机械设计基础答案(西工大版)

西安交大《机械设计基础》选择、填空题题库（含答案）一、基本概念自测题（70道选择题＋30道填充题）1机器中运动的单元体称为（）A,构件B,零件C,运动副D,运动链2．组成转动副的两个运动副元素的基本特征是（）A,平面B,圆柱面C,一般曲面D,螺旋面3．机构的自由度数等于原动件数是机构具有（）的条件A,曲柄存在B,定传动比C,确定运动D,连续传动4．两构件组成运动副必须具备的条件是：两构件（）A,相对转动或相对移动B,都是运动副C,相对运动恒定不变D,直接接触且保持一定的相对运动5．最简单的平面连杆机构是（）机构A,一杆B,二杆C,三杆D,四杆6．机构在死点位置时的（）A,传动角γ=90o B,传动角γ=45o C,传动角γ=0o D,压力角α=0o7．平面连杆机构中，从动件压力角α与机构传动角γ之间的关系是（）A,α=γB,α+γ=90o C,α+γ=0o D,α+γ=180o8．曲柄摇杆机构中，必然出现死点位置的原动件一定是（）A,最短杆B,曲柄C,连杆D,摇杆9．曲柄滑块机构共有（）瞬心A,2个B,4个C,6个D,8个10．当连杆机构无急回运动特征时，行程速比系数（）A,K=0 B,K<1 C,K>1 D,K=111．凸轮机构中，若增大基圆半径r b，则压力角作如下变化：（）A,升程压力角增大、回程压力角减小B,升程压力角减小、回程压力角增大C,升程压力角、回程压力角均增大D,升程压力角、回程压力角均减小12．凸轮的基圆半径是指（）半径A,凸轮转动中心至实际廓线的最小向径B,凸轮转动中心至理论廓线的最小向径C,凸轮理论廓线的最小曲率D,从动件静止位置凸轮廓线的最小曲率13．齿轮机构的基本参数中，与重合度无关的参数是（）A,齿数B,模数C,压力角D,齿顶高系数14．一对标准直齿圆柱齿轮传动的轮齿在啮合过程中，啮合角α’的值（）A,由小逐渐变到大B,由大逐渐变到小C,由大逐渐变到零再变到大D,始终保持不变15．一对渐开线齿轮在啮合传动过程中，从动轮齿廓上的压力角α的值（）A,由小逐渐变到大B,由大逐渐变到小C,由大逐渐变到零再变到大D,始终保持不变16．一对渐开线标准直齿圆柱齿轮在安装时,其中心距不等于标准中心距,则参数（）有变化A,压力角αB,传动比i C,基圆半径r b D,啮合角α’和重合度ε17．两轴线交角为90o的直齿圆锥齿轮减速传动，其传动比i等于（）A,ctgδ1或z2/z1 B,ctgδ2或z2/z1 C,ctgδ1或d1/d2 D,tgδ1或ctgδ218．能将往复摆动转换为单向间歇转动的机构是（）A,槽轮机构B,棘轮机构C,曲柄摇杆机构D,不完全齿轮机构19．动平衡的条件是：回转件各偏心质量产生的离心惯性力的（）A,合力为零B,合力偶矩为零C,合力和合力偶矩均为零D,合力和合力偶矩均不为零20．机械中加装飞轮的主要目的是为了调节（）A,质心位置以使其平衡B,轴的一阶临界转速C,周期性速度波动D,非周期性速度波动21．在相同工作条件下，V带传动比平带传动的（）A，传动能力大，但传动效率低B，传动能力小，但传动效率高C，传动能力大，且传动效率高D，传动能力小，且传动效率低22．整体打滑和弹性滑动在带传动正常工作时（）A，两者都不可避免B，前者不可避免，后者必须避免C，两者都可以避免D，前者必须避免，后者不可避免23．带传动在空载条件下运转时，紧边拉力F1与松边拉力F2的关系是（）A，F1／F2≈0 B，F1／F2≈e1αf C，1<F1／F2< e1αf D，F1／F2≈124．带传动在工作时，带的横截面上应力分布值中的σmax＝（）A，σ2+σ1+σc B，σ1+σb2+σc C，σ2+σb1+σc D，σ1+σb1+σ c25．当带速v≤30m/s时，一般选用（）作为带轮的材料A，合金钢B，灰铸铁Ｃ，中碳钢D，铸钢26．标准V带型号的选择主要取决于（）A，带的线速度及效率Ｂ，高速轴上的转矩C，低速轴上的转矩D计算功率及小带轮转速27．一对齿面硬度HBS≤350的闭式钢制齿轮传动，最可能发生的实效形式是（）A，齿面磨损B，齿面胶合C，齿面点蚀D，轮齿折断28．一对齿轮的齿宽、模数及齿数比一定时，增大齿数，可使（）A，弯曲强度和接触强度均提高B，弯曲强度和接触强度均降低C，弯曲强度提高而接触强度降低D，弯曲强度降低而接触强度提高29．主动轮为45号钢调质而从动轮为45号钢正火的一对减速直齿圆柱齿轮传动，两齿轮的齿面接触应力σH的关系和许用接触应力[σH]的关系分别为（）A，σH1<σH2和[σH]1=[σH]2 B，σH1>σH2和[σH]1=[σH]2C，σH1=σH2和[σH]1≠[σH]2D，σH1=σH2和[σH]1=[σH]230．设计斜齿圆柱齿轮传动时，螺旋角β一般在8o～20o范围内选取，若β取值过大，会使齿轮的（）A，传动平稳性降低B，轴向力太大C，制造困难D，承载能力降低31．直齿圆锥齿轮模数的标准值指的是（）A，齿轮小端模数B，齿轮大端模数C，齿宽中点处的法向模数D，齿宽中点处的平均模数32．开式齿轮传动最可能发生的失效形式是（）A，齿面磨损B，齿面胶合C，齿面点蚀D，轮齿折断33．齿轮在稳定载荷下运转，齿面也常因接触疲劳而发生点蚀，主要是由于（）A，齿轮的模数太小B，齿根处有应力集中源C，齿轮受到循环变化的扭矩D，轮齿受到循环变化的载荷34．轮齿弯曲应力修正系数Y sa与（）无关A，模数B，齿数C，变位系数D，齿根圆角半径35．在蜗杆传动中，若保持模数和蜗杆头数不变而增大蜗杆分度圆直径，将使（ ） A ，蜗杆传动效率提高而蜗杆刚度降低 B ， 蜗杆传动效率降低而蜗杆刚度提高 C ，蜗杆传动效率和蜗杆刚度均提高 D ，蜗杆传动效率和蜗杆刚度均降低36．在蜗杆传动中，用来计算传动比的公式有：21ωω=i 、12z z i =、12d d i =、21n n i =，其中有（ ）公式是正确的A ，1个B ，2个C ，3个D ，4个37．蜗杆传动的失效形式与齿轮传动的失效形式相类似，其中最易发生的失效是（ ）A ，齿面点蚀与塑性变形B ，轮齿折断与齿面塑性变形C ，齿面点蚀与磨损D ，齿面磨损与胶合38．标准蜗杆传动的中心距a ＝（ ）A ，)(221d d m+ B ，)(22z q m + C ，)(221z z m + D ，)(21z q m +39．阿基米德蜗杆在（ ）内的齿廓是直线A ，法面B ，轴面C ，断面D ，任一截面40．两轴间交错角∑＝90o 蜗杆传动的正确啮合条件中应该除去（ ） A ，2βλ-= B ，m m m t ==21α C ，αααα==21t D ，2βλ=41．在生产实际中采用变位蜗杆传动的目的是（ ）A ，增加传动的平稳性B ，提高传动能力C ，增加传动的自锁D ，凑中心距及改变传动比42．蜗杆传动不宜用于传递大功率，其主要原因是（ ）A ，传动比大B ，传动平稳C ，有色金属成本高D ，传动效率低43．理想状态下与轴一起转动的一偏心质量在轴上引起的弯曲应力是（ ） A ，脉动循环变应力 B ，对称循环变应力 C ，随机变应力 D ，静应力44．不能用于轴上零件轴向定位和固定的方式是（ ）A ，轴肩B ，键联接C ，过盈配合D ，套筒45．轴的常用材料主要是（ ）A ，碳钢和合金钢B ，青铜和铸铁C ，轴承合金D ，合金钢46．键的截面尺寸（b 和h ）通常是根据（ ）按标准选择A ，轴传递功率的大小B ，轴传递转矩的大小C ，轴的直径D ，轴上零件的轮毂长度47．心轴是（ ）的轴A ，既受弯矩又受转矩B ，既不受弯矩又不受转矩C ，只受转矩不受弯矩D ，只受弯矩不受转矩48．若由弯矩所产生的弯曲应力是对称循环变应力，按弯扭合成强度条件进行轴的计算时，折算系数α的取值由（ ）决定A ，弯曲应力的循环特性B ，]/[][10+σσC ，]/[][10-σσD ，扭转剪应力的循环特性 ））C，1主动（T1≠T3）D，2主动（T1≠T3）50．键的挤压应力计算公式为（）A，dhlT4000B，dhLT2000C，dblT4000D，dbLT200051．一内圈转动外圈固定的深沟球轴承受到大小和方向均不变的恒定载荷作用，外圈滚道上承载区内一固定点上的接触应力为（）A，静应力B，对称循环变应力C，脉动循环变应力D，随机变应力52．一轴运转速度低，有较大的冲击载荷，两轴承座分别加工，支承跨距大，轴刚度小，最适合这一工作情况的轴承类型是（）A，圆锥滚子轴承B调心球轴承C，圆柱滚子轴承D，调心滚子轴承53．滚动轴承的预紧不会产生（）的结果A，提高旋转精度B，提高轴向承载能力C，增加支承刚度D，消除轴承间隙54．滚动轴承当量动负荷的一般计算式为（）A，P r=XF r+YFαB，P r=(XFα+YF r)f p f t C，P r=F r f p f t D，(P r=XF r+YFα)f p f t 55．非液体摩擦滑动轴承设计中，限制pv值的目的是为了防止轴承（）A，因过度发热而胶合B，过度磨损C，因发热而产生塑性变形D，因发热而卡死5657．液体摩擦滑动轴承的润滑状态通常为（）A，边界润滑B，流体膜润滑C，边界润滑或混合润滑D，混合润滑58．一非液体摩擦滑动轴承，直径d=90mm，轴转速n=9r/min，受径向力F＝100000N，已知[p]＝14.7Mpa，[pv]＝9.8Mpa.m/s，则轴承宽度B至少取（）A，90mm B，76mm C，5mm D，38mm59．非液体摩擦滑动轴承的润滑状态通常为（）A，边界润滑B，流体膜润滑C，边界润滑或混合润滑D，混合润滑60．设计液体摩擦滑动轴承时，若轴承宽度B取得较大，则（）A，承载能力大，泄油量也大B，承载能力小，泄油量也小C，承载能力大，泄油量小D，承载能力小，泄油量大61．NZ挠性爪形联轴器（）A，既不能吸收振动、缓和冲击、也不能补偿轴线偏斜B，不能吸收振动、缓和冲击，但能补偿轴线偏斜C，既能吸收振动、缓和冲击，也能补偿轴线偏斜D，能吸收振动、缓和冲击，但不能补偿轴线偏斜62．在凸缘联轴器、尼龙柱销联轴器、套筒联轴器、齿轮联轴器中，属于刚性可移式联轴器的有（ ）A ，1个B ，2个C ，3个D ，4个63．齿轮联轴器（ ）A ，既不能吸收振动、缓和冲击、也不能补偿轴线偏斜B ，不能吸收振动、缓和冲击，但能补偿轴线偏斜C ，既能吸收振动、缓和冲击，也能补偿轴线偏斜D ，能吸收振动、缓和冲击，但不能补偿轴线偏斜64．在凸缘联轴器、尼龙柱销联轴器、套筒联轴器、齿轮联轴器中，属于弹性可移式联轴器的有（ ）A ，1个B ，2个C ，3个D ，4个65．一螺纹联接（大径d 、中径d 2、升角λ、当量摩擦角v ϕ、预紧力F ‘）预紧时，螺纹副的阻力矩为（ ）A ，)(212,v tg d F ϕλ- B ，)(21,v dtg F ϕλ+ C ，)(/212,v tg d F ϕλ+ D ，)(212,v tg d F ϕλ+66．需经常拆卸而被联接件之一又较厚时，宜采用（ ）A ，螺栓联接B ，螺钉联接C ，紧定螺钉联接D ，双头螺柱联接67．采用紧配铰制孔用螺栓联接的螺栓组，在旋转力矩作用下单个螺栓主要受（ ） A ，拉伸力作用 B ，扭矩作用 C ，剪力作用 D ，弯矩作用68．为了提高螺栓在变载荷作用下的疲劳强度，应该（ ）A ，减小螺栓的刚度B ，增加螺栓的刚度C ，减少被联接件的刚度D ，减少预紧力69．某汽缸盖螺栓联接，若汽缸内气体压力在0～2Mpa 之间循环变化，则缸盖联接螺栓的应力是（ ）A ，非对称循环变应力B ，脉动循环变应力C ，对称循环变应力D ，非稳定循环变应力70．用于联接的螺纹牙形为三角形，这是因为（ ）A ，螺纹强度高B ，传动效率高C ，防振性能好D ，螺纹副的摩擦阻力大，自锁性好71． 两构件通过面接触而构成的运动副成为（ ），它引入（ ）个约束；通过点、线接触而构成的运动副称为（ ），它引入（ ）个约束72． 所谓机架是指（ ）的构件73． 铰链四杆机构在任何情况下均为双摇杆机构的条件是（ ）74． 以曲柄为主运动的曲柄摇杆机构中，可能出现最小传动角的位置是（ ）75． 使凸轮机构的压力角α减小的有效方法使（ ）76． 凸轮机构中产生刚性冲击的原因是（ ）；产生柔性冲击的原因是（ ）77． 从动件的（ ）运动规律可使凸轮机构有刚性冲击（硬冲），而（ ）运动规律可使凸轮机构有柔性冲击（软冲）78． 定轴轮系传动比的计算可表示为（ ），周转轮系传动比的计算可表示为（ ）79． 刚性转子静平衡的力学条件使（ ），而动平衡的力学条件是（ ）80． 速度波动的类型有（ ）和（ ）两种；前者一般采用的调节方法是（ ），后者一般采用的调节方法是（ ）81． 带传动设计中最主要的问题是保证（ ）82． 带在工作过程中产生的三种应力为（ ），（ ），（ ）83． 对软齿面闭式齿轮传动，在设计时通常先按（ ）强度条件进行设计，然后再按（ ）强度条件进行校核，原因时（ ）84． 齿轮传动的主要失效形式有（ ）（ ）（ ）（ ）（ ）85． 齿轮传动设计中，齿形系数Y Fa 与（ ）无关，而与（ ）和（ ）有关86． 影响齿轮齿面接触强度的主要几何参数是（ ）和（ ）87． 提高齿轮齿面接触强度的主要措施是（ ）、（ ）、（ ）88． 选择蜗杆蜗轮材料时，首先要求（ ），其次才是（ ）89． 蜗杆传动的正确啮合条件是（ ）、（ ）、（ ）90． 蜗杆传动中，对每一标准模数m 规定了一定数量的蜗杆分度圆直径d 1，其目的是（ ）91． 在蜗杆蜗轮传动和齿轮传动组成的多级传动中，蜗杆蜗轮传动常放在（ ）速级，其原因是（ ）92． 按受载情况不同，轴可分为（ ）、（ ）、（ ）93． 按许用弯曲应力计算轴的强度时，当量弯矩M ’＝22)(T M α+中α的含义是（ ）94． 滚动轴承的基本额定寿命是指（ ），基本额定动负荷是指（ ）95． 滚动轴承预紧的目的是为了（ ）和（ ）96． 滑动轴承的三种润滑状态是（ ）、（ ）、（ ）97． 非液体摩擦滑动轴承设计中，验算比压p 是为了（ ），验算pv 值是为了（ ）98． 联轴器和离合器的主要区别是（ ）99． 为了提高螺栓联接的疲劳强度，在结构上可采取的措施有（ ） 100． 螺纹联接的四种基本类型是（ ）、（ ）、（ ）、（ ）二、《机械设计基础》基本概念100题参考答案1,A 2,B 3,C 4,D 5,B 6,C 7,B 8,D 9,C 10,D 11,B 12,B 13,C 14,D 15,B 16,D 17,A 18,B 19,C 20,C 21A 22,D 23,D 24,D 25,B 26,D 27,C 28,A 29,C 30,B 31,B 32,A 33,D 34,A 35,B 36,C 37,D 38,B 39,B 40,A 41,D 42,D 43,D 44,B 45,A 46,C 47,D 48,D 49,A 50,A 51,C 52,D 53,B 54,D 55,A 56,C 57,B 58,B 59,C 60,C 61,B 62,A 63,B 64,A 65,D 66,D 67,C 68,A 69,A 70,D71，低副，2，高副，172，机构中作为描述其他构件运动的参考坐标系的构件73，最短杆与最长杆之和大于其余两杆长度之和74，曲柄与机架共线75，增大基圆半径76，理论上瞬间加速度增至无穷大引起惯性力无穷大，加速度的有限值的突变引起惯性力产生突变77，等速，等加速等减速78，各主动轮齿数连乘积各从动轮齿数连乘积）＝（－＝从主主从m n n i 1，各主动轮齿数连乘积至由各从动轮齿数连乘积至由K G K G ,±=--==H K H G HK H G HK G n n n n n n i79，∑F i =0,∑F i =0,∑M i =080，周期性速度波动，非周期性速度波动，在回转件上装一转动惯量很大的飞轮，使用调速器81，保证带与带轮间有足够的摩擦力82，拉应力，弯曲应力，附加拉应力83，接触，弯曲，软齿面闭式齿轮传动的主要失效形式是齿面点蚀 84，轮齿折断，齿面磨损，齿面点蚀，齿面塑性变形，齿面胶合85，模数m ，齿数z ，变位系数x86，中心距a,齿宽b87，增大中心距a ，增大齿宽b,提高齿轮制造精度，通过选材料和热处理增大许用接触应力88，减摩（≠磨）性，强度89，m a1=m t2=m ，αa1＝αt2＝α，βλ= 290，减少蜗轮滚刀标准刀具规格（减少蜗轮滚刀标准刀具数目，便于蜗轮滚刀标准化）91，高，提高系统总效率，发挥蜗轮传动平稳性好的特点，尺寸小而节省有色金属降低成本92，心轴，传动轴，转轴93，将转矩折合成当量弯矩的校正系数（校正系数根据循环特性不同而不同） 94，可靠度R 为90％的轴承寿命，基本额定寿命L 10＝1（106转）时轴承所能承受的负荷95，提高轴承的旋转精度，提高轴承的支撑刚度96，流体膜润滑，边界润滑，混合润滑97，防止轴承过度磨损，防止轴承发生胶合98，连轴器：欲使两轴分离，必须停车拆卸；离合器：能使两轴在转动时随时分离和结合99，减少C 1；增加螺栓长度，减小螺栓横截面面积；增大C 2；在允许的部件增设筋板，加大必要的尺寸100，螺栓联接，双头螺柱联接，螺钉联接，紧定螺钉联接。

第九章9-1.带传动中的弹性滑动与打滑有什么区别？对传动有何影响？影响打滑的因素有哪些？如何避免打滑？解：由于紧边和松边的力不一样导致带在两边的弹性变形不同而引起的带在带轮上的滑动，称为带的弹性滑动，是不可避免的。

打滑是由于超载所引起的带在带轮上的全面滑动，是可以避免的。

由于弹性滑动的存在，使得从动轮的圆周速度低于主动轮的圆周速度，使得传动效率降低。

影响打滑的因素有：预紧力大小、小轮包角、当量摩擦因素。

避免打滑：及时调整预紧力，尽量使用摩擦因素大的、伸缩率小的皮带，对皮带打蜡。

9-3.试分析参数1112D i α、、的大小对带传动的工作能力有何影响？解：1D 越小，带的弯曲应力就越大。

1α 的大小影响带与带轮的摩擦力的大小，包角太小容易打滑（一般取1α≥0120） 12i 越大，单根V 带的基本额定功率的增量就越大。

9-4.带和带轮的摩擦因数、包角与有效拉力有何关系？ 解：ec 01F =2F F 1f e f e e αα-≥+，最大有效拉力ec F 与张紧力0F 、包角α和摩擦系数f 有关，增大0F 、α和f 均能增大最大有效拉力ec F 。

9-9.设计一由电动机驱动的普通V 带减速传动，已知电动机功率P=7KW ，转速1=1440/min n r ，传动比123i =，传动比允许偏差为±5%，双班工作，载荷平稳。

解：1.计算功率ca P查表得，A K =1.2，则A =K P=1.278.4ca P kW ⨯=2.选择带的截型根据18.41440/min 9-9A ca P kW n r ==和查图选定型带。

3.确定带轮的基准直径12D D 和参考图9-9和表9-3取小带轮的基准直径1D =100mm ，大带轮的基准直径2121(1)3100(10.01)297D i D mm ε=-=⨯⨯-=。

查表取标准值2315D mm =。

12 3.15i =满足条件。

4．验算带的速度v111001440/7.54/601000601000D n v m s m s ππ⨯⨯===⨯⨯带速介于5~25m/s 之间，合适。

第三章部分题解参考3-5 图3-37所示为一冲床传动机构的设计方案。

设计者的意图是通过齿轮1带动凸轮2旋转后，经过摆杆3带动导杆4来实现冲头上下冲压的动作。

试分析此方案有无结构组成原理上的错误。

若有，应如何修改？习题3-5图习题3-5解图(a) 习题3-5解图(b) 习题3-5解图(c) 解画出该方案的机动示意图如习题3-5解图(a)，其自由度为：142332345=-⨯-⨯=--=PPnF其中：滚子为局部自由度计算可知：自由度为零，故该方案无法实现所要求的运动，即结构组成原理上有错误。

解决方法：①增加一个构件和一个低副，如习题3-5解图(b)所示。

其自由度为：1152432345=-⨯-⨯=--=PPnF②将一个低副改为高副，如习题3-5解图(c)所示。

其自由度为：1232332345=-⨯-⨯=--=PPnF3-6 画出图3-38所示机构的运动简图（运动尺寸由图上量取），并计算其自由度。

习题3-6(a)图习题3-6(d)图解(a) 习题3-6(a)图所示机构的运动简图可画成习题3-6(a)解图(a)或习题3-6(a)解图(b)的两种形式。

自由度计算：1042332345=-⨯-⨯=--=P P n F习题3-6(a)解图(a)习题3-6(a)解图(b)解(d) 习题3-6(d)图所示机构的运动简图可画成习题3-6(d)解图(a)或习题3-6(d)解图(b)的两种形式。

自由度计算：1042332345=-⨯-⨯=--=P P n F习题3-6(d)解图(a) 习题3-6(d)解图(b)3-7 计算图3-39所示机构的自由度，并说明各机构应有的原动件数目。

解(a) 10102732345=-⨯-⨯=--=P P n FA 、B 、C 、D 为复合铰链原动件数目应为1说明：该机构为精确直线机构。

当满足BE =BC =CD =DE ，AB =AD ，AF =CF 条件时，E 点轨迹是精确直线，其轨迹垂直于机架连心线AF 解(b) 1072532345=-⨯-⨯=--=P P n FB 为复合铰链，移动副E 、F 中有一个是虚约束原动件数目应为1说明：该机构为飞剪机构，即在物体的运动过程中将其剪切。

第九章9-1.带传动中的弹性滑动与打滑有什么区别？对传动有何影响？影响打滑的因素有哪些？如何避免打滑？解：由于紧边和松边的力不一样导致带在两边的弹性变形不同而引起的带在带轮上的滑动，称为带的弹性滑动，是不可避免的。

打滑是由于超载所引起的带在带轮上的全面滑动，是可以避免的。

由于弹性滑动的存在，使得从动轮的圆周速度低于主动轮的圆周速度，使得传动效率降低。

影响打滑的因素有：预紧力大小、小轮包角、当量摩擦因素。

避免打滑：及时调整预紧力，尽量使用摩擦因素大的、伸缩率小的皮带，对皮带打蜡。

9-3.试分析参数1112D i α、、的大小对带传动的工作能力有何影响？ 解：1D 越小，带的弯曲应力就越大。

1α 的大小影响带与带轮的摩擦力的大小，包角太小容易打滑（一般取1α≥0120）12i 越大，单根V 带的基本额定功率的增量就越大。

9-4.带和带轮的摩擦因数、包角与有效拉力有何关系？解：ec 01F =2F F 1f e f e e αα-≥+，最大有效拉力ec F 与张紧力0F 、包角α和摩擦系数f 有关，增大0F 、α和f 均能增大最大有效拉力ec F 。

9-9.设计一由电动机驱动的普通V 带减速传动，已知电动机功率P=7KW ，转速1=1440/min n r ，传动比123i =，传动比允许偏差为±5%，双班工作，载荷平稳。

解：1.计算功率ca P查表得，A K =1.2，则A =K P=1.278.4ca P kW ⨯= 2.选择带的截型根据18.41440/min 9-9A ca P kW n r ==和查图选定型带。

3.确定带轮的基准直径12D D 和参考图9-9和表9-3取小带轮的基准直径1D =100mm ，大带轮的基准直径2121(1)3100(10.01)297D i D mm ε=-=⨯⨯-=。

查表取标准值2315D mm =。

12 3.15i =满足条件。

4．验算带的速度v111001440/7.54/601000601000D n v m s m s ππ⨯⨯===⨯⨯带速介于5~25m/s 之间，合适。

《机械设计基础》作业答案第一章平面机构的自由度和速度分析1 —1自由度为：F =3n _(2P L +P H _P') _F' =3 7 -(2 9 1-0) -1二21-19 -1=1或：F =3n -2P L -P H=3 6 -2 8 -1-11-6自由度为F =3n _(2P L P H _P') _F' =3 9-(2 12 1 -0) -1 =1或：F =3n -2P L - F H=3 8-2 11-1=24-22 -1=11 —10自由度为：F =3n _(2P L +P H _P') _F' =3 10-(2 14 12 -2) -1 = 30 -28 -1=1或：F =3n-2P L - P H=3 9-2 12-1 2=27-24 -2=11 — 11F =3n -2P L -P H=3 4 -2 4 -2=21 — 13:求出题1-13图导杆机构的全部瞬心和构件R4 p 3 P34 R3 1、3的角速度比。

1 - 14：求出题1-14图正切机构的全部瞬心。

设 •= =10rad/s ，求构件3的速度v 3 。

v 3 =v P13 =叫 P 14P 3 =10^200 = 2000mm/s1- 15:题1-15图所示为摩擦行星传动机构，设行星轮2与构件1、4保持纯滚动接触，试用瞬心法求轮1与轮2的角速度比「1/「2。

构件1、2的瞬心为P 12P 24、P 14分别为构件2与构件1相对于机架的绝对瞬心⑷ 1 沃 P 14p 2 =切2 “ !~24 P 12 4-13 P3PP1 3创|P 24p 2| 2r 2 ⑷ 2 IR 4P 12I r i=10 AC tan BCA 916.565mm/s :2.9rad / s转中心的距离l AC =15mm , I AB = 90mm ,^10rad /s ，求『-00和『-1800时，从动件角速度-'2的数值和方向。

机械设计基础第三章（西北工业大学）第三章机械零件的强度3-1 材料的疲劳特性§3-2 机械零件的疲劳强度计算§3-3 机械零件的抗断裂强度§3-4 机械零件的接触强度疲劳曲线机械零件的疲劳大多发生在s －N 曲线的CD 段，可用下式描述：)(D C m rN N N N C N ≤≤= s )D r rN N N >=∞（s s D 点以后的疲劳曲线呈一水平线，代表着无限寿命区其方程为：由于N D 很大，所以在作疲劳试验时，常规定一个循环次数N 0(称为循环基数)，用N 0及其相对应的疲劳极限σr 来近似代表N D 和σr∞，于是有：CN N ==0m rm rN s s 有限寿命区间内循环次数N 与疲劳极限s rN 的关系为：式中，s 、N 及m 的值由材料试验确定。

二、s －N 疲劳曲线m0r rN N N s s =0mrN r N N=s s s －N 疲劳曲线详细说明极限应力线图三、等寿命疲劳曲线（极限应力线图）机械零件材料的疲劳特性除用s －N 曲线表示外，还可用等寿命曲线来描述。

该曲线表达了不同应力比时疲劳极限的特性。

在工程应用中，常将等寿命曲线用直线来近似替代。

用A 'Ｇ'C 折线表示零件材料的极限应力线图是其中一种近似方法。

A 'Ｇ'直线的方程为：m a1s ψs s s '+'=-s m as s s ='+'C Ｇ'直线的方程为：12s s s ψs -=-ψσ为试件受循环弯曲应力时的材料常数，其值由试验及下式决定：详细介绍对于碳钢，ψ≈0.1~0.2，对于合金钢，ψ≈0.2~0.3。

机械零件的疲劳强度计算1一、零件的极限应力线图由于零件几何形状的变化、尺寸大小、加工质量及强化因素等的影响，使得零件的疲劳极限要小于材料试件的疲劳极限。

以弯曲疲劳极限的综合影响系数Ｋσ表示材料对称循环弯曲疲劳极限σ-1与零件对称循环弯曲疲劳极限σ-1e 的比值，即e11--=s s s K 在不对称循环时，Ｋσ是试件与零件极限应力幅的比值。

第三章机械零件的强度3-1 材料的疲劳特性§3-2 机械零件的疲劳强度计算§3-3 机械零件的抗断裂强度§3-4 机械零件的接触强度疲劳曲线机械零件的疲劳大多发生在s －N 曲线的CD 段，可用下式描述：)(D C m rN N N N C N ≤≤= s )D r rN N N >=∞　（s s D 点以后的疲劳曲线呈一水平线，代表着无限寿命区其方程为：由于N D 很大，所以在作疲劳试验时，常规定一个循环次数N 0(称为循环基数)，用N 0及其相对应的疲劳极限σr 来近似代表N D 和σr∞，于是有：CN N ==0m rm rN s s 有限寿命区间内循环次数N 与疲劳极限s rN 的关系为：式中，s 、N 及m 的值由材料试验确定。

二、s －N 疲劳曲线m0r rN N N s s =0mrN r N N ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=s s s －N 疲劳曲线详细说明极限应力线图三、等寿命疲劳曲线（极限应力线图）机械零件材料的疲劳特性除用s －N 曲线表示外，还可用等寿命曲线来描述。

该曲线表达了不同应力比时疲劳极限的特性。

在工程应用中，常将等寿命曲线用直线来近似替代。

用A 'Ｇ'C 折线表示零件材料的极限应力线图是其中一种近似方法。

A 'Ｇ'直线的方程为：m a1s ψs s s '+'=-s m as s s ='+'C Ｇ'直线的方程为：12s s s ψs -=-ψσ为试件受循环弯曲应力时的材料常数，其值由试验及下式决定：详细介绍对于碳钢，ψ≈0.1~0.2，对于合金钢，ψ≈0.2~0.3。

机械零件的疲劳强度计算1一、零件的极限应力线图由于零件几何形状的变化、尺寸大小、加工质量及强化因素等的影响，使得零件的疲劳极限要小于材料试件的疲劳极限。

以弯曲疲劳极限的综合影响系数Ｋσ表示材料对称循环弯曲疲劳极限σ-1与零件对称循环弯曲疲劳极限σ-1e 的比值，即e11--=s s s K 在不对称循环时，Ｋσ是试件与零件极限应力幅的比值。

第三章部分题解参考3-5 图3-37所示为一冲床传动机构的设计方案。

设计者的意图是通过齿轮1带动凸轮2旋转后，经过摆杆3带动导杆4来实现冲头上下冲压的动作。

试分析此方案有无结构组成原理上的错误。

若有，应如何修改？习题3-5图习题3-5解图(a) 习题3-5解图(b) 习题3-5解图(c) 解 画出该方案的机动示意图如习题3-5解图(a)，其自由度为：14233 2345=-⨯-⨯=--=P P n F其中：滚子为局部自由度计算可知：自由度为零，故该方案无法实现所要求的运动，即结构组成原理上有错误。

解决方法：①增加一个构件和一个低副，如习题3-5解图(b)所示。

其自由度为：115243 2345=-⨯-⨯=--=P P n F②将一个低副改为高副，如习题3-5解图(c)所示。

其自由度为：123233 2345=-⨯-⨯=--=P P n F3-6 画出图3-38所示机构的运动简图（运动尺寸由图上量取），并计算其自由度。

习题3-6(a)图 习题3-6(d)图解(a) 习题3-6(a)图所示机构的运动简图可画成习题3-6(a)解图(a)或习题3-6(a)解图(b)的两种形式。

自由度计算：1042332345=-⨯-⨯=--=P P n F习题3-6(a)解图(a)习题3-6(a)解图(b)解(d) 习题3-6(d)图所示机构的运动简图可画成习题3-6(d)解图(a)或习题3-6(d)解图(b)的两种形式。

自由度计算：1042332345=-⨯-⨯=--=P P n F习题3-6(d)解图(a) 习题3-6(d)解图(b)3-7 计算图3-39所示机构的自由度，并说明各机构应有的原动件数目。

解(a)1010*******=-⨯-⨯=--=P P n FA 、B 、C 、D 为复合铰链原动件数目应为1说明：该机构为精确直线机构。

当满足BE =BC =CD =DE ，AB =AD ，AF =CF 条件时，E 点轨迹是精确直线，其轨迹垂直于机架连心线AF解(b)1072532345=-⨯-⨯=--=P P n FB 为复合铰链，移动副E 、F 中有一个是虚约束 原动件数目应为1说明：该机构为飞剪机构，即在物体的运动过程中将其剪切。

机械设计基础第1章平面机构自由度习题解答1-1至1-4 绘制机构运动简图。

1-11-21-31-41-5至1-12 计算机构自由度局部自由度虚约束局部自由度1-5 有一处局部自由度（滚子），有一处虚约束（槽的一侧），无复合铰链 n=6 P L=8 P H=1 F=3×6-2×8-1=11-6 有一处局部自由度（滚子），无复合铰链、虚约束n=8 P L=11 P H=1 F=3×8-2×11-1=11-7 无复合铰链、局部自由度、虚约束n=8 P L=11 P H=0 F=3×8-2×11-0=21-8 无复合铰链、局部自由度、虚约束n=6 P L=8 P H=1 F=3×6-2×8-1=11-9 有两处虚约束（凸轮、滚子处槽的一侧），局部自由度1处，无复合铰链n=4 P L=4 P H=2F=3×4-2×4-2=21-10 复合铰链、局部自由度、虚约束各有一处凸轮、齿轮为同一构件时，n=9 P L=12 P H=2F=3×9-2×12-2=1凸轮、齿轮为不同构件时n=10 P L=13 P H=2 F=3×10-2×13-2=2 图上应在凸轮上加一个原动件。

1-11 复合铰链一处，无局部自由度、虚约束n=4 P L=4 P H=2 F=3×4-2×4-2=21-12 复合铰链、局部自由度、虚约束各有一处n=8 P L=11 P H=1 F=3×8-2×11-1=1友情提示：本资料代表个人观点，如有帮助请下载，谢谢您的浏览！。

第三章部分题解3-5图3-37所示为一冲床传动机构的设计方案。

设计者的意图是 通过齿轮1带动凸轮2旋转后，经过摆杆3带动导杆4来实 现冲头 上下冲压的动作。

试分析此方案有无结构组成原理上的错 误。

若有,应如何修改？ 解画出该方案的机动示意图如习题3-5解图(a),其自由度为:F=3n-2P -P =3 3-2 ?-1=0 其中:滚子为局部自由度计算可知:自由度为零，故该方案无法实现所要求的运动，即结 习题3-5图 图3-37解决方法:1增加一个构件和一个低副，如习题3-5解图(b) 所示。

其自由度为: 构组成原理上有错误。

F =3n-2P -P =3 ?-2 5-1 = 1 542将一个低副改为高副，如习题3-5解图(c)所示。

其自由度为:F =3n-2P -P =3 3-2 ?-2=154习题3-5解图(a)?画出图3-38所示机构的运动简图(运动尺寸由图 上量取),并计算其自由度。

(a)机构模型(d)机构模型 图3-38习题3-6图习题3-6(a)图所示机构的运动简图可画成习题 3-6(a)解图(a)或习 题3-6(a)解图(b)的两种形式。

计算该机构自由度为:3-654F =3n-2P -P =3 ?-2 4-0=1 54习题3-6(a)解图(a)习题3-6(a)解图(b)?习题3-6(d)图所示机构的运动简 图可画成习题 3-6(d)解图(a)、习题3-6(d)解图(b)、习题3-6(d)解图 (c)解(d) 等多种形式。

-1-3-7 解(a)解(b)解(c) 6 习题3-5解图(b)习题3-5解图(c) 解⑻科=O.QOIm min。

10-11 在不改变齿轮的材料和尺寸的情况下，如何提高齿轮的抗折断能力？答：减小齿根处的应力集中；增大轴和轴承处的支承刚度；采用合适的热处理方法，使齿面具有足够硬度，而齿芯具有足够的韧性；对齿根表面进行喷丸、滚压等强化处理。

10-12 为什么齿面点蚀一般首先出现在靠近接线的齿根面上？在开式齿轮传动中，为什么一般不出现点蚀破坏?如何提高齿面抗点蚀的能力？答：在节线附近通常为单对齿啮合，齿面的接触应力大；在节线附近齿面相对滑动速度小，不易形成承载油膜，润滑条件差，因此易出现点蚀。

在开式齿轮传动中，由于齿面磨损较快，在点蚀发生之前，表层材料已被磨去，因此，很少在开式齿轮传动中发现点蚀。

提高齿面硬度可以有效地提高齿面抗点蚀的能力，润滑油可以减少摩擦，减缓点蚀。

10-14闭式齿轮传动与开式齿轮传动是失效形式和设计准则有何不同？为什么？答：闭式齿轮传动的主要失效形式为轮齿折断、点蚀和胶合。

设计准则为保证齿面接触疲劳强度和保证齿根弯曲疲劳强度。

采用合适的润滑方式和采用抗胶合能力强的润滑油来考虑胶合的影响。

开式齿轮传动的主要失效形式为齿面磨损和轮齿折断，设计准则为保证齿根弯曲疲劳强度。

采用适当增大齿轮的模数来考虑齿面磨损对轮齿抗弯能力的影响。

10-15 通常所谓软齿面与硬齿面的硬度界限是如何划分的？软齿面齿轮和硬齿面齿轮在加工方法上有何区别？为什么？答：软齿面齿轮的齿面硬度≤350HBS，硬齿面齿轮的齿面硬度＞350HBS。

软齿面齿轮毛坯经正火或调质处理之后进行切齿加工，加工方便，经济性好。

硬齿面齿轮的齿面硬度高，不能采用常规刀具切削加工。

通常是先对正火或退火状态的毛坯进行切齿粗加工（留有一定的磨削余量），然后对齿面进行硬化处理（采用淬火或渗碳淬火等方法），最后进行磨齿精加工，加工工序多，费用高，适用于高速、重载以及精密机器的齿轮传动。

10-16 导致载荷沿齿轮接触线分布不均匀的原因有哪些？如何减轻载荷的不均匀程度？答：轴、轴承以及支座的支承刚度不足，以及制造、装配误差等都会导致载荷沿轮齿接触线分布不均，另一方面轴承相对于齿轮不对称布置，也会加大载荷在接触线上分布不均的程度。

3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限第三章机械零件的强度习题答案(7^ =180MPa ，取循环基数N 0 =5 106, m=9，试求循环次数 N3-2已知材料的力学性能为 7 =260MPa ,也=170MPa ,①厂0.2，试绘制此材料的简化的等寿命寿 命曲线。

［解］A '(0,170)C(260,0)■■①(T2 7. 2X70 .⑦1283.33M P a1 ①。

1 0.2得 D '(283.332,283.332)，即 D '(141.67,141.67)根据点A '(0,170) , C(260,0) , D '(141.67,141.67)按比例绘制该材料的极限应力图如下图所示3-4圆轴轴肩处的尺寸为： D=72mm , d=62mm , r=3mm 。

如用题3-2中的材料，设其强度极限 cB=420MPa , 精车，弯曲，场=1，试绘制此零件的简化等寿命疲劳曲线。

聞創沟燴鐺險爱氇谴净。

分别为7 000、 25 000、620 000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。

矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。

9 9(TJN2 ［解］心1 5 103 =373.6MPa 7 10 5 106 i 4=324.3MPa.2.5 104 719」普°=180><95 1061.691 D 54r 3 ［解］因 二 =1.2 ,=0.067，查附表3-2，插值得：•" 1.88，查附图3-1得q^ 0.78，将d 45d45所查值代入公式，即k 十 1 q 八。

-1 =1 0.781.88-1 =1.69查附图3-2，得0.75 ;按精车加工工艺，查附图3-4，得％ = 0.91，已知B =1，贝U 1 —竺丄J 匚2.35肪 0.75 0.91 1170(T2.35 30 0.2 20= 2.28(2) On =C工作应力点在疲劳强度区，根据变应力的平均应力不变公式，其计算安全系数u _ O1 • K a —①a 怖 _ 1702.35 -0.2。

详细答案第三章 机械零件的强度p45习题答案3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限MPa 1801=-σ，取循环基数60105⨯=N ，9=m ，试求循环次数N 分别为7 000、25 000、620 000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。

[解] MPa 6.373107105180936910111=⨯⨯⨯==--N N σσN MPa 3.324105.2105180946920112=⨯⨯⨯==--N N σσNMPa 0.227102.6105180956930113=⨯⨯⨯==--N N σσN 3-2已知材料的力学性能为MPa 260=s σ，MPa 1701=-σ，2.0=σΦ，试绘制此材料的简化的等寿命寿命曲线。

[解])170,0('A)0,260(C012σσσΦσ-=-σΦσσ+=∴-1210MPa 33.2832.0117021210=+⨯=+=∴-σΦσσ得)233.283,233.283(D '，即)67.141,67.141(D '根据点)170,0('A ，)0,260(C ，)67.141,67.141(D '按比例绘制该材料的极限应力图如下图所示3-4 圆轴轴肩处的尺寸为：D =72mm ，d =62mm ，r =3mm 。

如用题3-2中的材料，设其强度极限σB =420MPa ，精车，弯曲，βq =1，试绘制此零件的简化等寿命疲劳曲线。

[解] 因2.14554==dD ，067.0453==d r，查附表3-2，插值得88.1=ασ，查附图3-1得78.0≈σq ，将所查值代入公式，即()()69.1188.178.0111k =-⨯+=-α+=σσσq查附图3-2，得75.0=σε；按精车加工工艺，查附图3-4，得91.0=σβ，已知1=q β，则35.211191.0175.069.1111k =⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=q σσσσββεK ()()()35.267.141,67.141,0,260,35.2170,0D C A ∴根据()()()29.60,67.141,0,260,34.72,0D C A 按比例绘出该零件的极限应力线图如下图3-5 如题3-4中危险截面上的平均应力MPa 20m =σ，应力幅MPa 20a =σ，试分别按①C r =②C σ=m ，求出该截面的计算安全系数ca S 。

第一章前面有一点不一样，总体还行~~~1-1.机械零件常用的材料有哪些？为零件选材时应考虑哪些主要要求？解：机械零件常用的材料有：钢(普通碳素结构钢、优质碳素结构钢、合金结构钢、铸钢)，铸铁，有色金属（铜及铜合金、铝及铝合金）和工程塑料。

为零件选材时应考虑的主要要求：1.使用方面的要求：1）零件所受载荷的大小性质，以及应力状态，2）零件的工作条件，3）对零件尺寸及重量的限制，4）零件的重要程度，5）其他特殊要求。

2.工艺方面的要求。

3.经济方面的要求。

1-2.试说明下列材料牌号的意义：Q235,45,40Cr,65Mn,ZG230-450,HT200,ZcuSn10P1,LC4. 解：Q235是指当这种材料的厚度（或直径）≤16mm时的屈服值不低于235Mpa。

45是指该种钢的平均碳的质量分数为万分之四十五。

40Cr是指该种钢的平均碳的质量分数为万分之四十并且含有平均质量分数低于1.5%的Cr 元素。

65Mn是指该种钢的平均碳的质量分数为万分之六十五并且含有平均质量分数低于1.5%的Mn元素。

ZG230-450表明该材料为铸钢，并且屈服点为230，抗拉强度为450.HT200表明该材料为灰铸铁，并且材料的最小抗拉强度值为200Mpa.ZCuSn10P1铸造用的含10%Sn、1%P其余为铜元素的合金。

LC4表示铝硅系超硬铝。

1-6.标准化在机械设计中有何重要意义？解：有利于保证产品质量，减轻设计工作量，便于零部件的互换和组织专业化的大生产，以及降低生产成本，并且简化了设计方法，缩短了设计时间，加快了设计进程，具有先进性、规范性和实用性，遵照标准可避免或减少由于个人经验不足而出现的偏差。

第二章2-7.为什么要提出强度理论？第二、第三强度理论各适用什么场合？解：材料在应用中不是受简单的拉伸、剪切等简单应力状态，而是各种应力组成的复杂应力状态，为了判断复杂应力状态下材料的失效原因，提出了四种强度理论，分别为最大拉应力理论、最大伸长线应变理论、最大切应力理论、畸变能密度理论。

西工大19秋《机械设计》在线作业试卷总分:100 得分:100一、单选题(共5 道试题,共20 分)1.手工焊对接焊缝时，如果被焊件特别厚，宜采用的坡口（）。

A.双UB.双VC.双HD.双W答案:A2.在蜗杆传动中，由于材料和结构的原因，蜗杆螺旋部分的强度和蜗轮轮齿的强度总是（）。

A.高于B.相等C.低于D.以上都不对答案:A3.滚动轴承的结构无论怎样变化，必不可少的是（）。

A.滚动体B.润滑体C.耐磨体D.加固体答案:A4.增大摩擦力以提高传动能力必须限制带在小带轮上的包角大于（）。

A.90°B.60°C.180°D.120°答案:D5.选择链的长度时，链节总数最小取为（）。

A.单数B.偶数C.2D.1答案:B二、多选题(共5 道试题,共20 分)6.滑动轴承的主要失效形式是（）。

A.磨粒磨损B.刮伤C.胶合D.疲劳剥落、腐蚀答案:ABCD7.挠性联轴器可以补偿的相对位移有（）。

A.轴向位移B.径向位移C.角向位移D.综合位移答案:ABCD8.综合影响系数是考虑什么因素对零件疲劳强度的影响（）。

A.应力集中B.零件尺寸C.表面状态D.零件强度答案:ABC9.轴上零件的轴向定位和固定，常用的方法有（）。

A.轴肩或轴环B.套筒C.圆螺母D.轴端挡圈答案:ABCD10.轴上零件的周向固定常用的方法有（）。

A.键B.销C.紧定螺钉D.过盈配合答案:ABCD三、判断题(共20 道试题,共60 分)11.水轮机、汽轮机、电机等，常采用液体摩擦滑动轴承，因为它摩擦小、效率高、承载能力大、工作平稳、能减振缓冲，但设计、制造、调整、维护要求高、成本高。

答案:正确12.平带、V带传动主要靠带和带轮接触面间的摩擦力传动运动和动力。

答案:正确13.蜗杆传动的失效形式有轮齿折断、齿面点蚀、磨粒磨损与胶合，主要失效形式是胶合与磨粒磨损。

答案:正确14.链传动只用于两轴相互平行的传动。