机械设计基础试题库与答案解析.docx

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机械设计基础试题库与答案解析

《机械设计基础》试题及答案

绪论

一、填空（每空1分）

T-1-1-01-2-3、构件是机器的运动单元体；零件是机器的制造单元体；部件是机器的装配单元体。

T-2-2-02-2-4、平面运动副可分为低副和高副，低副又可分为转动副和移动副。

T-2-2-03-2-2、运动副是使两构件接触，同时又具有确定相对运动的一种联接。

平面运动副可分为低副和高副。

T-2-2-04-2-1、平面运动副的最大约束数为2。

T-2-2-05-2-1、机构具有确定相对运动的条件是机构的自由度数目等于主动件数目。

T-2-2-06-2-1、在机构中采用虚约束的目的是为了改善机构的工作情况和受力情况。

T-2-2-07-2-1、平面机构中，两构件通过点、线接触而构成的运动副称为高副。

T-3-2-08-2-2、机构处于压力角α=90°时的位置，称机构的死点位置。

曲柄摇杆机构，当曲柄为原动件时，机构无死点位置，而当摇杆为原动件时，机构有死点位置。

T-3-2-09-2-2、铰链四杆机构的死点位置发生在从动件与连杆共线位置。

T-3-2-10-2-1、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：

急回特性。

T-3-2-11-2-1、摆动导杆机构的极位夹角与导杆摆角的关系为相等。

T-4-2-12-2-3、凸轮机构是由机架、凸轮、从动件三个基本构件组成的。

T-5-1-13-2-1、螺旋机构的工作原理是将螺旋运动转化为直线运动。

T-6-2-14-2-1、为保证带传动的工作能力，一般规定小带轮的包角α≥120°。

T-6-7-15-2-3、链传动是由主动链轮、从动链轮、绕链轮上链条所组成。

T-6-7-16-2-3、链传动和带传动都属于挠性件传动。

T-7-2-17-3-6、齿轮啮合时，当主动齿轮的齿根_推动从动齿轮的齿顶，一对轮齿开始进入啮合，所以开始啮合点应为从动轮齿顶圆与啮合线的交点；当主动齿轮的齿顶推动从动齿轮的齿根，两轮齿即将脱离啮合，所以终止啮合点为主动轮齿顶圆与啮合线的交点。

T-7-3-18-2-2、渐开线标准直齿圆柱齿轮正确啮合的条件为模数和压力角分别相等。

T-7-2-19-3-2、_齿面磨损__和_因磨损导致的轮齿折断__是开式齿轮传动的主要失效形式。

T-7-2-20-2-2、渐开线齿形常用的加工方法有仿形法和范成法两类。

T-7-2-21-2-2、在一对齿轮啮合时，其大小齿轮接触应力值的关系是σH1=σH2。

T-7-10-22-2-2、斜齿圆柱齿轮的重合度大于直齿圆柱齿轮的重合度，所以斜齿轮传动平稳，承载能力高，可用于高速重载的场合。

T-8-2-23-2-3、在蜗轮齿数不变的情况下，蜗杆的头数越少，则传动比就越大。

T-8-2-24-2-3、蜗杆传动的中间平面是指：

通过_蜗杆_轴线并垂直于__蜗轮__轴线的平面。

T-8-2-25-2-3、普通圆柱蜗杆和蜗轮传动的正确啮合条件是_ma1=mt2、αa1=αt2、λ=β_。

T-10-2-26-2-3、若键的标记为键C20×70GB1096-79,则该键为C型平键，b=20，L=70。

T-10-1-27-2-2、轮系运动时，所有齿轮几何轴线都固定不动的，称定轴轮系轮系，至少有一个齿轮几何轴线不固定的，称周转星轮系。

T-11-2-28-2-3、轴的作用是支承轴上的旋转零件，传递运动和转矩，按轴的承载情况不同，可以分为转轴、心轴、传动轴。

T-10-1-29-2-3、机械静联接又可以分为可拆联接和不可拆联接，其中键联接、螺纹联接、销联接属于可拆连接。

T-10-2-30-2-3、.螺纹联接防松的目的是防止螺纹副的相对运动，按工作原理的不同有三种防松方式：

摩擦力防松、机械防松、其它方法防松。

T-10-2-31-2-1、平键的工作面是键的两侧面。

T-10-2-32-2-1、楔键的工作面是键的上下两面。

T-12-4-33-2-1、滑动轴承中所选用的润滑油，其粘度越大，则其承载能力越大。

T-10-2-34-2-1、普通平键的剖面尺寸（b×h），一般应根据轴的直径按标准选择。

T-12-2-35-2-2、滚动轴承内圈与轴颈的配合采用基孔制，外圈与轴承孔的配合采用基轴制。

二、判断题（正确的打√，错误的打×）（每题2分）

P-1-1-01-2-2、所有构件一定都是由两个以上零件组成的。

（×）

P-3-2-02-2-2、铰链四杆机构中，传动角γ越大，机构传力性能越高。

（√）

P-3-2-03-2-2、极位夹角是曲柄摇杆机构中，摇杆两极限位置的夹角。

（×）

P-3-2-04-2-2、机构处于死点位置时，其传动角等于90°。

（×）

P-4-2-05-2-2、凸轮轮廓的形状取决于从动件的运动规律。

（×）

P-4-2-06-2-2、凸轮机构中，从动件按等速运动规律运动时引起刚性冲击。

（√）

P-6-3-07-2-2、带传动的弹性滑动是不可避免的，打滑是可以避免的。

（√）

P-6-3-08-2-2、V带型号中，截面尺寸最小的是Z型。

（×）

P-7-1-09-2-2、基圆以内无渐开线。

（√）

P-7-9-20-2-2、在直齿圆柱齿轮传动中，忽略齿面的摩擦力，则轮齿间受有圆周力、径向力和轴向力三个力作用。

（×）

P-8-2-21-2-2、蜗杆传动一般用于大速比的场合。

（√）

P-8-2-22-2-2、蜗杆传动一般用于传动大功率、大速比的场合。

（×）

P-9-1-23-2-2、定轴轮系的传动比等于始末两端齿轮齿数之反比。

（×）

P-10-1-24-2-2、楔键的顶底面是工作面。

（√）

P-10-1-25-2-2、设计键联接时，键的截面尺寸通常根据传递转矩的大小来选择。

（×）

P-10-2-26-2-2、在螺纹联接的结构设计中，通常要采用凸台或凹坑作为螺栓头和螺母的支承面，其目的是使螺栓免受弯曲和减小加工面。

（√）

P-10-2-27-2-2、螺纹联接是可拆联接。

（√）

P-12-3-28-2-2、滚动轴承的基本额定动载荷C值越大，则轴承的承载能力越高。

（√）

P-12-3-29-2-2、在相同工作条件的同类型滚动轴承，通常尺寸越大，其寿命越长。

（√）

三、选择题（将正确答案的序号填在括号中）（每题2分）

A-1-1-01-3-2、在如图所示的齿轮—凸轮轴系中，轴4称为（A）

A.零件B.机构C.构件D.部件

A-2-2-02-3-2、平面运动副所提供的约束为（C）

A.1B.2C.1或2D.3

A-2-2-03-3-2、若两构件组成低副，则其接触形式为（A）

A.面接触B.点或线接触C.点或面接触D.线或面接触

A-2-4-04-3-2、机构具有确定相对运动的条件是（A）

A.机构的自由度数目等于主动件数目B.机构的自由度数目大于主动件数目

C.机构的自由度数目小于主动件数目D.机构的自由度数目大于等于主动件数目

A-3-2-05-3-2、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，则为了获得曲柄摇杆机构，其机架应取（B）

A.最短杆B.最短杆的相邻杆C.最短杆的相对杆D.任何一杆

A-4-2-06-3-2、在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）

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

A-6-5-07-3-2、带传动的主要失效形式是带的（A）

A.疲劳拉断和打滑B.磨损和胶合C.胶合和打滑D.磨损和疲劳点蚀

A-6-3-08-3-2、带传动中弹性滑动现象的产生是由于（C）

A.带的初拉力达不到规定值B.带与带轮的摩擦系数过小C.带的弹性变形D.带型选择不当

A-6-3-09-3-2、（A）是带传动中所固有的物理现象，是不可避免的。

A.弹性滑动B.打滑C.松驰D.疲劳破坏

A-7-2-10-3-2、渐开线齿轮的齿廓曲线形状取决于（D）

A.分度圆B.齿顶圆C.齿根圆D.基圆

A-7-7-11-3-2、闭式硬齿面齿轮传动的主要失效形式是（B）

A.齿面胶合B.轮齿疲劳折断C.齿面磨粒磨损D.轮齿过载折断

A-7-7-12-3-2、齿面接触疲劳强度设计准则针对的齿轮失效形式是（A）

A.齿面点蚀B.齿面胶合C.齿面磨损D.轮齿折断

A-7-11-13-3-2、为了实现两根相交轴之间的传动，可以采用（C）

A.蜗杆传动B.斜齿圆柱齿轮传动C.直齿锥齿轮传动D.直齿圆柱齿轮传动

A-7-7-14-3-2、齿轮传动中，轮齿齿面的疲劳点蚀经常发生在（B）

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

A-7-10-15-3-2、一对正确啮合的斜齿圆柱齿轮传动的（A）均为标准值。

A.法面模数、分度圆上的法面压力角B.端面模数、分度圆上的端面压力角

C.端面模数、分度圆上的端面压力角、分度圆上的螺旋角D.法面模数、分度圆上的法面压力角、分度圆上的螺旋角

A-8-2-16-3-2、普通圆柱蜗杆和蜗轮传动的正确啮合条件是（B）

A.mt1=ma2,αt1=αa2,λ=βB.ma1=mt2,αa1=αt2,λ=β

C.mt1=ma2,αt1=αa2,λ=-βD.ma1=ma2,αa1=αt2,λ=-β

（注：

下标t表示端面，a表示轴向，1表示蜗杆、2表示蜗轮）

A-8-2-17-3-2、蜗杆传动的传动比i等于（D）

A.

B.

C.

D.

A-10-1-18-3-2、普通平键的长度应（B）

A.稍长于轮毂的长度B.略短于轮毂的长度C.是轮毂长度的三倍D.是轮毂长度的二倍

A-10-1-19-3-2、键的截面尺寸b×h主要是根据（D）来选择。

A.传递扭矩的大小B.传递功率的大小C.轮毂的长度D.轴的直径

A-10-2-20-3-2、当两个被联接件之一太厚不宜制成通孔，且联接不需要经常拆装时，宜采用（C）

A.螺栓联接B.螺钉联接C.双头螺柱联接D.紧定螺钉联接

A-12-2-21-3-2、滚动轴承在一般转速下的主要失效形式是（C）

A.过大的塑性变形B.过度磨损C.疲劳点蚀D.胶合

A-13-1-22-3-2、联轴器和离合器均具有的主要作用是（B）

A.补偿两轴的综合位移B.联接两轴，使其旋转并传递转矩C.防止机器过载D.缓和冲击和振动

A-13-1-23-3-2、下列联轴器中，能补偿两轴的相对位移并可缓冲、吸振的是（D）

A.凸缘联轴器B.齿式联轴器C.万向联轴器D.弹性柱销联轴器

四、问答题（每题5分）

W-4-2-0、说出凸轮机构从动件常用运动规律，冲击特性及应用场合。

答：

等速运动规律、等加速等减速运动规律、简谐运动规律（余弦加速度运动规律）；等速运动规律有刚性冲击，用于低速轻载的场合；等加速等减速运动规律有柔性冲击，用于中低速的场合；简谐运动规律（余弦加速度运动规律）当有停歇区间时有柔性冲击，用于中低速场合、当无停歇区间时无柔性冲击，用于高速场合。

W-6-3-01-2-5、说明带的弹性滑动与打滑的区别。

弹性滑动是由于带传动时的拉力差引起的，只要传递圆周力，就存在着拉力差，所以弹性滑动是不可避免的；而打滑是由于过载引起的，只要不过载，就可以避免打滑，所以，打滑是可以避免的。

W-7-1-01-2-5、简述齿廓啮合基本定律。

不论齿廓在任何位置接触，过接触点所做的公法线一定通过连心线上一定点，才能保证传动比恒定不变。

W-8-6-01-2-5、为什么闭式蜗杆传动必须进行热平衡计算？

蜗杆传动存在着相对滑动，摩擦力大，又因为闭式蜗杆传动散热性差，容易产生胶合，所以要进行热平衡计算。

W-10-2-01-2-5、说明螺纹连接的基本类型及应用。

螺栓连接、双头螺柱连接、螺钉连接、紧定螺钉连接。

螺栓连接用于被连接件不厚、通孔且经常拆卸的场合；双头螺柱连接用于被连接件之一较厚、盲孔且经常拆卸的场合；螺钉连接用于被连接件之一较厚、盲孔且不经常拆卸的场合。

W-12-3-01-2-5、轴上零件的周向固定各有哪些方法？

（指出四种以上方法）

周向固定：

键连接、花键连接、过盈配合连接

W-12-3-01-2-5、轴上零件的轴向固定方法主要有哪些种类?

各有什么特点?

（指出四种以上）

轴向固定：

轴肩、轴环、轴套、轴端挡板、弹性档圈

轴肩、轴环、轴套固定可靠，可以承受较大的轴向力；弹性档圈固定可以承受较小的轴向力；轴端挡板用于轴端零件的固定。

五、计算题

J-2-5-01-4-10、说明机构具有确定相对运动的条件，并判断机构运动是否确定？

（10分）

解：

机构具有确定相对运动的条件是：

机构的自由度数等于机构中（接受外界给定运动规律的）

原动件的个数。

n=3，PL=3，PH＝2

机构自由度F＝3n－2PL－PH＝1，

因为W＝1＝F，所以机构的运动确定。

J-2-5-02-4-15、说明机构具有确定相对运动的条件，并判断机构运动是否确定？

（15分）

 解答:

机构具有确定相对运动的条件是：

机构的自由度数

等于机构中（接受外界给定运动规律的）原动件的个数。

机构中，n=7，PL=9，PH=1F＝3n－2PL－PH=2＝W>0，

所以机构运动确定。

C、G处复合铰链，E处虚约束，F处局部自由度

J-2-5-03-4-15、计算图示机构的自由度，若含有复合铰链、局部自由度和虚约束请明确指出。

（15分）

解答:

C处为复合铰链,则

n=5,PL=7,PH=0

F=3n-2PL-PH=3*5-2*7=1

J-2-5-04-4-15、计算图示机构的自由度，若含有复合铰链，局部自由度和虚约束请明确指出。

（15分）

解答:

F处为复合铰链,H（或I）处为虚约束,则

n=6,PL=8,PH=1

F=3n-2PL-PH=3*6-2*8-1=1

J-3-2-05-3-10、图示四杆机构中，已知a=62mm,b=152mm,c=122mm,d=102mm。

取不同构件为机架，可得到什么类型的铰链四杆机构？

（15分）

解：

因为最短构件与最长构件长度之和小于

等于另外两构件的长度之和，满足构件的长度

和条件，所以取AB为机架，得双曲柄机构；

取BC或AD为机架，得曲柄摇杆机构；

取CD为机架，得双摇杆机构；

J-3-2-06-3-10、已知图示机构中，LAB=82mm，LBC=50mm，LCD=96mm，LAD=120mm问：

（1）此机构中，当取构件AD为机架时，是否存在曲柄？

如果存在，指出是哪一构件？

（必须根据计算结果说明理由）

（2）当分别取构件AB、BC、CD为机架时，各将得到什么机构？

（10分）

解答：

因为LBC+LAD=50+120=170mm

LBC+LCD=82+96=178mm

所以LBC+LAD

1）当取AD为机架时,不存在曲柄,得到双摇杆机构;

2）当分别取AB或CD为机架时,均得到曲柄摇杆机构;

当取BC为机架时,得到双曲柄杆机构.

J-3-2-07-3-10、如图所示铰链四杆机构，已知各构件的长度LAB=50mm,LBC=110mm,LCD=80mm,LAD=100mm。

（1）该机构是否有曲柄？

如有，请指出是哪个构件（必须根据计算结果说明理由）；

（2）当分别取构件AB、BC、CD为机架时，各将得到什么机构？

（10分）

解答：

因为LAB+LBC=50+110=160mm

LAB+LBC=80+100=180mm

所以LAB+LBC

1）当取AD为机架时,得到曲柄摇杆机构;

2）当取AB为机架时,得到双曲柄杆机构;

当取BC为机架时;得到曲柄摇杆机构;

当取CD为机架时;得到双摇杆机构.

J-7-3-08-3-10、已知一对外啮合渐开线标准直齿圆柱齿轮的标准中心距a=200mm，齿数Z1=20，Z2=80，齿顶高系数ha*=1，压力角=20°。

试求这对齿轮的模数m，传动比i12，节圆直径及啮合角。

解：

节圆直径=分度圆直径

d1=mz1=4×20=80mmd2=mz2=4×80=320mmmm

J-7-3-09-4-15、某标准直齿圆柱齿轮，已知齿距p=12.56mm，齿数z=20，正常齿制。

求该齿轮的分度圆直径d、齿顶圆直径da、、齿根圆直径df、基圆直径db、、齿高h及齿厚s。

（cos20º≈0.94）

解答：

p＝12.56　mm，m=4　mm;分度圆直径d=m·z=4×20=80　mm;

基圆直径db=d·cos20º=75.2　mm;齿顶圆直径da=m·（Z+2ha*）=88　mm;

齿根圆直径df=m·（Z－2ha*－2c*）=70　mm;齿高h=m·（2ha*+c*）=9　mm;

齿厚s=6.28mm

J-7-3-10-3-10、已知一对外啮合标准直齿圆柱齿轮传动的标准中心距a=108mm,传动比i12=3,小齿轮齿数Z1=18。

试确定大齿轮的齿数Z2、齿轮的模数m和两轮的分度圆直径。

解:

由i12=

=3,得Z2=3*18=54,

又由

mm,

分度圆直径:

mm,

mm。

J-9-1-11-3-10、如下图所示轮系中，已知Z1=16，Z2=36，Z3=25，Z4=50，Z5=2，Z6=20，若n1=600r/min，求蜗轮的转速n6及各轮的转向。

（10分）

解:

J-9-1-12-4-20、在图示传动装置中，已知各轮齿数为：

Z1=20,Z2=40,Z3=20,Z4=30,Z5=80，运动从Ⅰ轴输入，Ⅱ轴输出，nⅠ=1000r/min,转动方向如图所示。

试求输出轴Ⅱ的转速nⅡ及转动方向。

（20分）

解:

由Z3、Z4、Z5、H系杆组成星行轮轮系，可得：

其中：

n5=0，所以：

即：

或：

；

又：

i12

又因为：

iⅠⅡ

所以：

，

解得:

nⅡ=n3=－2500r/min，

负号表示nⅡ与nⅠ方向相反，如图所示。

J-12-2-13-4-20、某轴用一对圆锥滚子轴承支承，外圈窄边相对安装，已知两轴承所承受的径向载荷分别为FrⅠ=9000N,FrⅡ=5000N，其内部轴向力分别为FSⅠ=2430N,FSⅡ=1350N,传动件作用于轴上的轴向力FA=1000N,判断系数e=0.32,当Fa/Fr≤e时，X=1,Y=0,当Fa/Fr>e时，X=0.4，Y=1.88。

试分别计算出轴承的当量动载荷。

解：

轴向力：

FSⅠ+FA=2430+1000=3430N>SⅡ

轴承Ⅰ被放松FaⅠ=FSⅠ=2430N

轴承Ⅱ被压紧FaⅡ=FSⅡ=3430N

当量动载荷

FaⅠ/FrⅠ=2430/9000=0.27

XⅠ=1YⅠ=0

PⅠ=XⅠFrⅠ=9000N

FaⅡ/FrⅡ=3430/5000=0.686>e

XⅡ=0.4YⅡ=1.88

PⅡ=XⅡFYⅡ+YⅡFaⅡ=0.4×5000+1.88×3430=12672.6N

六、设计题（每小题20分）

J-4-3-14-4-20、图示为一偏置式直动尖底从动件盘形凸轮机构。

已知从动件尖底与凸轮廓线在B0点接触时为初始位置。

试用作图法在图上标出：

（1）当凸轮从初始位置转过

=90°时，从动件走过的位移S1；

（2）当从动件尖底与凸轮廓线在B2点接触时，凸轮转过的相应角度

。

说明：

（1）不必作文字说明，但必须保留作图线；

（2）S1和

只需在图上标出，不必度量出数值。

解答：

如图所示，正确作出偏距圆

按-ω方向转90°，在图上正确标出S1

过B2点作偏距圆切线，正确标出

2角

七、分析题（本题20分）

J-8-2-15-4-20、.已知在一级蜗杆传动中，蜗杆为主动轮，蜗轮的螺旋线方向和转动方向如图所示。

试将蜗杆、蜗轮的轴向力、圆周力、蜗杆的螺旋线方向和转动方向标在图中。

解：

蜗轩转动方向如图所示

蜗杆为右旋

Ft2与蜗轮分度圆相切，指向左端

Ft1与蜗杆分度圆相切，指向右端

Fa1与蜗杆轴线平行，指向右

Fa2与蜗轮轴线平行，指向左

J-11-2-16-4-20、图示为用一对圆锥滚子轴承外圆窄外圈窄边相对安装的轴系结构。

试按例①所示，指出图中的其它结构错误（不少于7处）。

（注：

润滑方式、倒角和圆角忽略不计。

）

解答：

（1）缺少调整垫片；

（2）轮毂键槽结构不对；（3）与齿轮处键槽的位置不在同一角度上；（4）键槽处没有局部剖；（5）端盖孔与轴径间无间隙；（6）多一个键；（7）齿轮左侧轴向定位不可靠；（8）齿轮右侧无轴向定位；（9）轴承安装方向不对；（10）轴承外圈定位超高；（11）轴与轴承端盖相碰。