机械设计基础计算题学习资料
(完整版)机械设计基础习题库
机械设计基础习题库一、单项选择题（每小题2分）1.机器中运动的最小单元称为（）A．零件B．部件C．机件D．构件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3.若组成运动副的两构件间的相对运动是移动，则称这种运动副为( )A.转动副B.移动副C.球面副D.螺旋副4.机构具有确定相对运动的条件是( )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5.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6.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D．线或面接触7.平面运动副的最大约束数为（）A．1 B．2 C．3 D．58.铰链四杆机构的死点位置发生在( )A.从动件与连杆共线位置B.从动件与机架共线位置C.主动件与连杆共线位置D.主动件与机架共线位置9.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10.连杆机构处在死点位置时，传动角γ是（）A 等于90ºB等于0º C 0º<γ< 90ºD大于90º11.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，则为了获得双曲柄机构，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12.为保证四杆机构良好的机械性能，___________不应小于最小许用值。
A压力角B传动角C极位夹角D摆角13.连杆机构处在死点位置时，压力角α是______。
A 等于90ºB等于0º C 0º<α< 90ºD大于90º14.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15.凸轮机构中的压力角是指（）间的夹角。
机械设计基础-计算题
如图所示的行星 轮机构，为了受 力均衡，采用了 两个对称布置的 行星轮2及2’，
例题1 计算机构的自由度 复合铰链有几处？ 1处
5
4 3
② ④
①
局部自由度有几处？ 虚约束有几处？ 2处
机构由几个构件组成 5个 活动构件有 4个
2③
低副有
4个
高副有
2个
1
F = 3n–2PL–PH
= 3× 4 – 2×4 – 2 =2
机车驱动轮
A
M
B
N
O1
O3
若计入虚约束，则机构
自由度数就会：减少
（4）构件中对传递运动不起独立作用的对称部分的 约束称为虚约束。
虚约束对运动虽不起作用但
可以增加构件的刚性或使构件受 力均衡，因此在实际机械中并不 少见。但虚约束要求制造精度较 高，若误差太大，不能满足某些 特殊几何要求会变成真约束.
① 1m法
式中，m表示外啮合次数
i15
1 5
(1)3
z2 z3z4 z5 z1z2 z3 z4
z3z4 z5 z1z3 z4
“－”表示首、末两轮转向相反
②画箭头法
具体步骤如下：在图上 用箭头依传动顺序逐一标出 各轮转向，若首、末两轮方 向相反，则在传动比计算结 果中加上“－”号。
2．轮系中所有各齿轮的几何轴线不是都平行， 但首、末两轮的轴线互相平行
用标注箭头法确定
i14
1 4
z2 z3 z4 z1z2 z3
3. 轮系中首、末两轮几何轴线不平行 ②
如下图所示为一空
n8
间定轴轮系，当各轮齿数
及首轮的转向已知时，可
求出其传动比大小和标出
各轮的转向，即：
《机械设计基础》习题(含答案)及答案
机械设计基础复习题（一）一、判断题：正确的打符号√，错误的打符号×1．在实际生产中，有时也利用机构的"死点"位置夹紧工件。
( )2. 机构具有确定的运动的条件是：原动件的个数等于机构的自由度数。
( ) 3．若力的作用线通过矩心，则力矩为零。
( )4．平面连杆机构中，连杆与从动件之间所夹锐角称为压力角。
( )5．带传动中，打滑现象是不可避免的。
( )6．在平面连杆机构中，连杆与曲柄是同时存在的，即只要有连杆就一定有曲柄。
( )7．标准齿轮分度圆上的齿厚和齿槽宽相等。
( )8．平键的工作面是两个侧面。
( )910．螺纹中径是螺纹的公称直径。
（）1112．在运动副中，高副是点接触，低副是线接触。
1314151617 ( ) 18．代号为6205( )( )．直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是相等，相等。
带传动设计中，为了限制带的弯曲应力，应对带轮的加以限制。
4．硬齿面齿轮常用渗碳淬火来得到，热处理后需要加工。
5．要将主动件的连续转动转换为从动件的间歇转动，可用机构。
6．轴上零件的轴向固定方法有、、、等。
7．常用的滑动轴承材料分为、、三类。
8．齿轮轮齿的切削加工方法按其原理可分为和两类。
9．凸轮机构按从动件的运动形式和相对位置分类，可分为直动从动件凸轮机构和凸轮机构。
10．带传动的主要失效形式是、及带与带轮的磨损。
11．蜗杆传动对蜗杆导程角和蜗轮螺旋角的要求是两者大小和旋向。
闭式蜗杆传动必须进行以控制油温。
12．软齿面齿轮常用中碳钢或中碳合金钢制造，其中大齿轮一般经处理，而小齿轮采用处理。
13．若要将主动件的往复摆动转换为从动件的间歇转动，可用机构。
14．只传递扭矩而不受弯矩的轴称为，同时承受扭矩和弯矩的轴称为。
15．滑动轴承与轴颈表面直接接触的部分称为。
三、单项选择题1．作用在刚体上的二力平衡条件是( )。
A．大小相等、方向相反、作用线相同、作用在两个相互作用物体上B．大小相等、方向相反、作用线相同、作用在同一刚体上C．大小相等、方向相同、作用钱相同、作用在同一刚体上D．大小相等、方向相反、作用点相同2．下列机构中，不属于间歇机构的是( )。
机械设计基础常见计算题及详细答案 ppt课件
k 1 q 1 1 0.86 1.47 - 1 1.40
2、 尺寸系数 ：
由附图 3 - 2 0.77
0.87
3、 表面质量系数 ： 由附图 3 - 4 0.81
4、 强化系数 ： q 1
弯曲疲劳极限综合影响
系数 ：
k
1 .69 0 .77
1 0 .81
(1)将大带轮基准直径dd2减小到280mm；
(2)将小带轮基准直径ddl增大到200mm；
(3)将鼓轮直径D增大到350mm。
dd 02dd1D40 2 00 3 05 10 .4
d d0
202d 02 /11/29 d1
D 0 281 042 050
12
解：
仅从运动学的角度来看三种方案都可以提高生产率，而且 提高的幅度是相同的。
1 1 1
2 .49
剪切疲劳极限综合影响
2020/11/29
系数 ：
k
1 .40 0 .87
1 0 .81
1 1 1
1 .84
6
3-20 一零件由45钢制成，材料的力学性能为：σs=360MPa，σ1=300 MPa，ψσ=0.2。已知零件上的最大工作应力σmax=190MPa， 最小工作应力σmin=110MPa，应力变化规律为σm=常数，弯曲疲 劳极限的综合影响系数Kd=2.0，试分别用图解法和计算法确定该 零件的计算安全系数。
dd 02dd1D4 dd2 dd 0 1 D 0 2
0 2 00 3 05 10 .4 81 042 050
但随着工作机功率的增加，带传动的功率成为关键环节。
方案一：仅使包角α1略有增加，但带速没有增加，小轮的 弯曲应力没有减小，带的传动功率没有根本改善。
机械设计基础公式计算例题
机械设计基础公式计算例题文件编码（008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256）一、计算图所示振动式输送机的自由度。
解：原动构件1绕A 轴转动、通过相互铰接的运动构件2、3、4带动滑块5作往复直线移动。
构件2、3和4在C 处构成复合铰链。
此机构共有5个运动构件、6个转动副、1个移动副，即n ＝5，l p ＝7，h p ＝0。
则该机构的自由度为F =h l p p n --23=07253-⨯-⨯=1二、在图所示的铰链四杆机构中，设分别以a 、b 、c 、d 表示机构中各构件的长度，且设a ＜d 。
如果构件AB 为曲柄，则AB 能绕轴A 相对机架作整周转动。
为此构件AB 能占据与构件AD 拉直共线和重叠共线的两个位置B A '及B A ''。
由图可见，为了使构件AB 能够转至位置B A '，显然各构件的长度关系应满足c b da +≤+ （3-1）为了使构件AB 能够转至位置B A ''，各构件的长度关系应满足c ad b +-≤)(或b a d c +-≤)(即c d b a +≤+（3-2）或b d c a +≤+（3-3）将式(3-1)、(3-2)、(3-3)分别两两相加，则得 同理，当设a ＞d 时，亦可得出得c d ≤b d ≤a d ≤分析以上诸式，即可得出铰链四杆机构有曲柄的条件为： （1）连架杆和机架中必有一杆是最短杆。
（2）最短杆与最长杆长度之和不大于其他两杆长度之和。
上述两个条件必须同时满足，否则机构中便不可能存在曲柄，因而只能是双摇杆机构。
通常可用以下方法来判别铰链四杆机构的基本类型： （1）若机构满足杆长之和条件，则： ① 以最短杆为机架时，可得双曲柄机构。
② 以最短杆的邻边为机架时，可得曲柄摇杆机构。
③ 以最短杆的对边为机架时，可得双摇杆机构。
（2）若机构不满足杆长之和条件则只能获得双摇杆机构。
机械设计基础简答题计算题(附答案)
1、一对正常齿标准直齿圆柱齿轮传动。
小齿轮因遗失需配制。
已测得大齿轮的齿顶圆直径,4082mm d a =齿数1002=Z ，压力角︒=20α，两轴的中心距mm a 310=，试确定小齿轮的：①模数m 、齿数1Z ；②计算分度圆直径1d ； ③齿顶圆直径1a d ④基节b P 。
解：（1）模数m 与1z （6分）m h z d a a )2(22*+=将mm d a 4082=，2z ＝100带入解得：m=4 )(21)(212121mz mz d d a +=+=将m=4，2z ＝100，a=310mm 带入求得：551=z（2）分度圆直径：mm mz d 22055411=⨯== （3分）（3）齿顶圆直径：11(2)(552)4228a a d z h m mm *=+=+⨯=（3分）（4）基节：mm m p p b 8.1120cos 414.3cos cos =⨯⨯=== απα（3分）2、V 带传动传递的功率P=7.5kW ，平均带速v=10m/s ，紧边拉力是松边拉力的两倍（F 1=2F 2）。
试求紧边拉力F 1，有效圆周力Fe 和预紧力F 0。
解：有效圆周力：N v P Fe 750105.710001000=⨯== （2分） 紧边拉力：N F F F F F Fe 1500115.0121=⇒-=-= （4分） 预紧力：N F F F F F 1125)15.01(21)21(210=+=+= （4分） 3、如图所示轮系中，已知各齿轮齿数为：13520z z z ===，24640z z z ===，7z =100。
求传动比17i ，并判断 1ω 和7ω 是同向还是反向？解、图中1、2、3、4轮为一定轴轮系（1分）。
4、5、6、7轴构成一周转轮系（1分）。
所以： 212414413(1)4n z z i n z z ==-=（4分） 周转轮系中，6为系杆（1分） 所以：56757756(1)5H H H n n z z i n n z z -==-=--（4分） 2314657又因为4H n n =，15n n =（1分）联立方程可以得到：117710n i n ==（2分）1ω与7ω方向相同（1分）5、在下图所示铰链四杆机构中，各杆的长度分别为： l AB = 25 mm , l BC = 55 mm , l CD = 40 mm , l AD = 50 mm , AD 为机架。
《机械设计基础》各章习题.
第一章机械设计基础概论[复习题]一、单项选择题1．机器中各制造单元称为（）A．零件 B．构件C．机构 D．部件2．机器中各运动单元称为（）A．零件 B．部件C．机构 D．构件3．在卷扬机传动示意图中，序号5、6所示部分属于（）A.动力部分B.传动部分C.控制部分D.工作部分4．如图为卷扬机传动示意图，图中序号3所示部分属于( )A.动力部分B.传动部分C.控制部分D.工作部分5．在如图所示的单缸四冲程内燃机中，序号1和10的组合是（）6．如图所示，内燃机连杆中的连杆体1是（）A.机构B.零件C.部件D.构件7．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[参考答案]一、单项选择题1A，2D,3D,4B,5B,6B,7A第二章平面机构运动简图及自由度[复习题]一、单项选择题1．在平面机构中，每增加一个高副将引入（）A．0个约束 B．1个约束 C．2个约束 D．3个约束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．平面运动副所提供的约束为（）A.1B.2C.1或2D.3 4．平面运动副的最大约束数为（）A．1 B．2 C．3 D．55．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 D．线或面接触6．若两构件组成高副，则其接触形式为（）A.线或面接触B.面接触C.点或面接触D.点或线接触7．若组成运动副的两构件间的相对运动是移动，则称这种运动副为( ) A.转动副 B.移动副 C.球面副 D.螺旋副8．由m个构件所组成的复合铰链所包含的转动副个数为( )A.1B.m-1C.mD.m+l9．机构具有确定相对运动的条件是( )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10．图示为一机构模型，其对应的机构运动简图为（）A．图a B．图b C．图c D．图d二、填空题1、两构件直接接触并能产生相对运动的联接称为 _____________。
机械设计基础公式计算例题
一、计算图所示振动式输送机的自由度。
解：原动构件1绕A 轴转动、通过相互铰接的运动构件2、3、4带动滑块5作往复直线移动。
构件2、3和4在C 处构成复合铰链。
此机构共有5个运动构件、6个转动副、1个移动副，即n ＝5，l p ＝7，h p ＝0。
那么该机构的自由度为F =h l p p n --23=07253-⨯-⨯=1二、在图所示的铰链四杆机构中，设分别以a 、b 、c 、d 表示机构中各构件的长度，且设a ＜d 。
如果构件AB为曲柄，那么AB 能绕轴A 相对机架作整周转动。
为此构件AB 能占据与构件AD 拉直共线和重叠共线的两个位置B A '及B A ''。
由图可见，为了使构件AB 能够转至位置B A '，显然各构件的长度关系应满足c bd a +≤+ 〔3-1〕为了使构件AB 能够转至位置B A ''，各构件的长度关系应满足c ad b +-≤)(或b a d c +-≤)(即c d b a +≤+ 〔3-2〕或b d c a +≤+ 〔3-3〕将式(3-1)、(3-2)、(3-3)分别两两相加，那么得c a ≤b a ≤da ≤同理，当设a ＞d 时，亦可得出c b ad +≤+ b a b d +≤+ b a c d +≤+ 得c d ≤b d ≤a d ≤分析以上诸式，即可得出铰链四杆机构有曲柄的条件为： 〔1〕连架杆和机架中必有一杆是最短杆。
〔2〕最短杆与最长杆长度之和不大于其他两杆长度之和。
上述两个条件必须同时满足，否那么机构中便不可能存在曲柄，因而只能是双摇杆机构。
通常可用以下方法来判别铰链四杆机构的根本类型： 〔1〕假设机构满足杆长之和条件，那么： ① 以最短杆为机架时，可得双曲柄机构。
② 以最短杆的邻边为机架时，可得曲柄摇杆机构。
③ 以最短杆的对边为机架时，可得双摇杆机构。
〔2〕假设机构不满足杆长之和条件那么只能获得双摇杆机构。
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解：
依题意： πD0/n≤100 → n≥ πD0/100= π*210/100=6.6，取nmin=8（个） 单个螺栓所受工作载荷 FE： FE=(p·πD2/4)/nmin=3π*1602/(4*8)=7539.8N 单个螺栓所受总载荷Fa：
Fa=FR+FE=2.8FE=2.8*10539.8=21111.5N
[σ]
MPa
设计计算：
d1
4 1.3Fa
mm
图示一钢制液压油缸，油压
p=3MPa，缸径D=160mm，螺
栓分布圆直径D0=210mm。为 满足气密性要求，取残余预紧
力FR=1.8FE，并要求螺栓间距 不大于100mm。试确定最少
螺栓个数n和相应的螺纹直径d。
（注：n取偶数，螺栓许用应
力[σ]=120MPa）
P1=XF r1+Fa1 ， P2 =XF r2+YFa2
取 PmaP 1,xP2()
5、校核式：
Lh
106 ( 60n
ftC)ε fpP
Lh'
C fpftP(6100n6 )1ε C'
【计算举例】
球轴承：ε=3 滚子轴承：ε=10/3
一转轴采用一对圆锥滚子轴承支承（轴承正装）。已知：
轴承所受径向力Fr1=3500 N，Fr2=5000 N，轴上所受轴向 力FA=900 N，方向如图；轴的转速n=800 r/min；常温下 运转，载荷有轻微冲击（fP=1.2）。试计算该对轴承寿 命。
【附注：Cr=34000 N；内部轴向力F’=Fr/3.6，e=0.333， Fa/Fr > e 时，X=0.4，Y=1.8；Fa/Fr ≤e 时，X=1.0，Y=0】
轴承1
轴承2
FA
解：
（1）计算轴承内部轴向力 F1’=Fr1/3.6=3500/3.6=972.2N，F2’=Fr2/3.6=5000/3.6=1PP
h
式中，ft=1，fP=1.2，ε=10/3，Cr=34000N，n=800r/min 将以上参数代入公式，计算得：
Lh
106 60 800
1.0 34000 1.2 5370
10 / 3
5327.3
h
该对轴承寿命为5327.3 h。
角接触滚动轴承寿命计算小结：
1、求支反力（力平衡、力矩平衡）Fr1、Fr2；
2、求附加轴向力Fs1、Fs2，参考表16-12；
3、根据轴承安装方式及合力的指向判定“压紧”、“放松”
端，求出Fa1、Fa2；
4、根据
Fa1 e Fr1
？：是— X、Y查表，否— X=1、Y=0
Fa2 Fr2
e
？：是— X、Y查表，否— X=1、Y=0
P1=Fr1=3500N 轴承2：Fa2/Fr2=1872.2/5000=0.3744 > e=0.333，∴X2=0.4，Y2=1.8
P2=X2Fr2+Y2Fa2=0.4*5000+1.8*1872.2=5370N （4）计算轴承寿命 ∵Pr2 > Pr1，∴按轴承2（受力较大）计算寿命
Lh
10 60
二、复合轮系拆解方法
1. 找出行星轮（有公转） 2. 找出中心轮（与行星轮啮合） 基本周转轮系 3. 找出行星架（支撑行星轮） 4. 找出所有基本周转轮系后，余下为定轴轮系
解：
n3=n4 (2分) i46=(n4/n6)=-(z6/z4)=-3 (2分)
nH=n6 (2分) i13H=(n1-n6)/(n3-n6)=-(z3/z1)=-4 (2分)
i16=17 （2分）
受轴向工作载荷的螺栓受力计算
例：压力容器的缸盖与缸体之
FE
间的螺栓联接。
设流体压强为p，螺栓数目为z，
则每个螺栓所受的平均工作载荷
为：
p ·πD2/4
FE = z
FE
D为缸体内径。
螺栓所受总载荷为： FaFFEFR
FR—残余预紧力，按要求确定。
p D
强度条件：
σe
1.3Fa πd12 / 4
确定蜗杆轴转向 →确定蜗杆轴向力Fa3的方向 →确定齿轮2、1的轴向力Fa2、Fa1的方向 →确定齿轮1、2的旋向 →确定蜗轮4的转向。
Fa3
Fa1
右旋
Fa2
左旋
n1 Fr1
Ft2
Fa1 Ft1
Fa2
Fr2
滚动轴承的选择计算
轴承安装示意图
角接触球轴承正装
角接触球轴承反装
圆锥滚子轴承正装
圆锥滚子轴承反装
轴承1
轴承2
F1’
FA
F2’
（2）确定轴承所受轴向载荷
Fa1=max[F1’, F2’-FA]=max[972.2, 1388.9-900=488.9]=972.2N Fa2=max[F2’, F1’+FA]=max[1388.9, 972.2+900=1872.2]=1872.2N
（3）计算轴承当量动载荷 轴承1：Fa1/Fr1=972.2/3500=0.2778 < e=0.333 ，∴X1=1.0，Y1=0
计算螺纹小径d1： d1 1.3 Fa 41.3 122101.511 1.70m 6 m
4
查螺纹标准，选M20的普通螺栓（d1=17.294mm）。 结论：需用8个M20的普通螺栓。
图示为一斜齿圆柱 齿轮—圆柱蜗杆传 动。为使蜗杆轴上 的轴向力最小，试 确定： （1）斜齿轮1、2的 螺旋线方向； （2）蜗轮4的转动 方向；