一、判断题(判断下列所述是否正确，正确填入“√”号。错误则填“×”号。每题2分。共24分)

01  平面机构的原动件个数必定有且只能有一个。(×)

02  平面连杆机构中，连杆与从动件之间所夹锐角称为压力角。(×)

03  曲柄的极位夹角θ越大，机构的急回特性也越显著。(√)

04  曲柄摇杆机构的极位夹角"是指摇杆在两个极限位置的夹角。(×)

05  曲柄摇杆机构是否存在死点与机构主动件的选取有关。(√)

06  任何—个机构中必布山只能有一个构件为机架。(√)

07  若齿轮连续传动，其重合度要小于l。(×)

08  若根据曲柄存在条件已判定某铰链四杆机构中存在曲柄，则此机构是不会成为双摇杆机构的。(×)

09  若力的作用线通过矩心，则力矩为零。(√)

10  三角形螺纹具有较好的自锁性能。螺纹之间的摩擦力及支承面之间的摩擦力都能阻止螺母的松脱。所以，就是在振动及交变载荷作用下也不需要防松。(×)

11  塑性材料的失效主要为屈服失效。(√)

12  套筒联轴器结构简单、径向尺寸小，且装拆时轴无需作轴向移动，所以使用非常广泛。(×)

13  套筒联轴器结构简单、径向尺寸小，适用于对中较好的场合。(√)

14  斜齿轮不产生根切的最少齿数人于直齿轮。(√)

15  斜齿轮的端面参数是标准值。(×)

16  悬挂的小球静止不动是因为小球对绳向下的重力和绳对小球向上的拉力相互抵消的缘故。(×)

17  压力角就是作用于构件上的力和速度的夹角。(×)

18  压入法一般只适用于配合尺寸和过盈量都较小的联接。(√)

19  牙嵌式离合器的强度高，可在两轴有较大速差时结合或分离。(×)

20  研究构件内力的基本方法是截面法。(√)

21  一般来说，滚子轴承比球轴承更能承受冲击，也更适合在较高的转速下工作。(×)

22  由渐开线的形成过程可知，基圆内无渐开线。(√)

23  由渐升线的形成过程可知，基圆内有渐开线。(×)

24  与牙嵌式离合器相比，摩擦离合群的特点是运转中便于结合，能过载打滑可保护其他机件，但传递转矩较小。(√)

25  圆锥齿轮传动是空间齿轮传动。(√)

26  运动副是联接，联接也是运动副。(X)

27  在平面机构中，凸轮副是高副，而齿轮副是低副。(×)

28  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。(×)

29  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。(√)

30  在实际生产中，机构的“死点”位置对工作都是不利的，都要考虑克服。(X)

31  在实际生产中，有时也利用机构的“死点”位置夹紧工件。(√)

32  在运动副中，高副是点接触，低副是线接触。(×)

33  直齿圆锥齿轮的分度圆直径取决于齿数和小端模数。(×)

34  自由度为l的轮系称为行星轮系。(×)

35  如图所示为低碳钢拉伸时的应力一应变曲线。其中，ob段称为弹性阶段，cd段称为强化阶段。(√)

 

二、选择题(每题3分，共24分)

01  渐开线齿廓基圆上的压力角(C)。C．等于零

02  渐开线齿廓形状取决于(C)直径大小。C．基圆

03  铰链四杆机构的杆长为a＝60mm，b＝80mm，c＝l00mm，d＝90mm。若以杆d为连架杆，则此四杆机构(C)。C．有整转副且有一个曲柄

04  阶梯轴上安装轴承的部分被称为(A)。A．轴颈

05  力F使物体绕点O转动的效果，取决于下列因素(C)。C.力与力臂乘积Fd的大小和力F使物体绕O点转动的方向

06  力对物体的作用效果，可使物体(D)。D．运动状态发生改变或产生变形

07  力偶对物体的作用效果，取决于下列因素(C)。C．力偶矩的大小和力偶在作用平面内的转向

08  螺栓联接的使用特点是(C)。C．用于通孔，可经常拆卸

09  普通平键联接传递动力是靠(B)。B．两侧面的挤压力

10  普通平键最常见的失效形式是(A)。A.工作面压溃

11  曲柄摇杆机构中，曲柄为主动件时，(C)为死点位置。C．不存在

12  曲柄摇杆机构中，摇杆为主动件时，(B)死点位置。B．曲柄与连杆共线时为

13  三角带传动和平皮带传动相比较，其主要优点是(A)。A．在传递相同功率时尺寸较小

14  凸轮机构从动杆的运动规律，是由凸轮(B)所决定的。B．轮廓曲线

15  凸轮机构中从动件常用的运动规律，有刚性冲击的是(A)。A．等速运动规律

16  为保证平面四杆机构良好的传力性能，(B)不应小于最小许用值。B．传动角

17  为保证四杆机构良好的机械性能，B()不应小于最小许用值。B．传动角

18  下列机构中，不属于间歇机构的是(C)。C.齿轮机构

19  下列哪项选择是标准外啮合斜齿轮传动的正确啮合条件之—(A)。A．两齿轮的法面模数相等

20  下列型号V带中，哪种具有最人横截面积(D)。D.E型

21  一般情况下，键联接的主要用途是使轮与轮毂之间(C)。C．沿周向固定并传递扭矩

22  一对齿轮啮合时，两齿轮的(D)始终相切。D．节圆

23  一对渐开线直齿圆柱齿轮连续传动的条件是(D)。D.实际啮合线长度大于基圆齿距

24  一个齿轮上的圆有(B)。B．齿顶圆，齿根圆，分度圆，基圆

25  一个机构中对于原动件个数正确的说法是(B)。B．至少有一个

26  在铰链四杆机构中，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)。A．最短杆

27  在轮系中加入惰轮可改变轮系的(B)。B．转向

28  在汽车下部，由发动机、变速器、通过万向联轴器带动后轮差速器的轴属于(A)。A.传动轴

29  在同一轴段上，若采用两个平键时，一般设在(D)的位置。D．相隔180°

30  在下列间歇运动机构中，牛头刨床工作台的进给机构应属于(A)。A．棘轮机构

31  作用在刚体上的二力平衡条件是(B)。B．大小相等、方向相反、作用线相同、作用在同一刚体上

32  A、B、C点分别作用30N、100N、70N的力偶矩，方向如图所示，则1—1截面和2—2截面的扭矩为(C)。C．30N·m，-70N·m

 

33  如图所示，关于轴的结构设计以及轴上零件的安装与定位，不正确的是(C)。

 

34  A、B、C点分别作用10kN、40kN、30kN的力，方向如图所示，则1—1截面和2—2截面的轴力为(A)。A．10kN，-30kN

 

三、简答题(20分)

01.什么是刚度?对有些承受载荷的构件为何要提出刚度要求?(6分) 答：刚度是构件抵抗变形的能力，满足刚度要求是指受力构件的变形量不能超过允许的限度。有时构件在载荷的作用下不会发生破坏，但如果变形过大，也会使构件不能正常工作。因此，对于因受力变形会影响工作性能的构件，必须提出刚度要求。

02.简述闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式和设计准则。(6分) 答：闭式软齿面齿轮的主要失效形式是齿面点蚀，其次是轮齿折断。设计准则：先按齿面接触疲劳强度进行设计，然后按齿根弯曲疲劳强度进行校核。

  03.试举出两种展成法加工齿轮的切削方法，标准直齿渐开线齿轮避免根切的最少齿数是多少? 答：展成法加工齿轮的常用切削方法有插齿与滚齿，标准直齿渐开线齿轮避免根切的  最少齿数是17齿。

04.控制螺纹联接的预紧力有哪些方法?螺纹联接防松方法有哪些? 答：控制螺纹预紧力可使用测力矩扳手和定力矩扳手。螺纹联接常用防松方法有摩擦防松、机械防松、其他防松(或永久防松)等。

05.如图所示三铰拱桥，由左、右两半拱铰接而成。设半拱自重不计，在半拱AB上作用有载荷F，试画出AB、BC构件的受力图。

 

 

每个约束力3分(力FA与FB共线，力F、FB′Fc应汇交)

06.两根圆截面轴，直径分别为40mm和80mm，横截面上的扭矩相同，试求两轴横截面上最大扭转切应力之比。(10分)

 

  切应力为：8：l。    (10分)

07.根据力的可传性，是否可以将作用于BC杆上的力F沿作用线移动到AB杆上?为什么?(10分)

 

不能。力在一个刚体上有可传性，AB和BC是两个构件。    (5分

08图示四杆机构是否存在曲柄，哪个构件为曲柄?若各构件长度不变能否获得双摇杆结构，如何获得?

 (1)L₁+L₄＝30+50<L₂+L₃=40+45，存在曲柄。    (3分)

    (2)构件AB和CD是曲柄，是双曲柄机构。    (3分)

    (3)可以获得双摇杆机构。    (3分)

(4)以BC为机架可以获得双摇杆机构。    (3分)

 

09.如图所示，已知一重为G=100N的物体放在水平面上，其摩擦因数f_s=0.3 。当作用在物体上的水平力F大小分别为10N、20N、40N时，试分析这三种情形下，物体是否平衡?摩擦力等于多少?(12分)

 

答：f_max＝Gf_s＝30N                         (3分)

当F＝10N，f＝F＝10N。物体处于平衡状态         (3分)

    当F＝20N，f＝F＝20N。物体处于平衡状态     (3分)   

    当F＝40N>f_max，f＝30N。物体滑动            (3分)

 

10.V带传动工作时横截面上产生哪些应力?最大应力发生在何处?(8分) V带传动工作时横截面上产生拉力产生的拉应力，离心力产生的拉应力和弯曲应力。(4分)带传动工作时的最大应力出现在V带从紧边绕上小带轮处。(4分)

四、计算题(32分)

1．如图所示的矩形横截面的梁，承受载荷F＝10kN，M＝20kN·m，梁长2d＝2m，材料的许用应力[σ]＝160MPa，求：(共14分)

(1)梁A、B端的约束力；(6分)

(2)最大弯矩Mmax；(4分)

(3)确定横截面的尺寸。(4分)

提示：矩形截面的抗弯截面系数W＝(bh²)/6。

 

  解：(1)求梁A、B端的约束力

由∑M_B=0

 

F_B＝F_A×F=15×10＝5kN，实际方向与假设方向相同

(2)最大弯矩

  最大弯矩发生在A截面的右侧

  M_max＝F·a√F_B·2a=10×1√5×2＝20kN·m

  (3)确定截面尺寸

 

截面宽57mm，高114mm。

2．计算图示机构的自由度，并判断机构是否具有确定的运动。(6分)

 

解：活动构件数  n＝7

    低副数  P_L＝10

    高副数  P_H＝0

    自由度数  F=3×7×2×10＝1

    由于原动件数目与自由度数相等，故机构具有确定的运动

3．已知一标准渐开线直齿圆柱齿轮，其齿顶圆直径d_a1＝77.5mm，齿数z_l＝29。现要求设计一个配对的大齿轮，传动中心距a＝145nlm，试计算这个大齿轮的主要尺寸(分度圆直径d₂、齿顶圆直径d_a2、齿根圆直径d_f2、基圆直径d_b2)。(14分)

解：(1)求大齿轮齿数Z₂

    d_al＝(z_l√2ha*)m

    ∴  m＝2．5mm   

    a=m(Z_l√Z₂)／2

    ∴  Z₂＝87mm

    (2)计算大齿轮的主要尺寸

    d₂＝mZ₂＝2．5×87＝217．5mm

    d_a2=(z₂√2ha*)m＝222．5mm

    d_f2(z₂-2ha*-2c*)m＝211．25mm

    d_b＝d₂COSα＝204．38mm

4．如图所示轮系，已知Z₁＝18、Z₂＝20、Z_2′=25、Z₃＝25、Z_3′＝2、Z₄＝40，求该轮系的传动比，并判断蜗轮4的转向。(6分)

 

解：

  蜗轮顺时针旋转。

1．起重机的水平梁AB，A端以铰链固定，B端用拉杆BC拉住，如图所示。梁重G₁=4kN，载荷重G₂＝12kN，梁长L＝6m，尺寸如图所示，试求拉杆的拉力和铰链A的约束力。

 

．解：取AB为研究对象

 

 

 

 

2．一矩形截面梁，承受载荷F＝10kN，材料的许用应力[σ]=160MPa，试确定横截面尺寸。

    提示；矩形截面的抗弯截面系数为W=

 

解:

最大弯矩   

最大应力   

 

3．计算图示机构的自由度(若存在局部自由度、复合铰链、虚约束请标出)。

解:

B－局部自由度

H－虚约束(或I－虚约束)

构件数     n＝6

低副数   

高副数　　

机构自由度数　Ｆ＝3n－2 － ＝１

4．如图所示的轮系，其中Z₁＝15，Z₂＝25，Z_2′＝15，Z₃＝30，Z_3′＝15，Z₄＝30，Z_4′＝2，Z₅=60，求轮系传动比i15并判断蜗轮5的转向。

 

解：

 

蜗轮转向为逆时针方向。

 

    1．(12分)如图所示的圆形横截面的梁，承受载荷F=10kN，M=20kN·m，梁长20＝4m，

材料的许用应力[σ)＝160MPa，试求：

    (1)梁A、B端的约束力；

    (2)最大弯矩Mmax；

    (3)确定横截面的尺寸。

提示：圆形横截面的抗弯截面系数为

 

 

 

      

2．如图所示机构，计算机构的自由度，并判断机构是否具有确定的运动。(8分)

 

 

3．已知一标准渐开线直齿圆柱齿轮，其齿顶圆直径d_a1=77．5mm，齿数z₁＝29。现要求设计一个大齿轮与其相啮合，传动的安装中心距a＝145mm，试计算这个大齿轮的主要尺寸(分度圆直径d₂、齿顶圆直径d_a2、齿根圆直径d_f2、基圆直径d_b2)。(12分)

 

4．图示所示轮系，已知Z₁=18，Z₂=20，Z_2′＝25，Z₃＝25，Z_3′=2，Z₄=40，求该轮系的传动比，并判断蜗轮4的转向。(8分)

 

1．计算图示机构的自由度。(8分)

 

1．解：活动构件数n＝6    (2分)

    低副数P_L＝8    (2分)

    高剐数P_H＝l    (2分)

    自由度数F＝3n-2P_L-P_H＝3×6-2×8-1＝1               (2分)

2．一渐开线直齿圆柱标准齿轮，已知齿数Z＝25，齿距p＝12.566mm，压力角。＝20°， =l，

＝0.25。试求：该齿轮的分度圆直径，齿顶圆直径、齿根圆直径、基圆直径、齿厚、齿槽宽。(12分)

解：模数m＝p／π＝12.566／π=4mm    分度圆d₁＝mz＝100mm、    (2分)

    齿顶圆d_a＝(Z₁十2 )m＝108mm                     (2分)

    齿根圆d_f＝(Z一2 一2 )m＝90mm                (2分)

基圆d_b＝d₁cosα-100×cos20°＝93.97mm    (2分)

  分度圆齿厚、齿槽宽s＝e＝p/2＝6.28mm      (4分)

3．图示圆截面阶梯杆，直径分别为d₁＝20mm，d₂＝35mm，F₁＝40kN，F₂＝20kN，材料的许用应力[σ]＝150MPa，试校核该杆的强度。(12分)

 

解：(1)求轴力(4分)

  N_l＝F_l＝40kN

  N₂＝F₁十F₂＝60kN

 

  (2)计算应力(4分)   

  σ₁=F_l/A₁=127.39MPa

  σ₂=F₂/A₂=62.39MPa

 

  (3)校核强度(4分)

  [σ]＝150MPa

  σ_l<[σ]    安全

  σ₂<[σ]    安全

1．计算图示机构的自由度。(8分)

 

1．计算机构的自由度    (8分)

    解：活动构件数    n＝5

    低副数    P_L＝7

    高副数    P_H=0

自由度数    F=3n一2P_L—P_H＝3×5—2×7—0=1

2．已知一对外啮合直齿圆柱标准齿轮的Z₁=30，Z₂=45，压力角α=20°，模数m=5mm，齿顶高系数 ，试求齿轮1的分度圆直径，齿顶圆直径，齿根圆直径，两轮啮合传动的中心距和传动比。(10分)

 

3．如图所示吊杆中A、B、C均为铰链连接，已知主动力F＝2kN，AB＝BC＝400mm，BO＝200mm，求两吊杆的受力的大小。(10分)   

 

 

4．简支梁如图所示。已知F=10kN，作用点在梁的中点，梁的全长l=4m，[σ]＝160MPa。试求：

(12分)

    (1)梁A、B端的约束力；(4分)

    (2)画出弯矩图；(4分)

    (3)确定横截面的尺寸，a≥?(4分)

 

2.解：分度圆    d₁=mz＝5×30＝150mm    (2分)

 

 

  

1．计算图示机构的自由度。(8分)

 

解：活动构件数n＝7    (2分)   

          低副数PL＝9    (2分)

          高副数PH＝2    (2分)

    自由度数      F=3n-2PL-PH＝3×7-2×9-2＝l    (2分)

2．已知一标准渐开线直齿圆柱齿轮，其齿顶圆直径d_a1=77.5mm，齿数Z₁=29 。现要求设计一个大齿轮与其相啮合，传动的安装中心距a=145mm，试计算这个大齿轮的主要尺寸(分度圆直径d、齿顶圆直径d _a2、齿根圆直径d _f2)。(10分)

3．如图所示的圆形横截面的梁，承受载荷F=10kN，M=20kN·m，梁长2a=4m，材料的许用应力[σ]=160MPa，求：(共14分)

(1)梁A、B端的约束力；(4分)

(2)画出梁的弯矩图；(6分)

(3)确定横截面的尺寸。(4分)

 

2.解：由d_a1＝(z₁+2h_a^*)m ，77.5＝(29十2)×m。m＝2.5    (2分)