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《机械设计基础》课程习题集
《机械设计基础》课程习题集
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习题
【说明】：
本课程《机械设计基础》（编号为09011）共有单选题,多项选择题,计算题,简答题,判断题,填空题等多种试题类型，其中，本习题集中有[简答题]等试题类型未进入。
一、单选题
1.复合铰链的转动副数等于（）。
A．主动件数B．构件数－1C．构件数D．活动构件数－1
2.在平面机构中，每增加一个低副将引入（）。
A．0个约束B．1个约束C．2个约束D．3个约束
3.机构具有确定相对运动的条件是（）。
A．机构自由度数等于主动件数B．机构自由度数大于主动件数
C．机构自由度数小于主动件数D．机构自由度数大于等于主动件数
4.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（）个活动构件。
A．3B．4C．5D．6
5.在机械系统速度波动的一个周期中，（）
A．当系统出现盈功时，系统的运转速度将降低，此时飞轮将储存能量
B．当系统出现盈功时，系统的运转速度将加快，此时飞轮将释放能量
C．当系统出现亏功时，系统的运转速度将加快，此时飞轮将储存能量
D．当系统出现亏功时，系统的运转速度将降低，此时飞轮将释放能量
6.速度不均匀系数是描述机械运转速度不均匀程度的重要参数，其表达式为（）。
A．δ=ωmax－ωminB．
C．
D．
7.在双曲柄机构中，已知杆长a＝80，b＝150，c＝120，则d杆长度为（）。
A．d＜110B．110≤d≤190C．d＜190D．0＜d
8.四杆机构处于死点时，其传动角γ为（）。
A．0°B．90°C．γ＞90°D．0°＜γ＜90°
9.在曲柄摇杆机构中，当曲柄为主动件，摇杆为从动件时，可将（）。
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
10.对于平面连杆机构，通常可利用（）的惯性储蓄能量，以越过机构的死点位置。
A．主动件B．连杆C．从动件D．连架杆
11.曲柄摇杆机构中，摇杆为主动件时，（）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D．曲柄与机架共线时为
12.曲柄摇杆机构处于死点位置时，角度等于零度的是（）。
A．压力角B．传动角C．极位夹角D．摆角
13.“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（）。
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
14.平面连杆机构的急回特性可用以缩短（），提高生产效率。
A．非生产时间B．生产时间C．工作时间D．非工作时间
15.对于外凸的凸轮轮廓，从动杆滚子半径必须（）理论轮廓曲线的最小曲率半径。
A．大于B．小于C．等于D．都可以
16.与连杆机构相比，凸轮机构最大的缺点是（）。
A．惯性力难以平衡B．点、线接触，易磨损
C．设计较为复杂D．不能实现间歇运动
17.凸轮从动件作等加速等减速运动时，其运动始末（）。
A．有刚性冲击B．没有冲击
C．既有刚性冲击又有柔性冲击D．有柔性冲击
18.两轴距离较大且要求传动比准确，宜采用（）。
A．带传动B．一对齿轮传动C．轮系传动D．螺纹传动
19.拧紧螺母的效率，主要与螺母的（）有关。
A．导程角B．线数C．螺距和牙型角D．导程角和牙型角
20.普通螺栓联接中的松螺纹和紧螺纹之间的主要区别是：
松螺纹联接中的螺纹部分不存在（）作用。
A．拉伸B．扭转C．剪切D．弯曲
21.采用螺纹联接时，若其中一个被联接件厚度很大，且材料较软，在需要经常装拆的情况下宜采用（）。
A．螺栓联接B．双头螺柱联接C．螺钉联接D．紧定螺钉联接
22.对于普通螺栓联接，在拧紧螺母时，螺栓所受的载荷是（）。
A．拉力B．扭矩C．压力D．拉力和扭拒
23.一调节用双头螺纹，螺距为3mm，为使螺母沿轴向移动9mm，螺杆应转（）转。
A．3B．4C．5D．1.5
24.用于薄壁零件联接的螺纹，宜采用（）。
A．梯形螺纹B．细牙三角螺纹C．粗牙三角螺纹D．矩形螺纹
25.用铰制孔用螺栓联接两块钢板，当其他条件不变时，螺栓的直径增加一倍，挤压应力将减少为原来的（）。
A．1/2B．1/4C．3/4D．3/8
26.在螺栓联接的结构设计中，被联接件与螺母和螺栓头接触表面处需要加工，这是为了（）。
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.键联接的主要用途是使轮与轮毂之间（）。
A．沿轴向固定并传递轴向力B．沿轴向可作相对滑动并具由导向性
C．沿周向固定并传递扭距D．安装拆卸方便
28.通常，确定键的横截面尺寸B×h的依据是（）。
A．扭矩B．单向轴向力C．键的材料D．轴的直径
29.紧键与松键联接的主要区别在于前者安装后键与键槽之间就存在有（）。
A．压紧力B．轴向力C．摩擦力D．剪切力
30.在不能开通孔或拆卸困难的场合宜采用（）。
A．圆柱销B．圆锥销C．内螺纹圆锥销D．槽销
三、计算题
91.计算图示构件组合的自由度，若含有复合铰链，局部自由度和虚约束请明确指出。
92.计算图示构件组合的自由度。
要求指出复铰、虚约束和局部约束。
93.
计算图示构件组合的自由度，若含有复合铰链、局部自由度和虚约束，请明确指出。
94.
计算图示构件组合的自由度。
要求指出复铰、虚约束和局部约束。
95.
图示轮系中，各轮齿数为：
z1＝20，z2＝38，z3＝18，z4＝42，z4’＝24，z5＝36，又A轴和B轴的转速分别为nA＝350r/min，nB＝-400r/min，转向如图所示。
试求C轴的转速nC的大小和转向。
96.
轮系如图。
已知：
z1＝z2＝20，
＝30，z3＝80。
求：
iH1＝？
97.如图所示为一曲柄摇杆机构的机构运动简图。
AB为曲柄，CD是摇杆，摇杆为主动件。
在图中作出：
1）图示位置机构的压力角α和传动角γ；2）机构处于死点位置的机构运动简图。
（不必作文字说明，但必须保留作图线。
）
98.对心直动滚子从动件盘形凸轮机构如图所示。
①画出凸轮基圆；②标出K点压力角。
99.试分析：
图示曲柄滑块机构当曲柄主动时是否存在急回特性？
该机构的最小传动角出现在什么位置？
113.
斜齿轮传动如图。
已知：
z1＝z2＝24，z3＝36，三个齿轮的材质相同，忽略摩擦。
试分析：
哪个齿轮弯曲强度最低？
114.
带式运输机如图所示。
有人认为：
“如电动机容量和减速器中齿轮的强度足够，那么只需将小带轮直径增大一倍，则运输机的生产率将会提高一倍”。
试分析上述说法正确与否。
115.
轴系如图。
已知：
M＝450kNmm，F＝3000N，FA＝1000N，S＝0.25Fr。
求：
①Fa1＝？
Fa2＝？
②做出弯矩图并求最大弯矩Mmax＝？
116.
某轴由圆锥滚子轴承支撑如右图所示。
已知在室温下工作，载荷平稳，Fr1＝2000N，Fr2＝4000N，FA＝1030N，轴转速n＝1000rpm。
试计算该轴承的使用寿命Lh＝？
注：
Cr＝34000N，S＝Fr/2Y，e＝0.38，Fa/Fr＞e时，X＝0.4，Y＝1.6。
117.图a）为安装齿轮的轴的两种方案，两个齿轮一个是输入轮，一个是输出轮。
图b）为小圆锥齿轮轴的两种支撑方案。
试从强度的角度分析两种方案的优劣。
四、判断题
121.平面低副机构中，每个转动副和移动副所引入的约束个数是相同的。
（）
122.在机械系统中安装飞轮可消除周期性速度波动。
（）
123.飞轮安装在高速轴上可以减轻飞轮的重量。
（）
124.只有作加速运动的转子才需要进行平衡，因为这时转子将产生惯性力矩。
（）
125.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。
（）
126.平衡力系中任意一力对于其余的力来说都是平衡力。
（）
127.当以曲柄为从动件时，曲柄摇杆机构不存在死点。
（）
128.行程速比系数K取决于极位夹角，极位夹角θ越大，行程速比系数K越小。
（）
129.曲柄为主动件的偏置曲柄滑块机构，一定具有急回特性。
（）
130.根据铰链四杆机构各杆的长度，即可判断机构的类型。
（）
131.压力角越小或传动角越大机构的传力性能越好。
（）
132.在实际生产中，机构的死点位置对工作都是不利的。
（）
133.凸轮机构中，凸轮最大压力角出现于凸轮轮廓坡度较陡的地方。
（）
134.凸轮转速的高低，影响从动杆的运动规律。
（）
135.凸轮机构出现自锁是由于驱动力小造成的。
（）
136.凸轮机构从动杆的运动规律，是由凸轮轮廓曲线所决定的。
（）
137.定轴轮系中所有齿轮的几何轴线都是固定的。
（）
138.两轴距离较大且要求传动比准确，宜采用轮系传动。
（）
139.螺栓的公称尺寸为中径。
（）
140.螺纹联接的自锁性可保证联接在任何情况下都不会松脱。
（）
141.螺栓联接的被连接件支承面一般不需要加工。
（）
142.螺旋副中，螺纹的升角愈大，自锁性愈差。
（）
143.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。
（）
144.被联接件受横向外力时，如采用普通螺纹联接，则螺栓可能失效的形式为拉断。
（）
145.同一直径的螺纹按螺旋线数的不同，可分为粗牙和细牙两种。
（）
146.键联接的主要用途是轴向固定。
（）
147.楔键是靠键的侧面工作的。
（）
148.普通平键联接是依靠键的上下两面的摩擦力来传递转矩的。
（）
149.一个平键联接能传递的最大扭矩为T，若采用两个平键按180°对称布置时，则能传递的最大扭矩为2T。
（）
150.花键联接的工作面是齿的侧面。
（）
五、填空题
181.机构中采用虚约束的目的是为了（）状况。
182.在机器中加装飞轮，除了可降低速度波动外，还可（）。
183.从效率角度来看，机械自锁的条件是（）。
184.某机械主轴实际转速在其平均转速的±3%范围内变化，则其速度波动系数δ＝（）。
185.“回转件是动平衡的”，其含义是（）。
186.对于动不平衡的回转件，需加平衡质量的最少数目为（）。
187.摆动导杆机构的极位夹角与导杆摆角的关系为（）。
188.在平面连杆机构中，连杆与从动件之间所夹锐角称为机构的（）。
189.曲柄摇杆机构存在“死点”位置的条件是（）。
190.有一对心曲柄滑块机构，若改为以曲柄为机架，则将演化为（）机构。
191.保证滚子从动件凸轮机构运动不失真的条件是（）。
192.凸轮基圆半径是（）。
193.设计凸轮机构时，适当加大凸轮的（）是避免发生运动失真的有效措施。
194.对于滚子接触盘形凸轮机构，凸轮实际轮廓与理论轮廓的关系是（）。
195.在推程过程中，对凸轮机构的压力角加以限制的原因是（）。
196.凸轮机构从动杆的运动规律，是由（）所决定的。
197.确定凸轮基圆半径的原则是：
在保证αmax≤[α]条件下，（）。
198.轮系中惰轮的作用是（）。
199.受拉螺栓的强度计算中，只计算螺杆的拉伸强度，而不计算螺纹牙、钉头的剪切强度，这是因为（）。
200.紧螺栓联接强度条件式
中，系数1.3的含义是（）。
201.螺纹防松的关键在于防止（）。
202.螺纹副的自锁条件为（）。
203.螺纹“M12×1.5”的含义为（）。
204.螺纹按照其用途不同，一般可分为（）。
205.预紧后受轴向变载荷的螺纹联接，为提高联接的疲劳强度，应尽量（）。
206.螺纹联接的防松方法有（）。
207.A、B、C三种类型的普通平键b、h、L相同，则工作中受挤压面积最大的应属（）型。
208.键B18×80的含义是（）。
209.圆头普通平键b×h×L=20mm×12mm×56mm的标记为（）。
210.从减少应力集中考虑，轴上的平键键槽用（）铣刀加工比较好。
六、简答题
（略）……
答案
一、单选题
1.B2.C3.A4.B5.D6.C7.B8.A9.B10.C
11.B12.B13.D14.A15.B16.B17.D18.C19.D
20.B21.B22.D23.D24.B25.A26.C27.C28.D
29.A30.C
三、计算题
91.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。
92.解：
1）E处为复合铰链，L处为局部自由度，H（或I处）为虚约束，应除去。
2）计算自由度
n＝9，PL＝12，PH＝1，F＝3n－2PL－PH＝3×9－2×12－1＝2。
93.解：
1）F处为复合铰链，GD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。
94.解：
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。
95.解：
由图知n1＝nA，n2＝nH，n3＝nB。
而
，∴nH＝
＝-184.211r/min
又
n3―nH＝3.5（n5―nH）→nC＝n5＝
＝-245.865r/min
96.解：
＝
＝-
＝-
，因n3＝0，故有n1＝
nH＋nH，iH1＝
＝
。
97.解：
98.解：
99.解：
该曲柄滑块机构存在急回特性，因为当滑块处于左右两极限位置时，连杆不共线（极位夹角不为０）。
最小传动角出现的位置如图所示。
113.解：
齿轮1、2的齿数比齿轮3的齿数少，所以齿轮1、2的计算弯曲应力比齿轮3的大，有：
F3＜F1＝F2。
又由右图可知，齿轮1、3的弯曲应力为脉动循环轮2的弯曲应力为对称循环，所以有[F2]＜[F3]＝[F1]。
因此齿轮2的弯曲强度最低。
114.解：
根据关系P＝Fv，当带速v增大一倍时，若有效圆周力F不变，则传递的功率也增大一倍。
但由于带速增大时，由于离心拉力的作用，带要伸长，带对带轮的正压力要减小，摩擦力也相应减小，因此带传递的有效圆周力要减小，因此带速增大一倍时，带传动传递的功率不可能增大一倍。
所以上述说法是错误的。
115.
解：
Fr1＝（300F＋M）/900＝1500N，Fr2＝F－Fr1＝1500N，
S1＝0.25Fr1＝375N＝S2（两者的方向都指向中间），
因FA＋S2＝1375＞S1＝375，
故Fa1＝FA＋S2＝1375N，Fa2＝S2＝375N；
Mmax＝Fr1×（900－300）＝900000Nmm
116.解：
容易求出：
Fa1＝625N，Fa2＝1655N，P1＜P2＝fp（XFr2+YFa2）＝4248N（fp＝1）。
故Lh＝Lh2＝
＝16.98kh。
117.解：
对于图a）而言，方案Ⅰ中轴既承受弯曲应力作用，又承受扭转剪应力作用；方案Ⅱ中的轴只承受弯曲应力作用，因此方案Ⅱ要好些。
对于图b）来讲，方案Ⅰ为外伸梁；方案Ⅱ为简支梁，强度和刚度比方案Ⅰ高。
方案Ⅱ的缺点是多用了轴承，成本要高些。
118.解：
正确的结构图如下。
119.解：
正确的结构图如下。
120.解：
说明如下
静止时，轴颈在重力作用下位于轴承底部。
起动初期速度很低，在摩擦力作用下轴颈沿轴承爬坡，当轴承的全反力等于Ｆ时，爬坡停止。
随着轴颈转速的增大，动压油膜的压力越来越大，同时不断地将轴颈向左边推。
稳定运行时，轴颈位于轴承孔的左下角，此时油膜压力的水平分量左右抵消，铅垂分量等于F。
四、判断题
121.∨122.×123.∨124.×125.∨126.∨127.×
128.×129.∨130.×131.∨132.×133.∨134.×
135.×136.∨137.∨138.∨139.×140.×141.×
142.∨143.∨144.∨145.×146.×147.×148.×
149.×150.∨
五、填空题
181.改善构件的刚性和机构受力
182.不必考虑高峰负荷时所需的瞬时最大功率，只需按平均功率选择功率较小的电动机
183.η=0184.0.06185.离心力系的合力和合力偶矩同时等于零186.2
187.两者相等188.传动角189.摇杆主动曲柄从动190.导杆
191.实际廓线的最小曲率半径大于零，或理论廓线的最小曲率半径大于滚子半径
192.理论轮廓线上的最小向径193.基圆半径
194.实际廓线是与理论廓线相差一个滚子半径的等距线
195.改善从动件的受力和保证凸轮机构具有一定的效率
196.凸轮轮廓曲线197.减小基圆半径从而缩小凸轮的尺寸
198.只改变从动轴回转的方向，而不改变传动比
199.螺栓的几何尺寸是根据等强度原则确定的，只要螺栓的拉伸强度足够，螺纹牙和螺钉头的剪切强度就足够
200.将剪切应力折算成30%的正应力，从而对螺栓只进行拉伸强度计算
201.螺母相对于螺栓转动202.螺纹升角≤螺纹副当量摩擦角
203.细牙三角螺纹，外径12mm，螺距1.5204.联接螺纹和传动螺纹
205.减小螺栓的刚度，提高被联接件的高度
206.摩擦防松、机械防松、破坏螺纹副
207.B208.B型键，宽度b=18mm，长度L=80mm
209.键A20×56210.圆盘
六、简答题
（略）……
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