《机械设计基础》复习辅导及答案_机械设计基础复习指导
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静力学
重点知识点： 了解杆件受力产生变形的五种形式。力矩、力偶的概念。机件受力的分析图。
1.图示矩形截面直杆，右端固定，左端在杆的对称平面内作用有集中力偶，数值为M。关于固定端处横截面A－A上的内力分布，有四种答案，根据弹性体的特点，试分析哪一种答案比较合理。C
2.图示带缺口的直杆在两端承受拉力FP作用。关于A－A截面上的内力分布，有四种答案，根据弹性体的特点，试判断哪一种答案是合理的。D
3.工程构件要正常安全的工作，必须满足一定的条件。下列除 D 项，其他各项是必须满足的条件。A.强度条件 B.刚度条件
C.稳定性条件
D.硬度条件
(√)
4.机械是机器和机构的总称。
5.由于零力杆不承受力，所以是无用杆，它的存在与否对桁架结构没有影响。
(×)6.力偶各力在其作用平面内的任意轴上投影的代数和都始终等于零。(√)7.作用在同一平面内的四个力，它们首尾相连构成一封闭的四边形，则此力系一定是平衡力系。(×)
(×)（√）（√）
8.作用力与接触面公法线之间的夹角称作摩擦角。
9.强度是构件抵抗破坏的能力。10.刚度是构件抵抗变形的能力。（√）
（√）
（×）（√）
11.在保持力偶矩不变的前提下，力偶可在同一平面内，或相互平行的平面内任意移动，不改变力偶对刚体的作用效果。
12.理论应力集中因数只与构件外形有关。
13.任何情况下材料的弹性模量E都等于应力和应变的比值。
14.矩形截面杆扭转变形时横截面上凸角处切应力为零。
（√）15.影响构件持久极限的主要因素有：构件形状、尺寸、表面加工质量和表层强度。
16.影响构件持久极限的主要因素有：构件形状、尺寸、表面加工质量和应力大小。（×）
模块一
平面机构的运动简图
重点知识点： 机构、自由度、高副、低副、局部自由度、复合铰链、虚约束，各种机构简图、自由度的计算
机构要能运动，自由度必须 大于零。
在平面机构中有一个低副就引进 两 个约束。
两构件通过 面 接触组成的运动副为低副;通过 点 或 线 接触组成的运动副为高副。机构的自由度为1，则机构至少需要 1 个主动件。机构中相对静止的构件为 机架。
平面机构中，两构件通过点、线接触而构成的运动副称为 高副。三个构件在一处铰接，则构成三个转动副。X
组成平面低副两构件的接触必须是线接触或点接触。X 机构由两个以上的构件组成的。√
虚约束对机构的运动不起作用。√
模块二
平面连杆机构 重点知识点： 平面连杆机构及形式、铰链四杆机构存在曲柄的条件、急回特性
平面连杆机构的急回运动特征可用以缩短 非生产时间，从而提高工作效率。平面连杆机构由一些刚性构件用
转动 副和 移动 副相互连接而组成。一平面铰链四杆机构的各杆长度分别为a=350，b=600, c=200, d=700； ①当取c杆为机架时，它为 双曲柄
机构； ②当取d杆为机架时，则为
曲柄摇杆
机构。
铰链四杆机构的三种基本形式是 曲柄摇杆 机构，双曲柄 机构和 双摇杆 机构。
在铰链四杆机构中，能作整周连续旋转的机构称为 曲柄机构，只能来回摇摆某一角度的构件称为 摇杆机构，直接与连架杆相连，借以传递运动和动力的构件称为 连杆。四杆机构中是否存在死点位置，决定于从动件是否与连杆 处于共线位置。机架是机构不可缺少的组成部分。√ 为保证四杆机构良好的机械性能，（B）不应小于最小许用值。
A．压力角
B．传动角
C．极位夹角 曲柄摇杆机构中，摇杆为主动件时，（B）死点位置。
A．不存在B．曲柄与连杆共线时为
C．摇杆与连杆共线时为 在下列平面四杆机构中，无急回性质的机构是
C。A.曲柄摇杆机构
B.摆动导杆机构
C.对心曲柄滑块机构
D.偏心曲柄滑块机构
模块三
凸轮机构
重点知识点：凸轮基圆、从动件、凸轮压力角
以凸轮的理论轮廓曲线的最小半径所做的圆称为凸轮的_基圆__。凸轮与从动件接触的运动副属于 高副。
从动杆的端部形状有 尖顶、滚子 和平底三种。
要使常用凸轮机构正常工作，必须以凸轮 作主动件并匀速转动。凸轮机构主要是由 凸轮、从动件_和固定机架三个基本构件所组成。
平底从动杆不能用于具有内凹槽曲线的凸轮。√
凸轮压力角指凸轮轮廓上某点的受力方向和其运动速度方向之间的夹角。√
凸轮机构广泛用于自动化机构中。√
圆柱凸轮机构中，凸轮与从动杆在同一平面或相互平行的平面内运动。X
模块四、六
齿轮机构、齿轮传动
重点知识点： 渐开线、基圆、分度圆、模数、齿轮加工方法、根切现象
1．以齿轮中心为圆心，过节点所作的圆称 节 圆。2．分度圆齿距P与π的比值定为标准值，称为 模数。
3．根据加工原理不同，齿轮轮齿的加工分为 仿形 法和 范成 法两类。
4．渐开线形状与 基 圆半径有关，此圆半径越大，渐开线越趋于平直。
5．如果分度圆上的压力角等于 20°，模数取的是 标准 值，齿厚和齿间宽度 相等 的齿轮，就称为标准齿轮。
6．齿轮若发生根切，将会导致齿根 弯曲强度降低，故应避免。7．重合度的大小表明同时参与啮合的 轮齿 的对数的多少。
8．一对渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合条件为：模数相等 和 分度圆上的压力角相等。9.斜齿轮传动与直齿轮传动比较的主要优点：
啮合性能好，重合度大，结构紧凑
。9．（x）直齿圆柱标准齿轮正确啮合的条件是只要两齿轮模数相等即可。10．（x）齿条齿廓上各点压力角不相等。11．（√）离基圆越远，渐开线上的压力角越大。12．（x）渐开线的形状与基圆的大小无关。13．（x）两齿轮间的距离称为中心距。
14．一对渐开线标准直齿圆柱齿轮，m =2，z1 =18，z2 =43，实际中心距a＇=62mm，下面说法正确的是（C）。
A．节圆小于分度圆
B．节圆与分度圆重合
C．节圆大于分度圆
D．分度圆的大小取决于中心距 15．一对齿轮要正确啮合，它们的（D）必须相等。
A．直径
B．宽度
C．齿数
D．模数
16．机床主轴箱中的变速滑移齿轮，应该用（A）。
A．直齿圆柱齿轮
B．斜齿圆柱齿轮
C．人字齿圆柱齿轮
D．直齿圆锥齿轮
17．齿面硬度小于350的齿轮称为软齿面齿轮，其常用的热处理方法是（C）。
A．表面淬火
B．渗碳淬火
C．调质或正火
D．渗氮
18．仿形法加工齿轮，为减少铣刀数量,对于同一模数和压力角的齿轮，按齿数范围分为（C）组，每组用一把刀具来加工。
A．6
B．7
C．8
D．9 19.下列齿轮参数中，对齿形系数YF没有影响的是
D
。A.齿数
B.变位系数
C.齿顶高系数
D.模数
20.一对渐开线标准直齿圆柱齿轮，m=2mm，z1=18，z2=43，实际中心距a＇=62mm，下面
说法正确的是
C。A.节圆小于分度圆
B.节圆与分度圆重合C.节圆大于分度圆
D.分度圆的大小取决于中心距
21.在安装标准直齿圆柱齿轮时，若实际中心距大于标准中心距，则将使
C。A.重合度变大
B.定角速比无法保证 C.啮合角变大
D.分度圆压力角变小
22.一对齿面硬度大于HB350的闭式齿轮转动，主要失效形式为
B。A.齿面点蚀
B.轮齿折断
C.齿面磨损 D.齿面塑形变形
模块五
其他常用机构
重点知识点： 棘轮、槽轮、槽轮运动系数
棘轮机构主要由棘轮、棘爪
和 止动爪 等构件组成。
双向作用的棘轮，它的齿槽是 矩形 的，一般单向运动棘轮的齿槽是
三角锯齿形 的。为了使棘轮转角能作无级调节，可采用 摩擦 式棘轮机构。不完全齿轮机构是由 渐开线齿轮机构 演变而成的。棘轮机构只能实现间歇运动，不能实现超越运动。X
无论何种槽轮机构，必然有槽数Ζ≥3。√
棘轮机构只能实现转角的有级性变化，而不能实现转角的无级性变化。X 有锁止圆弧的间歇运动机构，都是槽轮机构。√
对于单销槽轮机构，为保证槽轮运动，其运动系数应大于或等于零。X
模块七
蜗杆传动
重点知识点： 蜗轮蜗杆、螺旋角、导程角、蜗杆传动特点、传动方式、旋向、转向判定 1．在蜗杆传动中，通常 蜗杆 为主动件。
2．在其它条件不变时，蜗杆的头数越多，导程角 越大，传动的效率 越高。3．蜗杆分度圆直径用公式d1=mq计算，其中q称为蜗杆的 直径系数。4．蜗杆传动的自锁条件是 蜗杆导程角小于当量摩擦角。5．（√）蜗杆机构中，蜗轮的转向取决于蜗杆的旋向和蜗杆的转向。
6．（√）蜗轮的螺旋角β一定等于蜗杆的导程角γ。7．（x）q值越小，即蜗杆直径 d1 越大。
8．（x）自锁的蜗杆蜗轮机构中，蜗杆不能反向旋转来驱动蜗轮。9．当两轴线（C）时，可采用蜗杆传动。
A．平行
B．相交
C．垂直交错
D．任意交叉 10．与齿轮传动相比较，（D）不能作为蜗杆传动的优点。
A．传动平稳，噪音小
B．传动比可以很大
C．在一定条件下能自锁
D．传动效率高
11.蜗杆传动的主要失效形式是
B。
A．点蚀与磨损 B．磨损与胶合 C．齿轮折断与塑性变形 D．蜗杆变形
模块八
带传动和链传动 重点知识点： 带传动、带传动的主要失效形式
带传动的主要失效形式为 带的疲劳破坏
和 打滑。
根据工作原理的不同，带传动部分可分为 摩擦 带传动和 啮合 带传动。带传动常用的张紧方法是调节中心距。√
V带型号中，截面尺寸最小的是Z型。X
带传动在工作时产生弹性滑动是由于传动过载。X
带传动中，在预紧力相同的条件下，V带比平带能传递较大的功率，是因为V带（C）。
A．强度高
B．尺寸小
C．有楔型增压作用
D．没有接头 带传动的主要失效形式之一是带的（C）。A．松弛
B．颤动
C．疲劳破坏
D．弹性滑动
带传动中，若小带轮为主动轮，则带的最大应力发生在带（A）处。
A．进入主动轮
B．进入从动轮
C．退出主动轮
D．退出从动轮 带传动正常工作时不能保证准确的传动比是因为（D）。
A．带的材料不符合虎克定律
B．带容易变形和磨损 C．带在带轮上打滑
D．带的弹性滑动 带传动打滑总是（A）。
A．在小轮上先开始
B．在大轮上先开始
C．在两轮上同时开始 V带传动设计中，限制小带轮的最小直径主要是为了（B）。
A．使结构紧凑
B．限制弯曲应力
C．保证带和带轮接触面间有足够摩擦力
D．限制小带轮上的包角
模块九
连接 重点知识点： 圆柱螺纹连接
根据采用的标准制度不同，螺纹分为 米 制和 英 制，我国除管螺纹外，一般都采用 米 制螺纹。圆柱普通螺纹的螺距P是指相邻螺牙在中径线上 对应两点 间的 轴向 距离，导程L与螺距P关系式为 L=np。
圆柱普通螺纹的导程是指同一螺纹线上的 相邻两牙 在中径线上 对应两点 的轴线距离。圆柱普通螺纹的公称直径是指 外 径。
螺栓联接采用开口销与六角开槽螺母防松是属于 机械 防松。螺纹连接的防松，其根本问题在于防止螺纹副 相对转动。
螺纹联接有自锁作用，所以不用防松装置。X 管螺纹是用于管件连接的一种螺纹。√ 梯形螺纹主要用于连接。X 三角形螺纹主要用于传动。X 双头螺柱连接适用于被连接件厚度不大的连接。X 离合器在机器传动的过程中能方便的结合和分离。√
圆柱普通螺纹的公称直径是指螺纹最大直径。√ 旋紧螺栓时用的定力矩扳手，其弹簧的作用是（A）。
A．测量载荷
B．控制运动
C．储存能量
D．缓冲吸振 对于普通螺栓联接，在拧紧螺母时，螺栓所受的载荷是（D）。
A．拉力
B．扭矩
C．压力
D．拉力和扭矩
螺纹的牙形有三角形、矩形、梯形、锯齿形、圆形五种，其中用于连接和用于传动的各有（B）。
A．一种和四种
B．两种和三种
C．三种和两种
D．三种和三种
E．四种和一种
螺栓连接是一种（B）。
A．不可拆连接
B．可拆连接 在用于传动的几种螺纹中，矩形螺纹的优点是（C）。
A．不会自锁
B．制造方便
C．传动效率高
D．强度较高（D）不能作为螺栓连接的优点。
A．构造简单
B．装拆方便
C．连接可靠
D．在变载荷下也具有很高的疲劳强度
E．多数零件已标准化，生产率高，成本低廉
螺纹标记M24-2表示（D）。
A．普通螺纹，公称直径为24mm，螺距为2mm
B．细牙螺纹，公称直径为24mm，螺距为2mm
C．普通螺纹，公称直径为24mm，螺距为2mm，3级精度
D．普通螺纹，公称直径为24mm，2级精度
当两个连接件之一太厚，不宜制成通孔且连接不需经常拆卸时往往采用（C）。
A．螺栓连接
B．螺钉连接
C．双头螺栓连接
D．紧定螺钉连接
模块十
轴承
重点知识点： 轴承分类、轴承材料、轴承代号含义、轴承载荷及寿命计算、润滑密封
1．滑动轴承轴瓦的常用材料有 金属材料、粉末治金、非金属。2．滚动轴承按滚动体不同可分为 球 轴承和 滚子 轴承。
3．按受载荷方向不同，滑动轴承可分为 径向 滑动轴承，和 止推 滑动轴承。4．滚动轴承按主要承受载荷方向的不同又可分为 向心 轴承和 推力 轴承。5．型号为6307的滚动轴承，其内径d = 35。
6．代号为72308的滚动轴承，其类型名称为角接触球轴承，内径为 40。7．（x）轴瓦（轴套）是滑动轴承中直接与轴头相接触的重要部分。8．（x）向心推力轴承既能承受径向载荷，又能承受轴向载荷。9．（√）润滑油的粘度将随着温度的升高而降低。10．（x）润滑油的粘度越大，则内摩擦阻力越小。11．（x）对于轻载、高速的滑动轴承，宜用粘度较高的润滑油润滑。12．（x）在滚动轴承的代号中，一般右起第一、二位数字用来表示轴承的直径。13．（x）滑动轴承常用的轴承材料是碳素钢和轴承钢。
14．滚动轴承的接触式密封是（A）。
A．毡圈密封
B．油沟式密封
C．迷宫式密封
D．甩油密封 15．既可以单独作成轴瓦，也可以作成轴承衬的材料是（B）。A．锡基轴承合金
B．铸锡青铜 C．铅基轴承合金
D．耐磨铸铁 16．滚动轴承的基本额定动载荷是指（C）。
A．滚动轴承能承受的最大载荷
B．滚动轴承能承受的最小载荷
C．滚动轴承在基本额定寿命L10＝106转时所能承受的载荷
D．一批滚动轴承能承受的平均载荷。
17．滚动轴承中，为防止轴承发生疲劳点蚀，应进行（D）。
A．疲劳寿命计算
B．静强度计算
C．极限转速验算
D．额定动载荷计算
模块十一
轴
重点知识点： 轴的分类、轴上结构、轴的工作状态、轴系装配图认知
1．轴的结构设计就是使轴的各部分具有 合理的形状和尺寸。
2．轴的类型很多，根据承受载荷的不同，轴可分为 转轴、传动轴 和心轴三种。3．轴上设计的轴肩和轴环结构是为了使轴上所装的各零件能实现正确的 轴向定位。4．轴上设计的退刀槽和砂轮越程槽是为了便于 加工。5．（√）轴上零件在轴上的安装，必须作轴向固定和周向同定。6．（x）只承受转矩作用的轴是转轴。7．（√）一根轴上不同轴段上键槽尺寸应尽量统一，并排布在同一母线方向上。8．（x）转轴在工作时是转动的，而传动轴是不转动的。
9．（x）阶梯轴上各截面变化处都应当有越程槽。
10．（√）轴肩或轴环能对轴上零件起准确定位作用。11．（√）轴上零件的轴向固定是为了防止在轴向力作用下零件沿轴线移动。12．（√）心轴在工作时只承受弯曲载荷作用。
13．当轴上安装的零件要承受轴向力时，采用（A）来进行轴向固定，所能承受的轴向力最大。
A．螺母
B．紧定螺钉
C．弹性挡圈
D． 销联接 14．轴最细处的直径是按（B）来初步计算的。
A．弯曲强度
B．扭转强度
C．轴段上零件的孔径
D．抗拉强度 15．自行车的前轴是（A）。
A．心轴
B．转轴
C．传动轴
D．销轴
16．转轴工作时承受（A）。
A．转矩和弯矩
B．弯矩
C．转矩
D．摩擦力矩 17．阶梯轴上与轴承相配合的轴段称为（B）。
A．轴头
B．轴颈
C．轴身
D．轴环
简 答：
1．什么是虚约束和局部自由度？
答：不起独立限制作用的约束称为虚约束，机构中出现的与输出、输入运动无关的自由度称为局部自由度。
2．铰链四杆机构中曲柄存在的条件是什么？
答：1）: 最短杆和最长杆的长度之和小于或等于其余两杆长度之和;
2）：连架杆和机架中必有一杆为最短杆。
3．铰链四杆机构的三种形式各有何特点？试举出你所熟知的四杆机构应用实例？
答：
1、在铰链四杆机构中，如果有一个连架杆做循环的整周运动而另一连架杆作摇动，则该机构称为曲柄摇杆机构。当曲柄为主动件时，可将曲柄的连续回转运动转换成摇杆的往复摆动。如雷达天线俯仰角调整机构、汽车刮雨器等。当摇杆为主动件时，可将摇杆的往复摆动转换成曲柄的连续回转运动，如缝纫机踏板机构。
2、两个连架杆均能做整周的运动，则该机构称为双曲柄机构。特点是两曲柄的角速度不一定相等，如惯性筛。
3、两根连架杆均只能在不足一周的范围内摆动的铰链四杆机构称为双摇杆机构。如电风扇摇头机构。
4．简述齿轮传动的主要失效形式？
答：齿轮折断，齿面点蚀，齿面磨损，齿面胶合，齿面塑性变形
5．闭式齿轮传动的润滑方式有哪些？
答：浸油润滑，喷油润滑。
6．什么叫齿轮模数？它的大小对齿轮几何尺寸有何影响？
答：因为齿轮的分度圆周长πd=PZ，所以分度圆直径d=Z×P/π；把P/π规定为标准值，用m来表示，称为模数。模数越大，则齿距越大，轮齿也就越大，抗弯能力越强。
7．何谓根切现象？什么条件下会发生根切现象？正常齿渐开线标准直齿圆柱齿轮不发生 根切的最少齿数是多少？
答：范成法加工齿轮时，如果齿轮的齿数太少，切削刀具的齿顶部就会将轮齿根部的渐开线切去一部分的现象称为根切现象。
如果刀具的齿顶线超过了啮合线与轮坯基圆的切点N1，则被切齿轮的齿廓必将发生根切。
17齿。
8．与齿轮传动相比,蜗杆传动有哪些优缺点?
答：优点：传动比大。传动平稳，噪声小。有自锁功能。缺点：传动效率低，成本较高。
9．蜗杆传动有什么特点？常用于何种场合？
答：传动比大，结构紧凑；传动平稳、噪声小；具有自锁性；传动效率低；蜗轮造价较高。常用于两轴交错、传动比较大；传递功率不太大或间歇工作的场合。
10．何谓带传动的弹性滑动和打滑？能否避免？
答：弹性滑动是由于带传动时的拉力差引起的，只要传递圆周力，就存在着拉力差，所以弹性滑动是不可避免的；而打滑是由于过载引起的，只要不过载，就不产生打滑，所以，打滑是可以
避免的。
12．与滚动轴承相比，滑动轴承的主要优点是什么？
答：滑动轴承具有工作平稳、无噪声、耐冲击、回转精度高和承载能力大等优点，所以在汽轮机、精密机床和重型机械中被广泛地应用。
13．指出代号为30310、6200的滚动轴承的类型和内径尺寸。
答：30310是圆锥滚子轴承内径尺寸是50mm。6200是深沟球轴承内径尺寸是10mm。
14．按照轴所受载荷类型的不同，轴分为那几种类型？并分别举例说明。答：
1、仅受弯矩M的轴——心轴，只起支撑零件作用，如自行车前轴。
2、仅受转矩T的轴——传动轴，只传递运动和转矩不起支撑作用，如汽车后轮传动轴。
3、既受弯矩又受转矩的轴——转轴，既起支撑又起传递运动和转矩作用，如减速器的输出轴。
15．轴的常用材料有那些？
答：轴的失效多为疲劳破坏，所以所选材料应满足强度、刚度、耐磨性等要求，常用的材料有：
1、碳素钢
2、合金钢
3、球墨铸铁。
计算分析题：
1．分析机构，分别指出哪处是局部自由度？哪处是虚约束？哪处是复合铰链？并计算机构的自由度。此题看作业习题，自己做。
*h2.设计一对渐开线外啮合标准齿轮圆柱齿轮机构。已知z1=20，z2=40，模数m=3，压力角α与齿顶高系数a为标准值，试求：（10分）
1)该圆柱齿轮机构的传动比i12
2)两轮的分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、基圆直径、分度圆上齿厚 3)求两轮的中心距
3.在四连杆机构的ABCD的铰链B和C上分别作用有力F1和F2，机构在图示位置平衡。试求二力F1和F2之间的关系。
3.在四连杆机构的ABCD的铰链B和C上之 30450
