件数目，故运动确定。
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*4．试问图5.4所示各机构在组成上是否合理？如不合理，请针对错误提出修改方案。
解：F=3n-2PL-PH =3×5-2×7 -1 =0 机构无法运动，不合理 修改方案略。
5.4
F=3n-2PL-PH =3×5-2×7-1 =0
机构无法运动，不合理 修改方案略。 19
图
第６章 平面连杆机构
一、填空题
1．所有运动副均为 转动 副的四杆机构称为铰链四杆机构。它可分为三种基本形式，分别是 曲柄摇杆机构 、 双曲柄机构 和 双摇杆机构 。
2．铰链四杆机构中不与机架直接相连的称为 连杆 ，而与机架通过运动副直接相连的杆称为 连架杆 。
3．曲柄摇杆机构中，通常以 曲柄 为原动件，作 回转 运动。也可以以 摇杆 为主动件，如缝纫机的脚踏板机构。
4．一曲柄摇杆机构，摇杆往复运动的速度相等，则机构行程速比系数k= 1 ，极位夹角θ =0 ，机构 无 急回特性。
5．传动角γ是压力角α的 余角 ，其值愈 大 ，则传动性能愈好 。 6．铰链四杆机构中，连架杆的运动形式有两种，其中作连续转动的称为 曲柄 ，作摆动的称为 摇杆 。
7．机构的死点位置，是在从动件与 连杆 共线的位置。在死点位置，机构的压力角α为 90 °。曲柄摇杆机构只有以 摇杆 为主动件时才存在“死点”位置。
8．行程速比系数K是指空回行程的平均速度与 工作 行程的平均速度的比值。行程速比系数k值愈 大 ，机构急回特性愈显著，当k= 1 时，机构无急回特性。
9．铰链四杆机构要存在曲柄，最短杆与最长杆长度之和 小于或等于 其余两杆长度之和，且 机架 或 连架杆 必有一杆是最短杆。
10．在双曲柄机构中， 机架 肯定是最短杆，而在曲柄摇杆机构中，其最短杆肯定是 曲柄 。
11．在铰链四杆机构中，最短杆与最长杆的长度之和大于其余两杆长度之和时，不论取哪一杆作为机架，均为 双摇杆 机构。
12．曲柄摇杆机构的最小传动角γmin出现在曲柄与 机架 共线的位置。而曲柄滑块机构最小传动角γmin出现在曲柄与导路相 垂直 的位置。
13．在铰链四杆机构中，在满足杆长和的条件下，若以最短杆的相邻杆为机架，可以组成 曲柄摇杆 机构，若以最短杆的相对杆为机架，可以组成 双摇杆 机构。
14．内燃机和冲床是 曲柄滑块 机构在工程中的应用实例。
15．曲柄摇杆机构中，摇杆往复运动不等的特性称为 急回特性 。该特性可用极位夹角或 行程速比系数 来衡量。
16．平面连杆机构中，从动件的受力方向与速度方向的夹角，称为机构的 压力角 。其值愈 小 ,机构的传力性能愈好。
20
二、选择题
1．曲柄滑块机构只有以 A 为主动件才存在死点位置。
A．摇杆 B．曲柄 C．连杆 D.滑块 2．曲柄摇杆机构中最短杆为 A 。
A．曲柄 B．摇杆 C．机架 D．连杆 3．为保证四杆机构良好的传动性能，应使机构的最小___B___大于其许用值。 A．压力角 B．传动角 C．极位夹角 D．应力 4．曲柄摇杆机构中，在 B 时，会出现死点位置；
A ．曲柄与连杆共线 B． 摇杆与连杆共线 C ．摇杆与曲柄共线 D．曲柄与机架垂直 5．缝纫机脚踏板机构属于 A 机构在工程中的应用。
A．曲柄摇杆 B．双曲柄 C．双摇杆 D．曲柄滑块 6．平面连杆机构，当极位夹角θ> A 时，机构有急回特性。 A．0 B．1 C．2 D．3 7．双曲柄机构中最短杆为 C 。
A．曲柄 B．摇杆 C．机架 D．连杆 8．当行程速比系数k B 1时，机构无急回特性。
A．= B．> C．< D．≥
9．在曲柄摇杆机构中，若曲柄为主动件作等速转动时，则从动件摇杆一般作 C 。 A．往复等速转动 B．往复变速转动 C．往复变速摆动 D．往复等速摆动 10．铰链四杆机构中，曲柄是作 A 运动。
A．整周回转 B．往复摆动 C．往复直线 D．间歇转动 11．在铰链四杆机构中，若连杆为最短杆，则该机构一定为 C 机构。
A．曲柄摇杆 B．双曲柄 C．双摇杆 D．曲柄滑块 12．机构极位夹角θ A ，行程速比系数k愈大，机构急回特性愈显著。 A．愈大 B．愈小 C．等于0 D．等于1 13．在铰链四杆机构中，只要 B 作为机架，便可得到双摇杆。
A．最短杆 B．最短杆的相对杆 C．最长杆 D．最短杆相邻杆 14．若连杆机构的极位夹角θ=60°，则行程速比系数K= D 。 A．1.2 B．1.4 C．1.6 D．2 15．机构传力性能的好坏不能用 B 来衡量。
A．压力角 B．极位夹角 C．传动角 D．都可以 16．铰链四杆机构从动件的接触点的受力方向和速度方向的夹角称为 A 。 A．压力角 B．传动角 C．楔角 D．极位夹角
17．为了便于观察和测量，工程上常以 C 来衡量连杆机构的传动性能。
21
A．极位夹角θ B．包角α C．传动角γ D．以上都可以 18．机构压力角α愈 B ，传动角γ愈大，机构传力性能愈好。
A．大 B．小 C．接近20° D．接近30° 19．曲柄摇杆机构以 B 为主动件时，机构具有急回特性。
A．摇杆 B．曲柄 C．连杆 D.滑块
20．铰链四杆机构满足杆长和的条件，若以最短杆的相邻杆为机架，可以得到 A 机构。 A．曲柄摇杆 B．双摇杆 C．双曲柄 D．曲柄滑块
21．在 B 机构中，当运动到各构件共线时，机构会出现运动的不确定性。 A．一般双曲柄 B．平行双曲柄 C．反平行双曲柄双摇杆 D．以上都有可能 22．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时，若机架为最短杆，则该机构为 B 机构。
A．曲柄摇杆 B．双曲柄 C．双摇杆 D．曲柄滑块 23．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时，若机架的相邻杆为最短杆，则该机构为 A 机构。
A．曲柄摇杆 B．双曲柄 C．双摇杆 D．曲柄 24．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时，若机架的相对杆为最短杆，则该机构为 C 机构。
A．曲柄摇杆 B．双曲柄 C．双摇杆 D．曲柄滑块
25．滑块机构是由 A 机构演化而来的。 A．曲柄摇杆 B．双曲柄 C．双摇杆 D．导杆
26．最短杆与最长杆的长度之和大于其余两杆长度之和时，该机构一定为 C 机构。 A．曲柄摇杆 B．双曲柄 C．双摇杆 D．曲柄滑块 27．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时 若其中一连架杆为最短杆，则得到 A 机构。
A．曲柄摇杆 B．双曲柄 C．双摇杆 D．曲柄滑块 28．铰链四杆机构中传动角γ为 D ，传动效率最大，传力性能最好。 A．γ=0° B．γ=20° C．γ=45° D．γ=90° 29．为保证机构的传力性能良好设计时须限定最小 C 。
A．极位夹角θ B．压力角α C．传动角γ D．以上都要限制 30．在铰链四杆机构中，连杆和从动件所夹的锐角等于机构的 C 。
A．极位夹角θ B．压力角α C．传动角γ D．以上都不是
三、判断题
1．在铰链四杆机构中，取最长杆作为机架，则可得到双摇杆机构。（× ）
22
2．当机构处于死点位置时，从动件会出现卡死或出现运动不确定现象。（√ ） 3，铰链四杆机构中，曲柄一定是最短杆。（× ）
4．传动角是压力角的余角，它们都能反映机构的传力性能的好坏。 （√ ） 6．链四杆机构是低副机构,单位面积受力较小，耐磨损，可用于传递较大的载荷。（√ ） 7．压力角是指从动件的接触点的受力方向和速度方向的夹角。（√ ） 8．曲柄摇杆机构以摇杆为主动时，有急回特性。（× ）
9．行程速比系数K=1时,表示从动件往复运动相等，机构无急回特性。（√ ） 10．铰链四杆机构，当极位夹角θ=1，机构无急回特性。（× ）
11．全部由移动副和转动副联接的平面机构称为铰链四杆机构。（× ） 12．在铰链四杆机构中，只要以最短杆作为机架，则能得到双曲柄机构。（× ） 13．铰链四杆机构中，与机架直接相连的杆称为连架杆，它都是作往复摆动。（× ） 14．若要使机构受力良好，运转灵活，希望其传动角?大一些好。（√ ） 15．曲柄滑块机构一定具有急回运动性质。（× ） 16．行程速比系数k值愈大，机构急回特性愈显著。（√ ） 17．铰链四杆机构中，若存在曲柄，其曲柄一定是最短杆。（× ） 18．曲柄滑块机构只有以曲柄为主动件时才存在“死点”位置。（× ）
19．在铰链四杆机构中，最短杆与最长杆的长度之和大于其余两杆长度之和时，不论取哪一杆作为机架，均为双摇杆机构。（√ ）
20．为了保证机构传动性能良好，设计时应使机构的压力角α
min≥[α
]。（ × ）
21．飞机起落架和某些夹具都是利用死点位置来工作，工作可靠。（√ ）
22．曲柄滑块机构一般以曲柄为主动件，但也有一些机械是以滑块为主动件。（√ ）
四、综合题：
1．判断如图6.1所示铰链四杆机构的类型，并说明理由。
图6.1
解：45+90＜70+80 45+1200＜65+100 15+100＜60+75 50+100>65+75 且机架最短 且连架杆最短 但连杆最短 故为双摇杆机构 故为双曲柄机构 故为曲柄摇杆机构 故为双摇杆机构
23
2．判断如图6.2所示铰链四杆机构的类型。若：(1)当固定构件AD时它属于那一类机构？(2)当固定构件AB时它又属于那一类机构？(3)当固定构件CD时它又属于那一类机构？
解：220+480＜390+400，满足杆长各条件：
(1)若固定构件AD，则连架杆最短，属于曲柄摇杆机构； (2)若固定构件AB，则机架最短，属于双曲柄机构；
(3)若固定构件CD，则连杆最短，属于双摇杆机构；
图6.2
3．如图6.3所示铰链四杆机构，已知：LBC=50mm，LCD=35mm，LAB=30mm,AD为机架，试问： ⑴ 若此机构为双曲柄机构，求LAD的范围？
⑵ 若为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄， LAD的范围又为多少？ 解：⑴要成为双曲柄机构，须机架AD最短，即满足： LAD≤30mm 同时要满足杆长和条件，LAD + 50≤30+35 即有： LAD≤15mm 故，LAD的范围为：LAD≤15mm
⑵ 若为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄，须AB最短，即满足：
LAD≥30mm，同时要满足杆长和条件： 图6.3 ①若BC最长（须LAD≤50mm）：30+ 50≤LAD+35 即有：LAB≥45mm LAD的范围为 45mm≤LAD≤50mm
或②AD最长（须LAD≥50mm）：30+ LAD≤50+35 即有：LAD≤55mm LAD的范围为 50mm≤LAD≤55mm ∴ LAD总的范围为：45mm≤LAD≤55mm
4．如图6.4所示铰链四杆机构，AD为机架，已知LAB=40mm，LBC=95mm，LCD=90mm，若要形成曲柄摇杆机构，且BC杆最长，试确定AD的取值范围。
解：⑴要成曲柄摇杆机构，须某连架杆最最短，即AB最短： LAD ≥ LAB=40mm 由于BC杆最长，所以：LAD ≤ LBC=95mm 同时要满足杆长和条件， 40+ 95 ≤ LAD +90 即有： LAD ≥ 45mm
故，LAD的范围为：45 ≤ LAD ≤95mm
图6.4
24
4．如图6.5所示曲柄摇杆四杆机构，试作出：⑴ 图示位置的压力角和传动角；⑵ 机构的两个极限位置，量出摇杆CD的最大摆角ψ和机构的极位夹角θ。
图6.5
5．如图6.6所示为一偏置式曲柄滑块机构，若曲柄为原动件，用作图法求该机构的最小传动角rmin。
图6.6
6．一铰链四杆机构，已知摇杆长LCD = 0.1m，摆角ψ＝45°，机架长LAD = 0.07m，行程速比系数K=1.4，试用图解法求曲柄和连杆的长度。
解：略。
25
第7章 凸轮机构
一、填空题。
1．凸轮机构由 凸轮 、 从动件 和机架三部分组成。
2．凸轮机构按照凸轮的形状分为 盘形 凸轮、 移动 凸轮和圆柱凸轮。 3．凸轮机构从动件，按结构形式可分为 尖底 从动件、 滚子 从动件和平底从动件。 4．凸轮机构中，当从动件 等速 规律运动时，会产生刚性冲击。
5．以凸轮理论轮廓的最小半径所作的圆，称为凸轮的 基圆 。而从动件上升的最大位移h称为 行程 。
6．凸轮机构从动件的运动规律取决于凸轮的 轮廓曲线 。常用的运动规律有 等速 运动规律、 等加速等减速 运动规律和简谐运动规律等
7．按锁合方式的不同，凸轮机构可分为力锁合凸轮和 形锁合 凸轮。
二、选择题。
1．属于凸轮机构的应用的是 A 。
A．内燃机的配气机构 B．缝纫机脚踏板机构 C．汽车自动卸料机构 D．内燃机的曲柄连杆机构 2．以下属于凸轮优点的是 D 。
A．传力较大 B．适用于低速场合 C．高副接触，易磨损 D．能实现复杂的运动规律
3． C 凸轮机构，从动件受力方向始终不变，且易形成油膜，多用于高速的场合。 A．尖底从动件 B．滚子从动件 C．平底从动件 D．曲面从动件 4．在凸轮机构运动规律中，从动件产生刚性冲击的是 A 。
A.等速运动 B.等加速等减速运动规律C.简谐运动规律 D.以上都不是 5． A 凸轮机构，从动件易磨损，多用于传力较小，速度较低的场合。 A．尖底从动件 B．滚子从动件 C．平底从动件 D．曲面从动件 6． 凸轮机构从动件以等加速-等减速运动规律运动时，会产生 B 。
A．刚性冲击 B．柔性冲击 C．剧烈冲击 D．以上都不正确
26
7．为保证机构具有良好的传力性能，应使凸轮轮廓上的最大 C 不超过许用值。 A．传动角 B．极位夹角 C．压力角 D．推程运动角 8．从动件与凸轮之间属于滚动摩擦的是 B ，它耐磨损，可以承较大载荷。 A．尖底从动件 B．滚子从动件 C．平底从动件 D．曲面从动件
三、判断题。
1．从改善受力情况，提高传动效率的观点看，凸轮机构的压力角越小越好。（√ ） 2．凸轮机构中，从动件通常作直线往复运动或摆动。（√ ）
3．凸轮机构是高副接触，易于磨损，一般用于传力不大的场合。（√ ）
4．凸轮机构只要设计出适当的凸轮轮廓，就可以使从动件实现预期的运动规律。（√ ） 5．移动凸轮是相对机架作直线运动。（√ ）
6．圆柱凸轮属于空间凸轮机构，它通常是作等速的直线往复运动。（√ ）
7．尖顶从动件能与任意形状的凸轮轮廓保持接触，从而保证从动件实现复杂的运动规律。（√ ）
8．平底从动件不能用于有内凹轮廓的凸轮机构中，其运动规律受到一定的限制。（√ ） 9．凸轮转动90度，从动件移动的距离称为行程。（ × ）
10．在凸轮机构中，等速运动规律中从动件是作等速上升和等速下降，故传动平稳，不会产生冲击。（ × ）
11．等加速等减速运动规律是指从动件在推程作等加速运动，回程作等减速运动。（ × ） 12．凸轮机构中从动件的简谐运动规律存在柔性冲击，只适用于中速场合。（√ ）
四、分析题。
1．如图7.1所示的偏心圆凸轮机构，试在图中标出：⑴ 凸轮的基圆和从动件的行程h ；⑵凸轮转过90°时从动件的位移s；⑶ 运动到从动件与凸轮B点或D点接触时的压力角。
图7.1
27
解：
*2．图解法设计一尖顶对心直动从动件盘形凸轮机构。凸轮顺时针匀速转动，基圆半径rb=40 mm，h=30mm，从动件的运动规律为：
? 运动规律 0～90° 等速上升 90°～180° 停止 180°～240° 等加速等减速下降 240°～360° 停止
28
第８章 齿轮传动部分
一、填空题
1．用 展成 法加工齿轮时，若齿轮齿数过少，则会产生根切现象。
2．标准直圆柱齿轮的三个主要参数 齿数 、 模数 、 压力角 。 3．对于闭式软齿面齿轮传动， 齿面点蚀 是其主要失效形式，设计时应先按 齿面接触疲劳 强度进行设计计算，然后按 齿根弯曲疲劳 强度进行校核。
4．对于闭式硬齿面齿轮传动， 轮齿折断 是其主要失效形式，设计时应先按 齿根弯曲疲劳 强度进行设计计算，然后按 齿面接触疲劳 强度进行校核。
5．当用 范成法 法加工齿轮时，若齿轮齿数过少，则会产生根切现象。标准直齿圆柱齿轮不发生根切的最少齿数为 17 。
6．标准齿轮在 分度 圆上的压力角为标准值，且我国规定一般α= 20° 。 7．考虑到齿轮制造和安装误差，通常取大齿轮b2齿宽比小齿轮齿宽b2 宽 5mm～10mm。
8．直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是： 模数相等 和 压力角相等 。 9．标准齿轮的分度圆在 齿厚 与 齿槽宽 相等的地方。
10．用 展成 法加工齿轮时，只要模数和压力角相同，无论被加工的齿轮的齿数是多少，都可以采用同一把刀具来加工。
11．模数是齿轮的重要参数，它是指齿轮的 齿距 与 π 的比值。
12．渐开线上各点的压力角不等，越远离基圆，压力角越 大 ，基圆上的压力角为 0 。 13．斜齿轮的压力角有 法面 压力角和 端面 压力角两种，其中 法面 压力角符合标准值。
14．按标准中心距安装的渐开线直齿圆柱齿轮，节圆与齿轮的 分度圆 圆重合。 15．齿轮的润滑方式有 浸油润滑 和 喷油润滑 两种。齿轮的润滑方式一般根据齿轮 圆周速度 来确定。
16．高速重载的齿轮传动，散热不良，其主要的失效形式是： 齿面胶合 。 17．直齿圆锥齿轮 大端 的模数和压力角符合标准值。
18．标准斜齿轮的正确啮合条件是： 法面模数相等 、 法面压力角相等 29
和 螺旋角大小相等旋向相反 。
19．在开式齿轮传动中，主要发生的失效形式是： 齿面磨损 。
20．斜齿轮的模数有 法面 模数和 端面 模数两种，其中 法面 模数符合标准值。 21．直齿圆锥齿轮的正确啮合条件是： 大端模数相等 和 大端压力角相等 。 22．齿轮齿面接触疲劳强度主要与齿轮的 分度圆直径 或中心距有关，而与模数无关。 23．两个直齿圆柱齿轮要正确啮合在一起，其 模数 和 压力角 必须相等。 24．有一齿轮传动，如果Z1=20，Z2=50，则传动比i12= 2.5 ，如果n1=800r/min，则n2= 320r/min 。
25．对齿轮材料的基本要求是：齿面应具有足够的 硬度 ，齿芯具有足够的强度和较好的 韧性 。
26．斜齿圆柱轮的压力角有 法面 和 端面 之分，其中 法面 压力角为标准值。
27．齿轮的加工方法有 仿形法 和 展成法 两种。
28．斜齿圆柱齿轮要正确啮合，两齿轮的螺旋角必须大小 相等 、方向 相反 。 29．当齿轮圆周速度小于12m/s时，通常采用 浸油 润滑；圆周速度小于12m/s时，通常采用 喷油润滑 润滑。
30．为使两齿轮的轮齿接近等强度，在软齿面齿轮设计中，通常小齿轮的齿面应比大齿轮的齿面 硬 一些，两齿轮的齿面硬度一般相差 30～50 HBS。
31．齿轮轮齿常见的失效形式有 轮齿折断 、 齿面点蚀 、 齿面胶合 、 齿面磨损 和 塑性变形 五种。
32．齿轮的齿根弯曲疲劳强度主要与齿轮的 模数 有关。
33．设计硬齿面齿轮，可选用中碳钢经 表面淬火 处理，或采用低碳钢经 渗碳淬火 处理。
34．齿轮传动在安装时,中心距略有变化，而不会改变传动比的大小，此特性称为中心距的 传动的可分离性 。
35．若齿轮的接触疲劳强度不够，可增大齿轮的 分度圆直径 或齿轮传动中心距。若要提高齿根弯曲疲劳强度，可在保持分度圆直径不变的情况下，将其 模数 增大。
36．一直齿圆柱齿轮，齿数z=24，齿距p=12.56mm，则齿轮的模数m= 4 mm，分度圆直径d= 96 mm。
30
二、选择题
1．按接触疲劳强度设计一般闭式齿轮传动是为了免 A 失效。 A．齿面胶合 B．齿面磨损 C．轮齿折断 D．齿面点蚀 2．对于硬度≥350HBS的闭式硬齿面齿轮，设计是一般 B 。 A．先按接触疲劳强度计算 B．先按弯曲疲劳强度计算 C．先按磨损条件计算 D．先按胶合条件计算 3．机械行业中最常用的是 A 。
A．渐开线齿轮 B．摆线齿轮 C．圆弧齿轮 D．特殊齿形齿轮4．直齿圆锥齿轮 C 的模数和压力角符合标准值。
A．法面 B．端面 C．大端 D．主平面 5．瞬时传动比准确的传动是 A 。
A．齿轮传动 B．带传动 C．链传动 D．三种都是 6．标准齿轮 B 上的压力角和模数为标准值。
A．基圆 B．分度圆 C．齿顶圆 D．齿根圆 7．设计一对软齿面齿轮传动时，从等强度要求出发，应使 B 。 A．两者硬度相等 B．小齿轮硬度高于大齿轮硬度 C．大齿轮硬度高于小齿轮硬度 D．不确定
8．标准齿轮，在齿厚和齿槽宽相等的处的圆是 B 。 A．基圆 B．分度圆 C．齿顶圆 D．齿根圆 9．国家规定，标准齿轮的压力角一般为 B 。
A．α=10° B．α=20° C．α=30° D．α=40° 10．闭式软面齿轮传动中，主要发生的失效形式是 D 。 A．齿面胶合 B．齿面磨损 C．轮齿折断 D．齿面点蚀 11．用范成法加工齿轮时，根切现象发生在 A 场合。 A．齿数太少 B．模数太小 C．齿数太多 D．模数太大 12．渐开线的形状取决于 B 的大小。
A．分度圆 B．基圆 C．齿根圆 D．齿顶圆 13．高速重载的齿轮传动，当润滑不良时，主要的失效形式是 A 。 A．齿面胶合 B．齿面磨损 C．轮齿折断 D．齿面点蚀
31
14．斜齿圆柱齿轮 A 的模数和压力角符合标准值。
A．法面 B．端面 C．大端 D．主平面 15．设计软齿面齿轮传动时，通常小齿轮的齿面硬度比大齿轮高 C 。 A．0 B．20～50HBS C．30～50HBS D．80HBS 16．针对齿面点蚀的失效形式，应对齿轮进行 B 疲劳强度计算。
A．弯曲疲劳强度 B．接触疲劳强度 C．挤压强度 D．剪切强度 17．设计软齿面齿轮传动时，通常两齿轮的齿面硬度 C 。 A．大齿轮高30～50HBS B．相等 C．小齿轮高30～50HBS D．以上都不对 18．齿轮的润滑方式一般根据齿轮 C 的来确定。
A．模数 B．转速 C．圆周速度 D．齿数 19．能把主动件的旋转运动变为从动件的直线运动的传动是 D 传动。 A．圆柱齿轮 B．圆锥齿轮 C．蜗杆传动 D．齿轮齿条 20．一般开式齿轮传动，其主要的失效形式是 B 。 A．齿面胶合 B．齿面磨损 C．轮齿折断 D．齿面点蚀 21．一对齿轮要正确啮合，它们的 A 必须相等。
A．模数 B．齿数 C．分度圆直径 D．转速 22．对于硬度≤350HBS的闭式软齿面齿轮，设计是一般 A 。 A．先按接触疲劳强度计算 B．先按弯曲疲劳强度计算 C．先按磨损条件计算 D．先按胶合条件计算 23．一对齿轮要正确啮合，它们的 D 必须相等。
A．直径 B．宽度 C．齿数 D．压力角 24．用范成法加工标准直齿圆柱齿轮，不发生根切的最少齿数是 C 。 A．10 B．14 C．17 D．25 25．圆锥齿轮传动所传递空间两轴的位置关系是 B 。 A．平行 B．相交 C．相错 D．都不是 26．按齿根弯曲疲劳强度设计一般闭式齿轮传动是为了避免 C 失效。 A．齿面胶合 B．齿面磨损 C．轮齿折断 D．齿面点蚀
27．斜齿圆柱齿轮螺旋角β越大，传动越平稳，一般螺旋角β的取值范围为 B 。 A．β=30° B．β=8～15° C．β=20～45° D．β=2～5°
32
28．针对轮齿折断的失效形式，应对齿轮进行 A 疲劳强度计算。
A．弯曲疲劳强度 B．接触疲劳强度 C．挤压强度 D．剪切强度 29．斜齿圆柱齿轮要正确啮合，两齿轮的螺旋角方向必须 A 。 A．相反 B．相同 C．相等 D．没有要求 30．对于单个齿轮来说， A 是不存在。
A．节圆 B．分度圆 C．齿顶圆 D．齿根圆 31．在批量生产中，应采用范成法加工齿轮，常用的加工设备是 C 。 A．普通车床 B．万能铣床 C．滚齿机 D．牛头刨床 32．有一对硬齿面齿轮传动，齿轮可采用 C 。
A．20Cr钢正火 B．20Cr钢调质 C．20Cr钢渗碳淬火 D．20Cr退火 33．一对相啮合的齿轮传动，两齿轮所受的接触应力满足 A 。 A．σ
H1=σH2
B．σH1＞σH2 C．σH1＜σH2
D．σ
H1≤σH2
34．对标准直齿园柱齿轮传动，模数为2mm，齿数分别为20、30，则两齿轮传动的中心距为 C 。
A．100 mm B．200 mm C．50mm D．25 mm
三、判断题
1．齿轮的润滑方式一般根据齿轮的模数来确定。（ × ） 2．齿面接触疲劳强度计算是针对轮齿折断的失效形式。(× ) 3．对闭式硬齿面齿轮传动，齿面磨损是其主要的失效形式。（× ）
4．不论用何种方法加工齿轮，当齿数小于17齿时，肯定将发生根切现象。（ ×） 5．齿根弯曲疲劳强度是针对齿面点蚀的失效形式。(× ) 6．模数越大，齿轮轮齿尺寸越大，承载能力越强。（√ ）
7．国家规定，标准齿轮分度圆上的压力角为标准值，一般α=30°。（× ） 8．国家规定，圆锥齿轮法面的参数为标准值。（× ）
9．对于硬度≤350HBS的闭式软齿面齿轮，设计时一般先按弯曲疲劳强度计算。（× ） 10．齿轮传动能保证瞬时传动比恒定。（√ ）
11．无论何种齿轮，只要两齿轮的压力角和模数相等，就能保证两齿轮正确啮合。（× ） 12．齿轮的加工一般是在普通车床上进行。（× ） 13．模数是齿距p与π的比值。（ ）
33
14．对于硬度≥350HBS的闭式硬齿面齿轮，设计是一般先按弯曲疲劳强度计算。（ ） 15．斜齿圆柱齿轮传动用来传递空间两相交轴之间的运动和动力。（× ） 16．齿轮加工时，如果模数过小，则会产生根切现象。（× ） 17．对开式齿轮传动 ，齿面磨损是其主要的失效形式。（√ ）
18．一对渐开线直齿圆柱齿轮只要齿距相等：p1=p2，就能正确啮合。（× ） 19．与直齿轮相比，斜齿轮工作更平稳，承载能力更强。（ √）
20．若保持模数m不变，而增大齿轮分度圆直径d，可提高齿轮接触疲劳强度。（√ ） 21．设计软齿面齿轮传动时，小齿轮的齿面要比大齿轮的齿面软一些。（× ） 22．一对齿轮传动，两齿轮所受的接触应力不相等，小齿轮受的力一般要大些。（× ） 23．标准齿轮的分度圆在齿厚与齿槽宽相等的地方。（√ ）
24．斜齿圆柱齿轮要正确啮合，两齿轮的螺旋角必须大小相等、方向相同。（× ） 25．一对齿轮传动，两齿轮所受的弯曲应力相等。(× )
26．用范成法加工标准齿轮时，若齿数小于17，则会发生根切现象。（× ） 27．模数是齿轮的主要参数之一，是没有单位的。（× ） 28．国家规定斜齿圆柱齿轮法面参数为标准值。（√ ） 29．对开式齿轮传动，齿面点蚀是其主要的失效形式。（× ）
30．设计软齿面齿轮传动时，为使两齿轮的轮齿接近等强度，小齿轮的齿面与大齿轮的齿面的硬度应相等。（× ）
31．从结构来看，单对齿轮传动不宜用于距离较大的两轴间的运动传递。（√ ） 32．在成批生产中，齿轮的加工需专门的设备，故齿轮传动制造成本高。（√ ） 33．人字齿圆柱齿轮是用来传递两相交轴之间的运动和动力。（× ） 34．内啮合圆柱齿轮传动，主动轮和从动轮的转向相同。（√ ） 35．为满足传动比的要求，齿轮的齿廓曲线只能是渐开线齿轮。（× ）
36．标准安装的直齿圆柱齿轮传动，两齿轮的基圆相切，节圆与基圆重合。（× ） 37．齿轮传动在制造和安装过程中，中心距的微小变化，不会影响其瞬时传动比。（√ ） 38．与圆柱齿轮相比，直齿圆锥齿轮制造和安装较困难，一般用于轻载、低速场合。（√） 39．斜齿圆柱齿轮在传动时会产生轴向力，影响支承的寿命。（√ ）
40．保持齿轮分度圆直径d1不变，增大齿轮模数m，可提高齿轮接触疲劳强度。（× ） 41．两齿轮的许用接触应力[σH]1和[σH]2一般不等，接触疲劳强度计算时，应代入较大值进行计算。（× ）
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四、分析计算题
1．已知一标准直齿圆柱齿轮的齿数z=30，测得齿根圆直径df=194mm，试确定齿轮模数m，并计算分度圆直径d、齿顶圆直径da、齿距p和齿厚s。
解：df = m(z -2.5)所以m=7.05mm 查表取标准值m=8mm
分度圆d = mz=．．．=240mm 齿顶圆da =m(z+2) =．．．=256mm 齿距P =πm=．．．=25.12mm 齿厚s =p/2 =．．．=12.56mm
2．已知一标准直齿圆柱齿轮，测得齿距p=9.56mm，分度圆直径d=96mm。试确定齿轮的模数m和齿数z、并计算齿顶高ha、全齿高h、齿根圆直径df和齿顶圆直径da。
解：P=πm得m=3.04mm 查表取标准值m=3mm
*由分度圆d = mz 得z=32 齿顶高ha = ha m=．．．=3mm
齿根圆df = m(z -2.5) =．．．=280.5mm 齿顶圆da =m(z+2) =．．．=306mm 3．已知一标准直齿圆柱齿轮传动的中心距a=250mm,主动轮的齿数z1=20,模数m=5mm,转速n1=1450r/min,试求从动轮的齿数z2，传动比i12,转速n2，分度圆的直径d2,齿根圆直径df2。和齿距p.
解：a =m(z1 +z2)/2得 齿数z2=80
传动比i12= Z2/Z1=．．． =4 转速n2= n1 / i12=．．．=362.5r/min 分度圆d2=mz2==．．．400mm 齿根圆df2 =m(z2-2.5) =．．．=387.5mm 4．某车产修复旧齿轮（标准直齿外齿轮），实测全齿高h=8.96mm，齿顶圆直径da=135.90mm，试确定齿轮的齿数z和模数m，并计算其分度圆直径d、齿顶圆直径da、齿根圆直径df和基圆直径db。
* 解：h =(2ha+c*)m =2.25 m所以m=3.98 mm查表取标准值m=4mm
由da =m(z+2)得z =32 分度圆d = mz=．．．=128mm
齿顶圆da =m(z+2) =．．．=136mm 齿根圆 df = m(z -2.5) =．．．=118 mm 5．一对外啮合标准直齿圆柱齿轮传动，标准安装，中心距a=112.5mm，小齿轮齿数z1=38，齿顶圆直径da1=101mm。大齿轮已丢失，试确定大齿轮的模数m和齿数z2，并计算其分度圆直径d2、齿根圆直径df2和齿距 p。
解：da1 =m(z1+2)得m=2.525mm，查表得齿轮模数m=2.5mm
由a =m(z1 +z2)/2得 z2=52 分度圆d2 = mz2=．．．=130mm 齿根圆df2 =m(z2 -2.5)=．．．=123.75 mm 齿距P =πm==．．．7.85mm
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6．已知相啮合的一对标准直齿圆柱齿轮传动，主动轮转速n1=900r/min，从动轮转速n2=300r/min，中心距a=200mm，模数m=5mm，求齿数z1和z2。，计算小齿轮的分度圆的直径d1,齿顶圆直径da1、齿顶高ha和齿根高hf。
解：由i12= Z2/Z1 =n1 /n2 得Z2/Z1 =3
由a =m(z1 +z2)/2 得z1 +z2=80 联立得z1=20 z2=60
分度圆d1 = mz1=．．．=100mm 齿顶圆da1 =m(z1+2) =．．．=66mm 齿根高hf＝(ha*+c*).m＝=．．．=6.25mm
7．一圆柱直齿轮传动的减速箱，小齿轮磨损后报废，现已测得箱体孔心距a=200mm，大齿轮齿顶圆直径da2=357mm，齿数z2=140，试配制标准小齿轮，确定其模数m和齿数z1，并计算其分度圆直径d1、齿顶圆直径da1和齿根圆直径df1。
解：da2 =m(z2+2)得 m=2.51，查表得齿轮模数m=2.5mm
由a =m(z1 +z2)/2得 z1 =20
分度圆d1 = mz1=．．．=50mm 齿顶圆da1 =m(z1+2) =．．．=55mm 齿根圆df1 = m(z1 -2.5) =．．．=43.75mm
8．已知一标准直齿圆柱齿轮传动，其传动比i=2.4，两齿轮齿数之和Z1+Z2=102，求中心距a=255mm，试求齿轮的模数m和两轮的齿数z1、z2，并计算小齿轮的分度圆直径d1、基圆直径db、齿距p、齿厚s和齿顶高ha。
解：由i =Z2/Z1， 得Z2/Z1=2.4 又已知 Z1+Z2=102 联立求解得 Z1=30，Z2=72
由a=m/2.(Z1+Z2)可得：m=2a/(Z1+Z2)=5mm
分度圆直径d1=m.z1=5×30=150mm 齿距p=π.m=．．．=15.7mm 齿顶高ha=ha*.m=．．．=5mm
7．已知圆柱直齿轮传动，对称布置，载荷平稳，两齿轮均为45钢。小齿轮传递功率P=5KW，转速n１=600r/min，传动比i=4， 两齿轮材料的许用应力分别为[σH]1=490Mpa， [σH]2=450Mpa。试按齿面接触疲劳强度设计小齿轮分度圆直径d1。
解：①查表21.4，载荷系数K=1～1.2,取K=1
②转矩 T1=9.55×106.P/n1= 9.55×106×5/600= 7.96×104 Nmm ③许用应力[σH] =[σH]2=450Mpa ④查表21.7，材料系数ZE=189.8
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⑤查表21.6，齿宽系数ψd=0.8～1.4, 取ψd=1
KT1(u?1)?3.52ZEd1?3????σ?φduH?? ???......?28．已知圆柱直齿轮传动,有中等冲击。小齿轮传递功率P=6KW，转速n１=900r/min，大齿轮齿宽b２=100mm，模数m=4，齿数z1=30，z2=112，材料的许用应力分别为[σF]1=153Mpa， [σF]2=140Mpa。试校核齿轮传动的弯曲疲劳强度。
解：①查表21.4，载荷系数K=1.2～1.6,取K=1.5
②转矩 T1=9.55×106.P/n1= 9.55×106×6/900= 6.37×104 Nmm ③齿宽b= b２=100mm
④查图21.21，复合齿形系数:YFS1=4.08，YFS2=3.95
σF1?σF2?2KT1YFS1?......??σF?2bmz12KT1YFS2?......??σF?2bmz1∴ 齿轮弯曲强度足够.
9．设计一直齿圆柱齿轮传动，已知传递功率P=4KW，小齿轮转速n1=450r/min，传动比i=3.5，载荷平稳，使用寿命５年，两班制工作．
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第９章 蜗杆传动
一、填空题
1．蜗杆传动通常由 、 和机架组成。
2．蜗杆与蜗轮的轴线在空间一般交错,成 °，且一般是以 为主动件。 3．在蜗杆传动中除了模数和压力角为标准值外，还规定蜗杆的 为标准值。 4．为减少加工蜗轮的滚刀数量，国家规定蜗杆的 与tanγ的比值为标准值，并称为蜗杆直径系数。
5．已知蜗杆模数m=2，直径系数q=5mm，蜗杆头数z1=3，蜗轮齿数z2=60，则蜗杆传动的传动比i= ，蜗杆分度圆直径d1= 。
6．蜗杆传动的失效总是出现在 上，由于蜗杆传动齿面间滑动速度较大，发热量大，当润滑不良时很容易发生 和齿面点蚀失效。
7．由于蜗杆传动发热大，设计闭式蜗杆传动时，除了应进行强度计算外，还应必须进行 计算。
8．蜗杆分度圆直径等于蜗杆的 和 的乘积。 9．较理想的蜗轮副材料是 蜗轮齿圈匹配 蜗杆。
二、选择题
1．传动比较大的传动是 。
A．带传动 B．齿轮传动 C．蜗杆传动 D．螺旋传动 2．可传递空间两交错轴的传动是 。
A．带传动 B．齿轮传动 C．蜗杆传动 D．链传动 3．除了模数和压力角外，还规定蜗杆的 为标准值。
A．头数 B．齿数 C．直径系数 D．螺旋角 4．蜗杆直径系数规定为标准值，是为了 。
A．减少加工时蜗杆滚刀的数目 B．增大传动比 C．提高蜗杆的强度 D．其它 5．蜗杆分度圆直径的计算正确的是 。
A．d=m.z1 B．d=m.q C．d=π.m D．d=m.z2
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6．实践表明，较理想的蜗杆副材料是淬硬磨削的钢制蜗杆匹配 蜗轮齿圈。 A．青铜 B．钢制 C．铁制 D 其他蜗轮
7．由于蜗杆和蜗轮的齿形不同，且材料不一样，蜗杆副的失效总出现在 上。 A．蜗轮 B．蜗杆 C．蜗轮和蜗杆 D．其他 8．蜗杆传动传动比计算正确的是 。
A．i=z2/z1 B．i=d2/d1 C．i=n2/n1 D．都不正确 9．蜗杆头数 ，则传动效率高。
A．多 B．少 C. 与头数无关 D. 等于2
10．蜗杆传动要正确啮合，蜗杆的导程角γ与蜗轮的蜗轮的螺旋角β的旋向应 。 A．相反 B．相同 C．γ+β=90° D．以上都不正确 11．蜗杆传正确啮合的条件是 。 A．m1=m2 α1=α
2
B．mn1=mn2 α
2
n1=αn2 a1=αt2
β1=-β2
C．mt1=mt2 αt1=αt2 β1=β D．ma1=mt2 αβ=γ
三、判断题
1．蜗杆传动传动比大，结构紧凑。（ ）
2．蜗杆传动一般以蜗杆为主动件，且具有自锁性。（ ） 3．蜗杆传动适用于传动比大，传递功率不大的机械上。（ ）
4．为了减少摩擦，蜗轮常需用贵重的减摩材料(如青铜)制造，成本较高。（ ） 5．较理想的蜗杆副材料是青铜蜗轮齿圈匹配淬硬磨削的铸铁蜗杆。（ ）
6．由于蜗杆齿是连续的螺旋，且材料强度又高，故蜗杆副的失效总出现在蜗轮上。（ ） 7．一般对连续工作的闭式蜗杆传动必须进行热平衡计算。（ ） 8．除了模数和压力角外，蜗杆的直径系数也是标准值。（ ） 9．蜗杆传动传动不平稳，噪音低。（ ） 10．蜗杆传动的传动比i=z2/z1=d2/d1。（ ）
11．蜗杆传动是用来传递两相交轴间的运动和动力。（ ）
12．蜗杆分度圆直径等于其模数与齿数的乘积，即：d1=m.z1。（ ） 13．在中间平面内，蜗杆传动相当于齿轮齿条传动。（ ） 14．蜗杆和蜗轮的模数有端面和法面之分。（ ）
15．蜗杆与蜗轮一般选用相同的材料组合，如都采用调质钢或都采用锡青铜。（ ）
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四、分析计算题
1．标出图9-1中未注明蜗杆或蜗轮的旋向及转向（蜗杆为主动件），并绘出蜗杆和蜗轮啮合点作用力的方向。
a) b) c)
图9-1
*2．设计一电机驱动的单级闭式蜗杆减速器。已知电机功率P=3KW、转速n1=1440r/min、传动比i =24、载荷平稳、单向运转、预期寿命Lh＝15000h。
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