2023年研究生類研究生入學(xué)考試專業(yè)課機(jī)械設(shè)計與機(jī)械原理2010-2022歷年真題選編帶答案難題含解析

2023年研究生類研究生入學(xué)考試專業(yè)課機(jī)械設(shè)計與機(jī)械原理2010-2022歷年真題選編帶答案難題含解析（圖片大小可自由調(diào)整）第1卷一.歷年考點試題黑鉆版(共75題)1.滾子推桿盤形凸輪的基圓半徑是從______到______的最短距離。2.在一般情況下，齒輪強(qiáng)度計算中，大、小齒輪的彎曲應(yīng)力σF1與σF2是______的；許用彎曲應(yīng)力σFP1與σFP2是______的。其原因是：______。3.標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪不發(fā)生根切的最小齒數(shù)的計算公式為：Zmin=______；標(biāo)準(zhǔn)斜齒輪不發(fā)生根切的最小齒數(shù)計算公式是Zβmin=______。4.對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，曲柄長度為a，連桿長度為b，則其最小傳動角γmin等于______。A.arccos(b/a)B.arcsin(a/b)C.arccos(a/b)5.以下4項特性中，只屬于潤滑脂的特性是______。A.凝點B.滴點C.閃點D.油性6.在下列聯(lián)軸器中不能夠補償兩軸線之間誤差的聯(lián)軸器是______。A.十字滑塊聯(lián)軸器B.齒式聯(lián)軸器C.凸緣聯(lián)軸器D.膜片聯(lián)軸器7.直齒圓柱齒輪壓力角的標(biāo)準(zhǔn)值是指______上的壓力角。A.齒頂圓B.分度圓C.齒根圓D.基圓8.在滑塊行程較______的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，往往將曲柄做成偏心輪。9.求出圖所示正切機(jī)構(gòu)的全部瞬心。設(shè)ω1=10rad/s，求構(gòu)件3的速度v3。

10.一對閉式直齒圓柱齒輪，已知：z1=20，z2=60；m=3mm；ψd=1；小齒輪轉(zhuǎn)速n1=950r/min。若主、從動齒輪的σHP1=700MPa，σHP2=650MPa；載荷系數(shù)K=1.6；節(jié)點區(qū)域系數(shù)ZH=2.5；彈性系數(shù)；重合度系數(shù)Zε=0.9。試按接觸疲勞強(qiáng)度，求該齒輪傳動所能傳遞的功率。11.一個K大于1的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)與K=1的對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)串聯(lián)組合，該串聯(lián)組合而成的機(jī)構(gòu)的行程變化系數(shù)K______。A.大于1B.小于1C.等于1D.等于212.在如圖所示六桿機(jī)構(gòu)中，已知LAB=150mm，LBC=500mm，LDC=265mm，LAF=600mm，LBE=250mm，LAD=210mm，φ=45°，BE⊥BC，AF⊥AD，曲柄1的等角速度ω1=20rad/s，求角速度ω3、ω4，角加速度α3、α4。(解析法和圖解法均可)

13.漸開線直齒錐齒輪的當(dāng)量齒數(shù)zv______其實際齒數(shù)z。A.小于B.小于且等于C.等于D.大于14.在螺栓連接中，當(dāng)螺栓軸線與被連接件支承面不垂直時，螺栓中將產(chǎn)生附加______應(yīng)力。15.如圖所示的轉(zhuǎn)軸，直徑d=60mm，傳遞的轉(zhuǎn)矩T=2300N·m，F(xiàn)=9000N，a=300mm。若軸的許用彎曲應(yīng)力[σ-1b]=120MPa，求x的最大值。

16.兩軸相交成90°的錐齒輪傳動，其傳動比可以表示為______。(δ為分度圓錐角)A.i=ω1/ω2=cosδ2/cosδ1B.i=ω1/ω2=sinδ2/sinδ1C.i=ω1/ω2=cosδ1/cosδ2D.i=ω1/ω2=sinδ1/sinδ217.若帶所需傳遞的圓周力超過帶與帶輪間的______時，帶與帶輪將發(fā)生顯著的相對滑動，這種現(xiàn)象稱為______。18.在機(jī)構(gòu)運動分析圖解法中，影像原理只適用于求______。19.齒輪傳動在以下幾種工況中______的齒寬系數(shù)ψd可取大些。A.懸臂布置B.不對稱布置C.對稱布置D.同軸式減速器布置20.單根V帶傳遞的最大功率P=4.82kW，小帶輪的基準(zhǔn)直徑d1=180mm，大帶輪的基準(zhǔn)直徑d2=400mm，小帶輪轉(zhuǎn)速n1=1450r/min，小帶輪的包角α1=152°，帶和帶輪的當(dāng)量摩擦系數(shù)fv=0.25，試確定帶傳動的有效圓周力Fe、緊邊拉力F1和張緊力F0。

附：e=2.718。21.已知錐齒輪減速器小錐齒輪軸用一對7209C型軸承(反安裝)支承，兩端固定，輸入端與帶輪相連，其示意圖如題圖所示。試?yán)L出其軸、軸承組合設(shè)計結(jié)構(gòu)圖。(錐齒輪用油潤滑，軸承用脂潤滑，錐齒輪與軸連在一起，而帶輪與軸用鍵過盈配合)

22.作轉(zhuǎn)子靜平衡時，應(yīng)選______個平衡平面；而動平衡時，應(yīng)選______個平衡平面。23.已知一標(biāo)準(zhǔn)漸開線圓柱斜齒輪與斜齒條傳動，法面模數(shù)mn=8mm，法面壓力角αn=20°，斜齒輪齒數(shù)z1=20，分度圓上的螺旋角β=20°，此齒輪的節(jié)圓直徑等于______mm。A.169.27B.170.27C.171.2724.回轉(zhuǎn)體的不平衡可分為兩種類型，一種是______，其質(zhì)量分布特點是______；另一種是______，其質(zhì)量分布特點是______。25.一個偏置尖端直動推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)(見下圖)，凸輪的一段廓線為漸開線，其基圓半徑r0等于偏心距，當(dāng)凸輪以等角速度ω轉(zhuǎn)動時，推桿上升速度為______。推桿以變速上升還是以______。

26.設(shè)計滾子從動件盤狀凸輪輪廓線時，若將滾子半徑加大，那么凸輪凸形廓線上各點曲率半徑______。A.一定變大B.一定變小C.不變D.可能變大也可能變小27.在如圖所示輪系中，各齒輪齒數(shù)為：z1=z2=40，z2'=z2"=z3=z4=20，z3'=z5=40，z5'=60，z6=2(右旋)。又知n4=1200r/min，n6=1800r/min，轉(zhuǎn)向如圖所示，試求軸1的轉(zhuǎn)數(shù)n1的大小及轉(zhuǎn)向。

28.試說明題圖所示盤形凸輪機(jī)構(gòu)是有利于偏置，還是不利于偏置。如將該凸輪廓線作為直動滾子推桿的理論廓線，其滾子半徑rT=8mm。試問該凸輪廓線會產(chǎn)生什么問題，為什么?為了保證推桿實現(xiàn)同樣的運動規(guī)律，應(yīng)采取什么措施(圖中μl=0.001m/mm)?

29.在凸輪機(jī)構(gòu)推桿的四種常用運動規(guī)律中，______有剛性沖擊；______、______運動規(guī)律有柔性沖擊；______運動規(guī)律無沖擊。30.使機(jī)械的原動件加速運動的力稱為阻抗力。31.如圖所示轉(zhuǎn)鼓存在空間分布的不平衡質(zhì)量。已知m1=10kg、m2=15kg、m3=20kg、m4=10kg，各不平衡質(zhì)量的質(zhì)心至回轉(zhuǎn)軸線的距離r1=50mm、r2=40mm、r3=60mm、r4=50mm，軸向距離l12=l23=l34，相位夾角α12=α23=α34=90°。設(shè)向徑rⅠ=rⅡ=100mm，試求在校正平面Ⅰ和Ⅱ內(nèi)需加的平衡質(zhì)量mⅠ和mⅡ及其相位。

32.如下圖所示為一螺旋拉緊裝置，旋轉(zhuǎn)中間零件，可使兩端螺桿A和B向中央移近，從而將被拉兩零件拉緊。已知：螺桿A和B的螺紋為M16(d1=13.835mm)，單線；其材料許用拉伸應(yīng)力[σ]=80MPa；螺紋副間摩擦系數(shù)f=0.15。試計算允許施加于中間零件上的最大轉(zhuǎn)矩Tmax，并計算旋緊時螺旋的效率η。

33.一對斜齒輪傳動，其法面模數(shù)mn=8mm，法面壓力角αn=20°，=1，=0.25，β=30°，z1=20，z2=40，b=30mm，求這對齒輪的齒頂圓直徑da，齒根圓直徑df，中心距a及重合度e。34.機(jī)構(gòu)如圖所示，試：

(1)計算自由度(若有復(fù)合鉸鏈、局部自由度、虛約束，請在圖上標(biāo)出)。

(2)將其中的高副化為低副，畫出高副低代后的機(jī)構(gòu)示意圖。

(3)若機(jī)構(gòu)原動件取為與機(jī)架構(gòu)成轉(zhuǎn)動副的連架桿(構(gòu)件自定)，試說明該機(jī)構(gòu)從動件系統(tǒng)由哪些桿組組成，桿組的級別和機(jī)構(gòu)的級別如何?35.合金鋼經(jīng)熱處理后彈性模量遠(yuǎn)大于碳鋼，所以重要場合的齒輪應(yīng)選用合金鋼材料。36.在下圖(a)所示的機(jī)構(gòu)中，已知各構(gòu)件的尺寸及機(jī)構(gòu)的位置，長度比例尺為μl(m/mm)，各轉(zhuǎn)動副處的摩擦圓如圖中的虛線圓，移動副及凸輪高副處的摩擦角為φ，凸輪順時針轉(zhuǎn)動，作用在構(gòu)件4上的工作阻力為Q。若不計各構(gòu)件的重力和慣性力，試求：

(1)在圖示位置各運動副的反力；

(2)在圖示位置需施加于凸輪上的驅(qū)動力矩M1；

(3)機(jī)構(gòu)在圖示位置的機(jī)械效率η。

37.通過熱處理可改變毛坯或零件的內(nèi)部組織，從而改善它的力學(xué)性能。鋼的常用熱處理方法有：退火、正火、淬火、調(diào)質(zhì)、表面淬火和滲碳淬火等。試選擇其中三種加以解釋并簡述其應(yīng)用。38.單根帶傳遞最大功率P=4.7kW，小帶輪的d1=200mm，n1=1800r/min，α1=135°，fv=0.25。求緊邊拉力F1和有效拉力Fe(帶與輪間的摩擦力已達(dá)到最大摩擦力)。39.一中速、中載的蝸桿減速器，蝸桿軸軸承處的直徑為45mm，軸承跨距l(xiāng)≈350mm，結(jié)構(gòu)示意圖如題圖所示。試按如下三種情況畫出蝸桿軸、軸承組合結(jié)構(gòu)。(蝸桿與軸承皆用油潤滑)

(1)一對32209E型軸承，兩端固定(見圖(a))。

(2)固定端為一對7209C型軸承(正安裝)，游動端為一個6209型軸承(見圖(b))。

(3)固定端為一個6209型及一個52209型軸承，游動端為一個6209型軸承(見圖(c))。

40.某連桿機(jī)構(gòu)極位夾角為30°，若輸出件工作行程需時7s，則空回行程需時______。41.如圖所示為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。已知LAB=62mm，LBC=40mm，LCD=60mm，LAD=19mm，試問：

(1)該機(jī)構(gòu)為何種類型機(jī)構(gòu)?有無曲柄存在?如有，指出哪個構(gòu)件是曲柄。

(2)當(dāng)以AB為主動件時，標(biāo)出從動件的壓力角。42.在圖所示大傳動比行星輪系中的兩對齒輪，能否全部采用直齒標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動?試提出兩對齒輪傳動的選擇方案。

43.在設(shè)計直齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)時，首先考慮的傳動類型是______，其次是______，在不得已的情況下______，只能選擇______。44.如圖所示軸的兩支點上各安裝一個圓錐滾子軸承。已知軸承的預(yù)期壽命為Lh=15000小時，壽命指數(shù)ε=10/3；軸承所受徑向載荷Fr1=5000N，F(xiàn)r2=4000N；外加軸向載荷Fa=1000N，方向如圖所示；派生軸向力Fd=Fr/(2Y)；溫度系數(shù)fr=1，載荷系數(shù)fd=1.2；軸的轉(zhuǎn)速n=1500r/min；當(dāng)Fa/Fr≤e時，徑向載荷系數(shù)X=1，軸向載荷系數(shù)Y=0，當(dāng)Fa/Fr＞e時，X=0.4，Y=2.06；判斷系數(shù)e=0.29。試計算軸承需要的基本額定動載荷。

45.某零件受穩(wěn)定交變彎曲應(yīng)力作用，最大工作應(yīng)力σmax=180MPa，最小工作應(yīng)力σmin=150MPa，材料的力學(xué)性能σ-1=180MPa，σ0=240MPa，σs=240MPa，按無限壽命設(shè)計，并略去綜合影響系數(shù)Kσ的影響。試分別由圖解法及計算法求出：(1)等效系數(shù)ψσ值；(2)安全系數(shù)Sca值。46.題圖所示的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，滑塊C的質(zhì)量m3=0.4kg，試確定連桿BC與曲柄AB的質(zhì)量m2與m1，以使機(jī)構(gòu)慣性力完全平衡。構(gòu)件AB與BC的重心S1與S2的坐標(biāo)lAS1=100mm，lBS2=100mm，而lAB=100mm，lBC=400mm。

47.如圖所示的盤狀轉(zhuǎn)子上有兩個不平衡質(zhì)量：m1=1.5kg，m2=0.8kg，r1=140mm，r2=180mm，相位如圖。現(xiàn)用去重法來平衡，試求所需挖去的質(zhì)量的大小和相位(設(shè)挖去質(zhì)量處的半徑r=140mm)。

48.已知一傳動軸直徑d=32mm，轉(zhuǎn)速n=1725r/min，如果軸上的扭切應(yīng)力不許超過50MPa，問該軸能傳遞多大的功率?49.平面運動副所提供的約束數(shù)為______。A.1B.2C.3D.1或250.對大批量生產(chǎn)、尺寸較大(D＞50mm)、形狀復(fù)雜的齒輪，設(shè)計時應(yīng)選擇______毛坯。51.用三種不同材料制成尺寸相同的試件，在相同試驗條件下進(jìn)行拉伸試驗，得到的應(yīng)力應(yīng)變曲線如圖所示。則：拉伸強(qiáng)度最高、彈性模量最小、塑性最差的材料分別是______。

A.a、b、cB.b、c、aC.c、b、aD.a、c、b52.當(dāng)帶有打滑趨勢時，帶傳動的有效拉力達(dá)到______，而帶傳動的最大有效拉力取決于______、______、______和______四個因素。53.在如圖所示雙滑塊機(jī)構(gòu)中，已知機(jī)構(gòu)位置與構(gòu)件尺寸如圖所示，構(gòu)件2的質(zhì)心S2在AB的中點，各構(gòu)件的重量G1=G2=25N，構(gòu)件2對質(zhì)心S2的轉(zhuǎn)動慣量JS2=0.04kg·m2。此機(jī)構(gòu)的加速度圖已在圖中給出。試確定構(gòu)件1、2和3的慣性力。

54.對于結(jié)構(gòu)尺寸為b/D＜0.2的不平衡剛性轉(zhuǎn)子，需進(jìn)行______。A.靜平衡B.動平衡C.不用平衡55.擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，當(dāng)導(dǎo)桿處于極限位置時，導(dǎo)桿______與曲柄垂直。A.一定B.不一定C.一定不56.試根據(jù)圖所注明的尺寸判斷下列鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)還是雙搖桿機(jī)構(gòu)。

57.45鋼齒輪，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后其硬度值為______。A.45～50HRCB.220～270HBWC.160～180HBWD.320～350HBW58.已知一漸開線標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪與斜齒條傳動，法面模數(shù)mn=8mm，法面壓力角αn=20°，斜齒輪的齒數(shù)z=20，分度圓上的螺旋角β=20°，則斜齒輪的節(jié)圓直徑等于______mm。A.170.27B.169.27C.171.27D.172.2759.在如圖所示的擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中，已知LAB=30mm，LAC=100mm，LBD=50mm，LDE=40mm，φ1=45°，曲柄1以等角速度ω1=10rad/s沿逆時針方向回轉(zhuǎn)。求D點和E點的速度和加速度及構(gòu)件3的角速度和角加速度(用相對運動圖解法)。

60.何謂周期性速度波動?何謂非周期性速度波動?它們各用何種裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)?經(jīng)過調(diào)節(jié)之后主軸能否獲得勻速轉(zhuǎn)動?61.在輪齒彎曲強(qiáng)度計算中的齒形系數(shù)YFa與______無關(guān)。62.如圖所示為THK6355型數(shù)控自動換刀鏜床的刀庫轉(zhuǎn)位裝置。齒輪4與刀庫連接成一體，內(nèi)齒輪3與機(jī)架固聯(lián)，各輪齒數(shù)為：z1=24，z2=z2'=28，z3=80，z4=78(變位齒輪)。試計算油馬達(dá)與刀庫間的轉(zhuǎn)速關(guān)系。

63.圖a所示為偏置直動滾子從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)。已知凸輪1實際輪廓線為一圓心在O點的偏心圓，其半徑為R，從動件3的偏距為e，試用作圖法：

(1)確定凸輪1的合理轉(zhuǎn)向并簡要說明理由。

(2)畫出凸輪的理論廓線及基圓r0。

(3)標(biāo)出當(dāng)從動件3從圖示位置升到位移s時，對應(yīng)凸輪的轉(zhuǎn)角δ及壓力角α。

(4)標(biāo)出凸輪機(jī)構(gòu)的行程h。

64.對于開式齒輪傳動，雖然主要失效形式是______，但目前尚無成熟可靠的______計算方法，故按______強(qiáng)度計算。這時影響齒輪強(qiáng)度的主要幾何參數(shù)是______。65.齒輪分度圓是指______的圓，節(jié)圓是指______的圓。66.運動副與一般的剛性連接的根本區(qū)別在于______。67.下述材料中，______是軸承合金(巴氏合金)。A.20CrMnTiB.38CrMnMoC.ZSnSb11Cu6D.ZCuSn10P168.漸開線齒輪傳動的嚙合角等于節(jié)圓上的壓力角。69.滾動軸承的主要失效形式是______和______。70.在齒輪傳動設(shè)計中，影響齒面接觸應(yīng)力的主要幾何參數(shù)是______和______；而影響極限接觸應(yīng)力σHlim的主要因素是______和______。71.潛艇在發(fā)射魚雷或?qū)棔r(見下圖)，為防止海水涌進(jìn)潛艇發(fā)射筒內(nèi)，用什么方法來保證潛艇發(fā)射魚雷或?qū)棔r，發(fā)射筒具有嚴(yán)密的防水性的呢?

潛艇發(fā)射魚雷72.一對漸開線齒廓嚙合傳動時，它們的接觸點在______線上，它的理論嚙合線長度為______。73.如圖所示輪系中，已知各齒輪齒數(shù)分別為：z1=18，z2=45，z2'=z4=50，z4'=40，z5=30，z5'=20，z6=48，nA=100r/min，方向如圖所示。試求B軸轉(zhuǎn)速大小及方向。

74.凸輪從動件以等速運動規(guī)律運動時，存在無窮大的加速度。75.設(shè)計一槽輪機(jī)構(gòu)，要求槽輪的運動時間等于靜止時間，試選擇槽輪的槽數(shù)和撥盤的圓銷數(shù)。第1卷參考答案一.歷年考點試題黑鉆版1.參考答案：凸輪回轉(zhuǎn)中心；凸輪理論廓線2.參考答案：不相等；不相等；大小齒輪的材料及熱處理不同及工作循環(huán)次數(shù)不同3.參考答案：4.參考答案：C5.參考答案：B[解析]潤滑脂的主要性能指標(biāo)是錐入度和滴點。6.參考答案：C[解析]凸緣聯(lián)軸器是常用的固定式剛性聯(lián)軸器，固定式剛性聯(lián)軸器不能夠補償兩軸線的相對位移；膜片聯(lián)軸器靠膜片的彈性變形來補償所聯(lián)兩軸的相對位移，屬于撓性聯(lián)軸器。7.參考答案：B8.參考答案：小9.參考答案：解：該正切機(jī)構(gòu)的全部瞬心如圖所示。

圖正切機(jī)構(gòu)

由可得，構(gòu)件3的速度：方向垂直向上。10.參考答案：解：接觸疲勞強(qiáng)度校核公式為

(1)上述提示式中

u=z2/z1=60/20=3

d1=mz1=3×20mm=60mm

b=ψdd1=1×60mm=60mm

因為大齒輪的許用應(yīng)力較低，應(yīng)按大齒輪計算，故

(2)該齒輪所能傳遞的功率為

11.參考答案：A12.參考答案：(1)速度分析

vB=ω1lAB=20×0.15m/m=3m/s

取畫速度多邊形(圖a)，得

作速度影像圖△bce～△BCE，則

(2)加速度分析

取，畫加速度多邊形，如圖b所示，得

13.參考答案：D14.參考答案：彎曲15.參考答案：解：分析可知該軸的最危險截面位于F點作用截面處，且最大彎矩值為對于頻繁正反轉(zhuǎn)的軸，可作為對稱循環(huán)變應(yīng)力，α=1。認(rèn)為該軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為對稱變應(yīng)力循環(huán)，所以取折合系數(shù)α=1，則當(dāng)量彎矩

根據(jù)彎扭強(qiáng)度條件可得：

解得：x≤0.238m。16.參考答案：B17.參考答案：極限摩擦力；打滑18.參考答案：同一構(gòu)件上不同點之間19.參考答案：C20.參考答案：解題要點：

(1)帶的速度

(2)帶的有效圓周力

(3)帶的緊邊拉力F1。

聯(lián)解

其中

則

解得

F1=727.333N，

F2=374.736N

(4)張緊力F0。

21.參考答案：其軸承部件組合結(jié)構(gòu)如圖所示，說明如下。

采用圓錐滾子軸承，反排列，與上述方案比較，雖支承剛度稍大，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，安裝和調(diào)整也不方便，故應(yīng)用不廣。同理，當(dāng)用于轉(zhuǎn)速較高和載荷不大的場合時，也可采用角接觸球軸承(6000系列)。采用氈圈密封。

22.參考答案：1

223.參考答案：B24.參考答案：靜不平衡

在同一回轉(zhuǎn)面上

動不平衡

不在同一回轉(zhuǎn)面上25.參考答案：ωr0

等速上升26.參考答案：B27.參考答案：28.參考答案：[解]

是合理偏置，因為可使推程段的壓力角減小。當(dāng)以rT=8mm求作凸輪的實際廓線時，因為理論廓線的最小曲率半徑ρmin=6mm，所以凸輪的實際廓線會出現(xiàn)交叉現(xiàn)象，可采用減小滾子半徑rT或增大基圓半徑r0的方法來改進(jìn)。29.參考答案：等速運動規(guī)律；等加速、等減速運動規(guī)律；余弦加速度；正弦加速度30.參考答案：B31.參考答案：解：先求得各不平衡質(zhì)徑積的大小為

m1r1=10×50=500kg·mm，m2r2=15×40=600kg·mm

m3r3=20×60=1200kg·mm，m4r4=10×50=500kg·mm

將各不平衡質(zhì)徑積分解在平面Ⅰ和平面Ⅱ上，在平面Ⅰ內(nèi)，可得

(m1r1)Ⅰ=500kg·mm

(m4r4)Ⅰ=0kg·mm

在平衡基面Ⅰ上并向x、y軸上投影得

(mr)ⅠX=-(m1r1)Ⅰcos0°+(m3r3)Ⅰcos180°=-100kg·mm

(mr)ⅠY=-[(m2r2)Ⅰsin90°]=-400kg·mm

又可得：

加在平面Ⅰ上的質(zhì)徑積：(mr)Ⅰ=412.3kg·mm。

計算得加在平面Ⅰ上的平衡質(zhì)量：mⅠ=4.123kg。

方向：由得：αⅠ=255.96°。

同理，加在平面Ⅱ上的平衡質(zhì)量：mΠ=8.544kg，方向：αΠ=20.56°。32.參考答案：解題要點：

(1)計算螺桿所能承受的最大軸向拉力Fmax。

由

得

所以

(2)計算螺紋副間的摩擦力矩T1max。

查M16螺紋的參數(shù)如下：

大徑d=16mm；中徑d2=14.701mm；螺距p=2mm；單線，即線數(shù)n=1，所以，螺旋升角為

而當(dāng)量摩擦角為

已知

所以

螺紋副間的最大摩擦力矩為

(3)計算允許施加于中間零件上的最大轉(zhuǎn)矩Tmax。

因為施加于中間零件上的轉(zhuǎn)矩要克服螺桿A和B的兩種螺紋副間摩擦力矩，故有

Tmax=2T1max=2×14834N·mm=29668N·mm

(4)計算旋緊時螺旋的效率η。

因為旋緊中間零件一周，做輸入功為Tmax·2π，而此時螺桿A和B各移動1個導(dǎo)程l=np=1×2mm=2mm，做有用功為2Fmaxl，故此時螺旋的效率為

或按公式[解析]由題給條件可知；旋轉(zhuǎn)中間零件，可使兩端螺桿受到拉伸；施加于中間零件上的轉(zhuǎn)矩T愈大，兩端螺桿受到的軸向拉力F愈大；而螺桿尺寸一定，所能承受的最大軸向拉力Fmax則受到強(qiáng)度條件的限制。因此，對該題求解時首先應(yīng)按強(qiáng)度條件式，計算出Fmax；然后由Fmax計算螺紋副間的摩擦力矩T1max；最后求出允許旋轉(zhuǎn)中間零件的最大轉(zhuǎn)矩Tmax。效率可按定義或公式計算。33.參考答案：分度圓直徑

齒頂圓直徑

齒根圓直徑

中心距

重合度

由公式εγ=εα+εβ得

tanαn=tanαt×cosβ，αt=22.796°

重合度εγ=1.346+0.597=1.94334.參考答案：(1)F=3n-2PL-PH=3×7-2×9-2=1

圖中：H處為局部自由度；B、C處均為復(fù)合鉸鏈；齒條5及其運動副形成虛約束。

(2)高副低代后的機(jī)構(gòu)示意圖如下圖a所示。

(3)拆分桿組結(jié)果如下圖b所示。取連架桿1為原動件，拆分為2-3桿組、7-8桿組、12-6桿組、4-1l桿組及10-5桿組，五個基本桿組全為Ⅱ級桿組。機(jī)構(gòu)的級別為Ⅱ級機(jī)構(gòu)。

35.參考答案：B[解析]合金鋼的彈性模量與碳素鋼的彈性模量相差不大，合金鋼經(jīng)過熱處理彈性模量不會發(fā)生很大變化，故熱處理之后的合金鋼的彈性模量不可能遠(yuǎn)大于碳素鋼的彈性模量。36.參考答案：解：(1)首先，分析并標(biāo)出各構(gòu)件間的相對運動方向；

(2)其次，關(guān)鍵是確定運動副中總反力的方向；

(3)然后，從二力桿開始進(jìn)行各構(gòu)件的受力分析。

解：(1)求各運動副的反力。

根據(jù)機(jī)構(gòu)的運動情況和力的平衡條件，可確定各運動副總反力的作用線位置和方向，如題圖(a)所示，分別取構(gòu)件2、4為示力體，列出力平衡方程式為

構(gòu)件2

R12+R32+R52=0

構(gòu)件4

R34+R54+Q=0

而

R34=-R43=R23=-R32

根據(jù)上述3個力平衡方程式，選取力比例尺μF(N/mm)作力多邊形abcd，如題圖(b)所示。由圖可得各總反力其中為力多邊形中第i個力的圖上長度(mm)。

(2)求需施加于凸輪1上的驅(qū)動力矩M1。

由凸輪1的平衡條件可得

式中：l為R21與R51兩方向線的圖上距離，單位為mm。

(3)求機(jī)械效率η。

由機(jī)械效率計算公式η=M0/M，先求理想狀態(tài)下需施加于凸輪1上的驅(qū)動力矩M10。為此，取同樣的力比尺μF作出機(jī)構(gòu)在不考慮摩擦狀態(tài)下，即f=0，φ=0°，ρ=0，各運動副反力(即正壓力)的力多邊形a0b0c0d0，如題圖(c)所示。由圖可得正壓力R210的大小為

再由凸輪1的力平衡條件可得

式中：l0為R210與R510兩方向線的圖上距離(mm)。

因此，該機(jī)構(gòu)在圖示位置的瞬時機(jī)械效率為

37.參考答案：(1)退火：將鋼加熱到一定溫度，并保溫到一定時間后，隨爐緩慢冷卻的熱處理方法。主要用來消除內(nèi)應(yīng)力、降低硬度，便于切削。

(2)正火：將鋼加熱到一定溫度，保溫一定時間后，空冷或風(fēng)冷的熱處理方法?？上齼?nèi)應(yīng)力，降低硬度，便于切削加工；對一般零件，也可作為最終熱處理，提高材料的機(jī)械性能。

(3)淬火：將鋼加熱到一定溫度，保溫一定時間后，浸入到淬火介質(zhì)中快速冷卻的熱處理方法?？商岣卟牧系挠捕群湍湍バ裕嬖诤艽蟮膬?nèi)應(yīng)力，脆性也相應(yīng)增加。淬火后一般需回火。淬火可提高其抗腐蝕性。

(4)調(diào)質(zhì)：淬火后加高溫回火的熱處理方法?？色@得強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性等均較好的綜合力學(xué)性能，廣泛應(yīng)用于較為重要的零件設(shè)計中。

(5)表面淬火：迅速將零件表面加熱到淬火溫度后立即噴水冷卻，使工件表層淬火的熱處理方法，主要用于中碳鋼或中碳合金鋼，以提高表層硬度和耐磨性，同時疲勞強(qiáng)度和沖擊韌性都有所提高。

(6)滲碳淬火：將工件放入滲碳介質(zhì)中加熱，并保溫一定時間，使介質(zhì)中的碳滲入到鋼件中的熱處理方法，適合于低碳鋼或低碳合金鋼，可提高表層硬度和耐磨性，而仍保留芯部的韌性和高塑性。38.參考答案：解：F1/F2=efvα=e0.25×135/57.3=1.8023

v=πd1n1/(60×1000)=π×200×1800/(6×104)m/s=18.85m/s

Fe=P/v=4.7/18.85=0.24934kN=249.34N

Fe=F1-F2=efvαF2-F2=0.8023F2

F2=Fe/0.8023=249.34/0.8023N=310.78N

F1=1.8023F2=560.12N39.參考答案：其軸承部件組合結(jié)構(gòu)如圖表(含說明)所示。

40.參考答案：541.參考答案：(1)因為機(jī)架AD為最短桿，且LAD+LAB＜LBC+LCD，所以該機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)。兩連架桿AB、CD均為曲柄。

(2)如下圖所示。

42.參考答案：解：不能全部采用直齒標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動，應(yīng)至少有一對是采用變位齒輪。

欲采用下圖所示大傳動比行星齒輪，則各輪齒數(shù)應(yīng)滿足

z1=z2'，z2=z1-1，z3=z1+1

又因為齒輪1與齒輪3共軸線，設(shè)齒輪1、2的模數(shù)為m1，齒輪2'、3的模數(shù)為m2，則有

聯(lián)立以上各式可得

當(dāng)z1=Zmin=17時，式可取得最大值1.061；當(dāng)z1→+∞時，式接近1，但不可能取到1。

因此，m1/m2的取值范圍是(1，1.061)，而標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的模數(shù)比是大于1.07的，故題圖所示的大傳動比行星齒輪不可能兩對都采用直齒標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動，至少有一對是采用變位齒輪。

43.參考答案：正傳動

零傳動

安裝中心距小于標(biāo)準(zhǔn)中心距

負(fù)傳動44.參考答案：解：如圖所示

派生軸向力

Fd1=Fr1/(2Y)=5000/(2×2.06)=1213.59N

Fd2=Fr2/(2Y)=4000/(2×2.06)=970.87N

由于Fa+Fd1=1000+1213.59=2213.59N＞Fd2

故軸承1被“放松”，軸承2被“壓緊”。

軸承1(放松端)所受軸向載荷Fa1=Fd1=1213.59N

軸承2(壓緊端)所受軸向載荷Fa2=Fd1+Fd=2213．59N

由

當(dāng)量動載荷

P1=XFr1+YFa1=1×5000+0×1213.59=5000N

P2=XFr2+YFa2=0.4×4000+2.06×2213.59=6160N

取二者大值代入基本額定動載荷計算公式

45.參考答案：解：1)用圖解法

(1)按已知數(shù)據(jù)繪制極限應(yīng)力圖(見下圖)。

r=σmin/σmax=150/180=0.833，r=c

工作應(yīng)力點的坐標(biāo)為M(165,15)。

(2)求ψσ。

由圖可知，，量取AK和BK線段的長度，得

(3)求安全系數(shù)Sca

由圖可知，當(dāng)r=c時，射線OM交ABS于點M'，點M位于塑性安全區(qū)，故屈服強(qiáng)度安全系數(shù)為

2)用解析法

(1)求得

(2)聯(lián)立求解直線SM'及OM方程：設(shè)點M'的坐標(biāo)為M'(x,y)，則兩方程為

x+y=σs=240

(SM'方程)

(OM方程)

聯(lián)立求解得x=220，y=20。

(3)求得安全系數(shù)或(屈服安全系數(shù))。46.參考答案：解：

m2lBS2=m3lBC

因為

m2=1.6kg

mB=m2+m3=(0.4+1.6)kg=2kg

mBlAB=m1lAS1

所以

m1=2kg47.參考答案：解題要點：

(1)計算出各不平衡質(zhì)量的質(zhì)徑積。

m1r1=210kg·mm，m2r2=144kg·mm

(2)列出靜平衡矢量方程。

靜平衡條件

m1r1+m2r2+mbrb=0

(3)按比例作圖求解。

解得

mbrb=140kg·mm

應(yīng)加平衡質(zhì)量

mb=140/140=1kg

挖去的質(zhì)量應(yīng)在mbrb矢量的反方向，140mm處挖去1kg質(zhì)量。

48.參考答案：解：軸扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件：

該軸能傳遞的功率：49.參考答案：D50.參考答案：鑄造51.參考答案：D[解析]由題圖可知，失效時，a的應(yīng)力值最大，其拉伸強(qiáng)度最高；在彈性變形階段，由σ=Eε比較可知，材料c的彈性模量最小；在拉力作用下，材料b最先失效，其塑性最差。52.參考答案：最大值；包角；摩擦系數(shù)；張緊力及帶速53.參考答案：Pi3=-127.45N，Pi2=-307.95N，Pi3=-280.4N54.參考答案：A55.參考答案：A56.參考答案：(a)40+110=150＜70+90=160，滿足桿長條件，且最短桿為機(jī)架，因此是雙曲柄機(jī)構(gòu)。

(b)45+120=165＜100+70=170，滿足桿長條件，且最短桿的鄰邊為機(jī)架，因此是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。

(c)60+100=160＞70+62=132，不滿足桿長條件，因此是雙搖桿機(jī)構(gòu)。

(d)50+100=150＜100+90=190，滿足桿長條件，且最短桿的對邊為機(jī)架，因此是雙搖桿機(jī)構(gòu)。57.參考答案：B58.參考答案