《机械基础》复习题及答案
一、 名词解释
1.机械：机器、机械设备和机械工具的统称。
2.机器：是执行机械运动，变换机械运动方式或传递能量的装置。
3.机构：由若干零件组成，可在机械中转变并传递特定的机械运动。
4.构件：由若干零件组成，能完成某种运动的单元
5.零件：构成机械的最小单元，也是制造的最小单元。
6.标准件：是按国家标准(或部标准等) 大批量制造的常用零件。
7.自由构件的自由度数：自由构件三维空间运动，具有六个自由度。
8.约束：起作用的物体，称为约束物体，简称约束。
9.运动副：构件之间的接触和约束，称为运动副。
10.低副：两个构件之间为面接触形成的运动副。
11.高副：两个构件之间以点或线接触形成的运动副。
12.平衡：是指物体处于静止或作匀速直线运动的状态。
13.屈服极限：材料在屈服阶段，应力波动最低点对应的应力值，以σs表示。
14.强度极限：材料σ-ε曲线最高点对应的应力，也是试件断裂前的最大应力。
15.弹性变形：随着外力被撤消后而完全消失的变形。
16.塑性变形：外力被撤消后不能消失而残留下来的变形。
17.延伸率：δ=(l1-l)/l×100％，l为原标距长度，l1为断裂后标距长度。
18.断面收缩率：Ψ=(Ａ－Ａ1)/ Ａ×100％，Ａ为试件原面积，Ａ1为试件断口处面积。
19.工作应力：杆件在载荷作用下的实际应力。
20.许用应力：各种材料本身所能安全承受的最大应力。
21.安全系数：材料的极限应力与许用应力之比。
22.正应力：沿杆的轴线方向，即轴向应力。
23. 力矩：力与力臂的乘积称为力对点之矩，简称力矩。
24. 力偶：大小相等，方向相反，作用线互相平行的一对力，称为力偶
25. 内力：杆件受外力后，构件内部所引起的此部分与彼部分之间的相互作用力。
26. 轴力：横截面上的内力，其作用线沿杆件轴线。
27.应力：单位面积上的内力。
28.应变：ε=Δl/l，亦称相对变形，Δl为伸长(或缩短) ，l为原长。
29.合力投影定理：合力在坐标轴上的投影，等于平面汇交力系中各力在坐标轴上投影的代数和。
30.强度：构件抵抗破坏的能力。
31.刚度：构件抵抗弹性变形的能力。
32.稳定性：受压细长直杆，在载荷作用下保持其原有直线平衡状态的能力。
33.硬度：是指材料抵抗其他物体在表面压出凹陷印痕的能力。
34.冲击韧性：材料抵抗冲击破坏能力的指标。
35.弹性系数：材料抵抗弹性变形的能力。
36.虎克定律：在轴向拉伸(或压缩) 时，当杆横截面上的应力不超过某一限度时，杆的伸长(或缩短) Δl与轴力N及杆长l成正比，与横截面积Ａ成正比。
37.重心：整个物体的重力是物体每一部分重力的合力，合力的作用点，就是物体的重心。
38.拉(压)杆的强度条件：拉(压)杆的实际工作应力必须小于或等于材料的许用应力。
39.死点位置：当曲柄摇杆机构的连杆和从动件共线时，即为死点位置。
40.急回性质：平面连杆机构中的摇杆往复摆动时所需时间一般并不相同，要求返回空行程明显快于工作行程。
41.凸轮基圆：凸轮轮廓曲线的最小半径所作的圆。
42.间歇运动机构：指专用于产生从动件间歇运动的机构。
43.齿廓啮合基本定律：一对定速比传动齿轮的齿廓曲线的公法线始终与两轮的连心线交于定点。
44.节点：啮合线与两轮连心线的交点必是定点，即为节点。
45.节圆：过节点作一对相切的圆，称为节圆。
46.分度圆：直径等于齿数乘模数的圆，称为分度圆。
47.正确啮合条件：两齿轮的模数必须相等；两齿轮的压力角必须相等。
48.连续传动的条件：一对齿轮必须满足正确啮合条件，而且重合度ε＞1。
49.螺纹公称直径：螺纹大径。
填空题
1. 机械是 机器 、机械设备 和 机械工具 的总称。
2. 力的三要素是指 大小 、方向 和 作用线 。
3. 平面汇交力系平衡的必要和充分条件是合力为零。
4. 平面力偶系平衡的必要和充分条件是平面力偶系中各个分力偶矩的代数和为零。
5. 刚体的平面运动可以分解为平动和转动两种基本运动。
6力的合成与分解应遵循力的平行四边形法则。
7已知一对啮合齿轮的转速分别为n1、n2，分度圆直径为D1、D2，齿数为z1、z2，则其传动比i= n1／n2= D2／D1= z2／z1。
8铰链四杆机构的杆长为a=60mm，b=200mm，c=100mm，d=90mm。若以杆Ｃ为机架，则此四杆机构为双摇杆机构。
9在铰链四杆机构中，与机架相连的杆称为连架杆，其中作整周转动的杆称为曲柄，作往复摆动的杆称为摇杆，而不与机架相连的杆称为连杆。
10平面连杆机构的死点是指连杆和从动件共线位置。
11. 平面连杆机构曲柄存在的条件是①曲柄应为最短杆②曲柄与最短杆之和小于或等于另外两
杆长度之和。
12. 平面连杆机构的行程速比系数Ｋ=是指工作与返回时间之比为1：，平均速比为。
13. 凸轮机构的基圆是指以凸轮轮廓曲线的最小半径作的圆。
14. 凸轮机构主要由凸轮、从动件和机架三个基本构件组成。
15. 带传动的主要失效形式是打滑与断裂。
16. 普通Ｖ带的断面型号分为Y、Z、A、B、C、D、E七种，其中断面尺寸最小的是Y型。
17. 链传动的主要失效形式有：链条铰链磨损 和链条断裂。
18. 链的长度以链节数表示，一般应取为偶数。
19. 符合齿廓啮合基本定律的齿廓有渐开线、摆线和、圆弧曲线等。
20. 渐开线的形状取决于基圆。
21. 一对齿轮的正确啮合条件为：模数相等与分度圆压力角相等。
22. 一对齿轮连续传动的条件为：一对齿轮必须满足正确啮合条件，而且重合度E＞1。
23. 圆锥齿轮传动是惟一适用于相交轴的齿轮传动。
24. 普通三角螺纹的牙形角为60°度。
25. 常用联接螺纹的旋向为右旋。
26. 普通螺栓的公称直径为螺纹大径。
二、 判断题
1. 二力平衡的必要和充分条件是：二力等值、反向、共线。(√)
2. 合力一定大于分力。(×)
3. 只受两力作用但不保持平衡的物体不是二力体。(√)
4. 平面汇交力系平衡的必要和充分条件是力系的力多边形封闭。(√)
5. 画力多边形时，变换力的次序将得到不同的结果。(×)
6. 力的作用点沿作用线移动后，其作用效果改变了。(×)
7. 力对一点之矩，会因力沿其作用线移动而改变。(×)
8. 力偶合成为一个合力。(×)
9. 力偶在任何坐标轴上的投影代数和恒为零。(√)
10. 力偶就是力偶矩的简称。(×)
11. 合力偶矩等于每一个分力偶矩的矢量和。(√)
12. 在四杆机构中，曲柄是最短的连架杆。(×)
13. 压力角越大对传动越有利。(×)
14. 在曲柄摇杆机构中，空回行程比工作行程的速度要慢。15. 曲柄滑块机构是由曲柄摇杆机构演化而来的。(√)
(×)
16. Ｙ型Ｖ带所能传递的功率最大。(×)
17. 带传动的小轮包角越大，承载能力越大。(√)
18. 选择带轮直径时，直径越小越好。(×)
19. 链传动一般用于传动的高速级。(×)
20. 链传动是一种摩擦传动。(×)
21. 滚子链的节距p越大，则承载能力越大。(√)
22. 渐开线上各点的压力角不同，基圆上的压力角最大。(×)
23. 基圆直径越大渐开线越平直。(√)
三、 简答题：
1. 构件与零件的主要区别是什么
答：构件运动的最小单元，而零件是制造的最小单元。
2. 何谓标准件它最重要的特点是什么试列举出五种标准件。
答：是按国家标准(或部标准等) 大批量制造的常用零件。最重要的特点是：具有通用性。例如：螺栓、螺母、键、销、链条等。
3.什么叫二力杆
答：一个杆件所受二力大小相等、方向相反、作用在两铰中心连线上。
4. 什么是自锁
答：当主动力位于摩擦锥范围内，不论增加多少，正压力和摩擦力的合力与主动力始终处于平衡状态，而不会产生滑动，这种现象称为自锁。
5.何谓“截面法”，它与静力学中的“分离体”有何区别
答：截面法是揭示和确定杆件内力的方法。分离体是取消约束后的实物，用以画出所受全部主动力和约束反力的受力图。
6.根据构件的强度条件，可以解决工程实际中的哪三方面的问题
答：①校核强度、②确定截面尺寸、③确定载荷。
7.铰链四杆机构的基本形式有哪几种各有何特点
答：基本形式有三种：曲柄摇杆机构、双摇杆机构、双曲柄机构。曲柄摇杆机构：一般曲柄为原动件，作等速转动，连杆和摇杆为从动件分别作平面运动和往复摆动。双摇杆机构：两连架杆均为摇杆的四杆机构。双曲柄机构：两连架杆均为曲柄的四杆机构。
8.什么是机架、连架杆、连杆最短的连架杆是否一定是曲柄
答：机架：固定不动的杆；连架杆：与机架相连的杆；连杆：不与机架相连的杆。只有当曲柄与
最长杆之和小于戊等于其他两杆长度之和时，最短的连架杆才是曲柄。
9.连杆机构的压力角是确定值还是变化值它对机构的传力性能有何影响
答：连杆机构的压力角是变化值。压力角小使传动运转轻便，机械效率高。
10.如何判断四杆机构是否有急回性质极位夹角θ与急回性质有何关系
答：判断四杆机构是否有极位夹角θ；如θ越大，行程速比系数Ｋ越大，急回特性越好。
11棘轮机构的从动件转角如何调整
答：①调节主动曲柄长度，以改变棘轮摇杆的摆动角度；②采用遮板调节棘轮的转角；③反变棘轮的转向。
12槽轮机构有何特点
答：槽轮机构结构简单，效率高，能较平稳地改变从动件的角速度实现周期性的转位。但槽数较少的外槽轮机构高速运转时会产生冲击和振动。
13为了避免带的打滑，将带轮上与带接触的表面加工的粗糙些以增大摩擦力，这样处理是否正确，为什么
答：不可以。由于带传动工作时存在弹性滑动，粗糙表面将加速带的疲劳破坏。
14何谓带传动的弹性滑动和打滑能否避免
答：弹性滑动：带具有弹性，紧边拉力大，应变大，松为拉力小，应变小。当带由紧边侧进入主动轮到从松边侧离开主动轮有个收缩过程，而带由进入从动轮到离开从动轮有个伸长过程。这两个过程使带在带轮上产生弹性滑动。弹性滑动不能避免。
打滑：由于张紧不足，摩擦面有润滑油，过载而松弛等原因，使带在带轮上打滑而不能传递动力。打滑能避免。
15在设计带传动时为什么要带速v、小带轮直径d1和带轮包角α
答：带速大则离心拉应力大，所以v＜30m/s；小带轮直径d1小则弯曲拉应力大，造成工作应力过大在交变应力作用下，带将产生疲劳破坏；一般要求带轮包角α≥120°，以防带与带轮接触弧长不足，带在轮上打滑。
16为什么渐开线能满足齿轮的啮合基本定律
答：因为啮合点始终在公法线上。。
17螺杆螺纹的牙型有哪几种各有什么特点
答：①三角形螺纹：牙形角为60°、自锁性好、牙根厚、强度高，用作联接螺纹；②矩形螺纹：牙形角为0°、传动效率最高，但牙根强度低、制造较困难、对中精度低、磨损后间隙较难补偿，应用较少；③梯形螺纹：牙形角为30°、牙根强度高、对中性好、便于加工、传动效率较高、磨损后间隙可以调整，常用作双向传动螺纹；④锯齿形螺纹：工作面牙形斜角为3°、非工作面牙形斜角为30°、效率高、牙根强度高，用作单向传动螺纹。
18有何区别各用于何种工作场合
答：①粗牙螺纹：应用最广，②细牙螺纹：牙型和螺距小、螺纹升角小、小径大、强度高、自锁性好，但不耐磨、易滑扣，用于薄壁管件、受振动的联接和微调机构中。
19渐开线有哪些几何性质如何用作图表示渐开线任一点的压力角
答：见教材，“渐开线齿廓的几何性质”。
20标准直齿圆柱齿轮的主要参数有哪些
答：模数m、齿数z、压力角α。
21什么是力矩力矩有何特点
答：力与力臂的乘积称为力对点之矩。特点是：①当力的作用线通过矩儿心时，力臂为零，力矩亦为零；②当力沿其作用线移动时，力臂和力矩值不变；③当力不变，矩心改变时，会引起力臂变化，力矩的大小或转向也会随之改变。
22为什么大多数螺纹联接必须防松防松措施有哪些
答：在静载何作用下或温度变化不大时，螺纹联接不会自行松脱，而在冲击、振动、受变载荷作用或被联接件有相对转动等，螺纹联接可能逐渐松脱而失效，因此，必须防松。
防松措施有：①靠摩擦力防松；②机械防松；③破坏螺纹副防松。
7. 螺纹联接预紧后，螺栓与被联接件各受到什么载荷
答：螺栓受拉，被联接件受压。
五、单项选择题：
1. Ｂ是构成机械的最小单元，也是制造机械时的最小单元。
Ａ. 机器；Ｂ.零件；Ｃ.构件；Ｄ.机构。
2. 物体上的力系位于同一平面内，各力汇交于一点，又不全部平行，称为 A 。
Ａ. 平面汇交力系；B.平面任意力系；Ｃ. 平面平行力系；Ｄ. 平面力偶系。
3. 零件在Ｃ长期作用下将引起疲劳破坏。
Ａ. 静应力；Ｂ.剪应力；Ｃ. 交变应力；Ｄ. 正应力。
4. 两个构件之间以线或点接触形成的运动副，称为Ｂ。
Ａ. 低副；Ｂ.高副；Ｃ. 移动副；Ｄ. 转动副。
5. 材料的弹性系数Ｅ愈大，则杆件的变形Ａ。
Ａ. 愈小；Ｂ. 愈大；Ｃ. 相等。
6.曲柄摇杆机构的压力角是Ａ。
Ａ.连杆推力与运动方向之间所夹的锐角；Ｂ.连杆与从动摇杆之间所夹锐角； Ｃ.机构极位夹角的余角；Ｄ.曲柄与机架共线时，连杆与从动摇杆之间所夹锐角。
7. 带传动是借助带和带轮间的Ｂ来传递动力和运动的。
Ａ. 啮合；Ｂ.磨擦；Ｃ. 粘接。
8. 图示铰链四杆机构是Ｂ。
Ａ. 曲柄摇杆机构；Ｂ.双曲柄机构；Ｃ. 双摇杆机构。
9. 能实现间歇运动的机构是Ｃ。
Ａ. 曲柄摇杆机构；Ｂ. 双摇杆机构；Ｃ. 槽轮机构； Ｄ. 齿轮机构。
10. 链传动属于Ｂ传动。
Ａ. 摩擦传动；Ｂ. 啮合传动；Ｃ. 两者均不是。
11. 曲柄摇杆机构的死点发生在Ｃ位置。
Ａ. 主动杆与摇杆共线；Ｂ. 主动杆与机架共线；Ｃ.从动杆与连杆共线；Ｄ. 从动杆与机架共线。
12. Ｂ是链传动承载能力、链及链轮尺寸的主要参数。
Ａ. 链轮齿数； Ｂ.链节距；Ｃ. 链节数；Ｄ. 中心距 。
13. 为避免使用过渡链节，设计链传动时应使链条长度为Ａ。
Ａ. 链节数为偶数； Ｂ. 链节数为小链轮齿数的整数倍；
Ｃ. 链节数为奇数； Ｄ. 链节数为大链轮齿的整数倍。
14. 一对渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合的条件是Ｄ。
Ａ. 两齿轮的模数和齿距分别相等； Ｂ. 两齿轮的齿侧间隙为零；
Ｃ. 两齿轮的齿厚和齿槽宽分别相等；Ｄ. 两齿轮的模数和压力角分别相等。
14. 渐开线的形状取决于Ｂ直径。
Ａ. 节圆；Ｂ. 基圆；Ｃ. 分度圆；Ｄ. 齿顶圆。
15. Ａ是齿轮最主要的参数 。
Ａ. 模数； Ｂ. 压力角；Ｃ. 分度圆；Ｄ. 齿数。
16. 国家标准规定，标准渐开线齿轮的分度圆压力角α=Ｄ。
Ａ. 35°； Ｂ. 30°；Ｃ. 25°；Ｄ. 20°。
17. 圆锥齿轮传动适用于Ａ传动。
Ａ. 相交轴； Ｂ. 平行轴；Ｃ. 交错轴。
18. 不能用于传动的螺纹为Ａ螺纹。
Ａ. 三角形； Ｂ. 矩形 ；Ｃ. 梯形；Ｄ. 锯齿形。
19. 普通螺纹的公称直径是Ｃ。
Ａ. 螺纹的中径； Ｂ. 螺纹的小径；Ｃ. 螺纹的大径。
20.杆长不等的铰链四杆机构，若最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和，且以最短杆为机架，则该机构是 B 机构。
（A）曲柄摇杆机构； （B）双曲柄机构 （C）双摇杆机构
21.曲柄摇杆机构中，曲柄为主动件时，____C___死点位置；
（A）曲柄与连杆共线时为 （B） 摇杆与连杆共线时 （C） 不存在
六.分析题与计算题：
1. 试列举出三种实现间歇运动的机构。(凸轮机构、棘轮机构、槽轮机构。)
2. 试列举出三种将转动变成直动的机构。(曲柄滑块机构、凸轮机构、齿轮-齿条机构。)
3. 一对标准渐开线直齿圆柱齿轮，模数m=4mm，传动比i=3(允差3％) 。试确定齿轮齿数、中心距、齿顶高、齿根高、全齿高、齿距、齿厚、齿槽宽、。(a. Z2=50，b. d1=68mm，a=268mm，
hf=5mm，ha=4mm，h=9mm，da1=76mm，df1=58mm，p=12.57mm，s=e=6.28mm)
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, 试计算大齿轮的主要几何尺寸及这对齿轮的传动比。
解：78=m(24+2)
m=3
a=m/2(z1+z2)
135=3(24+z2)/2
z2 =66
da2=3*66+2*3=204
df2=3*66-2**3=
i=66/24=
5.已知一标准直齿圆柱齿轮副，其传动比i=3,主动齿轮转速n1=750r/min，中心距a=240mm，模数m=5mm。试求从动轮速度 n2 ,以及两齿轮数z1和z2。（9分）
答案：n2=250r/min z1=24 z2=72
6．某平带传动，主动轮直径D1=80mm，转速n1=1450r/min，欲使从动轮转速n2=290r/min，则求传动比i和从动轮直径D2。
答案：i=5 D2=400mm
