01461机械原理与机械设计复习资料11.docx

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01461机械原理与机械设计复习资料11

机械原理与机械设计复习资料

一、单项选择题：

在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。

1.在平面机构中，每增加一个低副将引入【C】

A．0个约束B．1个约束C．2个约束D．3个约束

2.某平面机构有5个低副，1个高副，机构自由度为1，则该机构具有的活动构件是【B】

A．3B．4C．5D．6

3.在平面机构中，每增加一个高副将引入【B】

A．0个约束B．1个约束C．2个约束D．3个约束

4.在双曲柄机构中，已知杆长a＝80，b＝150，c＝120，则d杆长度为【B】

A．d＜110B．110≤d≤190C．d＜190D．0＜d

5.在曲柄摇杆机构中，当曲柄为主动件，摇杆为从动件时，可将【B】

A．连续转动变为往复移动B．连续转动变为往复摆动

C．往复移动变为转动D．往复摆动变为连续转动

6.对于平面连杆机构，通常可利用下列哪种构件的惯性储蓄能量以越过机构的

死点位置？

【C】

A．主动件B．连杆C．从动件D．连架杆

7.“最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆长度之和”的铰链四杆机构为【D】

A．曲柄摇杆机构B．曲柄滑块机构

C．双曲柄机构D．双摇杆机构

8.对于外凸的凸轮轮廓，从动杆滚子半径必须比理论轮廓曲线的最小曲率半径【B】

A．大B．小C．等于D．不确定

9.与其他机构相比，凸轮机构最大的优点是【A】

A.可实现各种预期的运动规律B.便于润滑

C.制造方便，易获得较高的精度D.从动件的行程可较大

10.凸轮轮廓与从动件之间的可动联接的运动副是【D】

A.移动副B.低副C．转动副D.高副

11.在圆柱齿轮传动中，常使小齿轮齿宽略大于大齿轮齿宽，其目的是【C】

A．提高小齿轮齿面接触疲劳强度B．提高小齿轮齿根弯曲疲劳强度

C．补偿安装误差以保证全齿宽的接触D．减少小齿轮载荷分布不均

12.齿轮正变位后与标准齿轮相比较，变大的是【D】

A．分度圆B．模数C．压力角D．齿根圆

13.下列参数愈小，愈可能引起根切现象的是【D】

A．分度圆B．模数C．基圆D．齿数

14.选择蜗轮材料通常根据蜗杆传动的【B】

A．传递功率B．滑动速度C．传动比D．效率

15.蜗杆传动的下列配对材料中，性能较好的是【B】

A.钢和铸铁　　B.钢和青铜　　C.钢和钢　　D.青铜和青铜

16.大尺寸的蜗轮通常采用组合结构，其目的是【D】

A.提高刚度　B.提高传动效率　C.增大使用寿命　D.节省贵重金属

17.两轴距离较大且要求传动比准确，宜采用【C】

A．带传动B．一对齿轮传动C．轮系传动D．螺纹传动

18.带传动打滑总是【B】

A．在大带轮上先开始B．在小带轮上先开始C．在两轮上同时开始D.不确定

19.V带传动中，传递运动和动力是靠【C】

A．紧边拉力B．松边拉力C．摩擦力D.预紧力

20.V带传动中，带截面楔角为40°，带轮的轮槽角应【C】

A．大于40°B．等于40°C．小于40°D.不确定

21.在下面机构中能实现间歇运动的是【B】

A.齿轮机构B.棘轮机构C．蜗杆机构D.平面四杆机构

22.在下面机构中能实现间歇运动的是【A】

A.不完全齿轮机构B.平面四杆机构C．蜗杆机构D.带传动机构

23.在下面机构中能实现间歇运动的是【B】

A.齿轮机构B.槽轮机构C．蜗杆机构D.平面四杆机构

24.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．拉力和扭拒

25.用于薄壁零件联接的螺纹，宜采用【B】

A．梯形螺纹B．细牙三角螺纹C．粗牙三角螺纹D．矩形螺纹

26.被联接件与螺母和螺栓头接触表面处需要加工，这是为了【C】

A．不致损伤螺栓头和螺母B．增大接触面积，不易松脱

C．防止产生附加弯曲应力D．便于装配

27.螺纹联接防松的根本问题是【D】

A.增加螺纹联接的刚度B.增加螺纹联接的轴向力

C.增加螺纹联接的横向力D.防止螺纹副的相对转动

28.轴可分为转轴、心轴、传动轴，其转轴是指【B】

A.工作中要转动的轴　B.同时受弯矩、扭矩作用的轴　

C.只受扭矩作用的轴D.只受弯矩作用的轴

29.有一转轴，初步结构设计后计算其弯曲强度和刚度，发现强度足够，刚度稍感不足，下列改进措施中，最好的是【C】

A.尺寸不变，改用机械性能更好的高强度钢　　B.适当减小载荷

C.改用更便宜的钢材，适当增大直径D.材质不变，适当增大直径

30.下述联接中，一般不用于轴毂联接的是【C】

A.螺纹联接　　B.键联接　　　C.焊接　　D.过渡配合联接

31.轴承6312内圈的直径是【B】

A．12mmB．60mmC．312mmD．6312mm

32.下列四种轴承中，必须成对使用的是【B】

A．深沟球轴承B．圆锥滚子轴承

C．推力球轴承D．圆柱滚子轴承

33.适合于做轴承衬的材料是【C】

A．合金钢B．铸铁C．巴氏合金D．非金属材料

34.有良好综合位移补偿能力的联轴器是【C】

A.凸缘联轴器　B.滑块联轴器　C.齿轮联轴器　D.弹性柱销联轴器

35.在载荷具有冲击、振动，且轴的转速较高、刚度较小时，一般选用【C】

A.固定式刚性联轴器B.可移式刚性联轴器

C.弹性联轴器D.以上都可

36.齿轮联轴器是属于【B】

A.固定式刚性联轴器B.可移式刚性联轴器

C.弹性联轴器D.以上都可

二、判断题，对的打√，错的打×。

1.机构运动的基本单元体是零件。

【X】

2.机器的制造单元是构件。

【X】

3.机构运动的基本单元体是构件，机器的制造单元是零件。

【√】

4.机器设计应满足的基本要求是：

适用、可靠、经济、美观。

【√】

5.由于某些原因机械零件不能在预定的条件下和规定的期限内正常工作时，

称为失效。

【√】

6.润滑油的油性越好则其粘度越大。

【X】

7.零件受变应力作用，则作用在零件上的载荷一定是变载荷。

【X】

8.在实际生产中，机构的死点位置对工作一定都是不利的。

【X】

9.当以曲柄为从动件时，曲柄摇杆机构不存在死点。

【X】

10.凸轮机构从动杆的运动规律，是由凸轮轮廓曲线所决定的。

【√】

11.凸轮转速的高低，影响从动杆的运动规律。

【X】

12.凸轮机构出现自锁是由于驱动力小造成的。

【X】

13.渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，由于安装不准确，可能产生中心距误差，

但其传动比的大小仍保持不变。

【√】

14.模数m表示齿轮轮齿的大小，它是没有单位的。

【X】

15.蜗杆传动中，蜗杆的头数z1越多，其传动的效率越低。

【X】

16.在中间平面内，蜗杆传动为齿轮、齿条传动。

【X】

17.定轴轮系中所有齿轮的几何轴线都是固定的。

【√】

18.两轴距离较大且要求传动比准确，宜采用轮系传动。

【√】

19.定轴轮系中至少有一个齿轮的几何轴线作圆周运动。

【X】

20.带在工作时产生弹性滑动的原因之一，是由于带的紧边与松边拉力不等。

【√】

21.带的初拉力越大，则有效拉力越大，故带的初拉力越大越好。

【X】

22.带传动的弹性滑动是不可避免的。

【√】

23.棘轮机构属于间歇运动机构。

【√】

24.在机械系统中安装飞轮可消除周期性速度波动。

【X】

25.飞轮安装在高速轴上可以减轻飞轮的重量。

【√】

26.静平衡的转子不一定是动平衡的，动平衡的转子一定是静平衡的。

【√】

27.普通三角形螺栓的公称尺寸为中径。

【X】

28.螺栓联接的被连接件支承面一般不需要加工。

【X】

29.在螺纹联接中，采用加高螺母以增加旋合圈数的办法对提高螺栓的强度

并没有多少作用。

【√】

30.与等面积实心轴比较，空心轴既可以提高轴的刚度又可以提高轴的强度。

【√】

31.楔键是靠键的侧面工作的。

【X】32.普通平键是靠键的上下两面工作的。

【X】

33.剖分式滑动轴承，轴瓦磨损后可调整间隙。

【√】34.滚动轴承中，极限转速最高的轴承是调心滚子轴承。

【X】

35.滚动轴承代号“6215”的含义是：

深沟球轴承，直径系列2，内径75mm。

【√】

36.滚动轴承的公称接触角越大，轴承承受轴向载荷的能力越大。

【√】

37.多片摩擦离合器摩擦片数越多，传递的转矩越大。

【√】

三、简答题

1.为什么连杆机构一般都不应用于高速的场合？

答：

连杆机构中有些构件处于变速运动中，因惯性力的存在会导致冲击振动，这种惯性力平衡又比较困难，因此连杆机构一般不适宜用于高速。

2.简述铰链四杆机构具有曲柄的条件。

答：

⑴最短杆长度+最长杆长度≤其余两杆长度之和；⑵连架杆和机架中必有一个是最短杆。

3.简述铰链四杆机构常见的三种演化方法。

⑴改变构件的形状和尺寸；⑵变更机架；⑶扩大转动副

4.简述铰链四杆机构的三种基本类型。

答：

⑴曲柄摇杆机构；⑵双曲柄机构；⑶双摇杆机构。

5.简述凸轮机构的特点。

答：

⑴只需设计适当的凸轮轮廓，便可使从动件得到需要的运动规律；⑵结构简单、紧凑；⑶设计方便；⑷凸轮轮廓与从动件之间是点、线接触，接触应力很大，容易磨损。

6.简述在材质、载荷一定的条件下，影响齿轮接触疲劳强度最主要的因素，影响齿轮齿根弯曲疲劳强度最主要的因素。

答：

在材质、载荷一定的条件下，影响齿轮接触疲劳强度最主要的因素是两齿轮的分度圆直径，或者说是两齿轮的中心距。

影响齿轮齿根弯曲疲劳强度最主要的因素是齿轮的模数。

7.硬齿面与软齿面齿轮如何划分？

其热处理方式有何不同？

答：

轮齿表面硬度≥350HBS的齿轮称为硬齿面齿轮，轮齿表面硬度＜350HBS的齿轮称为软齿面齿轮。

软齿面齿轮的热处理可以是调质或正火，硬齿面齿轮的热处理可以是表面淬火、表面渗碳淬火或渗氮。

8.简述齿轮传动可能的失效形式。

答：

断齿、疲劳点蚀、磨损、胶合以及齿面塑性变形。

9.哪些蜗杆传动必须进行热平衡计算？

为什么？

答：

长期连续工作的闭式蜗杆传动必须进行热平衡计算，否则可能因温升过大使润滑失效，最终可能导致齿面胶合失效。

10.简述轮系的应用情况。

答：

较远距离的传动、实现变速和换向传动、获得大传动比、合成或分解运动。

11.、

是不是周转轮系中G、K两轮的传动比？

简述理由。

答：

不是周转轮系中G、K两轮的传动比。

因为

＝

，而周转轮系中G、K两轮的传动比

。

12.简述定轴轮系和周转轮系的区别。

答：

定轴轮系中所有齿轮的几何轴线都是固定的，而周转轮系中至少有一个齿轮的几何轴线作圆周运动。

13.结构上不对称于回转轴线的回转件，可以根据质量分布情况计算出所需的平衡质量，使它满足平衡条件。

但在实际生产过程中还需用试验的方法加以平衡，简述其理由。

答：

尽管理论上达到平衡，但由于回转件制造和装配误差以及材质不均匀等原因，实际上往往仍达不到预期的平衡，还需用试验的方法加以平衡。

14.简述螺纹联接防松的原则措施。

答：

利用附加摩擦力，采用机械方法，破坏螺纹副。

15.简述提高联接螺栓强度的措施。

答：

⑴改善螺纹牙间载荷分配；⑵减小螺栓的应力幅；⑶减小螺栓应力集中；⑷避免附加弯曲应力；⑸采用合理的制造工艺等。

16.简述螺栓A、B、C三种产品等级的特征及用途。

答：

A级精度等级最高，用于要求配合精确、有冲击振动等重要零件的联接；B级精度多用于承载较大，经常拆装、调整或承受变载荷的联接；C级精度多用于一般的螺栓联接。

17.在轴的结构设计中，一般要求键槽划一。

请解释：

键槽划一的意思。

答：

各个键的键槽应布置在轴的同侧母线上；可能的情况下，各个键的键宽相同。

18.某轴承正常使用8小时就失效了，能否说明该轴承一定是不合格的产品？

试做出满意的解释。

答：

不能肯定的说，该滚动轴承不合格。

因为滚动轴承的寿命与可靠性是紧密联系的。

滚动轴承的寿命是指一批中90％的轴承能达到或超过的寿命。

一个轴承使用2小时后失效，如果是一个小概率事件，就有可能是正常的。

19.简述滚动轴承基本构成和主要失效形式。

答：

滚动轴承主要由内圈、外圈、滚动体、保持架组成，其主要失效形式是疲劳点蚀。

20.简述选择联轴器类型应考虑的因素。

答：

载荷、转速、位移补偿、缓冲、减振。

四、计算题（要写出主要计算公式、步骤及结果。

）

1.机构如题图所示，计算其自由度，若含有复合铰链，局部自由度和虚约束请明确指出。

解：

1）F处为复合铰链，H（或I处）为虚约束，应除去。

2）计算自由度

n＝6，PL＝8，PH＝1，F＝3n－2PL－PH＝3×6－2×8－1＝1。

2.机构如题图所示，计算其自由度，若含有复合铰链、局部自由度和虚约束，请明确指出。

1）F处为复合铰链，GD为虚约束，B处为局部自由度，应除去。

2）计算自由度

n＝6，PL＝8，PH＝1，

F＝3n－2PL－PH＝3×6－2×8－1＝1。

3．计算图示构件组合的自由度。

要求指出复合铰链、虚约束和局部约束。

1）C处为复合铰链，G处为局部自由度。

2）计算自由度

n＝7，PL＝9，PH＝1，F＝3×7－2×9－1＝2。

4.机构运动简图如图所示，试确定：

指出图中的复合铰链、局部自由度和虚约

⑵确定活动构件数、平面低副和平面高副数量；

⑶计算机构的自由度；

⑷判定该机构是否具有确定的运动。

解：

H为局部自由度，D为复合铰链，F’为虚约束。

⑵活动构件数6,平面低副数8，平面高副数1。

⑶机构的自由度：

F＝3n－2PL－PH=3×6－2×8－1=1

⑷此机构的自由度为1，有1个原动件，具有确定的运动。

5.接长扳手如图示。

联接采用受拉螺栓，试根据强度条件导出螺栓危险截面直径的计算式（已知常数必须化简）。

解：

分别对A、B两点取矩，得：

FB＝F×l1/l2＝8F，FA＝F×（l1＋l2）/l2＝9F，

F‘f＝KfFA，F‘＝9KfF/f，于是

d1≥

6.如图所示，某轴用一对反装的7212AC轴承所支承，已知Fr1=2000N，Fr2=1000N，FA=500N,其方向如图所示，试确定：

⑴该轴承的内径。

⑵标出两轴承各自的内部轴向力S1、S2的方向。

⑶两轴承各自所受的当量动负荷。

⑷应按哪个轴承的当量动负荷进行寿命计算？

[注：

该轴承的内部轴向力FS=0.7Fr；e=0.7；Fa/Fr≤e，X=1，Y=0；

Fa/Fr＞e，X=0.41，Y=0.87；fp=1

P=（XFr+YFa）fp]

⑴该轴承的内径60mm。

⑵两轴承各自的内部轴向力方向如右图。

⑶S1=0.7Fr1=0.7×2000=1400N,

S2=0.7Fr2=0.7×1000=700N,

由于S1+FA=1400+500=1900N＞S2=700N，

所以轴承2被“压紧”，轴承1被“放松”。

Fa1＝S1＝1400N，Fa2＝S1+FA＝1900N

∵Fa1/Fr1=1400/2000=0.7=e,∴X1=1,Y1=0

∵Fa2/Fr2=1900/1000=1.9＞e,∴X2=0.41,Y2=0.87

轴承1的当量动负荷：

P1=（X1Fr1+Y1Fa1）fp=2000N

轴承2的当量动负荷：

P2=（X2Fr2+Y2Fa2）fp=2063N

⑷因P2＞P1，故应按轴承2的当量动负荷进行寿命计算。

7.轴系如图所示，已知：

Fr1=1000N，Fr2=1500N，FA=1000N，内部轴向力S=0.25Fr。

试确定：

⑴画出两轴承内部轴向力S方向；

⑵计算两轴承的内部轴向力S1和S2；

⑶计算两轴承的轴向力Fa1和Fa2。

解：

⑴画出两轴承内部轴向力S方向，见图

⑵计算两轴承的内部轴向力S1和S2

S1=0.25Fr1=250N，S2=0.25Fr2=375N

⑶确定“压紧端”和“放松端”，计算轴向力

∵S2+FA=375+1000=1375＞S1=250

∴轴承1为“压紧端”：

Fa1=1375N；轴承2为“放松端”：

Fa2=375N

8.如图所示，某轴采用一对7215AC轴承支承，已知Fr1=2000N，Fr2=1000N，FA=500N,其方向如图所示，内部轴向力S=0.7Fr。

试确定：

⑴该轴承的内径。

⑵画出两轴承内部轴向力S方向；

⑶计算两轴承的内部轴向力S1和S2；

⑷计算两轴承的轴向力Fa1和Fa2。

解：

⑴该轴承的内径75mm。

⑵两轴承各自的内部轴向力方向如右图。

⑶S1=0.7Fr1=0.7×2000=1400N,

S2=0.7Fr2=0.7×1000=700N,

⑷由于S1+FA=1400+500=1900N＞S2=700N，

所以轴承2被“压紧”，轴承1被“放松”。

Fa1＝S1＝1400N，Fa2＝S1+FA＝1900N

五、分析题（按题列出的要求答题。

）

1.如图所示为一用滚动轴承支承的转轴轴系结构图，现要求用文字分析图上编号处的结构错误。

（注：

不考虑轴承的润滑方式以及图中的倒角和圆角）。

答案：

①——缺调整垫片组；②——端盖不应固定轴承内圈；③——轴长了；

④——轴肩过高；⑤——轴段长度应短一点；⑥——应采用A型平键；

⑦——应为阶梯轴；⑧——缺凸台；⑨——缺密封；⑩——缺轴向和周向定位。

2.如图所示为滚动轴承支承的轴系结构图，现要求用文字分析图上编号处的结构错误。

（注：

不考虑轴承的润滑方式以及图中的倒角和圆角）。

答案：

①——轴肩过高，②——轴段长度应短一点，③——键过长，

④——缺凸台，⑤——缺间隙及密封

3.如图所示为滚动轴承支承的轴系结构图，现要求用文字分析图上编号处的结构错误。

（注：

不考虑轴承的润滑方式以及图中的倒角和圆角）。

答案：

①——缺间隙及密封，②——缺凸台，③——键过长，

④——轴段长度应短一点，⑤——轴肩过高

4.如图所示为滚动轴承支承的轴系结构图，现要求用文字分析图上编号处的结构错误。

（注：

不考虑轴承的润滑方式以及图中的倒角和圆角）。

答案：

①——缺间隙及密封，②——缺垫片组，③——键过长，

④——轴段长度应短一点，⑤——轴承缺轴向定位

5.如图所示为滚动轴承支承的轴系结构图，现要求用文字分析图上编号处的结构错误。

（注：

不考虑轴承的润滑方式以及图中的倒角和圆角）。

答案：

①——缺垫片组，②——轴承缺轴向定位，③——轴段长度应短一点，

④——键过长，⑤——缺间隙及密封