机械设计基础（通用8篇）
机械设计部分
目录 机械零件设计概论 9 联 接 10 齿轮传动 11 蜗杆传动 12 带传 动 13 链传 动 14 轴 15 滑动轴承 16 滚动轴承 联轴器、离合器及制动器 18 弹 簧 机械传动系统设计机械零件设计概论
思 考 题
8-1 机械零件设计的基本要求是什么？
8-2 什么叫失效？机械零件的主要失效形式有几种？各举一例说明。8-3 什么是设计准则？设计准则的通式是什么？ 8-4 复习材料及热处理问题。复习公差与配合问题。8-5 什么是零件的工艺性问题？主要包含哪几方面的问题？
8-6 什么是变应力的循环特性？对称循环应力和脉动循环应力的循环特性为多少？ 8-7 什么是疲劳强度问题？如何确定疲劳极限和安全系数？ 8-8 主要的摩擦状态有哪四种？
8-9 磨损过程分几个阶段？常见的磨损有哪几种？ 8-10 常见的润滑油加入方法有哪种？ 联 接
思 考 题
9-1 螺纹的主要参数有哪些？螺距与导程有何不同？螺纹升角与哪些参数有关？ 9-2 为什么三角形螺纹多用于联接，而矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹多用于传动？为什么多线螺纹主要用于传动？ 9-3 螺纹副的自锁条件是什么？理由是什么？ 9-4 试说明螺纹联接的主要类型和特点。9-5 螺纹联接为什么要预紧？预紧力如何控制？ 9-6 螺纹联接为什么要防松？常见的防松方法有哪些？
9-7 在紧螺栓联接强度计算中，为何要把螺栓所受的载荷增加30%？
9-8 试分析比较普通螺栓联接和铰制孔螺栓联接的特点、失效形式和设计准则。9-9 简述受轴向工作载荷紧螺栓联接的预紧力和残余预紧力的区别，并说明螺栓工作时所受的总拉力为什么不等于预紧力和工作载荷之和。9-10 简述滑动螺旋传动的主要特点及其应用。
9-11平键联接有哪些失效形式？普通平键的截面尺寸和长度如何确定？
9-12 为什么采用两个平键时，一般布置在沿周向相隔180°的位置，采用两个楔键时，相隔90°～120°，而采用两个半圆键时，却布置在轴的同一母线上？ 9-13 试比较平键和花键的相同点和不同点。
9-14 简述销联接、焊接、粘接、过盈联接、弹性环联接和成形联接的主要特点和应用场合。
习题
9-1 试证明具有自锁性螺旋传动的效率恒小于50%。
9-2 试计算M24、M24×1.5螺纹的升角，并指出哪种螺纹的自锁性好。
9-3 图示为一升降机构，承受载荷F =150 kN，采用梯形螺纹，d = 60 mm，d2 = 56 mm，P
= 8 mm，线数n = 3。支撑面采用推力球轴承，升降台的上下移动处采用导向滚轮，它们的摩擦阻力近似为零。试计算：
(1)工作台稳定上升时的效率（螺纹副当量摩擦系数为0.10）。(2)稳定上升时加于螺杆上的力矩。
(3)若工作台以720 mm/min的速度上升，试按稳定运转条件求螺杆所需转速和功率。(4)欲使工作台在载荷F作用下等速下降，是否需要制动装置？加于螺杆上的制动力矩是多少？
题9-3图
题9-4图
F
题9-5图 导向滚轮
9-4 图示起重吊钩最大起重量F = 50 kN，吊钩材料为35钢。
牵曳力FR
齿轮
制动轮
推力球轴承
F
试确定吊钩尾部螺纹直径。
9-5 图示为一用两个M12螺钉固定的牵曳钩，若螺钉材料为Q235钢，装配时控制预紧力，F 结合面摩擦系数f = 0.15，求其允许的最大牵曳力。
9-6 图示为一刚性凸缘联轴器，材料为Q215钢，传递的最大转矩为1400 N.m（静载荷）。联轴器用4个M16的铰制孔用螺栓联接，螺栓材料为Q235钢，试选择合适的螺栓长度，并校核该联接的强度。
题9-6图
题9-7图
9-7 图示为一用两个螺栓联接的钢制扳手。已知扳紧力F = 200 N，有关尺寸如图所示。试分别采用普通螺栓联接和铰制孔螺栓联接两种方案设计此螺栓组，并分析比较设计结果。9-8 在图示夹紧螺栓中，已知螺栓数为2，螺纹为M20，螺栓材料为35钢，轴径d=50 mm，杆长l=300 mm,轴与夹壳之间的摩擦系数f=0.15,试求杆端部作用力F的最大允许值。9-9 图示为一钢制液压油缸，采用双头螺柱联接。已知油压p= 8 MPa，油缸内径D = 250 mm，为保证气密性要求，螺柱间距l不得大于4.5d（d为螺纹大径），试设计此双头
F
d 螺柱联接。
题9-8图
题9-9图
9-10 受轴向载荷的紧螺栓联接，被联接件间采用橡胶垫片。已知螺栓预紧力F= 15000 N，当受轴向工作载荷F = 10000 N时，求螺栓所受的总拉力及被联接件之间的残余预紧力。滑块
差动杆
螺杆
机架 F 9-11 图示为一差动螺旋机构。螺杆与机架固联，其螺纹为右旋，导程SA=4 mm，滑块在机架上只能左右移动。差动杆内螺纹与螺杆形成螺纹副A，外螺纹与滑块形成螺纹副B，当沿箭头方向转动5圈时，滑块向左移动5 mm。试求螺纹副B的导程SB和旋向。
题9-11图
题9-12图
9-12 图示为一小型压床，最大压力为F = 30 kN，采用梯形螺纹，螺杆材料为45钢正火处理，螺母材料为ZCuAl10Fe3。设压头支撑面平均直径Dm等于螺纹中径，操作时螺纹副当量摩擦系数fˊ=0.12，压头支撑面摩擦系数fc=0.10，操作人员每只手用力约200 N，试求该压床的螺纹参数（要求自锁）和手轮直径D。9-13 在题9-6中，已知轴的材料为45钢，工作时有轻微冲击。试为该联轴器选择平键，确定键的尺寸，并校核其强度。齿轮传动
思 考 题
10-1 齿轮传动中常见的失效形式有哪些？齿轮传动的设计计算准则有哪些？在工程设计实践中，对于一般的闭式硬齿面、闭式软齿面和开式齿轮传动的设计计算准则是什么？ 10-2 在齿轮传动设计时，提高齿轮的疲劳强度的方法有哪些？ 10-3 与直齿轮传动强度计算相比，斜齿轮传动的强度计算有何不同？ 10-4 如何确定齿轮传动中的许用接触强度和许用弯曲强度值？
10-5 根据齿轮的工作特点，对轮齿材料的力学性能有何基本要求？什么材料最适合做齿轮？为什么？ 10-6 齿轮传动设计的流程怎样？如何用框图表示？ 10-7 在齿轮结构设计时，齿轮的结构主要由什么参数决定？
习题
10-1 有一直齿圆柱齿轮传动，允许传递功率P，若通过热处理方法提高材料的力学性能，使大、小齿轮的许用接触应力[σH2]、[σH1]各提高30%，试问此传动在不改变工作条件及其他设计参数的情况下，抗疲劳点蚀允许传递的扭距和允许传递的功率可提高百分之几？ 10-2 单级闭式直齿圆柱齿轮传动中，小齿轮的材料为45钢调质处理，大齿轮的材料为ZG270-500正火，P=7.2kW，n1=960r/min，m=4mm，z1=25，z2=73，b1=84mm，b2=78mm，单向转动，载荷有中等冲击，用电动机驱动，试验算此单级传动的强度。10-3 已知开式直齿圆柱传动i=2.3，P=3.2kW，n1=150r/min，用电动机驱动，单向转动，载荷均匀，z1=21，小齿轮为45钢调质，大齿轮为45钢正火，试计算此单级传动的强度。10-4 已知闭式直齿圆柱齿轮传动的传动比i=3.6，n1=1440r/min，P=25kW，长期双向转动，载荷有中等冲击，要求结构紧凑，采用硬齿面材料。试设计此齿轮传动，校核齿轮的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度。
10-5 在题图10-5中，当轮2为主动时，试画出作用在轮2上的圆周力Ft2、轴向力Fa2和径向力Fr2的作用线和方向。题图10-题图10-6
10-6 设两级斜齿圆柱齿轮减速器的已知条件如题图10-6所示，试问：1)低速级斜齿轮的螺旋线方向应如何选择才能使中间轴上两齿轮的轴向力方向相反；2)低速级螺旋角β应取多大数值才能使中间轴上两个轴向力互相抵消。10-7 已知单级斜齿圆柱齿轮传动的P=18kW，n1=960r/min，电动机驱动，载荷平稳，双向转动。已知i=2.3，z1=21，mn=3mm，β=16°15′，b1=85mm，b2=80mm，小齿轮材料为40MnB调质，大齿轮材料为35SiMn调质，试校核此闭式传动的强度。10-8 设计一单级闭式斜齿轮传动，已知P=10kW，n1=1460r/min，i=3.3，工作机有中等冲击载荷。要求采用电动机驱动，选用硬齿面材料，z1=19。试设计此单级斜齿轮传动，校核疲劳强度。10-9 已知闭式直齿圆锥齿轮传动的δ1＋δ2=90°，i=2.7，z1=16，P=7.5kW，n1=840r/min，用电动机驱动，载荷有中等冲击，要求结构紧凑，故大、小齿轮的材料均选为40Cr表面淬火，试计算此传动。蜗杆传动
思 考 题
11-1 蜗杆传动的特点及应用场合是什么？
11-2 为什么蜗轮的端面模数是标准值？蜗杆传动的正确啮合条件是什么？ 11-3 蜗杆直径系数的含义是什么？为什么要引入蜗杆直径系数？
11-4 蜗杆传动的传动比计算公式是什么？它是否等于蜗杆和蜗轮的节圆直径之比？ 11-5 如何进行蜗杆传动的受力分析？各力的方向任何确定？与齿轮传动的受力分析有什么不同？ 11-6 蜗杆传动的主要失效形式是什么？相应的设计准则是什么？
11-7 在蜗杆传动的强度计算中，为什么只考虑蜗轮的强度？蜗杆的强度任何考虑？蜗杆的刚度在什么情况下才需要计算？ 11-8 蜗杆传动的效率受哪些因素影响？为什么具有自锁特性的蜗杆传动，其啮合效率通常只有40%左右？ 11-9 为什么蜗杆传动要进行热平衡的计算？采用什么原理进行计算？当热平衡不满足要求时，可以采取什么措施？
习题
11-1 设某一标准蜗杆传动的模数m=5mm，蜗杆的分度圆直径d1=50mm，蜗杆的头数z1=2，传动比i=20。试计算蜗轮的螺旋角和蜗杆传动的主要尺寸。11-2 对图示的蜗杆传动，请根据已知的蜗杆的螺旋方向和转向，确定蜗轮的螺旋方向和转向。并在图中表出蜗杆和蜗轮的受力方向。
11-3 图示为手动铰车中所采用的蜗杆传动。已知m=8mm，d1=80mm，z1=1，i=40，卷筒的直径D=250mm，试计算：（1）欲使重物上升1m，应转动蜗杆的转数；（2）设蜗杆和蜗轮间的当量摩擦系数为0.18，检验该蜗杆传动是否满足自锁条件；（3）设重物重Q=5kN，通过手柄转臂施加的力F=100N，手柄转臂的长度l的最小值。
题图11-2 题图11-3
11-4 试设计一单级圆柱蜗杆传动：传动由电动机驱动，电动机的功率为7kW，转数为1440r/min，蜗轮轴的转数为80r/min，载荷平稳，单向传动。带 传 动
思 考 题
12-1 带传动主要类型有哪些？各有什么特点？ 12-2 影响带传动工作能力的因素有哪些？ 12-3 带速为什么不宜太高也不宜太低？
12-4 带传动中的弹性滑动和打滑是怎样产生的？对带传动有何影响？ 12-5 带传动的主要失效形式是什么？设计中怎样考虑？ 12-6 为什么带传动通常布置在机器的高速级？
12-7 带传动在什么情况下才会发生打滑？打滑通常发生在大带轮上还是小带轮上？刚开始打滑前，紧边拉力与松边拉力有什么关系？ 12-8 何谓滑动率？滑动率如何计算？ 12-9 带传动中带为何要张紧？如何张紧？
12-10 为何V带轮的轮槽角要小于400？为什么带轮的基准直径越小，轮槽槽角就越小？ 12-13 试分析带传动中参数
1、D1、i和a的大小对带传动的影响。
12-14 试分析比较普通V带、窄V带、多楔带、同步齿形带和高速带传动的特点和应用范围。
习题
12-1 一普通V带传动，已知带的型号为A，两轮基准直径分别为150 mm和400 mm，初定中心距a = 4500 mm，小带轮转速为1460 r/min。试求：(1)小带轮包角；(2)选定带的基准长度Ld；(3)不考虑带传动的弹性滑动时大带轮的转速；(4)滑动率 =0.015时大带轮的实际转速；(5)确定实际中心距。12-2 题12-1中的普通V带传动用于电动机与物料磨粉机之间，作减速传动，每天工作8小时。已知电动机功率P = 4 kW，转速n1=1460 r/min，试求所需A型带的根数。12-3 一普通V带传动传递功率为P = 7.5 kW，带速= 10 m/s，紧边拉力是松边拉力的两倍，即F1=2F2，试求紧边拉力、松边拉力和有效拉力。12-4 设计一破碎机用普通V带传动。已知电动机额定功率为P = 5.5 kW，转速n1= 1440 r/min，从动轮为n2= 600 r/min，允许误差±5%，两班制工作，希望中心距不超过650 mm。12-5 在例题12-1中，已知大带轮轴的直径d = 50 mm，试确定大带轮的材料、各部分尺寸并绘制工作图。链 传 动
思 考 题
13-1 与带传动相比，链传动有哪些优缺点？
13-2 滚子链是如何构成的？其最主要的参数是什么？对传动有何影响？ 13-3 为什么一般链节数选偶数，而链轮齿数多取奇数？
13-4 链传动中为什么小链轮的齿数不宜过少？而大链轮的齿数又不宜过多？ 13-5 何谓链传动的多边形效应？如何减轻多边形效应的影响？ 13-6 在什么条件下链传动瞬时传动比为恒定？此时链速是否也恒定？ 13-7 链传动的紧边拉力和松边拉力各由哪几部分组成？ 13-8 简述滚子链传动的主要失效形式和原因。13-9 简述滚子链传动的布置、润滑和张紧要点。13-10 简述齿形链传动的特点。
习题
a 13-1 在如图所示链传动中，小链轮为主动轮，中心距a =(30～50)p。问在图a、b所示布置中应按哪个方向转动才合理？两轮轴线布置在同一铅垂面内（图c）有什么缺点？应采取什么措施？
a）
b）
c）
题图13-1
13-2 当其它条件相同时，试比较下列两种链传动设计方案的运动不均匀性和附加动载荷，哪一种较好？为什么？（１）p = 15.875 mm，z1=31；（２）p = 31.75 mm，z1=15。13-3 一单排滚子链传动，链轮齿数z1=
21、z2=
53、链型号为10A、链长Lp=100节。试求两链轮的分度圆、齿顶圆和齿根圆直径以及传动的中心距。13-4 题13-3中，小链轮为主动轮，n1= 600 r/min，载荷平稳，试求：（1）此链传动能传递的最大功率；（2）工作中可能出现的失效形式；（３）应采用何种润滑方式。13-5 设计一往复式压气机上的滚子链传动。已知电动机转速n1=960 r/min，功率P = 3 kW，压气机转速n2=320 r/min，希望中心距不大于650 mm（要求中心距可以调节）。13-6 一单排滚子链传动，已知小链轮齿数z1=
17、采用10A滚子链、中心距a = 500 mm，水平布置，传递功率P = 1.5 kW，主动链轮转速n1=130 r/min。设工作情况系数KA=1.2，静力强度安全系数S = 7，试验算此链传动。轴
思 考 题
14-1 轴的功用是什么？
14-2 什么是传动轴、心轴、转轴，他们的区别是什么？
14-3 分析一下自行车的前轴、中轴和后轴的受载情况，他们各属于什么轴？ 14-4 轴的一般设计步骤是什么？ 14-5 轴的常用材料有那些？
14-6 为什么当轴的刚度不够时，选用合金钢来代替普碳钢效果不明显？ 14-7 弯扭合成强度计算时，折算系数的意义是什么？ 14-8 在什么情况下要作轴的刚度计算？
习题
14-1 有一台水泵，由电动机驱动，传递的功率P=4.5kW，轴的转速n=960 r/min，设计时，轴材料采用45号钢，试按强度要求计算出轴所需的最小直径。14-2 已知一传动轴直径d=32mm，转速n=1440 r/min，如果轴上的扭切应力不允许超过50
N/mm2，问此轴能传递多少功率？ 14-3 在图示轴的结构图中存在多处错误，请指出错误点，说明出错原因，并加以改正。
题图14-3 14-4 如图所示单级直齿圆柱齿轮减速器，用电机驱动，电动机的功率P=12kW，转速n=1470r/min，齿轮的模数m=4mm，齿数z1=19，z2=72，若支承间跨距l=180mm（齿轮位于中央），轴材料为45号钢调质。试计算减速器输出轴的最小直径，并进行轴结构设计。
题图14-4 滑动轴承
思 考 题
15-1 滑动轴承的性能特点有哪些？主要的应用场合有哪些？ 15-2 滑动轴承的主要结构型式有哪几种？各有什么特点？
15-3 轴承材料应具备哪些性能？是否存在着能同时满足这些性能的材料？ 15-4 非液体润滑轴承的设计依据是什么？限制p和pv的目的是什么？
15-5 液体动压润滑的必要条件是什么？叙述向心滑动轴承形成动压油膜的过程？ 15-6 找出一滑动轴承应用实例，确定滑动轴承类型，分析其特点和采用滑动轴承的原因。
习
题
15-1 有一滑动轴承，轴转速n =650r/min，轴颈直径d =120mm，轴承上受径向载荷F =5000N，轴瓦宽度B =150mm，试选择轴承材料，并按非液体润滑滑动轴承校核。15-2 现有一非液体润滑径向滑动轴承，轴颈直径d=100mm，轴瓦宽度B=100mm，转速n=1200r/min，轴承材料ZChPbSb 16-16-2，试问该轴承能承受多大的径向载荷？ 15-3 已知一推力轴承，其轴颈结构为空心，大径d0 =120mm，内径d1 =90mm，转速n =300r/min，轴瓦材料为青铜，试求该轴承能承受多大轴向载荷？滚动轴承
思 考 题
16-1 在机械设计中，选择滚动轴承类型的原则是什么？一般优先选用什么类型的轴承？ 16-2 滚动轴承的代号由几部分组成？基本代号又分几项内容？基本代号中各部分代号是如何规定的？ 16-3 滚动轴承的应力特性和主要失效形式是什么？
16-4 什么是滚动轴承的基本额定寿命？什么是滚动轴承的基本额定动载荷？ 16-5 当量动载荷的意义和用途是什么？如何计算？
16-6 滚动轴承寿命计算一般式是什么？考虑温度系数、载荷系数、可靠性系数后的计算公式是什么？ 16-7 何时要进行滚动轴承的静载荷计算？ 16-8 滚动轴承装置结构设计时应考虑哪些问题？ 16-9 自行车前后轮采用的是何种轴承？有什么结构特点？
习
题
16-1 试说明以下滚动轴承的类型、内径尺寸、精度：6210、7207C/P5、N208、31306、51205。16-2 有一深沟球轴承，受径向载荷Fr=8000N，常温下工作，载体平稳，转速n =1440r/min，要求设计寿命Lh =5000h，试计算此轴承所要求的额定动载荷。16-3 根据设计要求，在某一轴上安装一对7000C轴承（如图所示），已知两个轴承的径向载荷分别是：Fr1=1000N，Fr2=2060N，外加轴向力Fa=880N，轴颈d=40mm，转速n =5000r/min，常温下运转，有中等冲击，预期寿命Lh=2000小时，试选择轴承型号。
题图16-3
联轴器、离合器及制动器
思 考 题
17-1 什么是刚性联轴器？什么是弹性联轴器？两者有什么区别？ 17-2 固定式刚性联轴器与可移式刚性联轴器的主要区别是什么？ 17-3 可移式刚性联轴器与弹簧联轴器的异同点是什么？
17-4 参照机械设计手册，进一步了解联轴器、离合器和制动器的主要参数。17-5 拆解自动车上的超越离合器，绘出工作简图。
17-6 观察、分析各种自动车上的制动器和制动系统，绘制出三种以上的制动系统原理简图。
习
题
17-1 电动机与水泵之间用联轴器联接，已知电动机功率P=11kW,转速n=960r/min，电动机外伸轴端直径d1=42mm，水泵轴的直径为d’=38mm，试选择联轴器类型和型号。17-2 由交流电动直接带动直流发电机供应直流电。已知所需最大功率P = 18～20kW，转速n =3000r/min，外伸轴轴径d=45mm。（1）试为电动机与发电机之间选择一种类型的联轴器，并说明理由；（2）根据已知条件，定出型号。弹 簧
思 考 题
18-1 常用弹簧的类型有哪些？各用在什么场合？
18-2 对制造弹簧的材料有身哪些主要要求？常用的材料有哪些？
18-3 设计弹簧时为什么通常取弹旋绕比C为4～16？弹簧旋绕比C的含义是什么？ 18-4 弹簧刚度kp的物理意义是什么？弹簧刚kp与哪些因素有关？ 18-5 什么是弹簧的特性曲线？它与弹簧的刚度有什么关系？
18-6 圆柱螺旋拉，压弹簧受载后，弹簧丝截面上受有哪些载荷？各产生什么样的应力？ 18-7 圆柱螺旋拉，压弹簧的弹簧丝最先损坏的一般是内侧还是外侧？为什么？ 18-8 当圆柱螺旋压缩弹簧有失稳可能时，可采用什么防止措施？
习
题
18-1 已知一压缩螺旋弹簧的弹簧丝直径d＝6mm，中径D2 = 33 mm，有效圈数n＝10。采用II组碳素弹簧钢丝，受边载荷作用次数在103-105次。求：1）允许的最大工作载荷及变形量；2）若端部采用磨平端支承圈结构时（图18-8a），求弹簧的并紧高度Hs和自由高度H 0；3）验算弹簧的稳定性。18-2 试设计一能承受冲击载荷的弹簧。已知：F1=40N，F2=240N，工作行程y＝40mm，中间有30的芯轴，弹簧外径不大于45mm，材料用碳素弹簧钢丝II制造。18-3 设计一压缩螺旋弹簧。已知：采用d＝8 mm的钢丝制造，D2=48mm。该弹簧初始时为自由状态，将它压缩40mm后，需要储能25N.m。求：1）弹簧刚度；2）若许用
２切应力为400N/mm时，此弹簧的强度是否足够？3）有效圈数n。18-4 试设计一受静载荷的压缩螺旋弹簧。已知条件如下：当弹簧受载荷 F1 = 178N时，其长度H1 = 89mm；当F2 = 1160N时，H2 = 54mm；该弹簧使用时套在直径为30mm的芯棒上。现取材料为碳素弹簧钢丝，并要求所设计弹簧的尺寸尽可能小。18-5 一扭转螺旋弹簧用在760mm的门上。当门关闭时，手把上加4.5N的推力才能把门打
2开。当门转到180后，手把上的力为13.5N。若材料的许用力[]1100N/mm。求：1）该弹簧的弹簧丝直径d和平均直径D2；2）所需的初始角变形；3）弹簧的工作圈数。
题图18-5 机械传动系统设计
思 考 题
19-1 传动系统与工作机的作用有何不同？是否所有的机器都有传动系统？ 19-2 选择传动类型的基本原则是什么？
19-3 选择传动路线的主要依据是什么？是否根据工作机的多少确定？ 19-4 布置传动机构顺序时，应考虑哪些因素？
19-5 自行车链传动的主动大链轮齿数z1 = 48，小链轮齿数z2 = 18，车轮直径为28英寸（D
= 711.2mm）。试问：
（1）自行车为什么采用增速传动？能否采用带传动？为什么？（2）自行车行走1公里时，车轮、大链轮和小链轮各要转几圈？
19-6 给出五种把回转运动变为直线运动的机构，画出机构运动简图并说明其特点。
习题
19-1 图示为一运输机的传动方案，试分析该方案中各级传动安排有何不合理之处，并画出正确的传动方案图。
1-电动机；2-链传动； 3-齿轮减速器；4-带传动；5-工作机 题图19-1
19-2 立式搅拌机由电动机远距离传动，连续工作，搅拌机转速n = 40 r/min，电动机转速nd = 1440 r/min，功率P = 5.5 kW。试设计两种以上传动方案，并作比较。
1 1-电动机；2-搅拌机 题图19-2
19-3 图示为一螺旋推力机传动装置，已知电动机功率Pd = 5.5 kW，转速n = 1440 r/min，各齿轮齿数z1=26，z2=156，z3=22，z4=55，螺杆螺距P = 6 mm，取工作机效率w=0.82（包括螺旋传动和轴承效率），滚动轴承效率承=0.98，联轴器效率联=0.99，试求：
（1）传动装置的运动和动力参数；（2）螺旋的推力F；
（3）被推物料的移动速度；
（4）根据以上数据，分析该传动方案是否合适，并另外提出三种传动方案（其中包括一种不用螺旋机构的推力机方案）。
机械原理、机械设计和机械设计基础三门课程是机械类、近机械类专业学生必修的技术基础课, 在教学计划中起着承前启后的作用, 是学生学习后续专业课程的基础。三门课程不仅具有较强的理论性, 同时具有较强的实践性和应用性, 在培养机械类、近机械类工程技术人才中, 具有增强学生机械理论基础, 培养学生实践能力和创新能力的重要作用。
我校机械原理及机械设计教研室承担全校机械原理、机械设计和机械设计基础三门课程的教学任务, 通过几十年的教学实践, 课程建设取得了较好的成绩, 三门课程先后在2003年、2004年和2008年被评为河南省精品课程, 机械原理、机械设计先后在2012年、2013年成为河南省精品资源共享课程。
为了进一步加强课程建设, 自2008年开始, 我们陆续编写出版了三门课程的教材和配套作业集, 现已出版《机械原理》《机械设计基础》《机械原理作业集》《机械设计基础作业集》和《机械设计作业集》5本教材。
1 教材编写指导思想
在教材编写过程中, 我们遵循的指导思想是, 以教学大纲为依据, 以培养学生的综合设计能力为主线, 紧扣学科前沿发展动态, 注重培养学生的工程实践能力和创新设计能力, 为培养应用型高级技术人才奠定良好基础。同时, 力求使教材体现我校办学特色, 结合普通高等院校的学生特点与需求, 遵循适用、够用的原则, 符合地方普通高等院校特点。
2 教材的主要特点
在内容取舍方面, 注意传授知识与培养能力并重;加强逻辑思维能力与形象思维能力的共同培养, 特别加强结构设计能力和计算机应用能力的培养。机械原理着重讲解有关基本概念、基本理论和基本方法, 以传统的机构结构分析、机构运动分析、机器动力学及常用机构的分析与设计为重点, 为提高学生的设计思维和设计创新能力、机构选型、分析与设计的综合能力, 适当增加了有关机构变异创新、组合创新和机械系统运动方案设计的内容;在机构分析与设计的方法上, 既保留了形象直观、易于理解且仍有实际应用价值的图解法, 也介绍了解析法。在机构运动分析的章节中, 不仅介绍了解析法数学模型的建立, 而且介绍了程序设计的方法, 并给出了相应的程序框图和子程序, 这样利于学生熟悉解析法计算、上机的全过程, 真正让学生掌握学过的程序设计知识, 也使学生充分感受到图解法和解析法各自的优势。机械设计内容则重点介绍各种通用机械零部件的设计原理、设计方法及机械设计的一般规律。为了提高学生的结构设计能力, 特别增加了结构设计章节。
在内容的阐述方面, 我们特别注重教学方法的选择。对于学生必须掌握的内容, 尽量讲解详细、分析透彻;而对于一些偏难、繁杂的数学推导, 则适当简化;对教学中学生难以掌握的难点、疑点, 由浅入深, 循序渐进, 重点论述, 使之符合学生认知规律。教材在各章首辅以内容提示, 在各章末增加学习要点, 对各章节的内容进行梳理、总结, 突出重点, 便于学生自学。教材中的图形简洁、形象、直观, 在机械设计教材中, 还增加了机械零件实物图形。为了使学生更好地理解教学内容, 增加了一些典型例题。在传统板书教学的基础上, 结合当前多媒体教学特点, 我们将教材与多媒体教学课件协调配合, 以提高学生听课效率。
作业是课程内容的重要补充, 用以巩固课堂知识。学生通过作业掌握课程基本内容, 学会举一反三, 从而更灵活地应用知识。为了达到这样的目的, 我们编写的作业集, 在题目的内容、覆盖知识点及难易程度等方面与教材一致, 重要的知识点都有对应的作业题, 而且有选择题、判断题、填空题、问答题、设计计算题和结构题等多种题型, 在难度上由浅入深、循序渐进, 题目的数量有一定余量, 可供不同要求、不同层次的学生选择使用。学生在完成作业集的作业后, 即可掌握机械原理、机械设计和机械设计基础解题的基本方法, 掌握课程的主要内容。作业集采用活页形式, 既方便学生作业, 也有利于教师批改, 并使作业规范化。
3 教材的使用情况
《机械原理》等5本教材自出版以来, 面向全国发行, 累计印数达到32 000册, 并在20余所高校中使用或参考, 受到师生广泛好评。师生普遍认为:教材重点突出, 叙述详细, 取材精炼, 深入浅出, 较好地满足了当前高等教育教学的实际需求。
4 体会
通过几年的努力, 机械原理、机械设计和机械设计基础三门课程的教材建设取得了一定的成绩, 教师通过编写教材提高了教学水平。
4.1 教材编写应考虑学生特点与基础
我校是地方普通高等院校, 学生的层次、水平与重点院校不同, 在编写教材的过程中, 要充分考虑学生的知识水平、接受能力, 对课程内容的叙述要更为详细, 过难、过繁的内容要适当简化。
4.2 教材编写应注重实用性
三门课程实践性强, 与生产实际联系紧密, 在教材编写中要注重理论联系实际, 树立工程观念, 如在教材的例题中, 有不同的设计方案, 对不合理的设计有不同的改进方案, 使学生真正理解设计不是千篇一律的, 强化学生的工程意识, 提高设计能力。
4.3 编写教材应遵循教学规律
要尊重学生的认知规律, 先易后难、循序渐进, 根据课程的内在联系, 使教材各部分之间前后呼应、紧密配合。教材的内容要主次分明、详略得当, 文字通俗易懂, 语言自然流畅, 便于组织教学。
5 结束语
【关键词】机械设计基础；教学方法；现代教育
《机械设计基础》是机械类专业的基础课，它的教学成败将直接影响本专业其他课程的理论学习和实践。我们在进行该课的教学过程中，存在着两大难点：一方面是概念多，内容抽象，并且实践性强，极易使学生产生厌学和弃学心理；另一方面是进入高职院校的学生大部分学习基础差，其中有为数不少的学生在高中时就“厌学”，在他们心中，到高职读书不是“我要读书”，而是父母“要我读书”， 缺乏学习兴趣和学习动力。如何在学习《机械设计基础》学科中，帮助他们在建立兴趣和学习自信心的同时.激发他们的思维，培养他们的创造能力，这是摆在所有高职院校专业教师面前的重要任务。在这里本人就高职《机械设计基础》这门课程的教学谈谈自己的看法。
一、导入形象直观，培养学生的学习兴趣。
心理学研究表明，人对事物感知的印象是先入为主，首次认知对后继学习能否顺利进行至关重要。课堂教学的有效导入可控制学生的非智力因素，使学生把注意力较快地集中到学习任务上来。利用学生的好奇心理，结合具体教学内容，有针对性地选择教学媒体，可体现教学的直观性原则。利用这一年龄段学生具有强烈好奇心、凡事易凭兴趣、自我约束能力还不够强的特点，充分组织好每堂课的教学导入，让学生在好奇、兴奋中，无意识地学习某些知识，对学生学好这门课是一项不可缺少的教学手段。虽然许多知识需要有意识记忆，但作为教师，可以有意识地利用学生的“无意识”，引发其“有意识”的产生，达到教与学的目的。夸美纽斯说：“兴趣，是创造一个欢乐和光明的教学环境的重要条件之一。”兴趣是环境和文化的产物，是后天习得的，它是一个人获得知识、发展能力不可或缺的心理素质，又是学习的动力。因此，在课堂教学中，重视培养学生的学习兴趣，创设轻松愉快、生动活泼的课堂气氛，是激发学生学习动力的关键。
1.以“奇”生趣。例如在学习机器的组成一节时，机器能够转换能量，有四个部分组成，分别是动力装置、执行部分、传动部分和操纵或控制部分。讲完之后让学生举例自己常见的机器，如汽车、机床、飞机、拖拉机、三轮车等等，分析它们的组成，这些机器都有动力装置进行能量转换。然后老师设问：“同学们看过《三国演义》吗？”顿时课堂气氛活跃，因为《三国演义》对同学们来说是再熟悉不过了。《三国演义》第一百二回云：诸葛亮造木牛流马，方腹曲头，一脚四足，皆不食水，可以昼夜转运不绝，上山下陵各尽其便。这种交通运输工具是机器吗?是与否的回答异常活跃。老师再追问：“这种交通运输工具有原动机吗？它是什么样的？是发动机、电动机？”回答显然是否定的。这种交通运输工具是一个不消耗能量，经过科学家多少年论证不存在的永动机。经过一番举例讨论后，使学生感到新奇，又很好地掌握了课堂知识，从而激发了学生的学习兴趣。
2.动画生趣。如在学习铰链四杆机构、凸轮机构、间歇运动机构时，采用动画课件，把曲柄摇杆机构的急回特性、死点位置、凸轮机构的从动件运动规律，以及间歇运动机构的特点生动形象地进行演示，这样就在教学过程中使师生之间的信息交流和反馈得以加强。声、像、文、图并茂的教学信息，也增强了教学的艺术效果，增强了学生对学习内容的认识和理解，提高了课堂教学效率。
二、良好的教学方法在《机械设计基础》课教学中的作用
1.启发式教学
高职学生年龄在十八九岁，正是思想活跃的阶段，那种传统的讲授、满堂灌的教学方法对现在的学生是肯定行不通的。而且讲授过多枯燥难懂的理论知识，会阻碍学生主观能动性的发挥。因此在教学中我们应采用启发式教学，提倡“以学生为主体，教师为主导”的教学模式，要允许学生对不理解的问题随时举手发问，并对学生抢接话题发表自己的见解给予肯定，鼓励和引导学生积极参与到课堂教学的每一个环节中来，调动其听课的积极性。
例如在讲齿轮传动、链传动、带传动等内容时，每次在讲一种新的传动时，我们可以让学生思考一下，在日常生活中有哪些传动的实例？自己在哪些地方见过这些机构？它们的工作特点是什么？这样带着问题听课，并在讲解中不断提出新问题，在教师的启发下，学生得到一个自由发挥的空间，调动积极思维，发现解决问题的方法，始终体现主体地位，发挥主观能动性。
2.项目教学法
项目教学法，是指将传统的学科体系中的知识内容转化为若干个教学项目，围绕着项目组织和展开教学，使学生直接参与项目全过程的一种教学方法。是师生通过共同实施一个完整的项目工作而进行的教学活动。一般由确定项目任务、制定工作计划、实施计划、成果展示与评估几部分构成。在项目教学中，学习过程成为一个人人参与的创造实践活动，注重的不是最终的结果，而是完成项目的过程。学生在项目实践过程中，理解和把握课程要求的知识和技能，体验创新的艰辛与乐趣，培养分析问题和解决问题的能力及团队精神和合作能力等。例如项目教学法在铰链四杆机构教学中的实际应用 ：
（1）教学项目的确定。铰链四杆机构是中国劳动社会保障出版社《机械基础》模块六“平面连杆机构”中的课题1，介绍铰链四杆机构的三种基本形式、判断条件及应用，它是课题2铰链四杆机构演化学习的基础，也是后续学习凸轮机构、间歇运动机构的铺垫。由于平面连杆机构能以简单的结构实现复杂的运动规律,而且更以其独特可靠的低副联接形式，倍受广大机械设计人员的瞩目。其在工业、农业、冶金、化工、纺织、食品等机械中的应用实例不胜枚举。如此重要的教学内容，应该探寻一种形式新颖、方法独特的教学方法，以达到良好的教学效果。
（2）工作计划的制定。学生通过观看视频资料和其它班作品，组长组织成员交流探讨填写教师事先发放的学材。然后抽取制作任务。确定本组团队名称及口号；根据组员各自的特点进行角色分配，推选出陈述员、自评员、互评员、信息员，各角色各施其责；依据任务确定设计尺寸,绘制构件图样，讨论设计制作方案。编写制作产品说明书。策划本组学习成果展示方案。
（3）工作计划的实施。小组成员根据计划分工，进行各自的工作,其中遇到的问题可通过教师预先准备的资料查找。在这一过程中，教师的主要任务是关注学生的考虑是否正确，是否周全，并进行新思维的启发，鼓励学生朝目标方向努力。引导他们进一步思索探究,使学生自己在实践中理解知识、掌握知识和运用知识。教师的角色是引导者和协作者,指挥引导学生掌握项目所需知识，完成技能训练。
（4）成果展示与评估。各组陈述员依次上台展示成果、按照本组产品说明书讲解作品；自评员阐述本小组自评结果并给出自评成绩；对应小组的互评员阐述本小组互评结果并给出互评成绩;教师根据制作过程、学习成果以及展示过程的点评，对学生知识目标达成情况给予评价；然后客观公正填写学习质量评价表。填写时评价的结果均用A、B、C、D四个等级来表示、作为本次课各小组的学习成绩。通过开展相互观摩学习,可以巩固本次课学习的新知识，师生共同检测本次课知识目标达成情况；同时渗透德育和职业教育，进一步达成方法能力目标和社会能力目标。
三、现代化教育技术在教学中运用
传统的教学方法只是教师——学生——教材三点一线的简单形式，使学生感到枯燥乏味、难以理解，最终失去学习兴趣。而多媒体教学具有教学信息传输量大、可以有效提高教学效果的特点。对于问题具有化繁为简、化静为动等作用，从而使教学方法生动灵活。
对刚刚从初中升人职高的学生来说，《机械设计基础》课本中新出现的运动副、构件、机构、曲柄、摇杆等术语，他们知之甚少，也缺乏直观的印象。因此教師在教学中要充分利用学校的多媒体资源，将教学内容中抽象的、无法观察的结构和形状逼真地展示在学生面前，充分激发学生的学习兴趣与学习主动性，建立学生的感性认识，从而获得传统教学手段无法达到的效果。在教学方法和教学手段上更应该充分直观地体现零部件的具体构造和运动情况。我在教学中结合专业教学特点，制作了《机械设计基础》多媒体课件，逐步在教学中使用。这样，一方面增大了信息量，另一方面又增强了学生的学习兴趣，使教学质量和效果有了明显提高。
现在的学生大多是“90后”，他们的思想观念、世界观、人生观与过去的学生相比已经有很大的不同，教师也要不断改变、提高自己的认知观念和知识水平.以便更好地适应新的教学环境。我们不仅需要现代化的教学手段，而且需要全新的观念和理论去重新审视和指导教学活动的各个领域和环节，以促进教育的改革与发展，培养高素质人才。这都需要我们在今后的课程教学实践中不断探索，以求完善。
教育家叶圣陶先生说：“所谓教师之主导作用，盖在善于引导启迪，俾使学生自奋其力，自致其知，非谓教师滔滔讲说，学生默默取受。”实践证明，教师滔滔讲说，呕心沥血，方法不当，事倍功半。尤其机械设计基础这门枯燥、繁杂且不系统的课程，若照本宣科，不进行教学信息的双向交流，学生必学之无味，学之困难。所以只有 将“教”与“学”配合好才能更好的完成教学。
第1章机构自由度
1、掌握运动副概念、分类及运动副的自由度。
2、计算自由度及应注意的事项，机构有确定相对运动的条件。
3、绘制机构简图。
第2章平面连杆机构
1、铰链四杆机构三种基本形式，曲柄存在条件，极位夹角，摆角，急回作用，死点，传动角，压力角等概念。
2、含一个移动副四杆机构的四种形式，（注意极位夹角，摆角，急回作用，死点，传动角，压力角等概念）
3、连杆机构演化方法
4、平面连杆机构设计，以k设计为主
第3章凸轮机构
1、了解凸轮机构优缺点及分类。
2、一些概念（升程、回程、停程、工作行程、基圆、理论廓线、实际廓线、压力角等）。
3、运动规律的动力特点及曲线画法。什么是刚性冲击，什么是柔性冲击？
4、凸轮轮廓的设计的图解法（相对运动原理或反转法）。
5、设计凸轮注意事项（基圆半径、结构尺寸、压力角、受力、廓线变尖交叉运动失真之间关系）。
第4章齿轮机构
1、直齿圆柱齿轮五圆两角一中心矩五个基本参数；斜齿圆柱齿轮五圆两角一中心矩计算（在端面上的公式形式与直齿圆柱齿轮一样）。
2、概念：（1）啮合基本定律；（2）渐开线的5条特性；（3）渐开线齿轮传动中心距可分性；（4）各种齿轮传动的正确啮合条件；（5）各种齿轮中哪个面内的模数和压力角为标准值；（6）重合度的含义（连续运动的条件）；（7）根切的原因、危害、避免方法、变位目的；（8）当量齿轮含义及当量齿数（最小根切齿数）。
第5章轮 系
1、定轴轮系：固轮轮系及混合轮系的传动比及转速计算
第6章间歇运动机构
1、棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构的动力特性。
2、槽轮机构的运动特性系数；及其与运动时间及停歇时间的关系。
3、间歇机构应用场合4、能够变连续运动为间歇运动的机构举例；各种运动之间变换所用机构举例。
第7章机械的调速
1、周期性和非周期性速度波动调节方法。
2、飞轮的转动惯量、最大盈亏功、平均角速度，不均匀系数之间关系及分析（7-6式讨论的三点）。
3、飞轮的作用。
第8章机械的平衡
1、静平衡和动平衡的条件及应用场合，及平衡质量和其所在向径的确定。
第9章机械零件设计和计算概论
1、设计零件时应满足的基本要求（工作能力，工艺性，经济性），工作能力准则包括那些?
2、机械零件设计步骤。
3、应力的分类及举例。
4、选材考虑的因素。
第10章联接
1、螺纹的旋向及旋进方向判定。
2、螺旋副的效率与那些参数有关，自锁条件。在同样螺距条件下，单头与多头螺旋副效率如何？为什么三角螺纹用于连接而其他螺纹用于传动？
3、松螺纹联接、仅受预紧力螺纹联接、铰制孔螺纹联接、及同时受预紧力和轴向工作载荷的螺纹联接，这四种联接的受力分析，校核公式，设计公式？紧联接强度公式中1.3的含义？
4、键的失效形式及平键尺寸（b×h，l）选择原则。各种键的工作面及对中性如何。
第11章齿轮传动
1、应用强度公式注意事项，常提的三个问题。
2、受力分析（力的作用点，大小，方向）
3、概念：①齿轮的5种失效形式；开式传动、闭式传动（分软硬齿面）中主要失效形式、次要失效形式；设计准则及公式选用。②点蚀及轮齿疲劳折断部位；齿轮两种应力的循环特性分析。③为什么小齿轮硬度要比大齿轮的高？④斜齿圆柱齿轮比直齿圆柱齿轮承载能力高的原因。
第12章蜗轮蜗杆传动
1、蜗杆传动的受力分析（大小，方向），旋向、转向。
2、概念：
(1)为什么蜗杆传动的传动比大而效率低？
(2)蜗杆传动中那个面内的参数为基本参数，基本参数有m、α。正确啮合条件？
(3)为什么规定蜗杆直径系列(或规定直径系数q)？注意与圆柱齿轮相比时的几个几何参数的不同：
第13章带传动和链传动
1、带的应力分析，即带受几种应力，在带上能画应力分布图，最大应力发生在什么地方。
2、打滑和弹性滑动两个概念区别。
3、带的失效形成（即失效原因）及设计准则
4、小带轮直径与常数关系为什么
5.链传动的失效原因及设计准则（即设计方法）。
6.小链轮齿数z1﹑z2及链节距p选取，他们与链不均匀性及承载能力关系（见各部分注意事项）。
7.特定条件下，带或链的特定功率与系数修正法的涵义。系数变化对承载能力的影响。
第14章轴
1、几个概念：心轴，转轴，传动轴；光轴，阶梯轴，曲轴，折算系数。
2、轴的结构设计几个注意点。
3、轴的设计步骤。
第15章滑动轴承
1、动压油膜形成的必要条件。
2、轴承的分类。
3、摩擦状态？何为液体摩擦滑动轴承和非液体摩擦（混合摩擦）滑动轴承。
4、混合摩擦（非液体摩擦）轴承的条件计算。
5、润滑油的选择依据和原则。
第16章滚动轴承
1、轴承的寿命计算106 转（校核步骤：求支点反力Fr及外部轴向力FA→求内部轴向力F’ →求轴向力Fa→当量动载荷P→寿命L）。
2、概念：①滚动轴承的类型，代号意义②轴承的寿命、可靠度、（基本）额定寿命、（基本）额定动载荷、额定静载荷。③当量动载荷的概念、能够正确选用轴承类型及进行轴承组合设计。
第17章联轴器、离合器和制动器
1、联轴器和离合器的功用和区别
2、联轴器和离合器选用原则
第18章弹簧
1、弹簧功用
2、旋绕比及其与刚度关系
3、簧丝受应力
-1。-1 ：对称循环变应力下，疲劳极限为 2 ：脉动循环变应力下，疲劳极限为 ：静应力下的疲劳极限。
chapter7 7-1 常见的螺栓中的螺纹式右旋还是左旋、是单线还是多线？怎样判别?多线螺纹与单线螺 纹的特点如何
？ 答：常见的螺栓中的螺纹是右旋、单线。根据螺旋线绕行方向科判别右旋与左旋；根据螺旋 线的数目可判别单线还是多线。特点：单线螺纹的螺距等于导程，多线螺纹的导程等于螺距与线数的乘积；单线螺纹由于其 螺旋升角较小，用在螺纹的锁紧，多线螺纹由于其螺纹升角较大，用于传递动力和运动。7-2 螺纹主要类型有哪几种？说明他们的特点及用途。答：机械制造中主要螺纹类型：三角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹、半圆形螺 纹。三角形螺纹：a.普通螺纹：特点为抗拉强度较高，连接自锁作用也较可靠，一般适用于 薄壁零件及受冲击零件的连接。b.管螺纹（半圆形螺纹）：特点为螺纹深度较浅，是专门用来连接管子的。矩形螺纹： 特点为刨面呈矩形、螺母与螺杆对中的精度较差以及螺纹根部强度较弱等缺 点；没有自锁。梯形螺纹：特点为刨面为梯形，效率较矩形螺纹低，没有自锁。多用于车床丝杆等传动 螺旋及起重螺旋中。锯齿形螺纹：效率较矩形螺纹略低，强度较大，没有自锁。在受载很大的起重螺旋及螺 旋压力机中常采用。（三角形螺纹用于连接；锯齿、梯形、矩形用于传动。）7-3 螺旋副的效率与哪些参数有关？各参数变化大小对效率有何影响？螺纹牙型角大小对 效率有何影响？ 答：
为升角，ρ为摩擦角
当摩擦角不变时，螺旋副的效率是升角的函数。牙型角变小，效率变大；牙型角变大，效率变小。（举例矩形螺纹变为三角形螺纹）7-4 螺旋副自锁条件和意义是什么？常用链接螺纹是否自锁？ 答：自锁条件：（一般情况：越小，自锁性能愈好）：螺纹升角 ρ：当量摩擦 角。意义 ：不加支持力 F，重物不会自动下滑。即螺旋副不会自动松脱，当拧紧螺母时，螺旋副的效率总是小于 50%。常用链接螺纹自锁。7-5 在螺纹连接中，为什么采用防松装置？例举几种最典型的防松装置，会出其结构件图，说明其工作原理和机构简图。答：螺纹连接的自锁作用只有在静载荷下才是可靠的，在振动和变载荷下，螺纹副之间会产 3 生相对转动，从而出现自动松脱的现象，故需采用防松装置。举例:
（一）利用摩擦力的防松装置： 原理： 在螺纹间经常保持一定的摩擦力，且附加摩擦力的大小尽可能不随载荷大小变化。（1）弹簧垫圈: 工作原理：弹簧垫圈被压平后，利用其反弹力使螺纹间保持压 紧力和摩擦力（2）双螺母：工作原理：梁螺母对顶，螺栓始终收到附加压力和附加摩擦力的 作用。结构简单，用于低速重载。
（二）利用机械方法防松装置： 原理：利用机械装置将螺母和螺栓连成一体，消除了它们之间相对转动的可能性。（1）开口销：开口销从螺母的槽口和螺栓尾部的孔中穿过，起防松作用。效果 良好。（2）止动垫圈：垫片内翅嵌入螺栓的槽内，待螺母拧紧后，再将垫片的外翅之 一折嵌于螺母的一个槽内。将止动片的折边，分别弯靠在螺 母和被联接件的侧边起防松作用 7-6 将松螺栓连接合金螺栓连接（受横向外力和轴向歪理）的强度计算公示一起列出，是比 较其异同，并作出必要的结论。7-10平键链接可能有哪些失效形式？平键的尺寸如何确定？ 答：失效形式：挤压破坏和剪切 确定尺寸：按挤压和剪切的强度计算，再根据工作要求，确定键的种类；再按照轴的直 径 d 查标准的键的尺寸，键的长度取 且要比轴上的轮毂短。chapter8 8-2 带传动中的弹性滑动和打滑时怎样产生的？它们对带传动有何影响？ 答：弹性滑动：由于带的紧边与松边拉力不等，使带两边的弹性变形不等，所引起的带与轮 面的微量相对滑动为弹性滑动。弹性滑动是不可避免的，对带传动影响不大 打滑：机器出现过载，摩擦力不能克服从动轮上的阻力矩，带沿轮面全面滑动，从动轮 转速急剧降低甚至不动，此现象即为打滑，是带传动的主要失效形式之一，可避免。8-3 带传动中主要失效形式是什么？设计中怎么样考虑？ 答： 主要失效形式： 1.张紧力不足导致的打滑； 2.张紧力过大导致的疲劳损坏； 3.疲劳寿命。设计是必须要考虑：在保证不打滑的情况下（确保工况系数），带应有一定的疲劳强度 或寿命。chapter9 9-1 齿轮传动的最基本要求是什么？齿廓的形状符合什么条件才能满足上述要求？ 答：基本要求是：传动比恒定。齿廓的形状是：渐开线形、摆线形、圆弧齿时满足上述要求。（齿廓的形状必须满足不 论轮齿齿廓在任何位置接触，过触点所做齿廓的公法线均须通过节点。）4 9-2 分度圆和节圆，压力角和啮合角有何区别？ 答：分度圆：为了便于齿廓各部分尺寸的计算,在齿轮上选择一个圆作为计算的基准,该 圆称为齿轮的分度圆.(标准齿轮分度圆与节圆重合且 s=e)标准化的齿轮上压力角和模数均为标准值的圆称为分度圆.节圆：通过节点的两圆具有相同的圆周速度，他们之间作纯滚动，这两圆称为齿轮 的节圆。分度圆、节圆区别：分度圆是齿轮铸造成立后本身具有的，而节圆是在两齿轮运动 啮合时根据其速度而确定出来的。压力角：渐开线上任一点法向压力的方向线（即渐开线在该点的法线）和该点速度 方向之间的夹角称为该点的压力角。啮合角：过节点的两节圆的公切线，与两齿廓公法线间的夹角。压力角、啮合角区别：选取点的不同，压力角的大小也就不同；而只要两齿轮的大 小确定，则其啮合角也就随确定。9-3 一对渐开线标准齿轮正确啮合的条件什么？ 答：1.两齿轮的模数必须相等
m2 ；
2.两齿轮分度圆上的压力角必须相等
9-4 为什么要限制齿轮的最少齿数？对于α=20、正常齿制的标准直齿圆柱齿轮，最少齿数 是多少？ 答：限制最少齿数是为了保证不发生根切，要使所设计齿数大于不产生根切的最少齿数，当 α=20 的标准直齿圆柱齿轮，则 h a =1，则 z min =17。9-12 齿轮轮齿有哪几种失效形式？开式传动和闭式传动的失效形式是否相同？在设计及使 用中应该怎样防止这些失效？ 答：失效形式有：（1）轮齿折断（2）齿面胶合（3）齿面磨粒磨损（4）齿面点蚀（5）塑性变形 开式传动和闭式传动的失效形式不完全相同： 其中磨损和疲劳破坏主要为开式齿轮传动 的失效形式；而齿面点蚀和折断主要为闭式齿轮传动的失效形式。为了防止轮齿折断：在设计时应使用抵抗冲击和过载能力较强的材料。为了避免齿面磨粒磨损：可采用闭式传动或加防护罩等； 为了避免轮齿齿面点蚀：应使用接触应力较大的材料； 为了防止齿面胶合：必须采用粘度大的润滑油（低速传动）或抗胶合能力强的润滑油（高速 传动）。9-13 选择齿轮材料时，为什么软齿面齿轮的小齿轮比大齿轮的材料要好些或热处理硬度要 5 o
高些？ 答：主要由于小齿轮转速高，应力循环次数多，则寿命较短，为了使大小齿轮的寿命接近，则在材料的选取方面要好些或热处理要更高些。9-16 在轮齿的弯曲强度计算中，齿形系数 YF 与什么因素有关？ 答：齿形系数 YF 只与齿形有关，即与压力角α，齿顶高系数 ha 以及齿数 Z 有关。chapter10 10-2 蜗杆传动的啮合效率受哪些因素的影响？ 答：蜗杆传动的啮合效率为：
tan r，则效率受导程角和当量摩擦角的影响。
10-3 蜗杆传动的传动比等于什么？为什么蜗杆传动可得到大的传动比？ 答：蜗杆传动传动比：i=n1/n2 = z2/z1(传动比与齿数成反比)因为蜗杆的齿数可以非常小，小到 z=1，因而可以得到很大的传动比。10-4 蜗杆传动中，为什么要规定 d1 与 m 对应的标准值？ 答：当用滚刀加工蜗轮时，为了保证蜗杆与该蜗轮的正确啮合，所用蜗轮滚刀的齿形及直径 必须与相啮合的蜗杆相同，这样，每一种尺寸的蜗杆，就对应有一把蜗轮刀滚，因此规 定蜗杆分度圆直径 d 为标准值，且与模数 m 相搭配；其次，蜗轮加工的刀具昂贵，规定 蜗杆分度直径 d 为标准值且与模数相搭配可以减少加工刀具的数量。10-7 为什么蜗杆传动常用青铜涡轮而不采用钢制涡轮？ 答：因为青铜的耐磨性，抗胶合性能及切削加工性能均好，而啮合处有较大的滑动速度，会 产生严重的摩擦磨损引起热，使润滑情况恶化，青铜的熔点较高，所以用青铜涡轮而不 用钢制涡轮。10-9 为什么对连续工作的蜗杆传动不仅要进行强度计算，而且还要进行热平衡计算？ 答：蜗杆传动由于摩擦损失大，效率较低，因而发热量就很大、若热量不能散逸将使润滑油 的粘度降低，润滑油从啮合齿间被挤出进而导致胶合。chapter11 11-1 定轴轮系中，输入轴与输出轴之间的传动比如何确定？与主动齿轮的齿数有何关系？ 如何判定输出轴的转向？ 答： 轮系的总传动比等于组成该轮系的各对齿轮的传动比的连成积，其值等于所有从动轮齿 数的连成积与所有主动轮齿连成积之比。传动比 判定方向： a.通常规定若最末从动轮与第一个主动轮的回转方向相同时，传动比为正号，若两轮回转方向相反时，则取为负号 b.若传动比的计算结果为正，则表示输入轴与输出轴的转向相同，为负则表 示转向相反。c.还可以用画箭头标志的方法表示转向: 外啮合的齿轮转向相反,内啮合的 6 齿轮转向相同.chapter12 12-1 心轴与转轴有何区别？试列举应用的实例。答：心轴只承受弯矩，不承受转矩，如：装带轮和凸轮的轴； 转轴既承受弯矩，又承受转矩。如：齿轮减速器中的轴，是机器中最常见的轴。12-4 轴的结构和尺寸与哪些因素有关？ 答：轴的结构决定因素：载荷及载荷分布、轴上标准件、轴上已确定的零件、轴上零件的装 配位置及固定方法、轴的加工工艺性、轴上零件的装配工艺性等。轴尺寸决定因素 ： 轴沿轴向尺寸及形状是由轴上各零件的相互举例，尺寸和安装情况，与轴的制造情况及轴上载荷(弯矩、转矩、轴向力)分布情况等决定的。计算题： 1.已知一对外啮合的标准直齿圆柱齿轮的齿数分别为 z1=20 z2=80，模数 m=2，计算两个齿 轮的齿顶圆，齿根圆和分度圆的直径，以及齿轮传动的中心距。解：由公式及系数得： 齿顶圆直径： d a1
d 齿根圆直径：
一、选择题
1.机械设计这一门学科，主要研究_______的工作原理、结构和设计计算方法。（1）各类机械零件和部件（2）通用机械零件和部件（3）专用机械零件和部件（4）标准化的机械零件和部件 2．我国国家标准的代号是______。
（1）GC（2）KY（3）GB（4）ZB（5）JB（6）YB 3．国际标准化组织标准的代号是______。
（1）AFNOR（2）ASME（3）BS（4）DIN（5）ISO（6）JIS 4．钢号为45，其含量为_______。
（1）45%（2）4.5%（3）0.45%（4）0.045% 5．碳素结构钢的含碳量低于_______时为低碳钢。（1）0.25%（2）0.5%（3）0.6%（4）0.7% 6.碳素结构钢的含碳量越高，则_______。
（1）材料的强度越高，塑性越低（2）材料的强度越低，脆性越高
（3）材料的强度越高，塑性不变（4）材料的强度变化不大，而塑性越低 7.材料硬度的代号是_______。
（1）ZB（2）TB（3）HGB（4）HRC（5）HG 8.布氏硬度（HB）和洛氏硬度（HRC）值之间的近似关系是_______。(1)HB=58HRC(2)HB=10HRC(3)HB=15HRC(4)HB=20HRC 9.划分材料是塑性或脆性的标准，主要取决于_______。
（1）材料强度限度的大小（2）材料在变形过程中有无屈服现象（3）材料的硬度大小（4）材料疲劳极限σr的大小
10.平面连杆机构当急回特性系数K_______时，机构就具有急回特性。（a>1b=1c<1）11.铰链四杆机构中，若最长杆与最短杆之和大于其他两杆之和，则机构有_______。（a一个曲柄b两个曲柄c两个摇杆）
12.家用缝纫机踏板机构属于_______。
（a曲柄摇杆机构b双曲柄机构c双摇杆机构）
13.机械工程中常利用_______的惯性储能来越过平面连杆机构的“死点”位置。（a主动构件b从动构件c联接构件）
14.对心曲柄滑块机构曲柄r与滑块行程H的关系是_______。（a.H=rb.H=2rc.H=3r）
15.内燃机中的曲柄滑块机构工作时是以_______为主动件。（a曲柄，b连杆，连杆，c滑块）
16.图1-2四杆机构各杆长a=350,b=550,c=200,d=700长度单位，试选答： 当取d为机架时机构_______；
（2）当取c为机架时机构_______。
a.有一个曲柄
b.有两个曲柄
c.有两个摇杆
17.下列机构中适当选择主动件时，_______必须具有急回运动特性；_______必须出现“死点”位置。
a曲柄摇杆机构 b双摇杆机构
c不等长双曲柄机构
d平行双曲柄机构e对心曲柄滑块机构
d摆动导杆机构 18.平面四杆机构中各构件以_______相联接。（a转动副b移动副c螺旋副）19.螺栓联接是一种_______。
(1)可拆联接
(2)不可拆零件
(3)具有防松装置的为不可拆联接，否则为可拆联接(4)具有自锁性能的为不可拆联接，否则为可拆联接 20._______不能作为螺栓联接优点。
(1)构造简单
(2)装拆方便
(3)联接可靠(4)在变载荷下也具有很高的疲劳强度(5)多数零件已标准化，生产率高，成本低廉
21.螺纹的牙形有三角形、矩形、梯形、锯齿形、圆形五种。其中用于联接和用于传动的各有_______。
(1)一种和四种
(2)两种和三种
(3)三种和两种(4)三种和三种
(5)四种和一种 22.常用螺纹的线数有单线双线三线三种，其中用于联接和用于传动的各有_______。(1)一种和两种
一种和三种
(3)两种和两种(4)两种和三种 23．螺纹的公称直径（管螺纹除外）是指它的_______。(1)内径d
1(2)中径d
2(3)外径d 24.管螺纹的公称尺寸是指_______。(1)螺纹的外径
(2)螺纹的内径
(3)螺纹的中径 25．图D-7为具有三角形普通螺纹的圆柱形杆（尺寸经圆整）。在零件图上应该用_______来表示此螺纹。
(1)M2.5(2)M40
(3)M42
(4)M45
D-7 26．图D-8表示零件上具有三角形普通螺纹的圆柱形孔（尺寸经圆整），在零件图上应该用_______来表示此螺纹。
(1)M12
(2)M11
(3)M10
(4)M1.75 27．螺纹副中一个零件相对于另一个转过一转时，则它们沿轴线方向西相对移动的距离是_______。
(1)线数*螺距(2)一个螺距
(3)线数*导程
(4)导程／线数
28．图D－15所示为一螺旋拉紧装置，如按图上箭头方向旋转中间零件，能使两端螺杆A及B向中央移动，从而将两端零件拉紧．此装置中，A、B螺杆上螺纹的旋向应是_______。(1)A左旋，B左旋
(2)A右旋，B右旋
(3)A左旋，B右旋(4)A右旋，B左旋
D-15 29．螺纹标记M24－2表示_______。(1)普通螺纹，公称直径为24mm，螺距2mm
(2)细牙螺纹，公称直径24mm，螺距2mm
(3)普通螺纹，公称直径为24mm，螺距2mm，3级精度(4)普通螺纹，公称直径为24mm，2级精度
30．螺纹标记M24*2表示_______。
(1)普通螺纹，公称直径为24mm，2级精度
(2)细牙螺纹，公称直径24mm，2级精度(3)普通螺纹，公称直径24mm，双线，3级精度
(4)细牙螺纹，公称直径24mm，螺距2mm，3级精度
31.单线螺纹的直径为：外径d＝20mm,中径d2=18.37smm,内径d1=17.294mm,螺距t=2.5mm,则螺纹的升角λ为_______。
(1)4.55°(2)4.95°(3)5.2°(4)2.48°
32.单线螺纹的直径为：外径d＝10mm,中径d2=9.026mm,内径d1=8.376mm,螺距t=1.5mm,则螺纹的升角λ为_______。(1)2.734°(2)3.028°(3)3.23°(4)0.39°
33.公制三角螺纹，外径d＝20mm,中径d2=18.37smm,内径d1=17.294mm,螺纹线数n＝1，螺距t=2.5mm，则螺纹的升角λ为_______。(1)2.258°(2)2.48°
(3)2.3°
(4)2.78°
34.螺纹副在摩擦系数一定时，螺纹的牙形角越大，则_______。
(1)当量摩擦系数越小，自锁性能越好
(2)当量摩擦系数越小，自锁性能越差(3)当量摩擦系数越大，自锁性能越好
(4)当量摩擦系数越大，自锁性能越差 35.用于联接的螺纹牙形为三角形，这是因为其_______。
(1)螺纹强度高(2)传动效率高(3)防振性能好(4)螺纹副的摩擦属于楔面摩擦，摩擦力大，自锁性好
36.相同公称尺寸的三角形细牙螺纹和粗牙螺纹相比，因细牙螺纹的螺距小，内径大，故细牙螺纹_______。
(1)自锁性好，强度低
(2)自锁性好，强度高
(3)自锁性差，强度高(4)自锁性差，强度低
37.用于薄壁零件联接的螺纹，应采用_______。
（1）三角细牙螺纹(2)梯形螺纹(3)锯齿螺纹(4)多线的三角粗牙螺纹 38.在用于传动的几种螺纹中，矩形螺纹的优点是_______。(1)不会自锁
(2)制造方便
(3)传动效率高
(4)强度较高
39、梯形螺纹和其它几种用于传动的螺纹相比较，其优点是_______。
(1)传动效率较其它螺纹高(2)获得自锁的可能性大(3)较易精确制造(4)螺纹已标准化 40如下图所示，a、b、c三种螺纹联接，依次为_______联接。
（1）螺栓、螺柱、螺钉（2）螺钉、螺柱、螺栓（3）螺柱、螺钉、螺栓（4）螺栓、螺钉、螺柱（5）螺钉、螺柱、螺栓（6）螺柱、螺栓、螺钉
41．采用螺纹联接时，若被联接件总厚度较大，且材料较软，强度较低，需要经常拆装的情况下，一般宜采用_______。
（1）螺拴联接（2）双头螺柱联接（3）螺钉联接
42．采用螺纹联接时，若被连接件总厚度较大，且材料较软，强度较低但不需要经常拆装的情况下，一般宜采用_______。
（1）螺柱联接（2）双头螺柱联接（3）螺钉联接
43．联接用的螺母、垫圈是根据螺纹的_______选用的。（1）中径d2（2）内径d3（3）外径d 44.在防止螺纹联接回松的各种措施中，当承受冲击或振动载荷时，_______无效。（1）采用具有增大摩擦力的防松装置，如螺母与被联接件之间安装弹簧垫圈（2）采用以机械方法来阻止回松的装置，如用六角槽形螺母与开口销（3）采用人为方法（如胶和焊），将螺纹副转为非转动副
（4）设计时使螺纹联接具有自锁性能（即使螺纹升角>当量摩擦角）45．普通螺纹联接的强度计算，主要是计算_______。
（1）螺杆在螺纹部分的拉伸强度（2）螺纹根部的弯曲强度（3）螺纹工作表面的挤压强度（4）螺纹的剪切强度
46．普通螺栓联接中的松联接和紧联接之间的主要区别是：松联接的螺纹部分不承受_______。
（1）拉伸作用（2）扭转作用（3）剪切作用（4）弯曲作用
47．紧联接螺栓按拉伸强度计算时，考虑到拉伸和扭转的复合作用，应将拉伸载荷增大至原来_______倍。
（1）1.1（2）1.3（3）1.5（4）1.7 48．设计紧联接螺栓时，其直径越小，则许用安全系数应取得越大，即许用应力取得越小。这是由于直径越小时，_______。
（1）螺纹部分的应力集中愈严重（2）加工螺纹时愈容易产生缺陷（3）扳紧时愈容易扳断（4）材料的机械性能愈不能保证
49．被联接件受横向外力的作用时，若采用一组普通螺栓联接，则靠_______来传递外力。（1）被联接件接合面之间的摩擦力（2）螺栓的剪切和挤压（3）螺栓的剪切和被联接件的挤压 50．被联接件受横向外力的作用时，如采用普通螺栓联接，则螺栓可能的失效形式为_______。（1）剪切或挤压破坏（2）拉断（3）拉、扭断裂
51.被联接件受横向外力作用时,如采用铰制孔螺栓联接,则螺栓的失效形式可能为_______。(1)螺纹处拉伸
(2)螺纹处拉，扭断裂（3）螺栓杆剪切或挤压破坏（4）螺纹根部弯曲断裂
52.对外载荷是轴向变载荷的紧螺栓联接,除考虑它的静强度外,还必须根据螺栓的_______来验算它的疲劳强度。
(1)最大工作应力(2)最小工作应力(3)平均工作应力(4)应力幅
53.压力容器盖的紧螺栓联接,外载荷Q为变载荷(Q0),若螺栓的最大总拉力Qbmax和剩余锁紧力Q0′不变，只将凸缘间的橡胶垫片去掉，改为不用垫片，则螺栓的应力幅σa与欲紧力Q0为_______。
（1）σa增大，Q0应适当减小（2）σa增大，Q0应适当增大（3）σa减小，Q0应适当减小（4）σa增大，Q0应适当增大
54.键联接的主要作用是使轴与轮毂之间_______。
(1)沿轴向固定并传递轴向力(2)沿轴向可做相对滑动并具有导向作用(3)沿周向固定并传递扭矩(4)安装与拆卸方便 55.键的剖面尺寸通常是根据_______，按标准选择。(1)传递扭矩的大小(2)传递功率的大小(3)轮毂的长度(4)轴的直径
56.键的长度主要是根据_______来选择。
(1)传递扭矩的大小(2)传递功率的大小(3)轮毂的长度(4)轴的直径
57.紧键联接和松键联接的主要区别在于：前者安装后，键与键槽间就存在有_______。(1)压紧力(2)轴向力(3)摩擦力
58.能构成紧键联接的两种键是_______。
(1)楔键和半圆键(2)平键和切向键(3)半圆键和切向键(4)楔键和切向键 59.楔键和_______，两者的接触面都具有1/100的斜度。(1)轴向键槽的底面(2)轮毂上键槽的底面(3)键槽的侧面 60.楔键联接的缺点是_______。
(1)键的斜面加工困难(2)键安装时易损坏(3)键装入键槽后，在轮毂中产生初应力(4)轴和轴上零件的对中性差 61.平键标记：键B20×80GB1096-79中，20×80表示_______。(1)键宽×轴径(2)键高×轴径(3)键宽×键长(4)键高×键长(5)键宽×键高 62.沿工作长度具有不变截面的键是_______。(1)普通楔键(2)切向键(3)平键(4)半圆键
63.标准平键联接的承载能力，通常取决于_______。
(1)轮毂的挤压强度(2)键的剪切强度(3)键的弯曲强度(4)键工作表面的挤强度 64.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_______。(1)把键长L增大到1.5倍(2)把键宽B增大到1.5倍(3)把键高增大到1.5倍(4)按装一对平键 65.半圆键联接的主要优点是_______。
(1)轴的削弱较轻(2)键槽的应力集中小(3)键槽加工方便 66.带传动主要是依靠＿＿来传递运动和功率的，（1）带和两轮之间的正压力（2）带和两轮接触面之间的摩擦力（2）带的紧边拉力（4）带的初拉力 67.带传动采用张紧轮的目的是＿＿。
（1）减轻带的弹性滑动（2）提高带的寿命（3）改变带的运动方向（4）调节带的初拉力
68.与齿轮传动和链传动相比，带传动的主要优点是＿＿。（1）工作平稳，无噪音（2）传动的重量轻（3）摩擦损失小，效率高（4）寿命较长
67.蜗杆与蜗轮正确啮合条件中，应除去_______。
(1)ma1=mt2(2)αa1=αt2（3）β1=β2（4）螺旋方向相同。
68.普通圆柱蜗杆传动中，_____在螺旋线的法截面上具有直线齿廓。
（1）阿基米德蜗杆（2）渐开线蜗杆（3）延伸渐开线蜗杆 69.起吊重物用的手动蜗杆传动装置，宜采用_____蜗杆。
（1）单头、小升角（2）单头、大升角（3）多头、小升角（4）多头、大升角 70.阿基米德蜗杆的_____模数，应符合标准数值。
（1）端面（2）法面（3）轴面
71.蜗杆特性系数q的定义是_____。
（1）q=d1/m（2）q=d1m（3）q=A/d1（4）q=A/m 72.减速蜗杆传动中，用_____计算传动比i是错误的。（1）i=ω1/ω2（2）i=Z1/Z2（3）i=n1/n2（4）i=d1/d2 73.下列蜗杆直径计算公式：a.d1=mqb.d1=mz1c.d1=d2/Id.mz2/(itgλ)e.d1=2a/(i+1)其中有几个是错误的。（1）1个（2）2个（3）3个（4）4个
74.在蜗杆传动中，当其他条件相同时，增加蜗杆头数，则传动效率η_____。
（1）降低（2）提高（3）不变（4）可能提高，也可能减小 75.在标准蜗杆传动中，蜗杆头数Z1一定，如提高蜗杆特性系数q，将使传动的效率η_____。
（1）降低（2）提高（3）不变（4）可能提高，也可能减小
76.在标准蜗杆传动中，模数不变，如提高蜗杆特性系数，将使蜗杆的刚度_____。
（1）降低（2）提高（3）不变（4）可能提高，也可能减小
77.蜗杆传动中，蜗杆和蜗轮啮合节点处的相对滑动速度_____。
（1）等于蜗杆圆周速度（2）等于蜗轮圆周速度（3）大于蜗杆圆周速度
（4）小于蜗杆圆周速度（5）大于蜗轮圆周速度，小于蜗杆圆周速度 78.蜗杆传动中，齿面在啮合节点处的相对滑动速度Vs等于_____。
（1）V1/sinλ（2）V1/cosλ（3）V1/tgλ
79.在蜗杆传动中，其他条件相同，若增加蜗杆头数，则滑动速度_____。
增加（2）减小（3）不变（4）可能提高，也可能减小。
80.一对齿轮要正确啮合，它们的______必须相等。(1)直径(2)宽度(3)齿数(4)摸数 81.一标准直齿圆柱齿轮的周节Pt=15.7mm,齿顶圆直径D０＝400mm,则该齿轮的齿数为______。
(1)8
2(2)80(3)78(4)76 82．对齿面硬度HB≤350的闭式钢齿轮传动，主要的失效形式是_______。(1)轮齿疲劳折断(2)齿面点蚀(3)齿面磨损(4)齿面胶合(5)齿面塑性变形 83．开式齿轮传动的主要失效形式是_______。
(1)轮齿疲劳折断(2)齿面点蚀(3)齿面磨损(4)齿面胶合(5)齿面塑性变形
84．高速重载齿轮传动中，当散热条件不良时，齿轮的主要失效形式是_______。(1)轮齿疲劳折断(2)齿面点蚀(3)齿面磨损(4)齿面胶合(5)齿面塑性变形 85．低速重载软齿面齿轮传动，主要失效形式是_______。
(1)轮齿疲劳折断(2)齿面点蚀(3)齿面磨损(4)齿面胶合(5)齿面塑性变形
86.一圆柱齿轮传动，已知法面模数mn=4mm,齿数Z1=25，Z2=98，螺旋角β=10°15ˊ47″，齿轮宽度B1=85mm,B2=80mm,则该传动的齿宽系数φd等于_______。(1)0.85(2)0.84(3)0.83(4)0.79 87.工作时承受弯矩并传递扭距的轴，称为______。（1）心轴（2）转轴（3）传动轴
88.工作时只受弯矩，不传递扭距的轴，称为______。（1）心轴（2）转轴（3）传动轴
89.工作时以传递扭距为主，不承受弯距或弯距很小的轴，称为______。（1）心轴（2）转轴（3）传动轴 90.自行车轮的轴是______。
（1）心轴（2）转轴（3）传动轴 91.自行车当中链轮的轴是______。（1）心轴（2）转轴（3）传动轴
92.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______。（1）心轴（2）转轴（3）传动轴（3）传动轴
全国2009年7月自考机械设计基础试题 课程代码：02185
一、单项选择题(本大题共20小题，每小题2分，共40分)在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。1．机器中各运动单元称为（）A．零件 B．构件 C．部件 D．机件
2．在平面机构中，每增加一个低副将引入（）A．0个约束 B．1个约束 C．2个约束 D．3个约束
3．曲柄摇杆机构处于死点位置时，角度等于零度的是（）4．压力角 B．传动角 C．极位夹角 D．摆角
4．铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆长度之和，则机构为（）A．曲柄摇杆机构 B．曲柄滑块机构 C．双曲柄机构 D．双摇杆机构
5．凸轮机构的从动件选用等速运动规律时，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 6．槽轮机构所实现的运动变换是（）
A．变等速连续转动为间歇转动 B．变转动为移动
C．变等速连续转动为不等速连续转动 D．变转动为摆动
7．若被联接件之一厚度较大、材料较软、强度较低、需要经常装拆时，宜采用（）A．螺栓联接 B．螺钉联接
C.双头螺柱联接 D．紧定螺钉联接 8．普通楔键的工作面是键的（）A上下表面 B．底面 C．两侧面 D．两端面
9．平带、V带传动传递运动和动力主要是依靠（）A．带的紧边拉力 B.带的松边拉力
C．带的预紧力 D．带和带轮接触面间的摩擦力 10．渐开线齿轮的齿廓曲线形状取决于（）A．分度圆 B．基圆 C．齿根圆 D．齿顶圆
11．齿轮传动中，轮齿齿面的疲劳点蚀经常发生在（）A．齿根部分 B．靠近节线处的齿根部分 C．齿顶部分 D．靠近节线处的齿顶部分
12．齿轮传动中的齿面接触应力变化特征可简化为（）A．脉动循环变应力 B．对称循环变应力 C．不变化的静应力 D．无规律变应力 13．选择蜗轮材料通常根据蜗杆传动的（）A．传递功率 B．滑动速度 C．传动比 D．效率
14．在蜗杆传动中，当其它条件相同时，若要提高传动效率，则蜗杆头数应（）A．增加 B．减小
C．保持不变 D．或者增加，或者减小
15．下列联轴器中，能补偿两轴的相对位移并可缓冲、吸振的是（）A．凸缘联轴器 B．万向联轴器
C．齿式联轴器 D．弹性套柱销联轴器
16．按承受载荷的性质分类，减速器的低速轴属于（）A．传动轴 B．心轴 C．转轴 D．钢丝软轴
17．适合于做轴承衬的材料是（）A．合金钢 B．铸铁
C．巴氏合金 D．非金属材料
18．圆锥滚子轴承，内径100mm，正常宽度，直径系列为2，公差等级为0级，游隙组别为0，其代号为（）
A．30220／C0 B．3220／P0 C．30220／P0 D．30220 19．在下列滚动体的滚动轴承中，极限转速最高的是（）A．球轴承 B．圆柱滚子轴承
C．圆锥滚子轴承 D．球面滚子轴承
20．在机械系统速度波动的一个周期中，（）
A．当系统出现盈功时，系统的运转速度将降低，此时飞轮将储存能量 B．当系统出现盈功时，系统的运转速度将加快，此时飞轮将释放能量 C．当系统出现亏功时，系统的运转速度将加快，此时飞轮将储存能量 D．当系统出现亏功时，系统的运转速度将降低，此时飞轮将释放能量
二、填空题(本大题共10小题，每小题1分，共10分)请在每小题的空格上填上正确答案。错填、不填均无分。
21．机构具有确定运动的条件是：机构的自由度数目必须与______相等。
22．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______。
23．在棘轮机构中，当摇杆作连续的往复摆动时，棘轮便得到单方向______转动。24．按照螺纹联接的防松方法，采用弹簧垫圈防松是属于______防松。25．滚子链传动中，链节距越______，传递的功率越大。
26．在齿轮机构中，______齿轮用于几何轴线相交的两轴之间的传动。27．通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面称为______。28．当载荷平稳，被联接的两轴安装时能严格对中、工作中又没有相对位移时，可选用______联轴器。
29．为了保证滑动轴承工作时的润滑，不产生过度的磨损，应限制轴承的______。
30．若机械主轴的最大角速度为ωmax=25.5rad／s，平均角速度为ωm=25rad／s，则其速度不均匀系数δ=______。
三、分析题(本大题共2小题，每小题6分，共12分)31．已知在某二级直齿锥齿轮—斜齿圆柱齿轮传动中，1轮为驱动轮，3轮的螺旋线方向为右旋，如题3l图所示。为了使Ⅱ轴轴承上所受的轴向力抵消一部分，试确定各轴的转动方向，各轮轴向力Fa1、Fa2、Fa3、Fa4的方向及齿轮4的螺旋线方向，并标在题3l图中。
32．题32图所示刚性联轴器，螺栓孔分布圆直径为D，其传递的扭矩为T，若使用M16的普通螺栓(其螺纹小径为d1)，联轴器接合面的摩擦系数为μ，可靠性系数为K，螺栓材料的许用应力为[σ]。问至少需要多少个螺栓才能满足联接的要求?螺栓个数用z表示。
四、计算题(本大题共4小题，每小题6分，共24分)33．计算题33图所示机构的自由度，若含有复合铰链、局部自由度和虚约束，请明确指出。
34．已知一对正常齿渐开线标准外啮合直齿圆柱齿轮传动，其齿数z1=25，压力角α=20°，**ha=1，c=0.25，中心距a=200mm，传动比i12=3。试求两轮的模数m；齿数z2；分度圆直径d1、d2；齿顶圆直径da1、da2；齿根圆直径df1、df2。
35．题35图所示轮系中，各轮齿数为：z1=20，z2=38，z3=18，z4=42，z4=24，z5=36，又A轴和B轴的转速分别为nA=350r／min，nB=-400r／min，转向如题35图所示。试求C轴的转速nC的大小和转向。
36．一对7207AC轴承，外圈宽边相对安装。已知两轴承的径向载荷FrI=5000N，FrⅡ=4500N，外加轴向载荷FA=2600N，方向如题36图所示。判别系数e=0.68，当
Fa／Fr≤e时，X=l，Y=0；当Fa／Fr>e时，X=0.41，Y=0.87，内部轴向力Fs=0.68Fr。试画出两轴承内部轴向力Fs的方向，并计算轴承的当量动载荷PI、PⅡ。
五、设计题(本大题共2小题，每小题7分，共14分)37．在题37图所示的凸轮机构中，(1)画出基圆、偏距圆、理论廓线；
(2)画出从动件在图示位置时的压力角α、位移s。(α和s只需在图上标出，不必度量出数值)
38．题38图所示轴系结构，按示例①所示，编号并指出其他错误(不少于7处)。(注：不考虑轴承的润滑方式以及图中的倒角和圆角)。
一、课程设计质量的提高办法
《机械设计基础》课程设计通常选择一般用途的机械传动装置或者简单机械作为设计内容。目前采用较广的是将以齿轮减速器或蜗杆减速器为主体的机械传动装置作为设计课题。因为减速器能够较全面地反映本课程所学的内容, 主要包括电机、带传动、齿轮传动、轴、轴承、联轴器、螺栓、键、销、润滑、密封、减速器附件及箱体等, 偏重零件方面的设计。课程设计的工作量为减速器总装配图 (0#图纸) 1张, 齿轮和轴类零件工作图 (3#图纸) 各一张, 设计计算说明书一份 (16k纸25页左右) 。内容较多而且设计过程比较复杂, 需要把设计出的参数变为具体的结构, 要求学生在两周内完成确实有一定的难度。那么, 如何帮助学生顺利完成课程设计, 如何提高课程设计的质量呢?本文结合多年的教学经验进行简单介绍。
1. 要求学生重视课程设计。
学生往往认为课程设计是一门考查课, 比开卷考试还容易应付, 无非就是把课程的内容按照一定的顺序抄写一遍, 因而敷衍了事, 把更多的精力都用在了复习其他课程上, 对课程设计缺乏积极性和主动性。部分学生还以查阅资料为幌子逃课、迟到、早退等, 甚至同学之间相互抄袭, 瞎编乱造, 忽略了知识体系的系统性和完整性, 结果当然是课程设计质量不令人满意, 故而必须要求学生从思想上重视课程设计。
2. 要求教师严格管理课程设计过程。
教师对课程设计的管理不够严格, 不关心学生的出勤率以及迟到早退现象, 或者把考勤任务直接交给班干部, 而班干部又碍于班级同学的情面, 不向指导老师如实汇报出勤率, 这就给部分同学提供了钻空子的机会。课程设计占用两周时间, 教师应该严格卡住时间点, 比如:第1周, 完成执行机构运动简图的绘制, 完成减速器箱体、润滑以及附件的设计, 完成总装图的手绘图, 并及时进行检查, 及时改正存在的错误, 防止学生走弯路;第2周, 绘制零件图, 完成设计计算说明书, 要求学生按时完成给定的任务, 提高他们的独立工作能力, 加深对理论知识的理解掌握, 防止个别同学平时不努力做, 专搞最后突击、抄袭。两周的课程设计结束, 要组织学生进行答辩, 对于那些回答问题模糊不清, 说话支支吾吾、语无伦次, 图纸上漏洞百出的同学要严厉批评, 要求其认真整改, 问题严重的同学要重新进行课程设计。
3. 要求学生自己动手拆装减速器。
减速器在现代机械中应用非常广泛, 但是大部分学生从来都没有接触过, 对其详细结构当然也缺乏感性认识。只有通过实物装拆, 才能使学生对减速器的结构有更加直观的认识, 才能进一步分析减速器中力和运动的传递途径。装拆的重点是轴系零部件的结构及装配关系, 使学生能够在设计中结合实际, 选择合适的结构和尺寸, 条件允许的话, 还可以组织学生去减速器生产厂家参观或者观看陈列室。此外, 对于箱体的设计也非常重要, 箱体结构复杂, 其各个尺寸, 如箱体壁厚、箱座凸缘厚、箱体深度、轴承端盖外径、凸台高度、外箱壁至轴承座端面的距离等, 单凭想象或查资料很难设计, 有了实物才容易理解, 方便学生绘制总装图和零件图。
4. 要求学生重视传动方案的选择。
传动装置用于将原动机的运动和动力传给工作机构, 并协调二者的转速和转矩, 以满足工作机对运动和动力的要求。传动方案的拟定主要包括传动装置的选择、总传动比的确定、各级传动比的分配、传动装置的运动和动力参数的计算等。传动方案拟定是机器总体设计的主要组成部分, 方案设计的优劣对机器的工作性能、工作可靠性、外廓尺寸等均有一定程度的影响, 因此确定一个较优的传动方案至关重要, 需要对各种方案进行仔细分析比较, 还要考虑工作环境、载荷平稳性、生产条件等多个方面。当采用几种传动形式组成的多级传动时, 需要考虑各级传动机构的布置顺序, 各级机构所适应的速度范围等, 还需要考虑各种传动形式的优点和缺点, 如:带传动工作平稳, 具有缓冲吸振、过载保护等优点, 适宜放在高速级, 但是它的承载能力较低, 结构尺寸比较大;链传动因多边形效应而存在运动不均匀、有一定的冲击振动, 适宜放在低速级;斜齿轮传动的平稳性比直齿轮好, 承载能力也较强, 适宜放在高速级, 但是在传动中会有附加轴向力产生;锥齿轮加工比较困难, 一般放在高速级, 并限制其传动比大小, 以减小其直径和模数;蜗杆传动的传动比大, 传动平稳, 但是效率低, 适宜放在高速级, 以减小传递的转矩, 获得较小的结构尺寸从而提高效率。
5. 重点检查图纸中存在的问题。
课程设计的两周结束后, 要求学生把设计结果以图纸和说明书的方式上交, 并在答辩时正确完整地回答老师提出的问题。这样一来, 学生就需要完全清楚整个设计过程, 并在图纸上正确表达出来, 在说明书中提供有关参数的合理选择。关于画图部分, 用到了机械制图课程中所学的知识, 如主视图、俯视图、左视图, “长对正、高平齐、宽相等”, 尺寸标注、公差配合、表面粗糙度等内容, 学生必须严格按照制图的有关标准去执行。此外还应注意一些容易出错儿的细节问题, 如两个齿轮啮合处、螺纹联接处、滚动轴承处、油标及油塞的位置、轴承端盖上螺钉的位置、三个视图的投影关系等。还需提醒学生注意, 总装图中的尺寸标注主要包括特性尺寸、配合尺寸、安装尺寸和外形尺寸, 其他的尺寸都标在零件图上;轴承与孔的配合, 只标轴的配合性质;齿轮与孔的配合, 标轴和孔的配合性质;零件序号的编写、明细表、标题栏的填写一定要遵守国标规定;图中的数字、字母、汉字、符号等也要按照要求书写。
6. 重视答辩与成绩评定。
答辩是课程设计的最后一个环节, 是对学生工作成果的一次全面检查, 通过提问题的方式引发学生思考, 帮助他们提高对机械设计过程的理解和认识水平, 因此务必组织学生进行答辩。在答辩过程中, 可以发现学生设计中存在的问题, 要求学生进行改正, 提高设计质量。成绩评定要采用以答辩为主, 参照平时表现 (包括出勤情况、学习态度、钻研精神、遵守纪律情况等) , 设计计算说明书及图纸质量综合评定的方法。
《机械设计基础》课程设计是教学实践环节中很重要的一环, 是启迪学生的创新思维、开拓学生创新潜能的重要手段, 只有这些工作都做好了, 才能保证课程设计的教学效果。
摘要：《机械设计基础》课程设计是近机类专业课程体系中的重要实践环节之一, 提高课程设计的教学质量对培养学生分析和解决工程设计问题的能力起着十分重要的作用。本文根据多年的工作经验, 给出了几种提高课程设计质量的办法。
关键词：机械设计基础,课程设计,减速器
参考文献
[1]朱龙英.机械设计基础[M].北京:机械工业出版社, 2009, 1.
一、课程设计的选题
高级技工班和五年制大专班学生学习机械设计基础的时间相对短、内容少,而且本课程是《机械制图》《金属材料》和《工程力学》的后续课程,其中糅合了机械类专业课程中的机械原理、机械零件和机械设计几个部分的内容,所以学时较短,理论深度也不够。因此根据课程特点、学生情况及设计课时数少(两周)的情况,在选题时应该遵循以下几条原则:
1.课程设计选题要和课程紧密衔接,以训练学生对理论知识的综合运用能力
课程设计的覆盖面宜宽而广,不宜窄而深。同时要注意由于“机械设计基础”是一门专业基础课,故题目的内容应尽量避免涉及学生没学过的内容,以免学生在其他方面消耗过多的时间,而影响了对课程设计主要内容的学习。
2.题目内容要新颖实用,以激发学生兴趣
课程设计的时间短,又恰好赶在期末考试之前,枯燥无味的题目往往不能激发学生的积极性,因此要注意选择实用性较强的题目,让学生感到学有所用,充分认识到该课程的重要性。中高职班的学生往往要经过几周的机械加工操作训练,在训练过程中,他们对设备使用熟练,但是对原理却并不了解,所以很愿意学习以摸清其中的奥秘。
3.题目难度要适中,避免过易或过难
根据教学大纲的要求,课程设计时间为两周,因此所选择的题目必须保证在10天左右能够完成。如果过于简单,则题目综合性不够、范围过窄,无法达到综合训练的目的;如果过难,则会挫伤学生的学习积极性,可能会过分依赖教师,加重教师负担,同时也会使教师陷在某一问题的时间过多不利于对更多学生的答疑解惑。
根据上述选题原则,我们开设并逐步完善了两个课题:①一般用途的单级齿轮减速器;②一般用途的外啮合双齿轮泵。这两个课题既体现了上述选题原则,又具有各自的特点。题目①包含了本课程中传动比的分配,轴的结构设计和强度设计、齿轮的设计和强度校核、轴承的寿命计算和各种标准件的选择,所应用的知识不超过本课程范围,而且在今后生产实践中也非常有用;题目②中也包含了轴的选材、轴的工作能力的设计、齿轮的设计、泵体的结构设计,尤其注重密封的设计等内容,这些知识点依然在我们所学的范围之内,但侧重点有所不同。当然由于课题的规模较大,与平时学生所做的设计作业不同,所有的细节完全由学生设计是有难度的,因此将参考的箱体结构提供给学生,并对学生提出读图要求,让学生在读图过程中了解各个结构的用途,提高设计能力。
二、课程设计的实施
1.课程设计的总体介绍
学生初次接触课程设计,常常对任务毫无头绪而无从下手,浪费了不少时间。因此在课程结束后、课程设计前,都要对课程设计进行总体介绍。给学生讲清什么是课程设计,为何要搞课程设计,怎样进行课程设计以及常用设计方法等。对学生我们提倡“少问多思”,要求理论概念清晰,所用依据可靠正确,符合实际工作要求。强调在设计过程中温故知新,还要培养团队精神。为了能准确反映课程设计成果,锻炼学生撰写科研报告的能力,要严格规定课程设计内容:一级齿轮减速器或齿轮泵的装配图一张(1号图样);零件工作图1～2张(轴类或齿轮工作图,用2号或3号图样);计算说明书1份(10～12页左右)。使学生明确怎样做,有效避免拿到设计题目无从下手而浪费时间的情况。
2.时间安排
将机械设计基础课程设计时间定为两周,除去周末,有十个工作日的时间。时间具体安排见表1。
整个课程设计大致分为五个阶段:
(1)第一阶段为准备阶段,要求学生准备好相关的资料和工具,对任务书进行认真的研究和分析,仔细观察各种减速器和齿轮泵的结构和型式,比较优缺点,以便选择一种最适当的结构和型式,拟订设计步骤和进度。
(2)第二阶段即初步设计计算阶段,是学生最感困难的阶段,所以老师的指导作用就非常重要,按具体的设计要求引导学生进入设计状态是顺利进行课程设计的关键。在这个阶段,指导老师要多做示范,具体指导学生怎样查阅资料、如何选择电动机、分配传动比,计算各种初始数据和绘制整机布置简图。这个阶段的特点是教师多讲、学生多听。
(3)装配图设计阶段,这个阶段是考验和锻炼制图基本技能的阶段。首先考虑图面布置,使视图和各种技术数据在图面中不过于拥挤,也不过于稀疏。然后就可以就要绘制整机的装配图了,在完成三个视图的过程中进行轴系零部件的选择和结构设计。草图完成后,经校阅、修改并由指导老师审核后进行描深、加剖面线,最后标注尺寸和配合、列出技术条件、编写零件明细表和标题栏。这个阶段是对前阶段专业课程的温故知新阶段,也是整个课程设计的主体阶段。需要引导学生熟练地运用有关参考资料、计算图表、手册、图集、规范,并熟悉有关国家标准,培养机械设计的基本技能,这个阶段的工作完成可以说整个课程设计已经进行了大半。
(4)根据装配图和计算数据绘制零件工作图,这个阶段也可以说是上一个阶段的延续。
(5)整理并编写计算说明书。说明书大概需要10～12页,内容包括:封面;评定表;设计任务书;目录(标题、页次);传动方案的分析和拟定(附传动方案简图);电动机的选择;传动装置运动及动力参数计算;传动零件的设计计算;轴的设计计算;滚动轴承的选择和计算;润滑方式、润滑油牌号及密封方式的选择;箱体及附件的结构设计和选择;设计小结(简要说明对毕业设计的体会、设计的优缺点及改进意见等)以及参考资料(资料编号、作者、书名、出版单位、出版年月)。
三、课程设计的考核
机械设计基础课程设计是一门综合性很强的课程,为了全面评估学生的能力,重点从以下几个方面进行考核:
一是装配图中零件结构是否符合要求、尺寸和标准是否正确、视图布局是否合理、图面是否整洁等等,占总分的40%;
二是为防止抄袭现象,在审核过程中老师要准备10个问题,让学生当场予以解答,以考核其运用知识的能力,占总分的30%;
三是设计结束后要写出课程设计说明书,作为整个课程设计评分的书面依据和存档材料。主要考核课程设计说明书的内容:传动比分配是否合理、主要零部件的设计计算是否符合要求、标准件的选择是否正确、书写和装订格式是否规范等,占总分的20%。
四是日常考勤占10%。
五是考核等级分为:优秀(90分以上)、良好(80分以上)、中等(70分以上)、及格(60分以上)和不及格(60分以下)。
四、课程设计的效果分析
根据这几年来的实际操作,对课程设计过程的效果分析如下:
1.考核成绩统计(见表2)
2.考核情况剖析
(1)合格率为94%,说明绝大部分学生对于先前所学的相关课程进行了良好实践,完整了相关知识体系,能够达到课程设计的基本要求。
(2)优秀率近15%,这和机械设计基础的考试成绩优秀率8%左右相比,有了一定程度的提高。说明在课程设计过程中,又有一部分学生理解和把握了机械设计课程的相关内容和知识点。
(3)不合格率为6%,在巡回指导和最后考核过程中发现,这部分学生的问题主要在于态度不够端正,前阶段课程的基础很不扎实,制图基本功薄弱,知识点没有能够真正掌握和领会。
3.主要问题
(1)由于学生缺少实际生产经验,在课程设计指导书上给出了设计要求,指导老师也针对性的进行讲解,学生就基本照搬老师的讲解,在传动比的分配和相关参数的选择上往往比较盲目,或基本遵循中庸原则,缺少灵活性。
(2)在装配图的设计中,指导老师也会给学生相关的参考图册,学生依照图册结构进行设计,缺乏创新,在课程设计说明书中也缺乏自己的见解。
(3)在传动零件的强度计算中,学生多是照本宣科,按步骤机械计算,对于公式的理解和公式中参数选择不能真正领会。
(4)在润滑和密封中,润滑方式的选择和密封件的选择在回答问题过程中,说不出选择的具体理由,存在着盲目的现象。
(5)课程设计是分小组进行,同一个小组完成一组原始数据的设计,这使得有一小部分学生不主动思考完全依赖同组的其他同学。
在机械设计基础课程结束后,让学生完成以上的课程设计加深了所学知识、扩大了知识面,而且开阔了视野,加强了解决实际问题的能力。这是对理论知识和生产实际的补充和检验,能够培养学生综合运用机械设计课程和其它先修课程的有关理论和实际知识的能力,将之前所学过的知识进行系统整合和运用,完整了知识体系,使这些知识得到巩固、加强和发展,并将理论知识加以实际运用,使学生在思考问题、提出设想、解决问题方面得到了综合训练,初步培养了学生的设计能力和独立工作能力,为以后步入工作岗位打下良好的基础。但是在课程设计实践中出现的诸多问题也不能忽视,因此,在实践过程中还需不断进行探索和创新,使课程设计在培养技工院校学生的理论水平和设计能力上发挥其应有的作用和意义。
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