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1、机械设计基础课程习题第1章 机械设计基础概论1-1 试举例说明机器、机构和机械有何不同？1-2 试举例说明何谓零件、部件及标准件？1-3 机械设计过程通常分为几个阶段？各阶段的主要内容是什么？1-4 常见的零件失效形式有哪些？1-5 什么是疲劳点蚀？影响疲劳强度的主要因素有哪些？1-6 什么是磨损？分为哪些类型？1-7 什么是零件的工作能力？零件的计算准则是如何得出的？1-8 选择零件材料时，应考虑那些原则？1-9 指出下列材料牌号的含义及主要用途： Q275 、40Mn 、40Cr 、45 、ZG310570 、QT6003。第2章 现代设计方法简介2-1 简述三维CAD系统的特点。2-2
2、试写出优化设计数学模型的一般表达式并说明其含义。2-3 简述求解优化问题的数值迭代法的基本思想。2-4 优化设计的一般过程是什么？2-5 机械设计中常用的优化方法有哪些？2-6 常规设计方法与可靠性设计方法有何不同？2-7 常用的可靠性尺度有那些？2-8 简述有限元法的基本原理。2-9 机械创新设计的特点是什么？2-10 简述机械创新设计与常规设计的关系。第3章 平面机构的组成和运动简图3-1 举实例说明零件与构件之间的区别和联系。3-2 平面机构具有确定运动的条件是什么?3-3 运动副分为哪几类？它在机构中起何作用？3-4 计算自由度时需注意那些事项？3-5 机构运动简图有何用途？怎样绘制机
3、构运动简图？3-6 绘制图示提升式水泵机构的运动简图，并计算机构的自由度。3-7 试绘制图示缝纫机引线机构的运动简图，并计算机构的自由度。3-8 试绘制图示冲床刀架机构的运动简图，并计算机构的自由度。3-9 试判断图a、b、c所示各构件系统是否为机构。若是，判定它们的运动是否确定（图中标有箭头的构件为原动件）。3-10 计算图a、b、c、d、e、f所示各机构的自由度，如有复合铰链、局部自由度、或虚约束请指出。并判定它们的运动是否确定（图中标有箭头的构件为原动件）。第4章 平面连杆机构4-1四杆机构的急回特性是何含义？什么条件下机构才具有急回特性？4-2什么是四杆机构的死点？试举出几个利用和克服
4、死点的实例。4-3试述压力角的概念，并分析它对机构的工作性能有什么影响？4-4 举例说明铰链四杆机构的三种演化方法。4-5 如图所示，已知AD =250 mm；BC =265 mm；CD =110 mm；AB = 60 mm，且是主动件。试确定： 该铰链四杆机构的类型； 该机构的行程速比系数K。4-6 分析图示偏置曲柄滑块机构有曲柄的条件。当取滑块为主动件时，试确定机构的死点位置。4-7 如图所示，已知铰链四杆机构各杆长度，试问： 是铰链四杆机构中的哪种基本机构； 若AB是原动件，在图中画出此机构最小传动角出现的位置； 若以AB为原动件，该机构有无急回特性，为什么？4-8 试设计一脚踏轧棉机的
5、曲柄摇杆机构。如图所示，要求踏板机构CD在水平位置上下各摆10，且CD的长度500 mm ，AD的长度是1000 mm。试用图解法求曲柄AB和连杆BC的长度？4-9 试用图解法设计一自动上料机所用的偏置曲柄滑块机构，如图所示。要求曲柄主动时，行程速比系数K = 1.4，被推运的工件的长度l = 40 mm，初选偏距e = 20 mm ，工作行程最大压力角为 max = 45。滑块的行程H应比工件的长度略大些，以保证料斗上的工件能顺利下落。4-10 试用图解法设计一摆动导杆机构，已知机架长度为50 mm，行程速比系数K = 2，求曲柄的长度。4-11 试用图解法设计曲柄摇杆机构ABCD。已知摇杆
6、CD长度是75mm，行程速比系数K =1.5，机架AD长度为100 mm。摇杆的一个极限位置与机架间的夹角CDA = 45。4-12 已知某操纵装置采用图示铰链四杆机构，要求两连架杆的对应位置为1=45，1=50；2=80，2=70；3= 120，3=110。试用解析法确定各杆的长度。第5章 凸轮机构5-1 凸轮机构常用的四种从动件运动规律中，哪种运动规律有刚性冲击？哪种运动规律有柔性冲击？哪种运动规律没有冲击？5-2 在图示偏置直动从动件盘形凸轮机构中，已知AB段为凸轮推程廓线，试在图上标出推程运动角t 。5-3 已知从动件升程h = 30 mm， t =150， s = 30， h =12
7、0， s = 60，从动件在推程作简谐运动，在回程作等加速等减速运动，试用作图法或公式计算绘出其运动线图s 2t、v 2t和a 2t。5-4 设计图示偏置直动从动件盘形凸轮。已知凸轮以等角速度1顺时针方向回转，偏距e =10 mm，凸轮基圆半径r0 = 60 mm，滚子半径rT =10 mm，从动件的升程及运动规律与题5-2相同，试用图解法绘出凸轮的轮廓并校核推程压力角。5-5 已知条件同题5-4，试用解析法通过计算机辅助设计求 凸轮理论轮廓和实际轮廓上各点的坐标值（每隔10计算一点），推程压力角的最大值 max，并打印凸轮轮廓。5-6 在图示自动车床控制刀架移动的滚子摆动从动件凸轮机构中，已
8、知l OA = 60 mm，l AB =36 mm，r0 = 35 mm，rT = 8 mm。从动件的运动规律如下：当凸轮以角速度1逆时针方向回转150时，从动件以简谐运动向上摆15；当凸轮自150转到180时，从动件停止不动；当凸轮自180转到300时，从动件以简谐运动摆回原处；当凸轮自300转到360时，从动件又停止不动。试绘制凸轮轮廓。5-7 试设计一平底直动从动件盘形凸轮机构。已知凸轮以等角速度1逆时针方向回转，凸轮的基圆半径r 0 = 40 mm，从动件升程h =20 mm， t = 120， s = 30， h = 120， s = 90，从动件在推程和回程均作简谐运动。试绘出凸轮
9、的轮廓。5-8 用作图法求图示中各凸轮从图示位置转过45后机构的压力角，并在图上标注出来。第6章 齿轮机构6-1 渐开线齿轮上哪一圆的压力角为标准值？哪一圆的压力角最小？一般所说压力角是指哪个圆上的压力角，压力角取50会有何问题？6-2 现有4个标准齿轮：m 1 = 4 mm ，z 1 = 25，m 2 = 4 mm， z 2 = 50，m 3 = 3 mm，z 3 = 60； m 4 = 2.5 mm， z 4 = 40；试问: 哪些齿轮的渐开线形状相同？ 哪些齿轮可以配对正确啮合？ 哪些齿轮可用同一把滚刀切制？6-3 斜齿轮和锥齿轮的当量齿轮以及当量齿数是如何定义的，其意义何在？6-4 渐
10、开线变位齿轮和标准齿轮相比较，哪些参数和尺寸发生了改变？哪些未发生改变？6-5 试述所学各种齿轮机构的一对齿轮的正确啮合条件。6-6 蜗杆机构的传动比如何计算？能否用分度圆直径之比表示其传动比？为什么？6-7 为何要引入蜗杆直径系数q ?6-8 有一对外啮合正常齿标准直齿圆柱齿轮机构，已知：m = 2.5 mm，a = 112.5 mm，i = 2.6。试计算这对齿轮的分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径；齿顶高、齿根高、全齿高、顶隙和公法线长度和分度圆弦齿厚。6-9 一对外啮合的标准直齿圆柱齿轮的小齿轮丢失，现测得大齿轮：z 2 = 52，da2 = 135 mm，m = 2.5 mm，a =
11、 112.5 mm。试确定这对齿轮的齿制以及小齿轮的齿数和齿顶圆直径，以便配制。6-10 标准直齿圆柱齿轮机构中的一对齿轮，已知模数m n = 2 mm， = 20，z 1 = 20，z 2 = 40，若安装中心距a = 61 mm，试问 这对齿轮是否属于标准安装？ 此时，节圆半径与分度圆半径、啮合角与压力角是否相等？6-11 用齿条插刀切制一直齿圆柱齿轮。已知被加工齿轮轮坯的角速度 1 = 5 rad/s，刀具的移动速度为0.375 m/s ，刀具的模数m = 10 mm，压力角 = 20，试问： 被加工齿轮的齿数z 1 = ? 如果齿条的中线距离齿轮坯中心为77 mm，则被加工齿轮的分度圆
12、齿厚是多大？6-12 一对正常齿制的外啮合标准斜齿圆柱齿轮z 1 = 33，z 2 = 66，m = 5 mm。试问： 若标准中心距a = 250 mm，试求螺旋角、分度圆直径d和齿顶圆直径d a； 若不改变模数和齿数，能否将这对齿轮装在中心距为255 mm的两平行轴上。6-13 已知一对正常齿制渐开线标准斜齿圆柱齿轮a = 250 mm，z 1 = 23，z 2 = 98，m n = 4 mm，试计算其螺旋角、端面模数、端面压力角、当量齿数、分度圆直径、齿顶圆直径和齿根圆直径。6-14 已知一对正常齿制等顶隙收缩的渐开线标准直齿圆锥齿轮，轴交角=90，z 1 = 17，z 2 = 43，m
13、= 3 mm，试求两轮的分度圆锥角、分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、锥顶距、齿顶角、齿根角、顶锥角、根锥角和当量齿数。6-15 已知蜗杆机构的参数如下：蜗杆头数z 1 =2，蜗杆直径系数q =8，蜗轮齿数z 2 = 46，模数m =8 mm 。试计算该蜗杆机构的传动比i、中心距a及蜗杆和蜗轮的主要尺寸。第7章 间歇运动机构7-1 试比较棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构及凸轮间歇运动机构的特点和用途。7-2 槽轮机构的运动特性系数 = 0.4表示什么意义? 为什么运动特性系数必须大于零而小于1? 五个槽的单销槽轮机构的运动特性系数等于多少?7-3 已知槽轮的槽数z=6，拨盘的圆销数K=1，
14、转速n = 60 r/min，求槽轮的运动时间t d和静止时间t j。7-4 设计一槽轮机构，要求槽轮机构的运动时间等于停歇时间，试选择槽轮的槽数和拨盘的圆销数。 7-5 在六角车床上六角刀架转位用的槽轮机构中，已知槽数z=6，槽轮的静止时间tj=5/6 s，槽轮的运动时间td=2 s，求槽轮机构的运动系数及所需的圆销数K。第8章 联 接8-1 试比较普通螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹的特点，各举一例说明它们的应用。8-2 螺纹的自锁性和效率各与哪些因素有关？8-3 试计算普通螺纹M20、M201.5的螺纹升角；并说明在静载荷下这两种螺纹能否自锁（已知摩擦因数f = 0.10.15）。8-4 将承受轴向变载荷的联接螺栓的光杆部分的直径缩小，有什么好处？8-5 如图所示三块板用4个M10螺栓固定，若螺栓的性能等级为4.6，装配时控制预紧力，接合面间的摩擦因数f = 0.15，求其允许的最大横向拉力F。8-6 如图所示为一拉杆螺纹联接，已知拉杆上的拉力F为50000 N，载荷稳定，拉杆材料为Q235钢（对照螺栓的性能等级为4.6），试设计此联接。8-7 一凸缘联轴器，允许传递的最大转矩T为1500 Nm（静载荷），材料为HT250。半联轴器用4个M16铰制孔螺栓联接成一体，螺栓的性能等级为4.8，
