機械設(shè)計基礎(chǔ)試題與答案

1、A卷一、簡答與名詞解釋（每題5分，共70分）1. 簡述機構(gòu)與機器的異同及其相互關(guān)系答共同點：人為的實物組合體；各組成部分之間具有確定的相對運動；不同 點：機器的主要功能是做有用功、變換能量或傳遞能量、物料、信息等；機構(gòu)的主 要功能是傳遞運動和力、或變換運動形式。相互關(guān)系：機器一般由一個或若干個機 構(gòu)組合而成。2. 簡述“機械運動”的基本含義答所謂“機械運動”是指宏觀的、有確定規(guī)律的剛體運動。3. 機構(gòu)中的運動副具有哪些必要條件？答.三個條件：兩個構(gòu)件；直接接觸；相對運動。4. 機構(gòu)自由度的定義是什么？ 一個平面自由構(gòu)件的自由度為多少？答.使機構(gòu)具有確定運動所需輸入的獨立運動參數(shù)的數(shù)目稱機構(gòu)自由

2、度。平面自由 構(gòu)件的自由度為3。5. 機構(gòu)具有確定運動的條件是什么？當機構(gòu)的原動件數(shù)少于或多于機構(gòu)的自由度 時，機構(gòu)的運動將發(fā)生什么情況？答.機構(gòu)具有確定運動條件：自由度=原動件數(shù)目。原動件數(shù)目 自由度，構(gòu)件運動 不確定；原動件數(shù)目 自由度，機構(gòu)無法運動甚至構(gòu)件破壞。6. 鉸鏈四桿機構(gòu)有哪幾種基本型式？答.三種基本型式：曲柄搖桿機構(gòu)、雙曲柄機構(gòu)和雙搖桿機構(gòu)。7. 何謂連桿機構(gòu)的壓力角、傳動角？它們的大小對連桿機構(gòu)的工作有何影響？以曲柄為原動件的偏置曲柄滑塊機構(gòu)的最小傳動角miny發(fā)生在什么位置？答.壓力角a：機構(gòu)輸出構(gòu)件（從動件）上作用力方向與力作用點速度方向所夾之0銳角；傳動角Y：壓力角的余

3、角。a + 丫三 90。壓力角（傳動角）越?。ㄔ酱螅?機構(gòu)傳力性能越好。偏置曲柄滑塊機構(gòu)的最小傳動角 Y min發(fā)生在曲柄與滑塊移動 導(dǎo)路垂直的位置8. 什么是凸輪實際輪廓的變尖現(xiàn)象和從動件（推桿）運動的失真現(xiàn)象？它對凸輪機 構(gòu)的工作有何影響？如何加以避免？答對于盤形凸輪，當外凸部分的理論輪廓曲率半徑 p與滾子半徑rT相等時：p =rT,凸輪實際輪廓變尖（實際輪廓曲率半徑p' =0）。在機構(gòu)運動過程中，該處輪廓易磨損變形，導(dǎo)致從動件運動規(guī)律失真。增大凸輪輪廓半徑或限制滾子半徑均有利于 避免實際輪廓變尖現(xiàn)象的發(fā)生。9漸開線齒廓嚙合有哪些主要特點？答.傳動比恒定；實際中心距略有改變時，傳

4、動比仍保持不變（中心距可分性）； 嚙合過程中，相嚙合齒廓間正壓力方向始終不變（有利于傳動平穩(wěn)性）。10試說明齒輪的分度圓與節(jié)圓、壓力角與嚙合角之間的區(qū)別，什么情況下會相等（重合）？答分度圓：模數(shù)和壓力角均取標準值得圓定義為齒輪分度圓；每個齒輪均有一個 分度圓；節(jié)圓：一對齒輪嚙合時、兩個相切并相對作純滾動的圓定義為節(jié)圓。只有 當一對齒輪嚙合時節(jié)圓才存在。0壓力角：指分度圓上的標準壓力角（常取 20 ）;嚙合角：一對齒輪嚙合時，節(jié)圓上 的壓力角為嚙合角。標準齒輪、標準安裝（無側(cè)隙）時，分度圓與節(jié)圓重合；壓力角與嚙合角相等。11.常用螺紋按牙型分為那幾種？主要用途怎樣？ 答常用螺紋有三角形螺紋、矩形

5、螺紋、梯形螺紋、鋸齒形螺紋。其中三角形螺紋 自鎖性好，適用于聯(lián)接；其余適用于傳動。12.開式齒輪傳動強度計算的準則是什么？ 答開式齒輪強度由于磨損嚴重、一般不會發(fā)生點蝕。故通常按齒根彎曲疲勞強度 設(shè)計，并將模數(shù)增大1030%，以彌補磨損的影響。13.簡述帶傳動中緊邊拉力、松邊拉力和有效拉力、張緊力之間的關(guān)系 答：14. 簡述典型的滾動軸承由那些基本元件組成，其中必不可少的元件是什么？ 答滾動軸承一般由滾動體、內(nèi)圈、外圈和保持架組成，其中滾動體必不可少、計算與作圖（每題6分，共30分）15. 計算下列機構(gòu)的自由度，若有虛約束、復(fù)合鉸鏈和局部自由度，需指出n=7, Pl=10, PH=0F=3 n

6、-2P-P =3X7-2X 10-0=1L H(2)局部自由度：1n=8, Pl=11, Ph=1F=3 n-2P-P =3X8-2X 11-1X 1=1L H16. 如圖所示一偏置曲柄滑塊機構(gòu)，曲柄AB為原動件，長度為Iae=25 mm偏距e=10解：曲柄與滑塊道路垂直時壓力角達到最大。根據(jù)已知條件先求出連桿長度Ibc,則問題易解。連桿卓度:/«.=&=燈+* = ICiiiiiH1) / =+-e1 (baY -e1 = 50血泗*2） T 二血灼inincsiii "=6擰曠¥, A - 1.08（b-時la+b）17. 補全圖中不完整的從動件位移、

7、速度和加速度線圖，并判斷哪些位置有剛性沖 擊，哪些位置有柔性沖擊。解:3和衍于位罷處有黍性沖擊.在昴=斯$栢疋位宜就有隔砂=0,WH'lIi18. 已知一對漸開線標準外嚙合直齒圓柱齒輪傳動的模數(shù)m=5 mm壓力角a =20°、中心距a=350 mm傳動比i佗=5/9，試求兩輪的齒數(shù)、分度圓直徑、齒頂圓直徑、 基圓直徑以及分度圓上的齒厚和齒槽寬。解：tn（zt + 2, I_由* fl= "口 -聯(lián)立求解即得:專=刃，=90 小齒輪；心=250 mm r = 260 mm ,叫=24.9232 mm . * =彳=7.S54 tfiin ； 大齒初株略”19試分析圖（

8、a），（b）,（c），（d）中的結(jié)構(gòu)錯誤，分別說明理由并畫出正確的結(jié) 構(gòu)圖。國Cdk蟄仃輪較的軸設(shè)長度凹比輪寬度Jfi （I*軸上零件周向未同定口B卷1. 簡述構(gòu)件和零件的區(qū)別與聯(lián)系。答.構(gòu)件是機械中的運動單元，零件是機械中的制造單元；構(gòu)件是由一個或若干個 零件剛性組合而成。2. 簡述“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程的主要研究對象和內(nèi)容。答研究對象：常用機構(gòu)（平面連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)等）和通用零（部） 件（螺栓、鍵、齒輪、帶、鏈、軸、軸承、聯(lián)軸器、離合器等）。研究內(nèi)容：機構(gòu)的組成及其工作原理、結(jié)構(gòu)分析、運動分析等；零（部）件結(jié)構(gòu)、設(shè)計計算、類型選 擇、使用維護等。3什么是機構(gòu)中的原動件、從動件、輸

9、出構(gòu)件和機架？答原動件：運動參數(shù)由外界輸入的活動構(gòu)件；從動件：除原動件外的其余活動構(gòu) 件；輸出構(gòu)件：輸出預(yù)期運動的從動件；機架：機構(gòu)運動的參考物，視作相對固定 的構(gòu)件。4. 運動副是如何進行分類的？答按兩構(gòu)件運動平面的相互關(guān)系分：平面運動副、空間運動副；按兩構(gòu)件接 觸方式分：低副（面接觸）、咼副（點、線接觸）。5. 簡述機構(gòu)運動簡圖的主要作用，它能表示出原機構(gòu)哪些方面的特征？答.機構(gòu)運動簡圖主要用于進行機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析和運動分析。機構(gòu)運動簡圖反映了 原機構(gòu)中的構(gòu)件類型和數(shù)目、運動副類型、數(shù)目及其相互位置關(guān)系等特征。6. 從運動副類型的角度看，什么是連桿機構(gòu)？機構(gòu)中的連桿一般做什么運動？答所有運動

10、副均為低副的機構(gòu)稱連桿機構(gòu)。機構(gòu)中的連桿一般做平面復(fù)雜運動。7何謂偏心輪機構(gòu)？它主要用于什么場合？答偏心輪是由曲柄通過擴大轉(zhuǎn)動副半徑方式演化得到，曲柄長度即為偏心距。偏 心輪的強度和剛度都比曲柄好，因此適用于轉(zhuǎn)速不高而載荷較大場合。8.什么是凸輪機構(gòu)傳動中的剛性沖擊和柔性沖擊？答在機構(gòu)運動的某些位置，從動件加速度發(fā)生突變。當突變值為無窮大時，將引 起剛性沖擊；當突變值有限時，貝y引起柔性沖擊。9何謂根切？有何危害？如何避免根切？答.采用范成法加工齒輪時，刀具齒頂線（圓）超過被加工齒輪的嚙合極限點時， 齒根漸開線齒廓被切去一部分，該現(xiàn)象稱為根切。根切使重合度下降、齒根強度減 弱。通過使刀具遠離輪

11、坯中心或增加被加工齒輪的齒數(shù)可避免根切。10. 平行軸斜齒輪機構(gòu)的嚙合特點是什么？其正確嚙合條件及連續(xù)傳動條件與直齒 輪有何異同？答斜齒輪傳動主要特點：齒廓接觸線變化短-長-短、重合度大、不發(fā)生根切的 最少齒數(shù)小，使其傳動平穩(wěn)性好、承載能力大、結(jié)構(gòu)緊湊。正確嚙合條件：除兩輪 模數(shù)、壓力角相等外，兩輪螺旋角大小相等、旋向相反（外嚙合）或相同（內(nèi)嚙合）。 連續(xù)傳動條件與直齒輪相同。11. 常用聯(lián)接螺紋是左旋還是右旋？是單頭還是多頭？為什么？答常用聯(lián)接螺紋為右旋、單頭。右旋螺紋符合多數(shù)人的右手習慣；單頭螺紋的自 鎖性最好。12. 一對圓柱齒輪傳動，大、小齒輪齒面接觸應(yīng)力是否相等？大、小齒輪的接觸強

12、度是否相等？答.由赫茲應(yīng)力計算公式知，大、小齒輪齒面接觸應(yīng)力和相等。但大、小齒輪的接觸強度不一定相等，只有當大、小齒輪材料、熱處理均相同時（許用應(yīng)力相等） 強度相等。13試說明帶傳動的彈性滑動是如何產(chǎn)生的？為什么這種滑動是不可避免的？答.由于緊邊與松邊拉力不等，且?guī)閺椥泽w，當帶繞過主動輪時，由于拉力減小， 使帶的彈性變形量減小，導(dǎo)致帶的運動滯后于主動輪；在從動輪處，帶的則超前于 帶輪；因此產(chǎn)生帶的彈性滑動。由于帶傳動必須要求帶的緊邊與松邊保持一定的拉 力差，因此彈性滑動不可避免。彈性滑動主要引起傳動比不固定， 并增加帶的磨損。14滾動軸承的固定常用的有哪兩種形式？分別適用于什么場合？答.兩端

13、固定，適用于軸較短、工作中溫度變化不大的場合；一端固定、一端游動，適用于軸較長、工作中溫度變化較大的場合。二、計算與作圖（每題6分，共30分）15. 計算下列機構(gòu)的自由度，若有虛約束、復(fù)合鉸鏈和局部自由度，需指出。(1)局部自由度：2,虛約束：21 尸茂 Pl=6, Ph=2F=3ii-2Pl-Ph=3 x5-2x6-1x2=1復(fù)合餃鏈：1,局部自由度：1n=9, Pl=12, Pr=2F=3n-2PL-PH=3x9-2x 12-1x2=116. 設(shè)計一偏置曲柄滑塊機構(gòu)，已知滑塊的行程速度變化系數(shù)K=1.5，滑塊的沖程I g=50 mm導(dǎo)路的偏距e=20 mm求曲柄長度a和連桿長度b。解： 怎

14、嚴芯仁H2=(b-a)2+(ba)2-2(b-a)(b-a)cos0 I：另有:sin( Z AC jD)=(b-a)/Hsin0對Rt/XADG，冇：sin( ZAC?D)=e/(b+a)從而有=H= (b+a )(b- a)/e sin0 一 9 (或K人s H已知時,聯(lián)立求解式、，可直接得: a = Jh2 (2eH/sin )-(1 cost?)2b = t Jh，+（2葩/気外（1 + 曲0）對于本題,由C知【條件可解出:a=215mm, b=46.5mm17試標出在圖示位置時凸輪機構(gòu)的壓力角；凸輪從圖示位置轉(zhuǎn)過90°后從動解:18.如圖所示為一裝配用電動螺絲刀的傳動簡圖。已知各輪齒數(shù)為z i = Z4 =7，z 3 = z 6 =39。若n仁3600 r/min，試求螺絲刀的轉(zhuǎn)速。螺絲刀o解：捉?。辉摍C構(gòu)為兩于疔星輪系1-2-3-Hi和4-5-6-H2l.成的復(fù)合輪系，g =6 , 螺絞丿J轉(zhuǎn)速即 1 J''l：4&)-2-3>- j；卷=1亠=丄 心n二Irtiirffi