机械设计基础及答案

一、选择题：

1．对于外凸的凸轮轮廓曲线，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

2．斜齿轮的端面指的是与斜齿轮轴线 的截面。 A．平行 B．垂直 C．相交

3．在 截面内，蜗轮齿廓是渐开线。 A．法向 B．中心 C．所有

4．在蜗杆传动中，要获得大的传动比，可取Z1=1，这时的传动效率 ， 而蜗杆蜗轮传动的承载能力比齿轮传动 。 A．较高、大 B．较低、大 C．较高、小 D．较低、小 5．在下列机构中，有急回特性的机构是 。 A．对心曲柄滑块机构 B．转动导杆机构 C．双曲柄机构 D．偏置曲柄滑块机构

6．对于曲柄滑块机构，当曲柄处于 的位置时，从动件滑块处的压力 角出现 极值。

A．与导路平行 B．与导路垂直 C．与机架共线 D．与连杆共线 7．直齿圆柱齿轮无齿侧间隙啮合条件为 。 A．m1=m2=m,α1=α2=αB．S=e C．εa≥1 D. 都不对

8．圆锥齿轮在不同背锥截面上的不相等。 A．压力角 B. 模数 C．齿顶高系数 D. 当量齿数

二、判断下列机构运动设计是否合理，若不合理，试提出修改意见（画有箭头的 构件为主动构件，主动构件数目不变）

三、在图示铰链四杆机构中，已知l AB=20mm,lAD=40mm，lCD=25mm，及等角速度 ω21=2S-1，求当θ=20°时构件3的角速度

四、 已知凸轮机构如图，在图上标注出：  A点的压力角αA，并量出其值  凸轮从图示位置转过90°后的压力角α

五、已知齿轮毛坯的传动角速度ω1=1rad/s，齿条刀具的模数m=4mm，其移动线 速度V刀=60mm/s，齿条刀具中线与齿轮毛坯轴线O的距离L=58mm。  求被加工齿轮的齿数

 计算被加工齿轮的变位系数x，并说明是正变位还是负变位

 在图示轮系中，已知：Z1=100，Z2=101，Z=100，Z3=99，求H轴与I轴之间 传动比iHI，并说明H轴，I轴转向是否相同。（

16分）

标准答案：

一、1．B 2．B 3．B 4．B 5．D 6．B 7．B 8．B

二、（a）∵F=3×4-2×60=0，∴机构不能运动，设计不合理修改如下： 则F=3×5-2×7=1 运动确定

（b）∵F3×4-2×5-2=2，而原动件数目为1 ∴机构运动不确定，设计不合理，修改如下： 此时F=3×3-2×4=1 还动确定

三、解：（1）取μl=1mm/mm，画机构图

（2）先将整个机构加一个（-ω1）角速度使构件1相对固定，得一转化机 构，取μV=2mm/s/mm 求转化机构的VD VD： VC = VD + VCD 大小?? √?

方向 ⊥BC? ⊥AD ⊥CD

式中：VC=ω21.lCB=2×30=60/S 画速度多边形pcd,其中得转化机构的 VD=VCD=

μV

=VC/μV

.μV

则 ω41==（.μV）/lAD=（25×2）/40=1.25S-1

ω31==（.μV）/lCD=（33×2）/25=2.S-1

ω1=-ω41=-1.25S-1

故ω3=ω31+ω1=2.-1.25=1.39S-1 （注意：ωk1=ωk-ω1）

五、解：（1）由V刀=ω1r=ω1.

得：Z===30

∴被加工齿轮的齿数为30 （2）由L=r+xm

得：

其中：r===60mm

∴x==-0.5 ∴是负变位齿轮

六、解：轮系为周转轮系，在转化机构中：

i===+=+

= ∵n3=0

∴==

iH1==+10000 ∴H轴与I轴转向相同

七、解：（1）如图

（2）由于tgδ2=i12===2

∴δ2=arctg2 =63.43°

而δ1+δ2=90°

故δ1=90°-63.43°=26.37°

作业2

一、填空题

1．对于具有两个整转副的铰链四杆机构，若取机构的 为机架， 则可获得双曲柄机构。

2．在滚子从动件盘形凸轮机构中，若实际廓线变尖且压力角超过许用值，应 采取的措施是 。

3．齿数为Z，螺旋角为β的斜齿圆柱齿轮的当量齿数Z V=

4．以摇杆为原动件的曲柄摇杆机构中，死点位置发生在曲柄与连杆 位置。 5．四铰链机构，当不满足杆长和的条件时，均为 机构。 6．曲柄滑块机构的存在曲柄的几何条件是 。 7．对心曲柄滑块机构 急回特性。

8．当齿轮的模数相等时，齿数越多，分度圆直径就越 齿廓渐开线就越 ，齿根也就越 。

9．在凸轮机构中，所谓偏距圆指的是以 所作的圆。

10．一对渐开线斜齿圆柱齿轮正确啮合条件是两齿轮的 ， ， 及 。 二、选择题

1．圆锥齿轮机构中， 模数是标准值 A．小端 B.平均直径处 C.大端 D.背锥截面

2．机械工程中，通常利用 的惯性储蓄能量，以越过平面连杆机构的死点位置。

A．主动件 B.连杆 C.从动件 D.连架杆 3．运动链成为机构的条件是： 。 A．运动链必须有机架 B. 运动链自由度数为零

C．原动件数等于活动件数 D. 运动链自由度数与主动件数相等 4．在曲柄摇杆机构中，当取摇杆为原动件时 死点位置。 A．有一个 B. 有两个 C. 没有 D. 有三个

5．压力角α的定义是 。

A．从动件所受的力F与其法向分力Fn之间的夹角 B．从动件所受的力F与受力点速度方向之间所夹的钝角 C．从动件所受的力F的方向与受力点速度方向之间所夹的锐角 6．对于平面连杆机构，当 时，机构处于死点位置。 A．传动角γ=90°B.压力角α=90° C．压力角α=0°D.传动角γ=45°

7．对于四铰链机构，在满足杆长和的条件时，若取 为机架，将得到双摇杆机构。

A．最短杆 B.与最短杆相邻的构件 C．最长杆 D.与最短杆相对的构件

8．对于四铰链机构，当从动件的行程速度变化系数 时，机构没有急回特性。 A．K >1 B. K <1 C. K=0 D.? K =1

9．在下列机构中， 不存在死点位置。 A．双曲柄机构 B. 曲柄滑块机构 C．双摇杆机构 D. 摆动导杆机构

10．用齿条形刀具范成加工渐开线直齿圆柱齿轮，当 时，将发生根切现象。 A．

>

B.

≤

C．Z >17 D.x>xmin

三、（1）试计算图示机构的自由度（机构中用圆弧箭头表示的构件为原动件）。 （2）图示机构是由哪些杆组构成的？请将哪些杆组从机构中一一分离出来，并注明拆组的顺序极其级别。

（3）若以构件1为原动件，则此机构为几级机构？

四、在图示的铰链四杆机构中，已知： lBC=150mm,lCD=120mm,lAD=100mm,AD为机架

1. 若欲得到双曲柄机构，求lAB的最小值。

（20若取lAB=60mm，则机构是否存在曲柄？指出哪个杆是曲柄，得到的是哪种机 （通过计算说明理由）

五、已知滑块1在主动力P的作用下，克服垂直向下的工作阻力Q，沿斜面2等速 向上滑动（α锐角）接触面之间的摩擦角=8°,主动力P与水平线的夹角为 β=10°（12分）

1. 用力多边形图解法求出主动力P与工作阻力Q之间的关系式 2. 求滑块1能沿斜面2上滑时的不自锁条件。（即α取值范围）

六、 已知一对正确安装的正常齿制标准渐开线直齿圆柱齿轮传动，其中心距 a=175mm，模数m=5mm，压力角α=20°，传动比i12=2.5，试求这对齿轮的 齿数Z1、Z2，并计算d2、df2、da2、db2 （12分）

七、图示为凸轮机构的起始位置，试用反转法直接在图上标出：

1. 凸轮按ω方向转过45o时从动件的位移； 2. 凸轮按ω方向转过45o时凸轮机构的压力角．

标准答案：

一、填空题（每题2分，共20分）

1.最短杆2.增大基圆半径 3.Z/COSB3 4.重叠共线 5.双摇杆 6.b>=a 7.没有 8.大、平直、厚 9.偏距为半径，凸轮转动中心为圆心的圆 10.模数、压力角、螺旋角 二、选择题（每题2分，共20分）

1.C 2.D 3.D 4.C 5.C 6.B 7.D 8.D 9.A 10.A 三、（10分）略 四、（12分）

解（1）由AD为最短构件，且满足杆长和条件得： lAD+lBC ∴lAB≥100+150-120=130mm ∴lAB的最小值为130mm

1. 由于lAB+lBC=60+150=210mm

lCD+lAD=120+100=220mm

即210mm<220mm满足杆长和条件

∴机构存在曲柄，AB为曲柄，得到的是曲柄摇杆机构。 五、（12分）

1. 滑块1的力平衡方程式为：

++=0

则由力的三角形得：=

∴Q=Pcos=或P=Q

（2）上滑时不自锁的条件是： η> 0或 Q >0

即Q=P=>0

由cos（α++β）>0

则α++β90°

得α<90-（+β）=90°-（8°+10°）=72° ∴不自锁条件为要小于72°

六、（12分）解：? α=（i12+1）

Z1===20

Z2=i12.Z1=2.5×20=50 d2=mz2=5×50=250mm

df2=m（z2-2.5）=5×（50-2.5）=237.5mm da2=m（z2+2）=5×（50+2）=260mm db2=d2cos=250×cos20°=234。9mm

七、（14分） a）假想凸轮固定，从动件及其导路顺时针旋转，在偏距圆上顺时针方向转过45o．求作。

b）假想凸轮固定，机架OA顺时针转过45o，找出摆杆的位置来确定摆杆的角位移ψ．

作业3

一、填空（每空1分） T-1-1-01-2-3、构件是机器的 单元体；零件是机器的 单元体；部件是机器的 单元体。

T-2-2-02-2-4、平面运动副可分为 和 ，低副又可分为 和 。

T-2-2-03-2-2、运动副是使两构件接触，同时又具有确定相对运动的一种联接。平面运动副可分为 和 。

T-2-2-04-2-1、平面运动副的最大约束数为 。

T-2-2-05-2-1、机构具有确定相对运动的条件是机构的自由度数目 主动件数目。 T-2-2-06-2-1、在机构中采用虚约束的目的是为了改善机构的 和 。 T-2-2-07-2-1、平面机构中，两构件通过点、线接触而构成的运动副称为 。

T-3-2-08-2-2、机构处于压力角α=90°时的位置，称机构的死点位置。曲柄摇杆机构，当曲柄为原动件时，机构 死点位置，而当摇杆为原动件时，机构 死点位置。 T-3-2-09-2-2、铰链四杆机构的死点位置发生在从动件与连杆 位置。

T-3-2-10-2-1、在曲柄摇杆机构中，当曲柄等速转动时，摇杆往复摆动的平均速度不同的运动特性称为： 。

T-3-2-11-2-1、摆动导杆机构的极位夹角与导杆摆角的关系为 。

T-4-2-12-2-3、凸轮机构是由 、凸轮、 三个基本构件组成的。 T-5-1-13-2-1、螺旋机构的工作原理是将螺旋运动转化为 运动。 T-6-2-14-2-1、为保证带传动的工作能力，一般规定小带轮的包角α 。 T-6-7-15-2-3、链传动是由 、 、 所组成。 T-6-7-16-2-3、链传动和带传动都属于 传动。

T-7-2-17-3-6、齿轮啮合时，当主动齿轮的 _推动从动齿轮的 ，一对轮齿开始进入啮合，所以开始啮合点应为从动轮 与啮合线的交点；当主动齿轮的 推动从动齿轮的 ，两轮齿即将脱离啮合，所以终止啮合点为主动轮 与啮合线的交点。

T-7-3-18-2-2、渐开线标准直齿圆柱齿轮正确啮合的条件为 和 分别相等。 T-7-2-19-3-2、_ __和_ __是开式齿轮传动的主要失效形式。 T-7-2-20-2-2、渐开线齿形常用的加工方法有 和 两类。

T-7-2-21-2-2、在一对齿轮啮合时，其大小齿轮接触应力值的关系是ζH1 ζH2。

T-7-10-22-2-2、斜齿圆柱齿轮的重合度 直齿圆柱齿轮的重合度，所以斜齿轮传动平稳，承载能力 ，可用于高速重载的场合。

T-8-2-23-2-3、在蜗轮齿数不变的情况下，蜗杆的头数 ，则传动比就越大。

T-8-2-24-2-3、蜗杆传动的中间平面是指：通过_蜗杆_轴线并垂直于__ __轴线的平面。 T-8-2-25-2-3、普通圆柱蜗杆和蜗轮传动的正确啮合条件是_ 、 、 _。

T-10-2-26-2-3、若键的标记为键C20×70GB1096-79,则该键为 型平键，b= ，L= 。 T-10-1-27-2-2、轮系运动时，所有齿轮几何轴线都固定不动的，称定轴轮系轮系，至少有一个齿轮几何轴线不固定的，称 系。

T-11-2-28-2-3、轴的作用是支承轴上的旋转零件，传递运动和转矩，按轴的承载情况不同，可以分为 、 、 。

T-10-1-29-2-3、机械静联接又可以分为 联接和 联接，其中键联接、螺纹联接、销联接属于 连接。

T-10-2-30-2-3、.螺纹联接防松的目的是防止螺纹副的相对运动，按工作原理的不同有三种防松方式： 防松、 防松、 防松。

T-10-2-31-2-1、平键的工作面是键的 。 T-10-2-32-2-1、楔键的工作面是键的 。

T-12-4-33-2-1、滑动轴承中所选用的润滑油，其粘度越大，则其承载能力越 。 T-10-2-34-2-1、普通平键的剖面尺寸(b×h)，一般应根据 按标准选择。 T-12-2-35-2-2、滚动轴承内圈与轴颈的配合采用 制，外圈与轴承孔的配合采用 轴 制。

二、判断题(正确的打√，错误的打×)（每题2分）

P-1-1-01-2-2、所有构件一定都是由两个以上零件组成的。（ ）

P-3-2-02-2-2、铰链四杆机构中，传动角γ越大，机构传力性能越高。（ ） P-3-2-03-2-2、极位夹角是曲柄摇杆机构中，摇杆两极限位置的夹角。 ( ) P-3-2-04-2-2、机构处于死点位置时，其传动角等于90°。 ( ) P-4-2-05-2-2、凸轮轮廓的形状取决于从动件的运动规律。( )

P-4-2-06-2-2、凸轮机构中，从动件按等速运动规律运动时引起刚性冲击。（ ） P-6-3-07-2-2、带传动的弹性滑动是不可避免的，打滑是可以避免的。 ( ) P-6-3-08-2-2、V带型号中，截面尺寸最小的是Z型。（ ） P-7-1-09-2-2、基圆以内无渐开线。( )

P-7-9-20-2-2、在直齿圆柱齿轮传动中，忽略齿面的摩擦力，则轮齿间受有圆周力、径向力和轴向力三个力作用。（ ）

P-8-2-21-2-2、蜗杆传动一般用于大速比的场合。( )

P-8-2-22-2-2、蜗杆传动一般用于传动大功率、大速比的场合。（ ） P-9-1-23-2-2、定轴轮系的传动比等于始末两端齿轮齿数之反比。（ ） P-10-1-24-2-2、楔键的顶底面是工作面。( )

P-10-1-25-2-2、设计键联接时，键的截面尺寸通常根据传递转矩的大小来选择。 （ ） P-10-2-26-2-2、在螺纹联接的结构设计中，通常要采用凸台或凹坑作为螺栓头和螺母的支承面，其目的是使螺栓免受弯曲和减小加工面。（ ） P-10-2-27-2-2、螺纹联接是可拆联接。 ( )

P-12-3-28-2-2、滚动轴承的基本额定动载荷C值越大，则轴承的承载能力越高。( ) P-12-3-29-2-2、在相同工作条件的同类型滚动轴承，通常尺寸越大，其寿命越长。（ ） 三、选择题 (将正确答案的序号填在括号中)（每题2分） A-1-1-01-3-2、在如图所示的齿轮—凸轮轴系中，轴4称为( )

A.零件 B.机构 C.构件 D.部件

A-2-2-02-3-2、平面运动副所提供的约束为（ ） A.1 B.2 C.1或2 D.3 A-2-2-03-3-2、若两构件组成低副，则其接触形式为（ ）

A.面接触 B.点或线接触 C.点或面接触 A-2-4-04-3-2、机构具有确定相对运动的条件是( )

D.线或面接触

A.机构的自由度数目等于主动件数目 B.机构的自由度数目大于主动件数目 C.机构的自由度数目小于主动件数目 D.机构的自由度数目大于等于主动件数目

A-3-2-05-3-2、铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和，则为了获得曲柄摇杆机构，其机架应取( )

A.最短杆 B.最短杆的相邻杆 C.最短杆的相对杆 D.任何一杆

A-4-2-06-3-2、在凸轮机构的从动件选用等速运动规律时，其从动件的运动( ) A.将产生刚性冲击 B.将产生柔性冲击 C.没有冲击 D.既有刚性冲击又有柔性冲击 A-6-5-07-3-2、带传动的主要失效形式是带的 )

A.疲劳拉断和打滑 B.磨损和胶合 C.胶合和打滑 D.磨损和疲劳点蚀 A-6-3-08-3-2、带传动中弹性滑动现象的产生是由于（ ） A.带的初拉力达不到规定值 B.带与带轮的摩擦系数过小 C.带的弹性变形 D.带型选择不当 A-6-3-09-3-2、 (A )是带传动中所固有的物理现象，是不可避免的。 A.弹性滑动 B.打滑 C.松驰 D.疲劳破坏

A-7-2-10-3-2、渐开线齿轮的齿廓曲线形状取决于( )

A.分度圆 B.齿顶圆 C.齿根圆 D.基圆 A-7-7-11-3-2、闭式硬齿面齿轮传动的主要失效形式是（ ） A.齿面胶合 B.轮齿疲劳折断 C.齿面磨粒磨损 D.轮齿过载折断 A-7-7-12-3-2、齿面接触疲劳强度设计准则针对的齿轮失效形式是（ ） A.齿面点蚀 B.齿面胶合 C.齿面磨损 D.轮齿折断

A-7-11-13-3-2、为了实现两根相交轴之间的传动，可以采用（ ）

A.蜗杆传动 B.斜齿圆柱齿轮传动 C.直齿锥齿轮传动 D.直齿圆柱齿轮传动 A-7-7-14-3-2、齿轮传动中，轮齿齿面的疲劳点蚀经常发生在( )

A.齿根部分 B.靠近节线处的齿根部分 C.齿顶部分 D.靠近节线处的齿顶部分 A-7-10-15-3-2、一对正确啮合的斜齿圆柱齿轮传动的( )均为标准值。 A.法面模数、分度圆上的法面压力角 B.端面模数、分度圆上的端面压力角 C.端面模数、分度圆上的端面压力角、分度圆上的螺旋角 D.法面模数、分度圆上的法面压力角、分度圆上的螺旋角

A-8-2-16-3-2、普通圆柱蜗杆和蜗轮传动的正确啮合条件是( )

A.mt1=ma2, αt1=αa2,λ=β B.ma1=mt2, αa1=αt2,λ=β C.mt1=ma2, αt1=αa2,λ= -β D.ma1=ma2, αa1=αt2,λ= -β （注：下标t表示端面，a表示轴向，1表示蜗杆、2表示蜗轮） A-8-2-17-3-2、蜗杆传动的传动比i等于（ ）

d2A. d1 B.

n2 n1 C.

d1 d2 D.

n1 n2A-10-1-18-3-2、普通平键的长度应（ ）

A .稍长于轮毂的长度 B .略短于轮毂的长度 C.是轮毂长度的三倍 D.是轮毂长度的二倍 A-10-1-19-3-2、键的截面尺寸b×h主要是根据( )来选择。

A.传递扭矩的大小 B.传递功率的大小 C.轮毂的长度 D.轴的直径

A-10-2-20-3-2、当两个被联接件之一太厚不宜制成通孔，且联接不需要经常拆装时，宜采用（ ）

A.螺栓联接 B.螺钉联接 C.双头螺柱联接 D.紧定螺钉联接 A-12-2-21-3-2、滚动轴承在一般转速下的主要失效形式是（ ） A.过大的塑性变形 B.过度磨损 C.疲劳点蚀 D.胶合

A-13-1-22-3-2、联轴器和离合器均具有的主要作用是（ ） A.补偿两轴的综合位移 B.联接两轴，使其旋转并传递转矩 C.防止机器过载 D.缓和冲击和振动

A-13-1-23-3-2、下列联轴器中，能补偿两轴的相对位移并可缓冲、吸振的是( ) A.凸缘联轴器 B.齿式联轴器 C.万向联轴器 D.弹性柱销联轴器 四、问答题(每题5分)

W-4-2-01-2-5、说出凸轮机构从动件常用运动规律，冲击特性及应用场合。

W-6-3-01-2-5、说明带的弹性滑动与打滑的区别。

W-7-1-01-2-5、简述齿廓啮合基本定律。

W-8-6-01-2-5、为什么闭式蜗杆传动必须进行热平衡计算？

W-10-2-01-2-5、说明螺纹连接的基本类型及应用。

W-12-3-01-2-5、轴上零件的周向固定各有哪些方法？（指出四种以上方法）

W-12-3-01-2-5、轴上零件的轴向固定方法主要有哪些种类?各有什么特点?（指出四种以上）

五、计算题

J-2-5-01-4-10、说明机构具有确定相对运动的条件，并判断机构运动是否确定？（10分）

J-2-5-02-4-15、说明机构具有确定相对运动的条件，并判断机构运动是否确定？（15分）

J-2-5-03-4-15、计算图示机构的自由度，若含有复合铰链、局部自由度和虚约束请明确指出。（15分）

J-2-5-04-4-15、计算图示机构的自由度，若含有复合铰链，局部自由度和虚约束请明确指出。（15分）

J-3-2-05-3-10、图示四杆机构中，已知a=62mm,b=152mm,c=122mm,d=102mm。取不同构件为机架，可得到什么类型的铰链四杆机构？ （15分）

J-3-2-06-3-10、已知图示机构中，LAB=82mm，LBC=50mm，LCD=96mm，LAD=120mm问： （1）此机构中，当取构件AD为机架时，是否存在曲柄？如果存在，指出是哪一构件？（必须根据计算结果说明理由）

（2）当分别取构件AB、BC、CD为机架时，各将得到什么机构？（10分）

J-3-2-07-3-10、如图所示铰链四杆机构，已知各构件的长度LAB=50mm, LBC=110mm, LCD=80mm, LAD=100mm。

（1）该机构是否有曲柄？如有，请指出是哪个构件（必须根据计算结果说明理由）； （2）当分别取构件AB、BC、CD为机架时，各将得到什么机构？（10分）

J-7-3-08-3-10、已知一对外啮合渐开线标准直齿圆柱齿轮的标准中心距a=200mm，齿数Z1=20，Z2=80，齿顶高系数ha* =1，压力角=20° 。试求这对齿轮的模数m，传动比i12，节圆直径及啮合角。

J-7-3-09-4-15、某标准直齿圆柱齿轮，已知齿距p=12.56mm，齿数z=20，正常齿制。求该齿轮的分度圆直径d、齿顶圆直径da、、齿根圆直径df、基圆直径db、、齿高h及齿厚s。(cos20º≈0.94)

J-7-3-10-3-10、已知一对外啮合标准直齿圆柱齿轮传动的标准中心距a=108mm,传动比i12=3,小齿轮齿数Z1=18。试确定大齿轮的齿数Z2、齿轮的模数m和两轮的分度圆直径。

J-9-1-11-3-10、如下图所示轮系中，已知Z1=16，Z2=36，Z3=25，Z4=50，Z5=2，Z6=20，若n1=600r/min，求蜗轮的转速n6及各轮的转向。（10分）

1

O1 2n

O3 34O2

O46 5

G

J-9-1-12-4-20、在图示传动装置中，已知各轮齿数为：Z1=20, Z2=40, Z3=20, Z4=30, Z5=80，运动从Ⅰ轴输入，Ⅱ轴输出，nⅠ=1000r/min,转动方向如图所示。试求输出轴Ⅱ的转速nⅡ及转动方向。（20分）

1

六、设计题(每小题20分)

J-4-3-14-4-20、图示为一偏置式直动尖底从动件盘形凸轮机构。已知从动件尖底与凸轮廓线在B0点接触时为初始位置。试用作图法在图上标出：

(1)当凸轮从初始位置转过1=90°时，从动件走过的位移S1；

(2)当从动件尖底与凸轮廓线在B2点接触时，凸轮转过的相应角度2。 说明：(1)不必作文字说明，但必须保留作图线；

(2)S1和2只需在图上标出，不必度量出数值。

七、分析题(本题20分)

J-8-2-15-4-20、.已知在一级蜗杆传动中，蜗杆为主动轮，蜗轮的螺旋线方向和转动方向如图所示。试将蜗杆、蜗轮的轴向力、圆周力、蜗杆的螺旋线方向和转动方向标在图中。

J-11-2-16-4-20、图示为用一对圆锥滚子轴承外圆窄外圈窄边相对安装的轴系结构。试按例①所示，指出图中的其它结构错误(不少于7处)。 (注：润滑方式、倒角和圆角忽略不计。)

答案

一、填空（每空1分）

T-1-1-01-2-3、构件是机器的 运动 单元体；零件是机器的 制造 单元体；部件是机器的 装配 单元体。

T-2-2-02-2-4、平面运动副可分为 低副 和 高副 ，低副又可分为 转动副 和 移动副 。

T-2-2-03-2-2、运动副是使两构件接触，同时又具有确定相对运动的一种联接。平面运动副可分为 低副和 高副 。

T-2-2-04-2-1、平面运动副的最大约束数为 2 。

T-2-2-05-2-1、机构具有确定相对运动的条件是机构的自由度数目 等于 主动件数目。 T-2-2-06-2-1、在机构中采用虚约束的目的是为了改善机构的 工作情况和 受力情况 。 T-2-2-07-2-1、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 。

T-3-2-08-2-2、机构处于压力角α=90°时的位置，称机构的死点位置。曲柄摇杆机构，当曲柄为原动件时，机构 无 死点位置，而当摇杆为原动件时，机构 有 死点位置。 T-3-2-09-2-2、铰链四杆机构的死点位置发生在从动件与连杆 共线 位置。

T-3-2-10-2-1、在曲柄摇杆机构中，当曲柄等速转动时，摇杆往复摆动的平均速度不同的运动特性称为： 急回特性 。

T-3-2-11-2-1、摆动导杆机构的极位夹角与导杆摆角的关系为 相等 。

T-4-2-12-2-3、凸轮机构是由 机架、凸轮、从动件 三个基本构件组成的。 T-5-1-13-2-1、螺旋机构的工作原理是将螺旋运动转化为 直线 运动。

T-6-2-14-2-1、为保证带传动的工作能力，一般规定小带轮的包角α≥120°。 T-6-7-15-2-3、链传动是由 主动链轮 、从动链轮 、绕链轮上链条 所组成。 T-6-7-16-2-3、链传动和带传动都属于 挠性件 传动。

T-7-2-17-3-6、齿轮啮合时，当主动齿轮的 齿根_推动从动齿轮的 齿顶 ，一对轮齿开始进入啮合，所以开始啮合点应为从动轮 齿顶圆 与啮合线的交点；当主动齿轮的 齿顶 推动从动齿轮的 齿根 ，两轮齿即将脱离啮合，所以终止啮合点为主动轮 齿顶圆 与啮合线的交点。

T-7-3-18-2-2、渐开线标准直齿圆柱齿轮正确啮合的条件为 模数 和 压力角 分别相等。 T-7-2-19-3-2、_齿面磨损__和_因磨损导致的轮齿折断__是开式齿轮传动的主要失效形式。 T-7-2-20-2-2、渐开线齿形常用的加工方法有 仿形法 和 范成法 两类。

T-7-2-21-2-2、在一对齿轮啮合时，其大小齿轮接触应力值的关系是ζH1 = ζH2。

T-7-10-22-2-2、斜齿圆柱齿轮的重合度 大于 直齿圆柱齿轮的重合度，所以斜齿轮传动平稳，承载能力 高 ，可用于高速重载的场合。

T-8-2-23-2-3、在蜗轮齿数不变的情况下，蜗杆的头数 越少 ，则传动比就越大。

T-8-2-24-2-3、蜗杆传动的中间平面是指：通过_蜗杆_轴线并垂直于__蜗轮__轴线的平面。 T-8-2-25-2-3、普通圆柱蜗杆和蜗轮传动的正确啮合条件是_ ma1=mt2、αa1=αt2、λ=β_。 T-10-2-26-2-3、若键的标记为键C20×70GB1096-79,则该键为C型平键，b=20，L=70。 T-10-1-27-2-2、轮系运动时，所有齿轮几何轴线都固定不动的，称定轴轮系轮系，至少有一个齿轮几何轴线不固定的，称 周转星轮 系。

T-11-2-28-2-3、轴的作用是支承轴上的旋转零件，传递运动和转矩，按轴的承载情况不同，可以分为 转轴、心轴、传动轴 。

T-10-1-29-2-3、机械静联接又可以分为 可拆 联接和 不可拆 联接，其中键联接、螺纹联接、销联接属于 可拆 连接。

T-10-2-30-2-3、.螺纹联接防松的目的是防止螺纹副的相对运动，按工作原理的不同有三种防

松方式： 摩擦力 防松、 机械 防松、 其它方法 防松。 T-10-2-31-2-1、平键的工作面是键的 两侧面 。 T-10-2-32-2-1、楔键的工作面是键的 上下两面 。

T-12-4-33-2-1、滑动轴承中所选用的润滑油，其粘度越大，则其承载能力越 大 。 T-10-2-34-2-1、普通平键的剖面尺寸(b×h)，一般应根据 轴的直径 按标准选择。

T-12-2-35-2-2、滚动轴承内圈与轴颈的配合采用 基孔 制，外圈与轴承孔的配合采用 基轴 制。

二、判断题(正确的打√，错误的打×)（每题2分）

P-1-1-01-2-2、所有构件一定都是由两个以上零件组成的。（×）

P-3-2-02-2-2、铰链四杆机构中，传动角γ越大，机构传力性能越高。（√ ） P-3-2-03-2-2、极位夹角是曲柄摇杆机构中，摇杆两极限位置的夹角。 (×) P-3-2-04-2-2、机构处于死点位置时，其传动角等于90°。 (×) P-4-2-05-2-2、凸轮轮廓的形状取决于从动件的运动规律。(×)

P-4-2-06-2-2、凸轮机构中，从动件按等速运动规律运动时引起刚性冲击。（√） P-6-3-07-2-2、带传动的弹性滑动是不可避免的，打滑是可以避免的。 (√ ) P-6-3-08-2-2、V带型号中，截面尺寸最小的是Z型。（×） P-7-1-09-2-2、基圆以内无渐开线。(√)

P-7-9-20-2-2、在直齿圆柱齿轮传动中，忽略齿面的摩擦力，则轮齿间受有圆周力、径向力和轴向力三个力作用。（×）

P-8-2-21-2-2、蜗杆传动一般用于大速比的场合。(√)

P-8-2-22-2-2、蜗杆传动一般用于传动大功率、大速比的场合。（×） P-9-1-23-2-2、定轴轮系的传动比等于始末两端齿轮齿数之反比。（×） P-10-1-24-2-2、楔键的顶底面是工作面。(√)

P-10-1-25-2-2、设计键联接时，键的截面尺寸通常根据传递转矩的大小来选择。 （×） P-10-2-26-2-2、在螺纹联接的结构设计中，通常要采用凸台或凹坑作为螺栓头和螺母的支承面，其目的是使螺栓免受弯曲和减小加工面。（√） P-10-2-27-2-2、螺纹联接是可拆联接。 (√)

P-12-3-28-2-2、滚动轴承的基本额定动载荷C值越大，则轴承的承载能力越高。(√ ) P-12-3-29-2-2、在相同工作条件的同类型滚动轴承，通常尺寸越大，其寿命越长。（√ ） 三、选择题 (将正确答案的序号填在括号中)（每题2分） A-1-1-01-3-2、在如图所示的齿轮—凸轮轴系中，轴4称为(A)

A.零件 B.机构 C.构件 D.部件

A-2-2-02-3-2、平面运动副所提供的约束为（C） A.1 B.2 C.1或2 D.3 A-2-2-03-3-2、若两构件组成低副，则其接触形式为（A）

A.面接触 B.点或线接触 C.点或面接触

D.线或面接触

A-2-4-04-3-2、机构具有确定相对运动的条件是(A)

A.机构的自由度数目等于主动件数目 B.机构的自由度数目大于主动件数目 C.机构的自由度数目小于主动件数目 D.机构的自由度数目大于等于主动件数目

A-3-2-05-3-2、铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和，则为了获得曲柄摇杆机构，其机架应取(B)

A.最短杆 B.最短杆的相邻杆 C.最短杆的相对杆 D.任何一杆

A-4-2-06-3-2、在凸轮机构的从动件选用等速运动规律时，其从动件的运动(A) A.将产生刚性冲击 B.将产生柔性冲击 C.没有冲击 D.既有刚性冲击又有柔性冲击 A-6-5-07-3-2、带传动的主要失效形式是带的(A)

A.疲劳拉断和打滑 B.磨损和胶合 C.胶合和打滑 D.磨损和疲劳点蚀 A-6-3-08-3-2、带传动中弹性滑动现象的产生是由于（C） A.带的初拉力达不到规定值 B.带与带轮的摩擦系数过小 C.带的弹性变形 D.带型选择不当 A-6-3-09-3-2、 (A )是带传动中所固有的物理现象，是不可避免的。 A.弹性滑动 B.打滑 C.松驰 D.疲劳破坏

A-7-2-10-3-2、渐开线齿轮的齿廓曲线形状取决于(D)

A.分度圆 B.齿顶圆 C.齿根圆 D.基圆 A-7-7-11-3-2、闭式硬齿面齿轮传动的主要失效形式是（B） A.齿面胶合 B.轮齿疲劳折断 C.齿面磨粒磨损 D.轮齿过载折断 A-7-7-12-3-2、齿面接触疲劳强度设计准则针对的齿轮失效形式是（A） A.齿面点蚀 B.齿面胶合 C.齿面磨损 D.轮齿折断

A-7-11-13-3-2、为了实现两根相交轴之间的传动，可以采用（C）

A.蜗杆传动 B.斜齿圆柱齿轮传动 C.直齿锥齿轮传动 D.直齿圆柱齿轮传动 A-7-7-14-3-2、齿轮传动中，轮齿齿面的疲劳点蚀经常发生在(B)

A.齿根部分 B.靠近节线处的齿根部分 C.齿顶部分 D.靠近节线处的齿顶部分 A-7-10-15-3-2、一对正确啮合的斜齿圆柱齿轮传动的(A)均为标准值。 A.法面模数、分度圆上的法面压力角 B.端面模数、分度圆上的端面压力角 C.端面模数、分度圆上的端面压力角、分度圆上的螺旋角 D.法面模数、分度圆上的法面压力角、分度圆上的螺旋角

A-8-2-16-3-2、普通圆柱蜗杆和蜗轮传动的正确啮合条件是(B)

A.mt1=ma2, αt1=αa2,λ=β B.ma1=mt2, αa1=αt2,λ=β C.mt1=ma2, αt1=αa2,λ= -β D.ma1=ma2, αa1=αt2,λ= -β （注：下标t表示端面，a表示轴向，1表示蜗杆、2表示蜗轮） A-8-2-17-3-2、蜗杆传动的传动比i等于（D）

d2A. d1

n2B. n1

d1C. d2

n1D. n2A-10-1-18-3-2、普通平键的长度应（B）

A .稍长于轮毂的长度 B .略短于轮毂的长度 C.是轮毂长度的三倍 D.是轮毂长度的二倍 A-10-1-19-3-2、键的截面尺寸b×h主要是根据( D )来选择。

A.传递扭矩的大小 B.传递功率的大小 C.轮毂的长度 D.轴的直径

A-10-2-20-3-2、当两个被联接件之一太厚不宜制成通孔，且联接不需要经常拆装时，宜采用（C）

A.螺栓联接 B.螺钉联接 C.双头螺柱联接 D.紧定螺钉联接 A-12-2-21-3-2、滚动轴承在一般转速下的主要失效形式是（C）

A.过大的塑性变形 B.过度磨损 C.疲劳点蚀 D.胶合 A-13-1-22-3-2、联轴器和离合器均具有的主要作用是（B） A.补偿两轴的综合位移 B.联接两轴，使其旋转并传递转矩 C.防止机器过载 D.缓和冲击和振动

A-13-1-23-3-2、下列联轴器中，能补偿两轴的相对位移并可缓冲、吸振的是(D ) A.凸缘联轴器 B.齿式联轴器 C.万向联轴器 D.弹性柱销联轴器 四、问答题(每题5分)

W-4-2-01-2-5、说出凸轮机构从动件常用运动规律，冲击特性及应用场合。

答：等速运动规律、等加速等减速运动规律、简谐运动规律（余弦加速度运动规律）；等速运动规律有刚性冲击，用于低速轻载的场合；等加速等减速运动规律有柔性冲击，用于中低速的场合；简谐运动规律（余弦加速度运动规律）当有停歇区间时有柔性冲击，用于中低速场合、当无停歇区间时无柔性冲击，用于高速场合。 W-6-3-01-2-5、说明带的弹性滑动与打滑的区别。

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，就可以避免打滑，所以，打滑是可以避免的。

W-7-1-01-2-5、简述齿廓啮合基本定律。 不论齿廓在任何位置接触，过接触点所做的公法线一定通过连心线上一定点，才能保证传动比恒定不变。

W-8-6-01-2-5、为什么闭式蜗杆传动必须进行热平衡计算？

蜗杆传动存在着相对滑动，摩擦力大，又因为闭式蜗杆传动散热性差，容易产生胶合，所以要进行热平衡计算。

W-10-2-01-2-5、说明螺纹连接的基本类型及应用。

螺栓连接、双头螺柱连接、螺钉连接、紧定螺钉连接。螺栓连接用于被连接件不厚、通孔且经常拆卸的场合；双头螺柱连接用于被连接件之一较厚、盲孔且经常拆卸的场合；螺钉连接用于被连接件之一较厚、盲孔且不经常拆卸的场合。

W-12-3-01-2-5、轴上零件的周向固定各有哪些方法？（指出四种以上方法） 周向固定：键连接、花键连接、过盈配合连接

W-12-3-01-2-5、轴上零件的轴向固定方法主要有哪些种类?各有什么特点?（指出四种以上） 轴向固定：轴肩、轴环、轴套、轴端挡板、弹性档圈 轴肩、轴环、轴套固定可靠，可以承受较大的轴向力；弹性档圈固定可以承受较小的轴向力；轴端挡板用于轴端零件的固定。 五、计算题

J-2-5-01-4-10、说明机构具有确定相对运动的条件，并判断机构运动是否确定？（10分）

解：机构具有确定相对运动的条件是：

机构的自由度数等于机构中（接受外界给定运动规律的） 原动件的个数。 n=3，PL=3，PH＝2

机构自由度 F＝3n－2PL－PH＝1 ， 因为W＝1＝F，所以机构的运动确定。

J-2-5-02-4-15、说明机构具有确定相对运动的条件，并判断机构运动是否确定？（15分） 解答:机构具有确定相对运动的条件是：机构的自由度数 等于机构中(接受外界给定运动规律的)原动件的个数。 机构中，n=7，PL=9，PH=1 F＝3n－2PL－PH=2＝W>0，

所以机构运动确定。

C、G处复合铰链，E处虚约束，F处局部自由度

J-2-5-03-4-15、计算图示机构的自由度，若含有复合铰链、局部自由度和虚约束请明确指出。（15分）

解答: C处为复合铰链,则 n=5, PL=7, PH=0

F=3n-2PL-PH=3*5-2*7=1

J-2-5-04-4-15、计算图示机构的自由度，若含有复合铰链，局部自由度和虚约束请明确指出。（15分）

解答: F处为复合铰链,H(或I ) 处为虚约束,则

n=6, PL=8, PH=1

F=3n-2PL-PH=3*6-2*8-1=1

J-3-2-05-3-10、图示四杆机构中，已知a=62mm,b=152mm,c=122mm,d=102mm。取不同构件为机架，可得到什么类型的铰链四杆机构？ （15分） 解：因为最短构件与最长构件长度之和小于 等于另外两构件的长度之和，满足构件的长度 和条件，所以取AB为机架，得双曲柄机构； 取BC或AD为机架，得曲柄摇杆机构； 取CD为机架，得双摇杆机构；

J-3-2-06-3-10、已知图示机构中，LAB=82mm，LBC=50mm，LCD=96mm，LAD=120mm问：

（1）此机构中，当取构件AD为机架时，是否存在曲柄？如果存在，指出是哪一构件？（必须根据计算结果说明理由）

（2）当分别取构件AB、BC、CD为机架时，各将得到什么机构？（10分）

解答：因为LBC+ LAD=50+120=170 mm

LBC +LCD=82+96=178 mm

所以LBC+ LAD< LBC +LCD符合曲柄存在的杆长之和条件.

1) 当取AD为机架时, 不存在曲柄, 得到双摇杆机

构;

2) 当分别取AB或CD为机架时,均得到曲柄摇杆机

构;

当取BC为机架时, 得到双曲柄杆机构.

J-3-2-07-3-10、如图所示铰链四杆机构，已知各构件的长度LAB=50mm, LBC=110mm, LCD=80mm, LAD=100mm。

（1）该机构是否有曲柄？如有，请指出是哪个构件（必须根据计算结果说明理由）； （2）当分别取构件AB、BC、CD为机架时，各将得到什么机构？（10分） 解答：因为LAB+LBC=50+110=160mm LAB+LBC=80+100=180mm

所以LAB+LBC< LAB+LBC符合曲柄存在的杆长之和条件.

1)当取AD为机架时, 得到曲柄摇杆机构; 2)当取AB为机架时,得到双曲柄杆机构; 当取BC为机架时;得到曲柄摇杆机构; 当取CD为机架时;得到双摇杆机构.

J-7-3-08-3-10、已知一对外啮合渐开线标准直齿圆柱齿轮的标准中心距a=200mm，齿数Z1=20，Z2=80，齿顶高系数ha* =1，压力角=20° 。试求这对齿轮的模数m，传动比i12，节圆直径及啮合角。

maz1z22解： m2a2*2004

(z1z2)2080i12z2804z120

节圆直径=分度圆直径

d 1=mz1=4×20=80mm d 2=mz2=4×80=320mm mm

J-7-3-09-4-15、某标准直齿圆柱齿轮，已知齿距p=12.56mm，齿数z=20，正常齿制。求该齿轮的分度圆直径d、齿顶圆直径da、、齿根圆直径df、基圆直径db、、齿高h及齿厚s。(cos20º≈0.94) 解答：

p＝12.56 mm，m=4 mm; 分度圆直径d=m·z=4×20=80 mm;

基圆直径db=d ·cos20º=75.2 mm; 齿顶圆直径da=m·(Z+2ha*)=88 mm; 齿根圆直径df= m·(Z－2ha*－2c*)=70 mm; 齿高h= m ·(2ha*+c*) =9 mm; 齿厚s=6.28mm

J-7-3-10-3-10、已知一对外啮合标准直齿圆柱齿轮传动的标准中心距a=108mm,传动比i12=3,小齿轮齿数Z1=18。试确定大齿轮的齿数Z2、齿轮的模数m和两轮的分度圆直径。 解:由 i12=

啮合角压力角20

Z2=3 ,得Z2=3*18=54, Z1又由m2a2*1083 mm,

Z1Z21854分度圆直径: d1mz13*1854 mm, d2mz13*54162 mm。

J-9-1-11-3-10、如下图所示轮系中，已知Z1=16，Z2=36，Z3=25，Z4=50，Z5=2，Z6=20，若n1=600r/min，求蜗轮的转速n6及各轮的转向。（10分）

解: O11 2z.z.zn600i162461 z1.z3.z5n6n6i16n6n13O3O2436*50*20600 18*25*2n660015 405O46G

J-9-1-12-4-20、在图示传动装置中，已知各轮齿数为：Z1=20, Z2=40, Z3=20, Z4=30, Z5=80，运动从Ⅰ轴输入，Ⅱ轴输出，nⅠ=1000r/min,转动方向如图所示。试求输出轴Ⅱ的转速nⅡ及转动方向。（20分）

解:由Z3、Z4、Z5、H系杆组成星行轮轮系，可得：

iHnH35n3z4*z5z80n54

5nHz3*z4z320其中：nn5=0，所以：

3nH0n4

H即：

n3nHn4或：n35； HnH又：in121n1z40n22 2nHz120又因为：inⅠⅡ1n1/nH2n/n 3n3H5所以：

10002n， 35解得:nⅡ=n3=－2500 r/min，

负号表示nⅡ与nⅠ方向相反，如图所示。

六、设计题(每小题20分)

J-4-3-14-4-20、图示为一偏置式直动尖底从动件盘形凸轮机构。已知从动件尖底与凸轮廓线在B0点接触时为初始位置。试用作图法在图上标出：

(1)当凸轮从初始位置转过1=90°时，从动件走过的位移S1；

(2)当从动件尖底与凸轮廓线在B2点接触时，凸轮转过的相应角度2。 说明：(1)不必作文字说明，但必须保留作图线；

(2)S1和2只需在图上标出，不必度量出数值。

解答：

如图所示，正确作出偏距圆

按-ω方向转90°，在图上正确标出S1 过B2点作偏距圆切线，正确标出2角

七、分析题(本题20分)

J-8-2-15-4-20、.已知在一级蜗杆传动中，蜗杆为主动轮，蜗轮的螺旋线方向和转动方向如图所示。试将蜗杆、蜗轮的轴向力、圆周力、蜗杆的螺旋线方向和转动方向标在图中。

解：蜗轩转动方向如图所示 蜗杆为右旋

Ft2与蜗轮分度圆相切，指向左端 Ft1与蜗杆分度圆相切，指向右端 Fa1与蜗杆轴线平行，指向右 Fa2与蜗轮轴线平行，指向左

J-11-2-16-4-20、图示为用一对圆锥滚子轴承外圆窄外圈窄边相对安装的轴系结构。试按例①所示，指出图中的其它结构错误(不少于7处)。 (注：润滑方式、倒角和圆角忽略不计。)

解答：

(1)缺少调整垫片；

(2)轮毂键槽结构不对；

(3)与齿轮处键槽的位置不在同一角度上； (4)键槽处没有局部剖； (5)端盖孔与轴径间无间隙； (6)多一个键；

(7)齿轮左侧轴向定位不可靠； (8)齿轮右侧无轴向定位；

(9)轴承安装方向不对； (10)轴承外圈定位超高； (11)轴与轴承端盖相碰。