机械设计基础(第一篇)

一、判断题：正确的打符号T，错误的打符号F

1．在实际生产中，有时也利用机构的"死点"位置夹紧工件。( T )

2. 机构具有确定的运动的条件是：原动件的个数等于机构的自由度数。 ( T )

3．若力的作用线通过矩心，则力矩为零。 ( T )

4．平面连杆机构中，连杆与从动件之间所夹锐角称为压力角。 ( F )

5．带传动中，打滑现象是不可避免的。 ( F )

6．在平面连杆机构中，连杆与曲柄是同时存在的，即只要有连杆就一定有曲柄。 ( F )

7．标准齿轮分度圆上的齿厚和齿槽宽相等。 ( T )

8．平键的工作面是两个侧面。 ( T )

9．连续工作的闭式蜗杆传动需要进行热平衡计算，以控制工作温度。 ( T )

10．螺纹中径是螺纹的公称直径。（ F ）

11．刚体受三个力作用处于平衡时，这三个力的作用线必交于一点。( T )

12．在运动副中，高副是点接触，低副是线接触。 ( F )

13．曲柄摇杆机构以曲柄或摇杆为原动件时，均有两个死点位置。 ( F )

14．加大凸轮基圆半径可以减少凸轮机构的压力角。 ( T )

15．渐开线标准直齿圆柱齿轮不产生根切的最少齿数是15。 ( F )

16．周转轮系的自由度一定为1。 ( F )

17．将通过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂直的平面定义为中间平面。 ( T )

18．代号为6205的滚动轴承，其内径为25mm。 ( T )

19．在V带传动中，限制带轮最小直径主要是为了限制带的弯曲应力。 ( T )

20．利用轴肩或轴环是最常用和最方便可靠的轴上固定方法。( T )

二、填空题

1．直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是   模数  相等，  压力角 相等。

2．螺杆相对于螺母转过一周时，它们沿轴线方向相对移动的距离称为

     导程   。

3．在V带传动设计中，为了限制带的弯曲应力，应对带轮的  最小直径  加以限制。

4．硬齿面齿轮常用   低碳合金钢   渗碳淬火来得到，热处理后需要  磨齿 加工。

5．要将主动件的连续转动转换为从动件的间歇转动，可用槽轮 机构。

6．轴上零件的轴向固定方法有  轴肩、轴环、套筒、圆螺母、弹性挡圈、轴端挡圈、紧定螺钉、圆锥面  等。

7．常用的滑动轴承材料分为   金属材料   、 多孔质金属材料  、  非金属材料    三类。

8．齿轮轮齿的切削加工方法按其原理可分为 仿形法 和  范成法 两类。

9．凸轮机构按从动件的运动形式和相对位置分类，可分为直动从动件凸轮机构和  摆动从动件 凸轮机构。

10．带传动的主要失效形式是  打滑  、  疲劳破坏  及带与带轮的磨损。

11．蜗杆传动对蜗杆导程角和蜗轮螺旋角的要求是两者大小 相等 和旋向  相同   。闭式蜗杆传动必须进行  热平衡计算 以控制油温。

12．软齿面齿轮常用中碳钢或中碳合金钢制造，其中大齿轮一般经  正火 处理，而小齿轮采用  调质 处理。

13．若要将主动件的往复摆动转换为从动件的间歇转动，可用  棘轮 机构。

14．只传递扭矩而不受弯矩的轴称为   传动轴   ，同时承受扭矩和弯矩的轴称为   转轴  。

15．滑动轴承与轴颈表面直接接触的部分称为   轴瓦   。

三、单项选择题

1．作用在刚体上的二力平衡条件是(  B  )。

A．大小相等、方向相反、作用线相同、作用在两个相互作用物体上

B．大小相等、方向相反、作用线相同、作用在同一刚体上

C．大小相等、方向相同、作用钱相同、作用在同一刚体上

D．大小相等、方向相反、作用点相同

2．下列机构中，不属于间歇机构的是 ( C )。

A．棘轮机构        

B．槽轮机构

C．齿轮机构        

D．不完全齿轮机构

3． A，B、C点分别作用 10kN、40kN，30 kN的力，方向如图1所示，则 1-1截面和 2-2截面的轴力为(  A  )。

A．10KN，-30KN       

B．-10KN，30KN

C．-10KN，40KN       

D．10KN，-40KN

图1

4．在铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和，为了获得双曲柄机构，其机架应取(  A  )。

A．最短杆              

B．最短杆的相邻杆

C．最短杆的相对杆      

D．任何一杆

5．在轮系中加入惰轮可改变轮系的（ B ）。

A．传动比              

B．转向

C．转向和传动比  

6．两轴在空间交错90º的传动，如已知传动比较大，则宜选用(  D  )。

A．直齿圆柱齿轮传动            

B．斜齿圆柱齿轮传动

C．圆锥齿轮传动                

D．蜗轮蜗杆传动

7．同一轴段上若采用两个平键时，一般设在(  D  )的位置。

A．同一母线               

B．相隔90º

C．相隔120º               

D．相隔180º

8．带传动设计时，若传动中心距取值过大，则使(  A  )。

A．传动结构不紧凑             

B．带传动的传递功率降低

C．带传动易发生打滑           

D．带传动的疲劳强度降低

9．力F使物体绕点O转动的效果，取决于下列因素(  C  )。

A．力F的大小和力F使物体绕O点转动的方向

B．力臂d的长短和力F使物体绕O点转动的方向

C．力与力臂的乘积Fd的大小和力F使物体绕O点转动的方向

D．仅取决于力与力臂的乘积Fd的大小，与转动方向无关

10．机器与机构的区别在于 (  C  )。

A．是否由各种零件经装配而成的组合体

B．它们各部分之间是否有确定的相对运动

C．在工作时是否能完成有效的机械功或能量转换

11．平面四杆机构无急回特性时，行程速比系数(  C  )。

A．大于1             

B．小于1

C．等于1

12．一对齿轮啮合时，两轮的(  A  )始终相切。

A．节圆              

B．分度圆

C．基圆              

D．齿根圆

13．带传动的弹性滑动现象是由于（ A ）而引起的。

A．带的弹性变形              

B．带与带轮的摩擦系数过小

C．初拉力达不到规定值        

D．带型选择不当

14．键的截面尺寸b×h主要是根据(  D  )来选择。

A．传递转矩的大小           

B．传递功率的大小

C．轮毂的长度               

D．轴的直径

15．采用螺纹联接时，若被联接件总厚度较大，在需要经常装拆的情况下宜采用(  D  )。

A．螺栓联接               

B．紧定螺钉联接

C．螺钉联接               

D．双头螺柱联接

16．当两轴距离较远时，且要求传动比准确，宜采用(  C  )。

A．带传动             

B．一对齿轮传动

C．轮系传动           

D．槽轮传动

四、指出图2中轴结构不合理之处，并作简要说明

1、左侧轴承拆卸困难，轴颈靠轴肩处应有砂轮越程槽

2、轴头太长，轮毂无法轴向固定

3、套筒左端面应与轮毂右端面接触，套筒右端面太高，右侧轴承拆卸困难

4、应有退刀槽

5、螺纹无法加工

6、两键槽应布置在同一母线上

五、计算题

1．计算图3所示机构的自由度

解：

活动构件数           

n=5                            

低副数               

P_L=6                           

高副数               

P_H=2                            

机构自由度数         

F=3n-2 P_L-P_H=3×5-2×6-2=1   

2．计算图4所示机构的自由度，并判断机构是否具有确定的运动

解：

活动构件数           

n=7                              

低副数              

P_L=10                             

高副数               

P_H=0                              

机构自由度数         

F=3n-2 P_L-P_H=3×7-2×10-0=1      

机构自由度数与原动件数目相同，故机构有确定的运动。     

3．一渐开线标准直齿圆柱齿轮，已知齿数Z=25，模数m=4mm，压力角α=20º，h_a^*=1，c^*=0.25。试求该齿轮的分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、基圆直径和分度圆齿厚

解：

分度圆直径

d=mz=4x25=100mm                           

齿顶圆直径

d_a=m(z+2 h_a^*)=4x(25+2x1)=108mm            

齿根圆直径

d_f=m(z-2 h_a^*-2 c^*)=4x(25-2x1-2x0.25)=90mm  

基圆直径

d_b=dcosα=100xcos20º=93.97mm                 

分度圆齿厚

s=3.14xm/2=6.28mm     

4．如图5所示轮系中各齿轮齿数：Z₁= Z₂= 20，Z₃= 60，Z_3’= Z_4’= 20，Z₄=Z₅= 40试求传动比i₁₄和i₁₅，并判断n₅相对n₁的转向

轮系传动比计算：

解：i₁₄=Z₃ Z₄/ Z₁ Z_3’=60X40/20X20=6                     

i₁₅= Z₃Z₄ Z₅/ Z₁ Z_3’Z_4’= i₁₄ i₁₅=6X40/20=12            

n₅转向与n₁的相反。

5．圆截面简支梁如图6所示，已知F=1KN，试求：

（1）梁A、B端的约束反力

（2）计算弯矩，并画出弯矩图

（3）若梁直径d=40mm，求梁的最大应力

 

解：

⑴约束力计算

⑵弯矩计算

Mc=FA·1=0.667KN·m

⑶最大应力

6．求图7所示梁支座的约束反力。已知F=2KN

解:

①画出约束反力

②求F_B

③求F_AX

④求F_AY

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