机械设计习题及解答

一、 绪论
6. 简述“机械设计基础”课程在专业学习中的性质
答： “机械设计基础”课程着重研究各类机 械中的共性问题，为进一步深入研究 各种专 门机械奠定基础；同时，“机械设计基础”课 程的学习又涉及到高等数学、 机械制图、工 程力学、工程材料以及机械制造基础等知识的 综合运用。因此，“机 械设计基础”是课程 体系中的一门专业技术基础课程。
四、凸轮机构
8. 设计一直动从动件盘形凸轮，当凸轮角速度ω及从 动件运动规律v=v（s）不变 时，若αmax由 40°减小 到 20°，则凸轮尺寸会 。 A. 增大 B. 减小 C. 不变 9. 用同一凸轮驱动不同类型（尖顶、滚子或平底式； 直动或摆动式）的从动件 时，各从动件的运动规律 。 A. 相同 B. 不同 C. 在无偏距时相同 10. 直动从动件盘形凸轮机构中，当推程为等速运动 。 规律时，最大压力角发生在 行程 A. 起点 B. 中点 C. 终点
1. 一对齿轮传动，已知其传动比为 i ，传动效率为ç ，从动轮输出转矩为 T2 ，则 主动轮上的转矩 T1 的计算式为 A. T1 = iT2 ç B. T1 = T2 ç i C. T1 = çT2 D. T1 = çT2
。
i
2. 某带式运输机的滚筒由电动机通过一套减速传动系统来驱动，该传动系统由 三种类型传动组成，其中：a — 套筒滚子链传动；b — V 带传动；c — 两级 圆柱齿轮减速器。则该传动系统的排列顺序为 。 A. 电动机 — a — b — c — 滚筒 B. 电动机 — c — b — a — 滚筒 C. 电动机 — b — c — a — 滚筒 D. 电动机 — c — a — b — 滚筒 3. 齿轮传动中，轮齿的齿面疲劳点蚀损坏通常首先发生在 。 A. 齿根处 B. 接近节线的齿顶处 C. 接近节线的齿根处 D. 齿顶处 4. 在单向传动的齿轮上，由于齿轮的弯曲疲劳强度不够所产生的疲劳裂纹，一 般容易在轮齿的 首先出现和扩展。 A. 受压侧的齿根部分 B. 受拉侧的齿根部分 C. 受压侧的节线部分 D. 受拉侧的节线部分 5. 对于齿面硬度≤350HBS 的闭式齿轮传动，设计时一般 。 A. 只需验算接触强度 B. 按接触强度设计，验算弯曲强度 C. 按弯曲强度设计，再验算接触强度 D. 只需验算弯曲强度
四、凸轮机构
1. 理论廓线相同而实际廓线不同的两个对心直动滚子 从动件盘形凸轮机构，其 从动件的运动规律 。 A. 相同 B. 不相同 2. 对于转速较高的凸轮机构，为减小冲击振动，从动 件运动规律宜采用 运 动规律。 A. 等速 B. 等加速等减速 C. 正弦加速度 3. 若从动件的运动规律为等加速等减速运动规律、简 谐运动规律或正弦加速度 运动规律，当把凸轮转速提 高一倍时，从动件的加速度是原来的 倍。 A. 1 B. 2 C. 4 D. 8
一、 绪论
5. 简述“机械设计基础”课程的主要研究对象和内容。
答：研究对象：常用机构（平面连杆机构、凸轮机 构、齿轮机构等）和通用零（部） 件（螺栓、键、 齿轮、带、链、轴、轴承、联轴器、离合器等）。 研究内容：机 构的组成及其工作原理、结构分析、 运动分析等；零（部）件结构、设计计算、 类型选 择、使用维护等。
二、平面机构及自由度
8. 机构具有确定运动的条件是什么？当机构的原动件数少 于或多于机构的自由 度时，机构的运动将发生什么情况？ 答： 机构具有确定运动条件：自由度＝原动件数目。原动 件数目<自由度，构件运 动不确定；原动件数目>自由度， 机构无法运动甚至构件破坏。
二、平面机构及自由度
9. 运动链和机构关系如何？ 答： 运动链：由一系列构件通过运动副联 接组成的可动的构件系统；机构：各构 件 运动确定的运动链。
二、平面机构及自由度
6. 机构自由度的定义是什么？一个平面自 由构件的自由度为多少？ 答：使机构具有确定运动所需输入的独立运 动参数的数目称机构自由度。平面自 由 构件的自由度为 3。
二、平面机构及自由度
7. 平面运动副中，低副和高副各引入几个约 束？ 答： 每个低副引入 2 个约束；每个高副引 入 1 个约束。
答： 所有运动副均为低副的机构称连杆机构。机构 中的连杆一般做平面复杂运动。
2. 铰链四杆机构有哪几种基本型式？
答：三种基本型式：曲柄摇杆机构、双曲柄 机构和双摇杆机构。
三、平面连杆机构
3. 铰链四杆机构可以通过哪几种方式演化成其他型式的四 杆机构？试说明曲柄 摇块机构是如何演化而来的？
。 答： 演化方式：转动副演化为移动副、扩大转动副半径、变更机架、变更杆件 尺 寸等。 转动副演化 曲柄摇杆机构→ 为移动副 → 曲柄滑块机构 变更机架→曲柄摇块机构构
4. 一般情况下，与其他传动形式比较（如齿轮）V带传动适用于 和 。 A. 较大中心距 B. 较小中心距 C. 较大传动比（ i > 10 ） D. 较小传动比（ i < 10 ） 5. 带传动中，设 v1 为主动轮圆周速度，v2 为从动轮圆周速度，v 为带的平均速 度， 三者之间的关系是 。 A. v1 = v2 = v B. v1 > v > v2 C. v1 < v < v2 D. v1 = v2 > v 6. 带传动工作时，产生弹性滑动的原因是 。 A. 带的预紧力不够 B. 带与轮间的摩擦力不够 C. 传递功率超过一定值 D. 带的紧边和松边拉力不等，使带的伸长不同 7. 若忽略带传动中的离心拉力，则按照欧拉公式，带紧边拉力 F1 = 。 A. F e f a1 B. ( F − F )e f a1 C. F e f a1 D. Fe f a1 0 0 2 2 60
四、凸轮机构
4. 当凸轮基圆半径相同时，采用适当的 从动件导路偏置可以 凸轮机构推程 的 压力角。 A. 减小 B. 增加 C. 保持原来 5. 滚子从动件盘形凸轮机构的滚子半径 应 凸轮理论廓线外凸部分的最小曲 率半 径。 A. 大于 B. 小于 C. 等于
四、凸轮机构
6. 直动平底从动件盘形凸轮机构的压力角 。 A. 随凸轮转角变化 B. 随从动件运动规律变 化 C. 随从动件导路偏置距离变化 D. 等于常数 7. 在设计直动滚子从动件盘形凸轮机构的实 际廓线时，发现压力角超过了许用 值，且廓线 出现变尖现象，此时应采取的措施是 。 A. 减小滚子半径 B. 加大基圆半径 C. 减 小基圆半径
五、带传动
10. 带传动采用张紧轮的目的是 。 A. 提高带的寿命 B. 改变带的运动方向 C. 调节带的初拉力 D. 减小带的弹 性滑动 11. 同一V带传动装置，若主动轮转速不 变，则此传动装置用于减速传动时较用 于增速传动时所传递的功率___。 A. 不变 B. 增加 C. 减小
五、带传动
五、带传动
2. 普通V带有七种型号（A、B、C、D、E、Y、 Z），其中 型截面积最 大， 型截面积最 小。 A. A B. B C. C D. D E. E F. Y G. Z 3. 对于普通V带传动，图示的尺寸 是带轮 的计算直径（基准直径）。
A. D1 B. D2 C. D3 D. D
五、带传动
12. 图示三级齿轮变速箱与V带传动相连，若对于轴Ⅱ的三种转速，其功 率保持 不变，则应按 n2 =
r
min 来设计V带传动。
A. 500 B. 1000 C. 1500 D. (500+1000+1500)/3 13. V带小带轮槽楔角一般要小于V带楔角（400），这是因为 。 A. 小轮包角小时容易打滑，因此小轮用较小的楔角以加大摩擦 B. 带弯曲时外部受拉横向收缩，内部受压横向伸长，因而楔角减小 C. 小轮半径小时带所受离心力大，改变楔角可加大轮与带的贴附力
二、平面机构及自由度
3. 运动副是如何进行分类的？ 答：①按两构件运动平面的相互关系分： 平面运动副、空间运动副； ②按两构件 接触方式分：低副（面 接触）、高副（点、线接触）。
二、平面机构及自由度
4. 平面低副有哪两种类型？ 答：转动副和移动副。
二、平面机构及自由度
5. 简述机构运动简图的主要作用，它能表示出 原机构哪些方面的特征？ 答： 机构运动简图主要用于进行机构的结构 分析和运动分析。机构运动简图反映 了原机 构中的构件类型和数目、运动副类型、数目及 其相互位置关系等特征。
4. 何谓偏心轮机构？它主要用于什么场合？ 答：偏心轮是由曲柄通过扩大转动副半径方式演化得到， 曲柄长度即为偏心距。 偏心轮的强度和刚度都比曲柄好，因此适用于转速 不高而载荷较大场合。
三、平面连杆机构
5. 何谓连杆机构的压力角、传动角？它们的大小对连杆机 构的工作有何影响？ 以曲柄为原动件的偏置曲柄滑块机 构的最小传动角 Гmin 发生在什么位置？ 答：压力角α：机构输出构件（从动件）上作用力方向与 力作用点速度方向所夹 之锐角；传动角γ：压力角的余角。 α＋γ≡900。压力角（传动角）越小（越大）， 机构传力性能越好。偏置曲柄滑块机构的最小传动角 Гmin发生在曲柄与滑块移 动导路垂直的位置。
四、凸轮机构
15. 凸轮机构的从动件分别采用等速运动、等 加速等减速运动、简谐运动和摆线 运动规律时， 是否会引起刚性或柔性冲击？ 答：等速运动—刚性冲击；等加速等减速运动、 简谐运动—柔性冲击；摆线运动 —无冲击。
五、带传动
1. V带传动是依靠 来传递动力和运动的。 A. 带轮 V 形槽底面与带间的摩擦力 B. 带轮 V 形槽侧面与带间的摩擦力 C. 带的紧边拉力 D. 带的弹性
四、凸轮机构
11. 什么是凸轮机构传动中的刚性冲击 和柔性冲击？ 答： 在机构运动的某些位置，从动件加 速度发生突变。当突变值为无穷大时， 将 引起刚性冲击；当突变值有限时，则 引起柔性冲击。
四、凸轮机构
12. 什么是凸轮实际轮廓的变尖现象和从动件 （推杆）运动的失真现象？它对凸 轮机构的工 作有何影响？如何加以避免？ 答：对于盘形凸轮，当外凸部分的理论轮廓曲 率半径ρ与滚子半径rT相等时：ρ=rT， 凸轮实 际轮廓变尖（实际轮廓曲率半径ρ’=0）。在机 构运动过程中，该处轮廓易 磨损变形，导致从 动件运动规律失真。增大凸轮轮廓半径或限制 滚子半径均有利 于避免实际轮廓变尖现象的发 生。
机 械 设 计 基 础
习题及答案
华南农业大学 陶冶
一、 绪论
1. 简述机构与机器的异同及其相互关系。
答：
共同点： ①人为的实物组合体； ②各组成部分之间具有确定的相对运动； 不 同点： 机器的主要功能是做有用功、变换能量或传递能量、物 料、信息等； 机构 的主要功能是传递运动和力、或变换运动形式。 相互关系：机器一般由一个或若 干个机构组合而成。
二、平面机构及自由度
10. 画出下列机构的示意图，并计算其自由 度。
二、平面机构及自由度
(a)机构示意图如图所示。 自由度计算 n=3, PL=4, PH=0 F=3n-2PL-PH =3×3-2×4-0=1 ∴该机构自由度为 1。
三、平面连杆机构
1. 从运动副类型的角度看，什么是连 杆机构？机构中的连杆一般做什么运动？
五、带传动
8. 在不打滑的前提下，传动带具有一定的 和 是带传动的主要设计依 据。 A. 疲劳强度 B. 寿命 C. 拉伸强度 D. 抗磨性 9. V带传动设计时，小轮直径不宜小于某一规 定的最小值，主要是为了 。 A. 结构紧凑 B. 限制小轮包角不要太小 C. 限制带的弯曲应力 D. 保证设计要求 的中心距
一、 绪论
2. 简述机械的基本含义。
答： 从结构和运动的角度看，机构和机 器是相同的，一般统称为机械。
一、 绪论
3. 简述构件和零件的区别与联系。
答：构件是机械中的运动单元，零件 是机械中的制造单元；构件是由一个 或若干 个零件刚性组合而成。
一、 绪论
4. 简述“机械运动”的基本含义。
答：所谓“机械运动”是指宏观的、 有确定规律的刚体运动。
四、凸轮机构
13. 一滚子从动件盘形凸轮机构，若凸 轮实际轮廓线不变而将滚子半径增大， 则 从动件的运动规律是否变化？ 答：改变滚子半径后凸轮理论轮廓线随 之改变，因此从动件运动规律也将发生 变 化。
四、凸轮机构
14. 对于直动从动件盘形凸轮机构，欲 减小推程压力角，有哪些常用措施？ 答：增大凸轮基圆半径、采用正偏置 （从动件移动导路与推程段速度瞬心位 于凸 轮转动中心同侧）可以减小凸轮机 构推程压力角。
二、平面机构及自由度
1. 什么是Hale Waihona Puke Baidu构中的原动件、从动件、 输出构件和机架？
答：原动件：运动参数由外界输入的活动构件； 从动件：除原动件外的其余活动 构件； 输出构件：输出预期运动的从动件； 机架：机构运动的参考物，视作相对 固定的构件。
2.
机构中的运动副具有哪些必要条件答： 三个条件：①两个构件；②直接接触； ③相对运动。