机械设计基础试题
《机械设计基础IA》习题集
绪 论
一、判断题（正确T，错误F）
1.构件和零件的主要区别是：构件是运动单元，而零件是制造单元。（ ）
2.构件可以由多个零件组成，也可以由一个零件组成。（ ）
3.习惯上用“机械”一词作为机器和机构的总称，因此，二者的功能是完全一样的。（ ）
4.机械设计基础课程的研究内容是：机械中常用机构和通用零件的工作原理、结构特点、基本的设计理论和计算方法。（ ）
二、简答题
1.简述机构与机器的异同及其相互关系。
2.简述机械的基本含义。
3.简述构件和零件的区别与联系。
4.简述“机械运动”的基本含义。
5.简述“机械设计基础”课程的主要研究对象和内容。
6.简述“机械设计基础”课程在专业学习中的性质。
第1章平面机构的自由度和速度分析
一、判断题（正确T，错误F）
1.两构件通过点或线接触组成的运动副为低副。（ ）
2.机械运动简图是用来表示机械结构的简单图形。（ ）
3.两构件用平面低副联接时相对自由度为1。（ ）
4.将构件用运动副联接成具有确定运动的机构的条件是自由度数为1。（ ）
5.运动副是两构件之间具有相对运动的联接。（ ）
6.对独立运动所加的限制称为约束。（ ）
7.由于虚约束在计算机构自由度时应将其去掉，故设计机构时应尽量避免出现虚约束（ ）
8.在一个确定运动的机构中，计算自由度时主动件只能有一个。（ ）
二、单项选择题(在空格处填上正确答案的字母代号)
1.两构件通过点或线接触组成的运动副称为 ；
A.高副；
B.低副；
C.转动副；
D.移动副。
2.在计算机构的自由度时，每个高副会使机构失去 个自由度；
A.1；
B.2；
C.3；
D.0。
3.在计算机构的自由度时，K个构件汇交而成的复合铰链具有 个转动副；
A.K-1；
B.K；
C.K+1；
D.不确定。
4.在计算机构的速度瞬心数目时，若机构有K个构件，则该机构具有 个速度瞬心；
A.K(K-1)/2；
B.K；
C.(K-1)/2；
D.K(K+1)/2。
5.三个彼此作平面运动的构件共有三个速度瞬心，且它们位于 ；
A.同一条直线上；
B.两条交叉直线上；
C.多边形上；
D.三角形上。
6.在平面机构中，肯定不包含 运动副；
A.高副；
B.球面副；
C.转动副；
D.移动副。
7.当给下述机构一个原动件时， 机构具有确定运动；
A.图3；
B.图4；
C.图1；
D.图2。
三、简答题
1.简述机构运动简图的主要作用，它能表示出原机构哪些方面的特征？
2.机构自由度的定义是什么？一个平面自由构件的自由度为多少？
3.平面运动副中，低副和高副各引入几个约束？
4.机构具有确定运动的条件是什么？当机构的原动件数少于或多于机构的自由度时，机构的运动将发生什么情况？
5.运动链和机构关系如何？
6.何为平面机构？
7.试述复合铰链、局部自由度和虚约束的含义？为什么在实际机构中局部自由度和虚约束常会出现？
四、计算题
1.计算机构自由度，若有复合铰链、局部自由度和虚约束，请加以说明
2.计算图示连杆机构的自由度，为保证该机构具有确定的运动，需要几个原动件？为什么？
3.图示机构中，已知各个构件的尺寸及角速度ω2的大小和方向，试确定机中所有速度瞬心，并指出哪些是绝对瞬心，哪些是相对瞬心？并用瞬心法确定构件4的角速度ω4的大小（写出表达式即可）和方向。
第2章平面连杆机构–习题与答案
一、判断题（正确T，错误F）
1.任何平面四杆机构出现死点时对工作都是不利的，因此应设法避免。 （ ）
2.铰链四杆机构存在曲柄的条件是最短杆与最长杆之和大于或等于其余两杆长度之和。（ ）
3.低副联接的三个构件不能组成机构，只能构成一个构件。 （ ）
4.机构处于死点位置时，机构中的从动件将出现自锁或运动不确定现象。 （ ）
5.极位夹角是从动件在两个极限位置时的夹角。 （ ）
6.在铰链四杆机构中，通过取不同构件作为机架，则可以分别得到曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。 （ ）
7.平面四杆机构中，压力角越小，传动角越大，机构的传动性能越好，效率越高。 （ ）
二、单项选择题
1.在下列平面四杆机构中，无论以哪一构件为主动件，都不存在死点位置（ ）。
A.曲柄摇杆机构
B.双摇杆机构
C.双曲柄机构
D.曲柄滑块机构
2.为使机构顺利通过死点，常采用在高速轴上装（ ）增大惯性。
A.齿轮
B.飞轮
C.凸轮
D.蜗轮
3.当曲柄为主动件时，曲柄摇杆机构的最小传动角总是出现在（ ）。
A.连杆与曲柄成一条线时
B.连杆与机架成一条线时；
C.曲柄与机架成一条线时
D.曲柄、连杆与机架成一条线时。
4.无急回特性的平面四杆机构，其极位夹角为（ ）。
A.
B.
C.
D.
5.一曲柄摇杆机构，若改为以曲柄为机架，则将演化为（ ）
A.曲柄摇杆机构
B.双曲柄机构
C.双摇杆机构
D.导杆机构
6.铰链四杆机构ABCD中，AB为曲柄，CD为摇杆，BC为连杆。若杆长lAB=30mm，lBC=70mm，lCD=80mm，则机架最大杆长为（ ）
A.80mm
B.100mm
C.120mm
D.150mm
7.在下列平面四杆机构中，一定无急回特性的机构是（ ）
A.曲柄摇杆机构
B.摆动导杆机构
C.对心曲柄滑块机构
D.偏置曲柄滑块机构
三、填空题
1.在曲柄摇杆机构中，当曲柄等速转动时，摇杆往复摆动的平均速度不同的运动特性称为 。
2.当压力角α大到某一数值时，不论推力为多大，都不能使从动件运动，凸轮机构将发生 。
3.平面四杆机构中，已知行程速比系数为K，则极位夹角的计算公式为 。
四、简答题
1.从运动副类型的角度看，什么是连杆机构？机构中的连杆一般做什么运动？
2.铰链四杆机构有哪几种基本型式？
3.铰链四杆机构可以通过哪几种方式演化成其他型式的四杆机构？试说明曲柄摇块机构是如何演化而来的？
4.何谓偏心轮机构？它主要用于什么场合？
5.何谓连杆机构的压力角、传动角？它们的大小对连杆机构的工作有何影响？以曲柄为原动件的偏置曲柄滑块机构的最小传动角?min发生在什么位置？
6.何为平面连杆机构？平面四杆机构具有哪些基本特征？
7.铰链四杆机构存在曲柄的必要条件是什么？铰链四杆机构有哪几种形式，如何判断？
8.根据图中所注尺寸判断下列铰链四杆机构是曲柄摇杆机构、双曲柄机构、还是双摇杆机构，并说明为什么。
五、设计计算题
1.如图所示，设已知四杆机构各构件的长度为a=240mm，b= 600mm，c=400mm，d= 500mm。试问：
1)当取杆4为机架时，是否有曲柄存在？
2）若各杆长度不变，能否以选不同杆为机架的办法获得双曲柄机构和双摇杆机构？如何获得？
3)若a、b、c三杆的长度不变，取杆4为机架，要获得曲柄摇杆机构，d的取值范围应为何值？
2.在图示的曲柄摇杆机构中，lAB=15mm，lAD=130mm，lCD= 90mm。试证明连杆长度只能限定在55mm~ 205mm内。
3.如图所示一偏置曲柄滑块机构，曲柄AB为原动件，长度为lAB= 25mm，偏距e= 10mm，已知最大压力角αmax= 300。试求：
（1）滑块行程H；
（2）机构的极位夹角θ和行程速比系数K。
4.设计一偏置曲柄滑块机构，已知滑块的行程速度变化系数K=1.5，滑块的冲程lC1C2=50mm，导路的偏距e= 20mm，求曲柄长度a和连杆长度b。
5.设计一铰链四杆机构，已知摇杆CD的长度lCD=150mm，摇杆的两极限位置与机架AD所成的角度ψ1= 30o,ψ2= 90o，机构的行程速比系K=1，试确定曲柄AB和连杆BC的长度。
6.在图示的四杆机构中，LAB=60mm，LCD=90mm，LAD=LBC=120mm，ω2=10rad/s,试用瞬心法求：
1)当φ=165°时，点的速度vc；
2)当φ=165°时，构件3的BC线上速度最小的一点E的位置及速度的大小；
3)当vC=0时，φ角之值(有两个解)。
（图为示意图、请以ul=0.003m/mm作图）
7.设计一脚踏轧棉机的曲柄摇杆机构。AD在铅垂线上，要求踏板CD在水平位置上下各摆动10°且=500mm，=1000mm。试用图解法求曲柄AB和连杆BC的长度。
8.设计一曲柄摇杆机构。已知摇杆长度，摆角，行程速比系数。试根据≥的条件确定其余三杆的尺寸。
第3章凸轮机构
一、判断题（正确T，错误F）
1.凸轮机构出现自锁是由于驱动力小造成的。 （ ）
2.在凸轮从动件运动规律中，等速运动的加速度冲击最小。 （ ）
3.适用于高速运动的凸轮机构从动件运动规律为余弦加速度运动。（ ）
4.基圆是凸轮实际廓线上到凸轮回转中心距离最小为半径的圆。（ ）
5.若要使凸轮机构压力角减小，应增大基圆半径。 （ ）
6.凸轮机构的从动件按简谐运动规律运动时，不产生冲击。 （ ）
二、单项选择题
1.设计凸轮机构，当凸轮角速度和从动件运动规律已知时，则 。
A.基圆半径越大，压力角越大
B.基圆半径越小，压力角越大
C.滚子半径越小，压力角越小
D.滚子半径越大，压力角越小
2.凸轮机构的从动件选用等加速等减速运动规律时，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
3.在设计直动滚子从动件盘形凸轮机构时，若发生运动失真现象，可以 。
A.增大滚子半径
B.减少基圆半径
C.增大基圆半径
D.增加从动件长度
4.在下列凸轮机构中，从动件与凸轮的运动不在同一平面中的是 。
A.直动滚子从动件盘形凸轮机构
B.摆动滚子从动件盘形凸轮机构
C.直动平底从动件盘形凸轮机构
D.摆动从动件圆柱凸轮机构
5.与连杆机构相比，凸轮机构最大的缺点是 。
A.设计较为复杂
B.惯性力难以平衡
C.点、线接触，易磨损
D.不能实现间歇运动
6. 有限值的突变引起的冲击为刚性冲击。
A.位移
B.速度
C.加速度
D.频率
7.对于转速较高的凸轮机构，为减小冲击振动，从动件运动规律宜采用 运动规律。
A.等速
B.等加速等减速
C.正弦加速度
8.若从动件的运动规律为等加速等减速运动规律、简谐运动规律或正弦加速度运动规律，当把凸轮转速提高一倍时，从动件的加速度是原来的 倍。
A.1
B.2
C.4
D.8
9.当凸轮基圆半径相同时，采用适当的从动件导路偏置可以 凸轮机构推程的压力角。
A.减小
B.增加
C.保持原来
10.滚子从动件盘形凸轮机构的滚子半径应 凸轮理论廓线外凸部分的最小曲率半径。
A.大于
B.小于
C.等于
11.直动平底从动件盘形凸轮机构的压力角 。
A.随凸轮转角变化
B.随从动件运动规律变化
C.随从动件导路偏置距离变化
D.等于常数
12.在设计直动滚子从动件盘形凸轮机构的实际廓线时，发现压力角超过了许用值，且廓线出现变尖现象，此时应采取的措施是 。
A.减小滚子半径
B.加大基圆半径
C.减小基圆半径
13.设计一直动从动件盘形凸轮，当凸轮角速度ω及从动件运动规律v=v（s）不变时，若αmax由40°减小到20°，则凸轮尺寸会 。
A.增大
B.减小
C.不变
14.用同一凸轮驱动不同类型（尖顶、滚子或平底式；直动或摆动式）的从动件时，各从动件的运动规律 。
A.相同
B.不同
C.在无偏距时相同
15.直动从动件盘形凸轮机构中，当推程为等速运动规律时，最大压力角发生在行程 。
A.起点
B.中点
C.终点
三、填空题
1.设计凸轮机构，若量得其中某点的压力角超过许用值，可以用 方法使最大压力角减小。
2.凸轮机构是由 、 、 三个基本构件组成的。
3.理论轮廓曲线相同而实际轮廓曲线不同的两个对心直动滚子从动件盘形凸轮机构，其从动件的运动规律是 的。
4.凸轮轮廓形状由从动件的 决定。
四、简答题
1.什么是凸轮机构传动中的刚性冲击和柔性冲击？
2.什么是凸轮实际轮廓的变尖现象和从动件（推杆）运动的失真现象？它对凸轮机构的工作有何影响？如何加以避免？
3.一滚子从动件盘形凸轮机构，若凸轮实际轮廓线不变而将滚子半径增大，则从动件的运动规律是否变化？
4.对于直动从动件盘形凸轮机构，欲减小推程压力角，有哪些常用措施？
5.凸轮机构的从动件分别采用等速运动、等加速等减速运动、简谐运动和摆线运动规律时，是否会引起刚性或柔性冲击？
五、设计计算题
1.图示为尖顶对心直动从动件盘形凸轮机构。已知凸轮为一偏心圆，其半径R=40mm，圆心C点到固定铰链O点的距离S=20mm，从动件导轨延伸线通过固定铰链O点，试求：
1）在图上画出凸轮的基圆并求出其半径r0
2）求出从动件的升程h大小并在图上标出
3）写出图上A点的压力角大小
2.一偏置直动尖项从动件盘形凸轮机构如图所示。已知凸轮为一半径R=30mm的偏心圆盘，几何中心为A，回转中心为O，从动件偏距OD=e=10mm，OA=10mm。凸轮以等角速度顺时针方向转动。当凸轮在图示位置，即ADBD时，试求：
（1）凸轮的基圆半径r0；
（2）图示位置的凸轮机构压力角；
（3）图示位置的凸轮转角；
（4）图示位置的从动件的位移s； 提示：要求在图上画出r0、、。
3.试标出在图示位置时凸轮机构的压力角；凸轮从图示位置转过900后从动件的位移和凸轮机构的压力角。
4.图示为一尖端移动从动件盘形凸轮机构。已知从动件尖端与凸轮廓线在B点接触时为起始位置（φ=0），试用图解法求出：（1）当凸轮从图示位置转过900时，从动件的位移量s。（2）当从动件尖端与凸轮廓线在B点接触时，凸轮机构的压力角α。
第4章齿轮机构
一、判断题（正确T，错误F）
1.齿廓啮合基本定律是两齿轮齿廓过任意接触点的公法线必通过连心线上一个定点。（ ）
2.为保证齿轮传动瞬时角速度之比恒定，齿廓曲线必须采用渐开线。 （ ）
3.渐开线的形状决定于基圆的大小。 （ ）
4.渐开线直齿圆柱齿轮传动可以看成为一对分度圆纯滚动。 （ ）
5.渐开线齿轮传动啮合角等于分度圆压力角。 （ ）
6.正常齿渐开线标准直齿外齿轮齿根圆有可能大于基圆。 （ ）
7.斜齿圆柱齿轮的标准模数和压力角在法面上。 （ ）
8.斜齿圆柱齿轮传动的重合度大于相同端面模数的直齿圆柱齿轮的重合度。 （ ）
9.斜齿圆柱齿轮不根切的最少齿数小于直齿圆柱齿轮的最少齿数。 （ ）
10.两个斜齿圆柱齿轮只要法面模数相等、法面压力角相等，则不论二者的分度圆螺旋角是否相等均能正确啮合。 （ ）
11.负变位齿轮分度圆齿槽宽小于标准齿轮的分度圆齿槽宽。 （ ）
12.斜齿圆柱齿轮传动调整中心距可采用改变分度圆螺旋角，也可以采用齿轮变位。（ ）
13.只要齿轮的最少齿数小于17，则采用任何齿轮轮齿加工方法都会出现根切现象。（ ）
14.一对直齿圆锥齿轮正确啮合的条件是两轮模数相等、压力角相等和两轮的锥距相等。（ ）
二、单项选择题
1.渐开线齿廓上某点的压力角是指该点所受正压力方向与（ ）方向线之间所夹的锐角。
A.滑动速度
B.相对速度
C.绝对速度
D.转速
2.渐开线齿廓在基圆上的压力角为（ ）。
A.20°
B.15°
C.0°
D.45°
3.渐开线标准齿轮是指模数、压力角、齿顶高系数和径向间隙系数均为标准值，且分度圆齿厚（ ）齿槽宽的齿轮。
A.等于
B.小于
C.大于
D.不确定
4.当齿轮中心距稍有改变时，（ ）保持原值不变的性质称为可分性。
A.瞬时角速度之比
B.啮合角
C.压力角
D.重合度
5.渐开线齿轮传动的啮合角等于（ ）上的压力角。
A.基圆
B.分度圆
C.齿顶圆
D.节圆
6.渐开线标准直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是（ ）相等。
A.齿数
B.模数
C.分度圆压力角
D.基圆齿距
7.渐开线直齿圆柱齿轮传动的重合度是实际啮合线段与（ ）的比值。
A.分度圆齿距
B.基圆齿距
C.理论啮合线长度
D.公法线长度
8.斜齿轮端面模数（ ）法面模数。
A.小于
B.等于
C.大于
D.不一定
9.正变位齿轮的分度圆齿厚（ ）标准齿轮的分度圆齿厚。
A.小于
B.等于
C.大于
D.小于且等于
10.齿轮变位后，（ ）发生了改变。
A.分度圆
B.基圆
C.模数
D.齿根圆
11.用标准齿条型刀具加工的渐开线标准直齿轮时，不发生根切的最少齿数为（ ）。
A.15
B.16
C.17
D.18
三、填空题
1.渐开线的形状取决于 ，基圆半径越大，渐开线越 。
2.渐开线齿廓上任一点的压力角为过该点的 与该点的 线所夹的锐角，渐开线上离基圆越远的点，其压力角 。
3.渐开线齿廓的优点：（1） ；（2） ；（3） 。
4.模数是齿轮最重要的参数，已经标准化，其数值为 与π之比，模数越大，轮齿尺寸 ，承载能力 。
5.渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合的条件是 。
6.渐开线直齿圆柱齿轮连续传动的条件为 。
7.齿轮轮齿切削法按原理分为 和 两大类。
8.用同一把标准齿条刀具加工齿数相同的标准齿轮、正变位齿轮和负变位齿轮，三者的齿数、模数、压力角、分度圆和基圆 (不变，增加，减小)，正变位齿轮分度圆齿厚 (不变，增加，减小)，齿槽宽 (不变，增加，减小)。
四、简答题
1.什么是齿廓啮合基本定律？为什么渐开线齿轮能保证瞬时传动比不变？
2.请写出一对标准直齿圆柱齿轮正确啮合的条件、连续传动的条件。
3.经测量知一渐开线标准直齿圆柱齿轮的齿顶圆直径，该齿轮齿数，试求其模数和主要几何尺寸。
4.已知外啮合正常齿标准斜齿圆柱齿轮传动的齿数，，法面模数，法
面压力角，螺旋角。试求：该齿轮传动的中心距及两轮的分度圆直径。
5.渐开线齿廓啮合有哪些主要特点？
6.渐开线标准直齿轮的基本参数有哪些？其中哪些是标准参数？
7.齿轮模数的单位是什么？模数大小与齿轮尺寸之间有无关系？
8.试说明齿轮的分度圆与节圆、压力角与啮合角之间的区别，什么情况下会相等（重合）？
9.试分析标准齿轮标准安装与非标准安装的特点。
10.渐开线齿轮的连续传动条件是什么？重合度大小对齿轮传动有何影响？
11.标准齿条有何特点？齿轮齿条啮合传动有何特点？
12.何谓根切？有何危害？如何避免根切？
13.平行轴斜齿轮机构的啮合特点是什么？其正确啮合条件及连续传动条件与直齿轮有何异同？
14.斜齿轮的当量齿轮有何作用？
五、计算题
1.设有一渐开线标准齿轮，z?26 ，m?3mm，ha*＝１，??20?，求其齿廓线在分度圆和齿顶圆上的曲率半径及齿顶圆压力角。
2.已知一对渐开线标准外啮合直齿圆柱齿轮传动的模数m?5mm、压力角??20?、中心距a?350mm、传动比i12?9/5，试求两轮的齿数、分度圆直径、齿顶圆直径、基圆直径以及分度圆上的齿厚和齿槽宽。
3.设有一对外啮合直齿轮的齿数z1?30 、z2?40，模数m?20mm，压力角??20?，齿顶高系数ha*?1。试求当中心距a’?725mm时，两轮的啮合角?’。又当?’?22?30’时，试求其中心距a’。
4.两个渐开线标准直齿圆柱齿轮，其??20?，ha*? 1，在标准安装下传动。若两轮齿顶圆正好通过对方的啮合极限点Ｎ，试求两轮理论上的齿数z应为多少？
5.已知一对斜齿轮传动，z1?20 ，z2?40 ，mn?8mm，?n?20? ，??15?（初选值），han*?1，试求中心距a（应圆整，并精确重算?）及zv1、zv2。
6.一标准渐开线直齿圆柱齿轮，测得齿轮顶圆直径da=208mm，齿根圆直径df=172mm，齿数z=24，试求该齿轮的模数m和齿顶高系数。
7.一对正确安装的渐开线标准直齿圆柱齿轮（正常齿制）。已知模数m=4mm，齿数z1=25，z2=125。求传动比i，中心距a。并用作图法求实际啮合线长和重合度
第5章轮 系
一、判断题（正确T，错误F）
1.定轴轮系是指各个齿轮的轴是固定不动的。 （ ）
2.单一周转轮系具有一个转臂。 （ ）
3.单一周转轮系中心轮和转臂的轴线必须重合。 （ ）
4.周转轮系中的两个中心轮都是运动的。 （ ）
5.转化轮系的传动比可用定轴轮系求解，因此转化轮系中的数值为有齿轮g到j间所有从动轮齿数相乘积与所有主动轮齿数相乘积的比值。 （ ）
6.行星轮系和差动轮系的自由度分别为1和2，所以只有差动轮系才能实现运动的合成或分解。（ ）
二、单项选择题
1.行星轮系的自由度为（ ）。
A.1
B.2
C.3
D.1或2
2.（ ）轮系中必须有一个中心轮是固定不动的。
A.定轴
B.周转
C.行星
D.差动
3.（ ）轮系中两个中心轮都是运动的。
A.定轴
B.周转
C.行星
D.差动
4.（ ）轮系不能用转化轮系传动比公式求解。
A.定轴
B.混合
C.行星
D.差动
5.每个单一周转轮系具有（ ）个转臂。
A.0
B.1
C.2
D.3
6.每个单一周转轮系中心轮的数目应为（ ）。
A.3
B.2
C.1
D.1或2
7.每个单一周转轮系中，转臂与中心轮的几何轴线必须（ ）。
A.交错
B.相交
C.重合
D.平行
8.两轴之间要求多级变速传动，选用（ ）轮系合适。
A.定轴
B.行星
C.差动
D.B和C
9.三轴之间要求实现运动的合成或分解，应选用（ ）。
A.定轴轮系
B.行星轮系
C.差动轮系
D.A和B
三、填空题
1.轮系的主要功用是 、 、
、 。
2.定轴轮系是指 。
3.周转轮系是指 。
4.求解混合轮系的传动比，首先必须正确地把混合轮系划分为 和各
个 ，并分别列出它们的 计算公式，找出其相互联系，然后 。
四、计算题
1.在图示的轮系中，已知各轮的齿数Z1=2（右旋），Z2=60，Z4=40，Z5=20，Z6=40，齿轮3，4，5，6均为标准安装的标准齿轮，且各齿轮的模数相同。当轮1以n1=900r/min按图示方向转动时，求轮6转速的大小和方向。
2.已知齿数Z1=12,Z2=28 , Z2＇=14 , Z3= 54。求iSH
3.如图所示的2K－H轮系中，z1＝z2＝20,z3＝60
求：1)轮3固定。求i1H。
2)n1=1,n3=-1,求nH及i1H的值。
3)n1=1,n3=1, 求nH及i1H的值。
4.已知图示轮系中z1＝44，z2＝40, z2＇＝42,z3＝42，求iH1
15
