[机械设计基础]习题与解答

《南昌工程学院机械设计基础》习题与解答

一、选择题

1. 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

2. 曲柄摇杆机构中，曲柄为主动件时，死点位置。

（A）曲柄与连杆共线时 （B）摇杆与连杆共线时 （C）不存在

3. 为保证四杆机构良好的机械性能，

（A）压力角； （B）传动角 （C）极位夹角

4. 平面四杆机构无急回特性时的行程速比系数。

（A）K＞1 （B）K＜1 （C）K=1

5. 在双曲柄机构中，已知三杆长度为a=80mm，b=150mm，c=120mm，则d杆长度为

（A）＜110mm （B）110mm≤d≤190mm （C）≥190mm

6. 凸轮机构中的压力角是指

（A）凸轮上接触点的法线与从动件的运动方向

（B）凸轮上接触点的法线与该点线速度

（C）凸轮上接触点的切线与从动件的运动方向

7. 决定了从动杆的运动规律。

（A）凸轮转速 （B）凸轮轮廓曲线 （C）凸轮形状

8. 凸轮机构中，基圆半径是指凸轮转动中心至向径。

（A）理论轮廓线上的最大 （B）实际轮廓线上的最大

（C）理论轮廓线上的最小 （D）实际轮廓线上的最小

9. 在曲柄滑块机构中，当取滑块为原动件时，__死点位置。

（A）有一个 （B）没有 （C）有两个 （D）有三个

10.对于铰链四杆机构，当满足杆长之和的条件时，若取为机架，将得到双曲柄机

构。

（A）最长杆 （B）与最短杆相邻的构件

（C）最短杆 （D）与最短杆相对的构件

11.曲柄摇杆机构中，曲柄为主动件，则传动角是_。

（A）摇杆两个极限位置之间的夹角 （B）连杆与摇杆之间所夹锐角

（C）连杆与曲柄之间所夹锐角 （D）摇杆与机架之间所夹锐角

12.普通平键联接传递动力是靠

（A）两侧面的摩擦力 （B）两侧面的挤压力

（C）上下面的挤压力 （D）上下面的摩擦力

13.设计键联接的几项主要内容是：（a）按轮毂长度选择键的长度；（b）按要求选择键

类型；（c）按内径选择键的剖面尺寸；（d）进行必要强度校核。具体设计时一般顺序为 B 。

（A）b-a-c-d （B）b-c-a-d （C）a-c-b-d （D）c-d-b-a

14.平键联接能传递的最大扭矩为T，现要传递的扭矩为1.5T，则应

（A）把键长增大到1.5倍 （B）把键宽增大到1.5倍

（C）把键高增大到1.5倍 （D）安装一对平键

15.拧紧螺母时的功率主要与螺纹的

（A）升角 （B）线数 （C）螺距和牙型角 （D）升角和牙型角

16.螺纹联接是一种

（A）可拆联接 （B）不可拆联接

（C）具有防松装置的为不可拆联接，否则为可拆联接

（D）具有自锁性能的为不可拆联接，否则可拆

17.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

（A）剪切与挤压破坏 （B）拉断 （C）拉扭断裂

18.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）沿周向固定并传递转距 （D）安装拆卸方便

19.采用螺纹联接时，若被联接件总厚度较大，且材料较软，在需要经常装拆的情况下宜

采用_B_。

（A）螺栓联接 （B）双头螺柱联接 （C）螺钉联接

20.用于薄壁零件联接的螺纹，宜采用。

（A）梯形螺纹 （B）三角形细牙螺纹 （C）三角形粗牙螺纹

21.为使三角带传动中各根带受载均匀，带的根数不宜超过

（A）4 （B）6 （C）2 （D）10

22.普通V带传动和平型带传动相比较，其主要优点是

（A）在传递相同功率时，尺寸较小 （B）传动效率高

（C）带的寿命长 （D）带的价格便宜

23.标准普通V带型号的选定，取决于

（A）传递的功率 （B）带的线速度 （C）带的圆周力 （D）高速轴上的扭矩

24.工作条件与型号一定的普通V带，其寿命随小带轮直径的增大而

（A）降低 （B）增大 （C）不变

25.带传动的中心距与小带轮的直径一致时，若增大传动比，则小带轮上的包角。

（A）减小 （B）增大 （C）不变

26.一定型号的三角带传动，若小带轮直径一定，增大其传动比，则带绕过大带轮上的弯

曲应力 A 。

（A）减小 （B）增大 （C）不变

27.带在工作时产生弹性滑动，是由于。

（A）带不是绝对挠性件 （B）带与带轮间的摩擦系数偏低

（C）带的紧边与松边拉力不等 （D）带绕过带轮产生离心力

28.带传动的主动轮直径d1=180mm，转速n1=940r/min，从动轮直径d2=710，转速

n2=233r/min,则滑动系数 ε为

（A）1.2﹪ （B）1.5﹪ （C）1.8﹪ （D）2.2﹪

29.在具体设计三角带传动时：（a）确定带轮直径d1，d2；（b）选用带的型号；（c）

确定带的长度L；（d）确定带的根数Z；（e）选定初步中心距a0；（f）计算实际中心距a；（g）计算作用在轴上的压力F。以上各项目进行的顺序为 C 。

（A）a-b-c-e-f-d-g （B）a-b-d-e-c-f-g （C）b-a-e-c-f-d-g （D）b-a-e-f-c-d-g

30.带传动主要是依靠

（A）带和两轮接触面之间的正压力 （B）带的紧边拉力

（B）带和两轮接触面之间的摩擦力 （D）带松边拉力

31.一对齿轮啮合时，两齿轮的始终相切。

（A）分度圆 （B）基圆 （C）节圆 （D）齿根圆

32.一对齿轮要正确啮合，它们的必须相等。

（A）直径 （B）宽度 （C）模数 （D）齿数

33.一个齿轮上的圆有

（A）齿顶圆和齿根圆 （B）齿顶圆，分度圆，基圆和齿根圆

（C）齿顶圆，分度圆，基圆，节圆，齿根圆

34.一标准直准圆柱齿轮的周节（齿距）p=15.7mm，齿顶圆的直径为da=400mm，则该齿

轮的齿数为_B_。

（A）82 （B）78 （C）80 （D）76

35.一个渐开线圆柱齿轮上有两个可见圆：

（A）分度圆、齿顶圆；基圆、齿根圆

（B）齿顶圆、基圆；分度圆、齿根圆

（C）分度圆、基圆；齿顶圆、齿根圆

（D）齿顶圆、齿根圆；分度圆、基圆

36.渐开线齿廓基圆上的压力角。

（A）大于零 （B）小于零 （C）等于零 （D）等于20°

37.用齿条型刀具范成加工渐开线直齿圆柱齿轮，当齿数时，将发生根切现象。

（A）Z=17 （B）Z17 （D）Z=14

38.阿基米德圆柱蜗杆的模数，应符合标准数值。

（A）端面 （B）法向 （C）轴向 （D）无

39.当两轴距离较远，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

40.汽车下部，由发动机、变速器、通过万向联轴器带动后轮差速器的轴，是。

（A）心轴 （B）转轴 （C）传动轴

41.两轴在空间交错90° 的传动，如已知传递载荷及传动比都较大，则宜选用。

（A）螺旋齿轮传动 （B）斜齿圆锥齿轮传动 （C）蜗轮蜗杆传动

42.工作时承受弯矩并传递转矩的轴，称为。

（A）心轴 （B）转轴 （C）传动轴

43.最常用来制造轴的材料是。

（A）20号钢 （B）45号钢 （C）40Cr钢 （D）38CrMoAlA钢

44.设计一根齿轮轴，材料采用45钢，两支点用向心球轴承支承，验算时发现轴的刚度

不够，这时应_D_。

（A）将球轴承改为滚子轴承 （B）将滚动轴承改为滑动轴承

（C）换用合金钢制造轴 （D）适当增加轴的直径

45.轴环的用途是。

（A）作为轴加工时的定位面 （B）提高轴的刚度

（C）提高轴的强度 （D）使轴上零件获得轴向定位

46.当轴上安装零件要承受轴向力时，采用来进行轴向定位时，所承受的轴向力较大。

（A）圆螺母 （B）紧定螺钉 （C）弹性挡圈

47.增大轴在剖面过度处的圆角半径，其优点是。

（A）使零件轴向定位比较可靠 （B）降低应力集中 （C）使轴的加工方便

48.在轴的初步计算中，轴的直径是按来初步确定的。

（A）弯曲强度 （B）扭转强度 （C）轴段的长度 （D）轴段上零件的孔径

49.作用在转轴上的各种载荷中，能产生对称循环弯曲应力的是。

（A）轴向力 （B）径向力 （C）转矩 （D）由不平衡质量所引起的离心力

50.安装齿轮的轴，若弯曲变形超过限度，会造成。

（A）轮齿发生干涉现象

（B）齿根应力集中现象严重

（C）沿齿宽方向发生偏载

51.设计工作转速n不高的轴，应使它的转速n0为工作转速的_D_。

（A）0.7倍以下 （B）0.7～1倍 （C）1～1.5倍 （D）1.5倍以上

52.一般来说，

（A）滚子轴承；球轴承 （B）球轴承；滚子轴承

53.在正常条件下，滚动轴承的主要失效形式是。

（A）滚动体碎裂 （B）滚动体与滚道的工作表面产生疲劳点蚀

（C）保持架破坏 （D）滚道磨损

54.通常情况下，避免滚子从动件凸轮机构运动失真的合理措施是。

（A）增大滚子半径 （B）减小滚子半径

（C）增大基圆半径 （D）减小基圆半径

二、判断题

（ × ）1. 运动副是联接，联接也是运动副。

（ √ ）2. 机构都是可动的。

（ × ）3. 机器是由机构组合而成的，机构的组合一定就是机器。

（ √ ）4. 曲柄滑块机构滑块为主动时，有死点位置。

（ √ ）5. 摆动导杆机构有急回特性。

（ √ ）6. 曲柄的极位夹角θ越大，机构的急回特性也越显著。

（ × ）7. 在实际生产中，机构的“死点”位置对工作都是不利的，处处都要考虑克服。 （ × ）8. 在平面连杆机构中，连杆与曲柄是同时存在的，即有连杆就有曲柄。 （ × ）9. 凸轮转速的高低，影响从动杆的运动规律。

（ √ ）10. 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。

（ × ）11. 外啮合槽轮机构，槽轮是从动件，而内啮合槽轮机构，槽轮是主动件。 （ × ）12. 普通平键联接是依靠键的上下两平面间的摩擦力来传递扭矩的。

（ √ ）13. 带传动中弹性滑动现象是不可避免的。

（ √ ）14. 分度圆上压力角的变化，对齿廓的形状有影响。

（ × ）15. 速比公式i12 = n1/n2= Z2/Z1不论对齿轮传动还是蜗杆传动都成立。

（ √ ）16. 在任意圆周上，相邻两轮齿同侧渐开线间的距离，称为该圆上的齿距。 （ √ ）17. 同一模数和同一压力角，但不同齿数的两个齿轮，可以使用一把齿轮刀具

进行加工。

（ × ）18. m，d，ha*，c*都是标准值的齿轮是标准齿轮。

（ × ）19. 工作中转动的轴称为转轴。

（ √ ）20. 只有轴头上才有键槽。

（ √ ）21. 通过离合器联接的两轴可在工作中随时分离。

（ × ）22. 联轴器和离合器主要用来联接两轴。用离合器时要经常拆卸才能把两轴分

开，用联轴器时则无需拆卸就能使两轴分离或接合。

（ √ ）23. 齿式联轴器、滚子链联轴器、弹性套柱销联轴器都属于挠性联轴器。 （ × ）24. 凸缘联轴器、滑块联轴器、套筒联轴器，都属于刚性联轴器。

（ √ ）25. 通过离合器联接的两轴可在工作中随时分离。

（ √ ）26. 挠性联轴器可分为无弹性元件、金属弹性元件及非金属弹性元件挠性联轴

器。

（ × ）27. 刚性联轴器安装时要求两轴严格对中，而挠性联轴器则不必考虑对中问题。 （ × ）28. 联轴器联接的两轴直径必须相等，否则无法工作。

（ × ）29. 多片式摩擦离合器的摩擦片数越多，接合越 不牢靠，因而传递的扭矩也越

小。

（ × ）30. 摩擦离合器对两轴之间的分离或接合，都是在停止转动的条件下进行。

（ × ）31. 安全离合器的作用是当工作转速超过其允许的转速时，连接件将发生打滑，

从而保护机器中重要零件不致损坏。

（ × ）32. 圆柱螺旋弹簧压缩弹簧受压力时，其弹簧丝截面上产生的是压力。 （ √ ）33. 弹簧刚度是指所受载荷与产生的变形之比。

（ × ）34. 汽车底盘下安装板弹簧的目的是为了储存弹簧。

（ × ）35. 若两个圆柱螺旋压缩弹簧的材料、中径、弹簧线径和工作圈数相同，而节

距不同，则它们的刚度不同。

（ √ ）36. 为了使圆柱螺旋压缩弹簧在压缩后，仍能保持一定的弹性，设计时应考虑

在最大工作载荷作用下，各圈之间必须保留一定的间隙。

（ × ）37. 测力弹簧宜采用变刚度弹簧。

（ √ ）38. 在圆柱螺旋弹簧受拉力时，其弹簧丝截面上受扭转切应力。

（ × ）39. 由几个弹簧串联组成的弹簧系统，它的总刚度应等于这几个弹簧刚度之和。

三、填空题

1.

2. 而又能产生一定形式相对运动的联接。

3. 一平面铰链四杆机构的各杆长度分别为a=350,b=600,c=200,d=700。

（1）当取c 杆为机架时，它为何种具体类型？双曲柄机构；

（2）当取d杆为机架时，则为曲柄摇杆机构。

4. 平面四杆机构中，若各杆长度分别为a=30，b=50，c=80，d=90，当以a为机架，则

该四杆机构类型为_双曲柄机构__。

5. 平面四杆机构中，若各杆长度分别为a=40、b=60、 c=60 、 d=70。当以a为机架，

则此四杆机构类型为_双曲柄机构__。

6. 根据图中注明的尺寸，判断各铰链四杆机构的类型。

曲柄摇杆机构 双曲柄机构

曲柄摇杆机构 双摇杆机构

7. 平面连杆机构当行程速度变化系数K

8.

9.

10.

11.

12.

13.

14.

15.双圆销外啮合槽轮机构，槽轮有6条槽，要使槽轮转两圈，曲柄盘应转圈。

16.

17.普通平键的三种形式为

18.一调整螺纹，采用双线粗牙螺纹，螺距为3毫米，为使螺母相对螺杆沿轴线移动2

毫米，则螺杆应转_1/3_圈。

19.某调整螺纹，采用双头粗牙螺纹，螺距为3mm，为使螺母相对螺杆沿轴向移动12mm，

则螺杆应转2圈。

20.国标规定，普通V带根据横截面面积大小的不同，分为、、、、、、种截型，各种截型普通V带的楔角均是_40°_度。

21.带传动的主动轮直径d1 =180mm，转速n1 =940r/min，从动轮的直径为d2 =710 转速

n2=233r/min,则其弹性滑动系数ε为

22.

23.带传动中，当中心距aa过小，又会加速带的疲劳损坏（老化，失效）。

24.一标准直齿圆柱的齿距为15.7mm，齿顶圆直径为400mm,则该齿轮的齿数为

25.

26.

27.标准外啮合斜齿轮传动的正确啮合条件是：齿轮的螺旋角相等而旋向相反。

28.

29.

30.一渐开线标准直齿圆柱齿轮的齿距为15.7毫米，齿根圆直径为367.5mm，则该齿轮

的齿数为76。

31.所以即使两轮的安装中心距略有

偏差，也不影响两轮的传动比。

32.分度圆上的压力角等于准齿轮。

33.由渐开线的形成可知，离基圆越远的点，我国规定标准压力角为

。

34.

35.

36.

37.

38.

39.6转时轴承所能承受的最大载荷。

四、简答题

1. 摆动导杆机构有无急回特性？

答：因摆动导杆机构的极位夹角不等于零，故有急回特性。

2. 机构的“死点”位置在什么情况下需要克服？在什么情况下应当利用？

答：机构的“死点”位置在运动时需要克服，在固定夹紧时应当利用。

3. 分度圆上压力角的变化，对齿廓的形状有无影响？

答：分度圆上压力角的变化，对齿廓的形状有影响。

4. 在什么情况下凸轮机构的从动杆才能得到运动的停歇？

答：在凸轮机构的向径高度无变化时，从动杆才能得到运动的停歇。

5. 举例说明急回特性在生产中有什么意义？

答：牛头刨床中就采用了曲柄转动导杆机构(l1>l2)，该机构具有急回特性。具有急回特

性的机构，其空程速度快，可以提高生产率。

6. 按照轴平面内牙形状的不同，常用螺纹的种类有哪些？各用于什么场合？

答：按照轴平面内牙形状的不同，常用螺纹可分为三角形、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿

形螺纹等。三角形螺纹用于联接，矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹用于传动。

7. 螺纹联接的自锁条件是什么？

答：螺纹联接的自锁条件是螺纹升角小于当量摩擦角。

8. 一般联接的升角较小，能满足自锁条件。为什么联接中仍需考虑防松？

答：一般联接的升角较小，能满足自锁条件，在常温下受静载荷作用时，螺纹联接一般

不会发生松脱。但若温度变化较大或联接受到冲击、振动以及不稳定载荷的作用，摩擦力就会减小，甚至消失，致使联接逐渐松脱。因此，为了保证联接的可靠性，在联接中仍需考虑防松。

9. 螺纹联接的防松方法有摩擦防松、机械防松、破坏螺纹副法防松等。请针对摩擦防松、

机械防松、破坏螺纹副法防松，各举三种具体的防松措施。

答：属于摩擦防松的措施有使用对顶螺母、弹簧垫圈、锁紧螺母；属于机械防松的措施

有使用开槽螺母与开口销、止动垫圈、串联钢丝；属于破坏螺纹副法防松的措施有粘结法、侧面焊死、端面冲点。

10.平键联接有哪几种？

答：平键按照用途分为普通平键、导向平键和滑键三种类型。 11.螺栓联接的主要失效形式是什么？

答：受拉螺栓联接主要失效形式是螺杆螺纹处的塑性变形或断裂。

受剪螺栓联接主要失效形式有两种：（a）螺杆受剪面的塑性变形或剪断；（b）螺杆与被联接件中较弱者的挤压面被压溃。 12.普通平键联接的主要失效形式是什么？

答：普通平键联接的主要失效形式为：（a）对于静联接，常为较弱零件（一般为轮毂）

工作面的压溃；（b）对于动联接，常为较弱零件工作面的磨损。在满足联接的挤压或磨损强度条件下，一般不会出现键的剪切破坏。 13.什么叫标准齿轮？

答：压力角20°，模数为标准值，分度圆齿厚等于齿槽宽的齿轮，叫标准齿轮。 14.为什么要限制齿轮的最少齿数？

答：范成法加工齿轮时，若齿轮齿数低于17就会发生根切，故要限制齿轮的最少齿数。 15.一对渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是什么？

答：一对渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是它们模数和压力角应分别相等，即

m1=m2 , α1=α2。

16.一对斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件是什么？

答：一对斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件是：它们的法面模数和法面压力角应分别相等（即

mn1=mn2 ，α

n1 =αn1），它们的端面模数和端面压力角应分别相等（即

mt1=mt2 ，

αt1 =αt1）。此外，就斜齿轮的螺旋角β而言，外啮合时应有β1＝-β2，内啮合时应有β1＝β2。

17.一对直齿圆锥齿轮的正确啮合条件是什么？

答：一对直齿圆锥齿轮的正确啮合条件是：它们的模数、压力角、外锥距应分别相等，

即m1=m2，α1=α2，Re1 =Re2。

18.与直齿圆柱齿轮相比，斜齿圆柱齿轮有何优缺点？

答：与直齿圆柱齿轮相比，斜齿圆柱齿轮的优点有：①啮合性能好、传动平稳，噪音小；

②重合度大，承载能力高；③zmin

19.在蜗杆传动中，什么是中间平面？蜗杆蜗轮正确啮合的条件是什么？

答：在蜗杆传动中，过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面，就是中间平面。在中间平面

内，蜗轮蜗杆相当于齿轮齿条啮合。蜗杆蜗轮正确啮合的条件是中间平面内参数分别相等：mt2=mx1=m ，αt2 =α

x1=α

。

20.闭式蜗杆传动（蜗杆减速器）的总效率一般包括哪三部分？

答：闭式蜗杆传动（蜗杆减速器）的总效率一般包括以下三部分：轮齿的啮合效率、考

虑轴承摩擦损耗时的效率、考虑箱体内润滑油搅动时的效率。 21.简述带传动中，为何限制带速在5～25m/s范围内？

答：在带传动中，若带速过高，离心力较大，绕转的圈数多寿命低，降低传动的工作能

力；反之，带速太低，传递功率一定时，有效拉力F过大，所需带的根数较多，各根带受载不均现象严重。故要限制带速在5～25m/s范围内。 22.一般来说，带传动的打滑多发生在大带轮上还是小带轮上？ 答：一般来说，带传动的打滑多发生在小带轮上。 23.带传动中，打滑和弹性滑动有何不同？

答：传动带是弹性体，受到拉力后会产生弹性伸长，伸长量随拉力大小的变化而改变。

带由紧边绕过主动轮进入松边时，带的拉力由F1减小为F2,其弹性伸长量也由δ1减小为δ2。这说明带在绕过带轮的过程中，相对于轮面向后收缩了（δ1-δ2），带与带轮轮面间出现局部相对滑动，导致带的速度逐步小于主动轮的圆周速度，这种由于带的弹性变形而产生的带与带轮间的滑动称为弹性滑动。

弹性滑动和打滑是两个截然不同的概念。打滑是指过载引起的全面滑动，是可以避免的。而弹性滑动是由于拉力差引起的，只要传递圆周力，就必然会发生弹性滑动，所以弹性滑动是不可以避免的。

24.在普通V带传动中，什么是普通V带的中性层？什么是V带轮的基准直径？什么是普通V带的基准长度？

答：在普通V带传动中，带绕在带轮上时产生弯曲，外层受拉伸长，内层受压缩短，内

外层之间必有一长度不变的层，就是普通V带的中性层，其宽度bp称为节宽。V带轮上与bp相应的带轮直径称为V带轮的基准直径。与带轮基准直径相应的带的周线长度称为普通V带的基准长度。

25.在链传动中，链承受的拉力有哪三种？并说明各力的作用范围。

答：在链传动中，链条承受的力有工作拉力、离心拉力、链的垂度拉力等三种拉力。

链传动在工作中，紧边与松边受力不同。工作拉力只作用在链的紧边上；离心拉力是链随链轮转动的离心力而产生的拉力，它作用在链的全长上；链的垂度拉力是由链的自重产生的拉力，作用在链的全长上。 26.简述滚子链传动的主要失效形式。

答：滚子链传动的主要失效形式有：链条的疲劳破坏；铰链的磨损；套筒和销轴的表面

胶合；冲击疲劳破坏；过载拉断。 27.轴的结构设计主要考虑的因素有哪些？

答：轴的结构设计主要考虑的因素有：轴上零件的轴向、周向定位，装拆，加工工艺。 28.为什么常将轴设计为阶梯轴？

答：将轴设计为阶梯轴，主要是考虑轴上零件轴向定位、装拆。 29.试列举五种用于滑动轴承的润滑装置。

答：用于滑动轴承的润滑装置有：压配式压注油杯、旋套式油杯、针阀式油杯、甩油环、

油绳式油杯，等。

30.非液体摩擦滑动轴承的校核性计算包括哪些内容？

答：非液体摩擦滑动轴承的校核性计算包括如下两个方面的内容：（1）为了防止轴承

产生过度磨损，应限制轴承的平均压强；（2）为了防止轴承工作时产生过高的热量而导致摩擦面的胶合破坏，应限制轴承单位面积的摩擦功率pvμ，其中摩擦因数μ可近似认为是常数，故pv越大，摩擦功率越大，温升越高。 31.滚动轴承在一般转速下的主要失效形式是什么？ 答：滚动轴承在一般转速下的主要失效形式是疲劳点蚀。 32.在进行滚动轴承的组合设计时应考虑哪些问题？

答：在进行滚动轴承的组合设计时应考虑轴承轴向、周向定位，装拆，润滑密封等问题。 33.滚动轴承密封方法的选择应考虑哪些因素？滚动轴承的密封方法有哪些？试举例之。 答：滚动轴承密封方法的选择与润滑剂的种类、工作环境、温度、密封表面的圆周速度

有关。滚动轴承的密封方法有：接触式密封（如毡圈密封、唇形密封圈密封）、非接触式密封（如缝隙式密封、油沟式密封、迷宫式密封）、组合式密封（如迷宫毡圈组合密封）。

34.什么是滚动轴承的基本额定动载荷？

答：滚动轴承进入运转状态并且当其基本额定寿命恰好为106转时，滚动轴承所能承受

的最大载荷，称为滚动轴承的基本额定动载荷，以C表示。 35.什么是滚动轴承的当量动载荷？

答：对于同时作用有径向载荷和轴向载荷的滚动轴承，在进行轴承寿命计算时，为了和

基本额定动载荷进行比较，需把实际载荷折算为与基本额定动载荷的方向相同的一个假想载荷，在该假想载荷作用下滚动轴承的寿命与实际载荷作用下的寿命相同，则称该假想载荷为当量动载荷，用FP表示。

36.对于偏置式从动件盘形凸轮，简述其推程压力角大小与凸轮基圆半径大小、从动件偏

置方向以及偏距e大小的关系。

答：当凸轮转过相同转角δ而从动件上升相同位移s 时，基圆半径较小者凸轮工作轮廓

较陡，压力角较大；而基圆较大的凸轮工作轮廓较平缓，压力角较小。

对于偏置式从动件盘形凸轮，若凸轮逆时针方向转动，从动件偏置在凸轮转动中心右侧时压力角较小；当凸轮顺时针转动时，从动件采用左偏置压力角较小。 适当增大偏距e，可以使推程压力角降低。

五、作图题

1. 右图所示为一尖顶对心移动从动杆盘状凸轮机构，机构的转动中心为O1，凸轮是一个以O2为圆心r为半径的圆盘。O1与O2处于同一水平线上，O1与O2的距离为e。

（1）作出图示C点位置的压力角； （2）标示出该凸轮基圆半径rb并求出其值； （3）求从动杆升程h的值。 解：

（1）从动件受力F的方向为O2C连线延长线方向，从动件在C点处的速度v的方向与从动件导路重叠，二者所夹锐角即为C点位置的压力角。如下图所示。

（2）连接机构转动中心O1与凸轮圆盘的几何中心O2，其延长线与凸轮圆盘轮廓线分别交于A点和B点，如下图所示。|O1A|线段长即为该凸轮基圆半径rb。则：rb = |O2A|- |O2O1| = r – e 。

（3）凸轮转动中心O1离从动件尖顶最短距离为|O1A|，最远距离为|O1B|。则：从动杆升程h = |O1B| - |O1A| = （r + e）-（r- e）= 2e。

2. 设计一铰链四杆机构，已知其摇杆CD的长度为50mm，行程速度变化系数K=1.5，摆角ψ = 45°，要求固定铰链中心A和D在同一水平线上。 要求：（1）比例尺为1:1；

（2）作图过程可不作文字说明，但必须保留作图线；

（3）根据所作图求出曲柄AB、连杆BC、机

架AD的长度，精确至个位数，单位为mm。

解：（1）计算θ值

K11.51

18018036

K11.51

（2）采用1:1的比例尺作图。

a）任取一点D，作等腰三角形△DC1C2，其腰长为CD=50mm，夹角为ψ = 45°，C1C2呈水平布置。

b）作C2P⊥C1C2，作C1P使∠C2C1P =90°－θ= 54°，交于P点。

c）作△PC1C2的外接圆，则A点必在此圆上。

d）因要求固定铰链中心A和D在同一水平线上，故过D点作水平线DA，与外接圆的交点即为固定铰链中心A。

e）以A为圆心，AC2为半径作弧交AC1于E；以A为圆心，EC1/2为半径作弧交于B。AB即为曲柄，BC即为连杆。

f）由图及比例尺可以量得：曲柄AB=8.8mm、连杆BC=55.6mm、机架AD=25.7mm。

图中各线段尺寸：|FC|=19.1mm，|C1C2|=38.2mm，|FD|=46.2mm，|C2P|=52.6mm， |AC2|=46.7mm，|AC1|=64.4mm，|AD|=25.7mm，|EC1|=17.7mm，|AB|=8.8mm，|BC|=55.6mm， 外接圆半径为32.5mm。

六、计算题

1. 计算如图所示各机构的自由度，指出其中的复合铰链、局部自由度和虚约束，并检验所给机构是否具有确定的运动。

(c)

5

G F

1

D C

A

4

1

1 3 B 2

(a)

(b)

(a)解：

如下图所示，1为机架，属固定件；杆件2～5和滑块6属于活动件，其中杆件2为原动件。即n=5，原动件数为1。

A、B、C、D、E、F点均为转动副，G为移动副，没有高副。不存在复合铰链、局部自由度和虚约束。即PL=7，PH=0。

F=3n-2PL-PH=3×5-2×7-0=1 =原动件数目 ∴该机构具有确定的运动。

E

(b)解：

如图所示，1为机架，属固定件；杆件2、4、5、6、8和滑块3、7属于活动件，其中杆件2为原动件。即n=7，原动件数为1。

A、C、D、E、F、G、I、J点均为转动副，B、H为移动副，没有高副。不存在复合铰链、局部自由度和虚约束。即PL=10，PH=0。

F=3n-2PL-PH=3×7-2×10-0=1 =原动件数目 ∴该机构具有确定的运动。 (c)解：

如图所示，存在1处局部自由度，1个复合铰链，1处虚约束。 活动件总数n=9；1为原动件，原动件数为1。

A、C、D、E、G、J、K、L点均为转动副，F点为3杆件构成的复合铰链，G、I为移动副，B、M为高副。则PL=8+2+(3-1)=12，PH=2。

F=3n-2PL-PH=3×9-2×12-2=1 =原动件数目 ∴该机构具有确定的运动。

L

3 K

I

4 J 2

H

G

1

A 局部自由度

B

M

1

3 B J

I H

7 G 2

C D 1 5

F E

1 4

8

6

E

D C

F

7 复合铰链 8 9

虚约束

5

2. 有一对标准直齿圆柱齿轮，模数m = 2mm，压力角α=20°，Z1=25，Z2=50，求：（1）如果n1=960r/min，n2=？（2）中心距a =？（3）齿距p=？ 解：

（1）根据传动比i = Z2/Z1 = n1/n2可得：n2 = (Z1·n1)/Z2 = (25×960)/50 = 480(r/min)

（2）中心距a

11

m(Z1Z2)2(5025)75(mm) 22

（3）齿距p = πm = 2π = 6.28(mm)

3. 一对标准直齿圆柱齿轮传动，已知两齿轮齿数分别为Z1=40和Z2=80，并且测得小齿轮的齿顶圆直径da1=420mm，求两齿轮的模数m、分度圆直径d1和d2、齿顶圆直径da2、齿根圆直径df1和df2、中心距a、齿距p。 解：

模数m = da1/(Z1+2) = 420/(40+2)=10(mm)

分度圆直径d1 = mZ1 = 10×40 = 400(mm)；d2 = mZ2 = 10×80 = 800(mm) 齿顶圆直径da2 = m(Z2+2) = 10×(80+2) = 820(mm) 齿根圆直径df1 = m(Z1-2.5) = 10×(40-2.5) = 375(mm)； df2 = m(Z2-2.5) = 10×(80-2.5) = 775(mm)； 11

中心距am(Z1Z2)10(8040)600(mm)

22齿距p = πm = 10π = 31.4(mm)

4. 某传动装置中有一对渐开线标准直齿圆柱齿轮（正常齿），大齿轮已损坏，小齿轮的齿数Z1=24，齿顶圆直径da1=78mm，中心距a=135mm。试计算大齿轮的模数m、齿数Z2、齿顶圆直径da2、齿根圆直径df2以及这对齿轮的传动比i。 解：

由齿顶圆直径da1 = m(Z1+2)可得，m由中心距a

da178

3(mm) Z12242

12a2135m(Z1Z2)可得，Z2Z12466 2m3

齿顶圆直径da2 = m(Z2+2) = 3×(66+2) = 204(mm) 齿根圆直径df2 = m(Z2-2.5) = 3×(66-2.5) = 190.5(mm) 传动比i = Z2/Z1 = 66/24 = 2.75

5. 已知一对正确安装的标准渐开线正常齿轮的压力角α=20°，模数m = 4mm，传动比i =3，中心距a =144mm。试求两齿轮的齿数Z1和Z1、分度圆直径d1和d2、齿顶圆直径da1和da2、齿根圆直径df1和df2。

解： 由中心距a= 3×18=54

分度圆直径d1 = mZ1 = 4×18 = 72(mm)；d2 = mZ2 = 4×54 = 216(mm) 齿顶圆直径da1 = m(Z1+2) = 4×(18+2) = 80(mm)，

da2 = m(Z2+2) = 4×(54+2) = 224(mm)

齿根圆直径df1 = m(Z1-2.5) = 4×(18-2.5) = 62(mm)，

df2 = m(Z2-2.5) = 4×(54-2.5) = 206(mm)

6. 图示轮系，已知Z1=18、Z2=20、Z2'=25、Z3=25、Z3'=2（右），当a轴旋转100圈时，b轴转4.5圈，求Z4=？并判断蜗轮4的转动方向。

解：（1）先确定各齿轮的转向，如图中所示的箭头方向。可见，蜗轮4逆时针方向转动。 （2）i14

Z2Z3Z42025Z4100



Z1Z2Z3182524.5

12a2144

m(Z1Z2)和传动比i = Z2/Z1 可得：Z1Z2 = i·Z1 18，2m(1i)4(13)

a

2

2′

3

b

3′

4

由此可得：Z4 = 40。

7. 图示轮系，已知Z1=15，Z2=25，Z2′ =15，Z3=30，Z3′ =15，Z4=30，Z4′ =2(右旋)，Z5=60。求该轮系的传动比i15，并判断蜗轮5的转动方向。

解：（1）先确定各齿轮的转向，如图中所示的箭头方向。可见，蜗轮5顺时针方向转动。

（2）i15

n1Z2Z3Z4Z525303060200 n5Z1Z2Z3Z4151515

2

8. 图示轮系，已知Z1=15，Z2=25，Z3=20，Z4=60，n1 =200r/min（顺时针），n4=50r/min（逆时针）。试求系杆H的转速nH。

解：由题意可知，齿轮1与齿轮4的转动方向相反，故

H

有：i14

2

H

1

3

n1nHZZ

24，即

n4nHZ1Z3200nH2560



50nH1520

H

i14

4

解之得：nH = 75 (r/min)。

9. 图示轮系，已知Z1=30，Z2=20，Z2′ =30，Z3=74，且已知n1=100r/min。试求系杆H的转速nH。

解：由图可知，n3=0；从齿轮1至齿轮3，只有一对外啮合齿轮。

H

故有：i13

2 H

2′ 3

ZZn1nH

23

n3nHZ1Z2100nH2074



0nH3030

1

H

i13

解之得：nH = 37.82 (r/min)。

10. 图示轮系，已知Z1 =20、Z1' =24、Z2=30、Z2' = Z3 = Z4 =25、Z5 =74，且已知系杆H1的转速nH1=100 r/min。试求系杆H2的转速nH2。

解：该轮系包含两个基本轮系，一个是由齿轮2、1、1′、5以及系杆H1组成的周转轮系，另一个是由齿轮2´、3、4和系杆H2组成的周转轮系。齿轮1与齿轮1´同轴，齿轮2

5

H1 1

2

1′

2′

4 3 H2

与齿轮2´同轴，即n1 = n1′，n2 = n2′ 。齿轮5和4固定在机架上，即n4 = n5 = 0。

（1）在由齿轮2、1、1′、5以及系杆H1组成的周转轮系中：

H1i25n2nH1

n5nH1Z1Z5，又由题意可知nH1=100 r/min，n5 = 0，Z1 =20，Z5 =74，Z2=30，Z2Z2

n21002074。解之得：n2 = 305.6 (r/min)。 01003024H1Z2' =25，代入上式有：i25

（2）在由齿轮2´、3、4和系杆H2组成的周转轮系中：

iH224n2nH2

n4nH2Z3Z4Z4，又由题意可知n2 = n2′ = 305.6 r/min，n4 = 0， Z2' = Z2Z3Z2

305.6nH2

0nH21。解之得：nH2 = 152.8 (r/min)。 H2Z4=25，代入上式有：i24

11. 如图所示为一磨床的进刀机构。棘轮4与行星架H固联，齿轮3与丝杆固联。已知进刀丝杆的导程Ph=5 mm，行星轮系中各齿轮数Z1=22，Z2′ =18，Z2 = Z3 = 20，如果要求实现最小进给量s = 0.001mm，求棘轮的最小齿数Zmin。

2′ H 2 s 丝 杆 3 4 1

解：棘轮的最小转角为一个齿距角；由齿轮3的最小转角求出棘轮4的最小转角，从而确定棘轮的最小齿数。

（1）实现最小进给量 s = 0.001mm时，丝杆相应的最小转角φ3min为：

3min2π2πs0.0011.2566103rad Ph5

（2）求行星轮系1-2架H的最小转角φHmin

Hi31(1)2z1182299z2， z3z22020100

共24页 第21页

Hn3nnnnniH3H3H131i3H nHn1n1nH0nHH31

则：1 - i3H = 0.99，i3H = 0.01，

故：iH3 = 100，齿轮3与行星架H的转向相同。

HminiH33min1001.2566103rad

（3）最少齿数Zmin

z2π2π50 31001.256610Hmin

故取棘轮的最少齿数Zmin = 50。

12. 图示的一对7208AC轴承分别受径向载荷FR1=5000N，FR2=3000N，轴向外载荷FX=1700N，方向如图所示。已知内部轴向力FS与径向荷载FR的关系为FS = 0.68FR。试求两轴承的内部轴向力FS和轴向载荷FA。

解：FS1 = 0.68 FR1 = 0.68×5000 = 3400(N)

FS2 = 0.68 FR2 = 0.68×3000 = 2040(N)

∵ FS1 + FX = 3400 + 1700 = 5100 (N) > FS2 = 2040(N)

∴ FA2 = FS1 + FX = 3400 + 1700 = 5100(N)

FA1 = FS1 = 3400(N)

13. 一6309型深沟球轴承的工作条件为：轴承径向载荷FR = 15000N，转速n = 100r/min，工作中有中等冲击，温度低于100℃，轴承的预期使用寿命Lh0=10000h。试验算该轴承的寿命Lh。

10ftC已知：轴承寿命的公式为Lh，其中寿命指数ε =3；温度系数取ft =1.00；60nfpFP6FR1 FS1 FX FR2 FS2 

载荷系数fP = 1.5；C为基本额定动载荷，52.90kN；FP为当量动载荷，FP = XFR + YFA，X是径向载荷系数，Y是轴向载荷系数。

解：按题意，该轴承只承受径向载荷，故径向载荷系数X=1，轴向载荷系数Y=0。

共24页 第22页

则当量动载荷为：FP = XFR + YFA = FR = 15000N

则此轴承的寿命为：

310ftC1061.0052900Lh = 2166 (h)

由此可见，6309型深沟球轴承不能满足预期使用寿命的要求，应重选。

14. 校核一非液体摩擦径向滑动轴承。已知其径向载荷F=16000N，轴颈转速n=100r/min，轴颈直径d=80mm，轴承宽度b=80mm，轴瓦材料为ZCuSn5Pb5Zn5，用脂润滑。

已知：轴瓦材料ZCuSn5Pb5Zn5属于锡青铜，其许用值[p]=5 Mpa，[pv]=10 MPa·m·s-1。轴承的平均压强p=F/(bd)，轴承的pv=Fn/(19100000b)。

解：p=F/(bd) = 16000/(0.08×0.08) = 2.5MPa ＜ [p] = 5.0 MPa；

pv=Fn/(19100b) = 16000×100/(19100000×0.08) = 1.05 MPa·m·s-1 ＜[pv]=10

MPa·m·s-1。

故该非液体摩擦径向滑动轴承能满足要求。

15. 在一单圆柱销的外啮合槽轮机构中，已知槽轮槽数z=4，拨盘转速n1 =120 r/min。求槽轮一个间歇运动周期的时间t1和一个周期内槽轮的运动时间t2。

解：运动系数

t211110.25t12z24

槽轮一个间歇运动周期的时间t1：由于是单圆柱销的外啮合槽轮机构，故t1即为拨盘回转运动一周时间。故有：

一个周期内槽轮的运动时间t2 = t1 · τ = 0.5×0.25 = 0.125(s)。

16. 在一外啮合槽轮机构中，已知槽轮槽数z=6，槽轮运动时间是静止时间的两倍。求槽轮机构的运动系数τ及所需的圆柱销数K。

解：设槽轮一个间歇运动周期的时间t1，一个周期内槽轮的运动时间为t2，则一个周期内槽轮的静止时间为t1－ t2。

由题意知：t2 = 2(t1－ t2)，故有3 t2 = 2t1。则槽轮机构的运动系数τ= t2/t1 = 2/3。

共24页 第23页 t16060(s)s0.5sn1(r/min)120

又由τ= K(1/2 – 1/z)以及槽轮槽数 z = 6 可得圆柱销数K：

符合当z≥6时，K=1～2的要求。 K2zz2622622

共24页 第24页