机械设计基础试题(含答案)

机械设计基础试卷1一、选择题：本大题共15 个小题，每小题3 分，共 45 分。在每小题给出的四个选项中， 只有一项符合题目的要求， 把所选择项前的字母填在题后的括号内。1下列铰链四杆机构中，能实现急回运动的是b a双摇杆机构b. 曲柄摇杆机构c双曲柄机构d.对心曲柄滑块机构2平面连杆机构中，当传动角较大时，则aa. 机构的传力性能较好b.机构的传力性能较差c可以满足机构的自锁要求d. 机 构 的 效 率 较 低3当一对渐开线齿轮制成后，即使两轮的中心距稍有改变，其角速度比仍保持原值不变，原因是：da.压力角不变b.啮合角不变c 节 圆 半 径 不 变d.基 圆半 径 不 变【】4. 渐开线齿轮实现连续传动时，其重合度为da0b. =0c. z1，b1b2,其接触应力的大小是c ah1 h2c. h1= h2d.可 能 相 等 ， 也 可 能 不 等【】9. 实际齿数相同时，直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮和直齿圆锥齿轮三者齿形系数之间精品资料的关系为aa直齿圆柱齿轮的最大b. 斜齿圆柱齿轮的最大c 直 齿 圆 锥 齿 轮 的 最 大d.三 者 数 值 相 同【】10. 在润滑良好的条件下，为提高蜗杆传动的啮合效率，可采用的方法为：c a减小齿面滑动速度sb.减少蜗杆头数z1c 增 加 蜗 杆 头 数z1d.增 大 蜗 杆 直 径 系 数q【】11. 带传动中，弹性滑动d a在张紧力足够时可以避免b在传递功率较小时可以避免c在小带轮包角足够大时可以避免d 是不可避免【】12. 带传动作减速传动时，带的最大应力max 等 于 aa. 1 +b1 +cb. 1+b2 +cc. 2+ b1 + cd. 2 + b2+ c【】13. 转轴的变曲应力为aa对称循环变应力b. 脉动循环变应力c 非对称循环变应力d.静应力【】14. 在基本额定动载荷c 作用下， 滚动轴承的基本额定寿命为10 6 转时， 其可靠度为c a 10%b.80%c.90%d.99%【】15. 在圆柱形螺旋拉伸（压缩）弹簧中，弹簧指数c 是指 d a弹簧外径与簧丝直径之比值b. 弹簧内径与簧丝直径之比值c. 弹簧自由高度与簧丝直径之比值d 弹簧中径与簧丝直径之比值【】二、填空题：本大题共10 个小题，每空1 分，共 20 分。把答案填在题中横线上。16. 槽轮机构的主要参数是槽数 z和拨盘圆销数k。17. 机械速度的波动可分为周期性和非周期性两类。18轴向尺寸较大的回转件，回转平面。应进行动平衡，平衡时要选择两个19当一对齿轮的材料、齿数比一定时，影响齿面接触强度的几何尺寸参数主要是分度圆直径d 1和齿宽 b。20 直齿圆柱齿轮作接触强度计算时，取节点处的接触应力为计算依据，其载荷由一对轮齿承担。21蜗杆传动作接触强度计算时，铝铁青铜 zcual10fe3 制作的蜗轮， 承载能力取决于抗胶合能力；锡青铜zcusn10p1 制作的蜗轮，承载能力取决于抗点蚀能力。22若带传动的初拉力一定，带传动的极限摩擦力。增大包角1和摩擦系数都可提高23滚子链传动中，链的速是变化的。平均链速是常数，而其瞬时链24 轴如按受载性质区分，主要受的轴为传动轴。25 非 液 体摩 擦 滑 动 轴 承 进 行 工 作 能 力 计 算时 ， 为 了 防 止 过 度 磨 损 ， 必 须 使弯矩的轴为心轴，主要受扭矩pppp三、分析题：本大题；而为了防止过热必须使2 个小题，共 15 分。26（本题满分5 分）图1所 示 链 铰 四 杆 机 构 中 ， 各 构 件 的 长 度 为a=250mm, b=650mm,c=450mm, d=550mm 。试问：该机构是哪种铰链四杆机构，并说明理由。最短杆与最长杆长度之和（250+650 ）小于其余两杆长度之和（450+550 ），满足存在曲柄的必要条件，且最短杆为连架杆。故该铰链四杆机构为曲柄摇杆机构。图 127（本题满分 10 分）图 2 所示展开式二级斜齿圆柱齿轮传动， i 轴为输入轴， 已知小齿轮 1 的转向 n1 和齿轮1 、2 的轮齿旋向如图所示。为使中间轴 ii 所受的轴向力可抵消一部分，试确定斜齿轮 3 的轮齿旋向，并在图上标出齿轮 2 、3 所受的圆周力 f t2 、ft3 和轴向力 f a2、fa3 的方向。（垂直纸面的力，向纸内画稍 ， 向纸外画）图 2四、计算题；本大题共5 个小题，共 48 分。28（本题满分6 分）计算图 3 所示机构的自由度（若图中含有复合铰链、局部自由度和虚约束等情况时，应具体指出）。解f342511 e、f 处之一为虚约束图 329（本题满分12 分）一对标准渐开线直齿圆柱齿轮外啮合传动，已知标准中心距a=160mm ，传动比i12 =3,大齿轮齿数z2=60 ，齿顶高系数h* a=1, 径向间隙系数c *=0.25 ，分度圆压力角a=20 .试求出：（ 1 ）齿轮的模数m,小齿轮 1 的分度圆半径r 1;基圆半径rb1 ;分度圆上的齿厚s。（ 2 ）若实际安装中心距a=164mm时，计算啮合角a，及小齿轮的节圆半径r1解（ 1）小齿轮齿数2azz21i216060203模数m4mm（ 2 分 ）z1z22060mz1420分度圆半径r40mm（ 2 分 ）基圆半径rb122r1 cos40cos 2037.59mm（ 2 分 ）分度圆齿厚sm3.144226.28mm（ 2 分 ）（ 2 ） cos23.54a cos160cos20 a0.9168节圆半径 r1rb1 / cos37.59 / cos23.54=41.00mma（或 r116441.00mm ）1i1330. ( 本题满分10 分)已知图 4 所示轮系中各齿轮的齿数为：z 1=20 ， z2=30 ， z3 =80 ， z4=25 ， z5=50 。求轮系的传动比i 15。解该轮系为混合轮系。由齿轮 1 、2 、3 和转臂 h 组成行星轮系， 齿轮 3 固定，30 。ih1h则133hz3804z1201得 i1h5h由题图知4hi14i1h5（ 6 分 ）由题图轮4、5 组成定轴轮系，则4i455z5502z425i15i14i455210图 431（本题满分 10 分）图 5 表示两平板用 2 个 m20 的普通螺栓联接， 承受横向载荷 f=6000n ，若取接合面间的摩擦系数?=0.2 ，可靠性系数 ks=1.2 ，螺栓材料的的许用应力 =120n/mm 2 ,螺栓的小径 d 1=17.294mm 。试校核螺栓的强度。解一个螺栓的横向工作载荷rf6000z23000n（1 分）预紧力k s r1.23000qp18000 n（4 分）fm0.21强度校核1.3qpd2141.31800017.2942499.67n/mm 2强度满足图 532（本题满分 10 分）一对 70000 ac 型角接触球轴承背对背反安装在图 6 所示轴系中，轴承 1 的径向载荷r 1 =2000n ，轴承 2 的径向载荷 r2=4000n ，轴上作用的轴向外载荷 fa=800n ，轴承附加轴向力 s 的计算式为 s=0.68r 。求轴承 1 和轴承 2 的轴向载荷 a 1 和 a2 。12r1r2图 6解s10.68r10.6820001360 ns20.68r20.6840002720 ns 1、s 2 方向见第32 题答案图fas280027203520 ns1轴承 1“压紧，”a 1=f a +s 2 =3520n（5 分）轴承 2 “放松，”a 2=s 2=2720n（5 分）五、作图题：本大题只有1 个小题，满分 10 分33. 已知一对心直动尖顶移动从动件盘形凸轮机构如图7 所示，凸轮为以b 点为中心的圆盘， a 点为其回转中心。试用作图法画出：（ 1）凸轮的基圆和基圆半径r0;（ 2） 凸轮机构的从动件尖顶在图示位置c 点与凸轮接触时，从动件的位移s ；（ 3）从动件尖顶在图示c 点和 d 点接触时压力角。基圆和基圆半径r 0从动件在c 点接触时位移s在 c 点和 d 点接触时压力角图 7（3 分）（3 分）六、结构改错题：本大题只有1 个小题，满分 12 分34. 在图 8 上直接改正轴系结构的错误。（齿轮传动油润滑，滚动轴承脂润滑，轴端安装 v 带轮）应画出键；去掉套筒，画出定位轴肩；画出密封件；轴承改为面对面正安装；缩短装齿轮的轴段长度；键长应短于轮毂长度；左右两轴承内侧加档油环；左右两轴承盖与箱体间加垫片机械设计基础试卷2一、选择题：本题共16 个小题，每小题3 分，共 48 分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 把所选项前的字母填在题后的括号内。1. 在曲柄摇杆机构中，为提高机构的传力性能，应该a a增大传动角b.减小传动角c增大压力角d.减小极位夹角2. 渐开线标准齿轮的根切现象，发生在c a模数较大时b. 模数较小时c齿轮较少时d.齿数较多时3. 斜齿圆柱齿轮的法面模数mn 与端面模数mt 的关系式，应该是ca mn=mtsinb. mn= mt/cos c mn=mtcos d. mn=mtcos4. 调节周期性速度波动的方法是在机械中加一个飞轮，其作用是使b a机械运转速度的波动可以消除b. 机械运转速度的波动可以减小 c机械运转的平均角速度m 可以减小d机械运转的平均角速度m 可以增大5. 动平衡的条件是，回转件中各个质量产生的b a离心力的合力等于零 b离心力的合力和合力偶矩均等于零 c离心力的合力偶矩等于零d. 离心力的合力和合力偶矩均不等于零d 26. 仅受预紧力f作用的紧螺栓联接，其螺栓的计算应力ca=1.3 f/ 430% 的原因是考虑c1 ,将拉应力增大a安装时可能产生的偏心载荷b载荷可能有波动 c拉伸和扭转的复合作用 d螺栓材料的机械性能不稳定7. 在一般工作条件下，齿面硬度hb 350 的闭式钢制齿轮传动，通常的主要失效形式为b a轮齿疲劳折断b. 齿面疲劳点蚀c齿面胶合d.齿面塑性变形8. 齿轮传动中，轮齿的齿面疲劳点蚀，通常首先发生在d a齿顶部分b. 靠近节线的齿顶部分c齿根部分d.靠近节线的齿根部分9. 标准斜齿圆柱齿轮传动中，查取齿形系数y f 数值时，应按d a法面模数mnb.齿宽 bc. 实际齿数zd.当量齿数xu10. 普通圆柱蜗杆分度圆直径的计算式是aa d1 =ma1 qb. d1=mnqc. d1=ma1z1d. d1=mnz111. 带传动在工作时产生弹性滑动，是由于ca包角 太小b.初拉力 f 0 太小c紧边与松边拉力不等d.传动过载12 在一定转速下，要减轻滚子链传动的运动不均匀性和动载荷，应该d a增大节距p 和增加齿数z1b. 增大节距p 和减少齿数z1c. 减小节距p 和减少齿数z1d. 减小节距p 和增加齿数z113 转轴弯曲应力b 的应力循环特征为a a r=1b. r=0c r= 1c. 1 r +114 在下列四种型号的滚动轴承中，只能承受径向载荷的是b a 6208b. n208c. 3208d. 520815 在下列四种类型的联轴器中，能补偿两轴的相对位移以及可缓和冲击、吸收振动的是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16 计算圆柱形压缩螺旋弹簧工作圈数n 时，主要根据b a强度条件b. 刚度条件c稳定性条件d.安装和结构条件二、填空题：本大题共8 个小题， 每空 1 分，共 16 分。把答案填在题中横线上。17 在铰链四杆机构中，存在曲柄的必要条件是有一最短杆和最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和。18 在设计凸轮机构时，凸轮基圆半径取得越小，所设计的机构越紧凑，但是压力角增大，使机构的工作情况变坏。19 渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是两齿轮模数和压力角必须分别相等。20. 斜齿圆柱齿轮的标准模数是法面模数 mn。直齿圆锥齿轮的标准模数是大端模数m轮毂长度。21. 平键的截面尺寸应按轴径d从键的标准中查取，键的长度l 可参照从标准中选取。必要时应进行强度校核。22 对 一 般 精 度 的 直 齿 圆 柱 齿 轮 传 动 作 弯 曲 强 度 计 算 时 ， 将 轮 齿 看 作悬 臂梁，并假定全部载荷作用于齿顶。24. 普通 v 带传动的设计准则是，保证带不打滑以及具有一定的疲劳寿命。24 按照滑动轴承工作时的摩擦状态，可分为非液体摩擦滑动轴承和液体摩擦滑动轴承两种主要类型。三、分析题：本大题只有1 个小题，满分 14 分。25. 图1 所示蜗杆传动斜齿圆柱齿轮传动组成的传动装置，蜗杆为主动件，若蜗杆 1 的转动方向如图中n1 所示，蜗杆齿的螺旋线方向为右旋。试分析：（ 1）为使中间轴i 所受的轴向力能抵消一部分，确定蜗轮2 、斜齿轮3 和斜齿轮4 的轮齿旋向；（ 2）在图 1 的主视图上，画出蜗轮2 的圆周力ft2 、径向力fr2 和斜齿轮3 的圆周力ft3 、径向力 fr3 的方向： 在左视图上画出蜗轮2 的轴向力fa2 和斜齿轮3 的轴向力fa3 方向。（ 1）蜗轮 2、齿轮 3、齿轮 4 的旋向（6 分）（ 2）fa2、fa3 的方向（4 分）（ 3 ） fr2 、ft2、fr3 、ft3 的方向（4 分四、计算题：本大题共5 个小题，共 50 分）26（本题满分4 分）计算图 2 所示机构的自由度（若图中含有复合铰链、局部自由度和虚约束等情况时，应具体指出。）精品资料解f342511（3 分）滚子处局部自由度图 227 （本题满分14 分）一对渐开线标准圆柱直齿轮外啮合传动，已知齿轮的齿数z1 =30 ， z2 =40 ，分度圆压力h角,齿顶高系数* =1, 径向间隙系数c*=0.25 ，标准中心距a=140mm 。试求出：齿轮a的模数 m；两个齿轮的分度圆半径r1、r2;基圆半径rb1、rb2;齿顶圆半径ra1、ra2。28 （本题满分10 分）已知图 3 所示轮系中各齿轮的齿数为：z 1=20 ，z 2=40 ， 动比 i1h。z2 =20, z3=80 。试求轮系的传1hz2 z3解3h1h40h20z12z180820（6 分）1h8hi1h =929 （本题满分12 分）图 4 所示一对角接触球轴承支承的轴系，轴承正安装（面对面），已知两个轴承的径向 载荷分别为fr1 =2000n ，fr2=4000n, 轴上作用的轴向外载荷ka=1000n ，轴承内部派生轴向力 s 的计算式为s=0.7f r，当轴承的轴向载荷与径向载荷之比fa/fre 时，x=0.41 ，y=0.87 ； fa/fre 时， x=1 ， y=0 ，e=0.68 ；载荷系数fp=1.0. 试计算：（ 1）两个轴承的轴向载荷fa1 、fa2;（ 2）两个轴承的当量动载荷p1、p2解（ 1 ） s1=0.7f r1=0.7 2000=1400n s2=0.7f r2 =0.7 4000=2800ns1 、s 2 方向如第29 题答案图。s1 +k a =1400+1000=2400n五、作图题（本大题只有1 个小题，满分 10 分）31按图5 给出的条件，设计一曲柄摇杆机构。已知摇杆dc 在两个极限位置时与机架的夹角分别为=135 。2 =60 ，摇杆 dc 的长度 ldc=50mm ，机架 ad 的长度 lad=70mm 。1试：用作图法求出曲柄ab 的长度 lab、连杆 bc 的长度 lbc，以及行程速比系数k。（取比例尺 1=1 mm ）mm 2 2解按已知条件连接ac 1 和 ac 2，则1l acl bcl ab49.5mm2l acl bcl ab104.4 mm（4 分）联立解出l bcl ab104 .42104.4249.549.576.95mm27.45mm（3 分）（允许作图时有少量误差）量出极位夹角21.08k1801801.265六、结构改错题：本大题只有1 个小题，满分12 分。32在图 6 上直接改正轴系结构的错语。（轴端安装联轴器）图6应画出垫片；应画出定位轴套，并将装齿轮的轴段长度缩短；应画出键；应降低轴肩高度，便于拆卸轴承；画出轴径变化，减小轴承装配长度；画出密封件；画出联轴器定位轴肩；键长应改为短于轮毂长度；每改正 1 处错误（2 分）（改正 6 处错误得满分）第 31 题答案图机械设计基础试卷3一、选择题（共30 分、每小题 2 分）1 、 链 传 动 作 用 在轴 和 轴承 上 的 载 荷 比 带 传 动 要小 ， 这 主 要 是 因 为（c）。a、链传动只用来传递较小功率b、链速较高，在传递相同功率时圆周力小c、链传动是啮合传动，无需大的张紧力 d、链的质量大，离心力大2 、 直齿圆柱齿轮传动 ， 当 齿轮 直径不 变， 而减 小模 数增加齿数时， 则（c）。a、提高了轮齿的弯曲强度b、提高了齿面的接触强度c、降低了轮齿的弯曲强度d、降低了齿面的接触强度3、受中等冲击载荷、支承刚度较差、速度较高的两轴之间宜选用 （a）。a弹性柱销联轴器b凸缘联轴器c.十字滑块联轴器d万向联轴器4 、 带 传 动 工 作 时， 设 小 带 轮 为 主 动 轮 ， 则 带 的 最 大 应 力 发 生 在 带（c）。a进入大带轮处b离开大带轮处c.进入小带轮处d离开小带轮处5、有一减速器传动装置由带传动、链传动和齿轮传动组成，其安排顺序以方案（a）为好。a. 带传动齿轮传动链传动b. 链传动齿轮传动带传动c. 带传动链传动齿轮传动d. 链传动带传动齿轮传动6. 螺纹联接防松的根本问题在于（c）。a、增加螺纹联接的轴向力b、增加螺纹联接的横向力c、防止螺纹副的相对转动d、增加螺纹联接的刚度7 为联接承受横向工作载荷的两块薄钢板，一般采用的螺纹联接类型应是（a）。a螺栓联接b.双头螺柱联接c螺钉联接d.紧定螺钉联接8 齿面 硬度hb 350hbs的闭 式 钢制齿 轮传 动中 ， 主 要失 效形 式为（b）。a齿面磨损b齿面点蚀c齿面胶合d.轮齿折断9.不完全液体润滑滑动轴承，验算pv pv 是为了防止轴承（b）。a. 过度磨损b.过热产生胶合c.产生塑性变形d.发生疲劳点蚀10 、对于温度变化不大的短轴， 考虑结构简单， 轴承部件的轴向固定方式宜采用（a）。a两端固定b两端游动 c一端固定一端游动d a，b，c 均可以11 、在蜗杆传动设计中，除规定模数标准化外，还规定蜗杆直径d1 取标准，其目的是（b）。a限制加工蜗杆的刀具数量 b限制加工蜗轮的刀具数量并便于刀具的标准化c为了装配方便d为了提高加工精度12 、工作时承受弯矩并传递转矩的轴称为（b）。a、转动心轴b、转轴c、传动轴d、固定心轴13 、普通平键的主要失效是 （a）。a工作面被压溃或键被剪断b工作面产生胶合破坏c.工作面产生过度磨损d键被弯曲折断14 、带传动产生弹性滑动的原因是由于（d）。a、带不是绝对挠性体b、带与带轮间的摩擦系数偏低c、带绕过带轮时产生离心力d、带的紧边与松边拉力不等15 、 非 液 体 摩 擦 滑 动 轴 承 正 常 工 作 时 ， 其 工 作 面 的 摩 擦 状 态 是（c）。a、完全液体摩擦状态b、干摩擦状态c、边界摩擦或混合摩擦状态d、不确定二、标准件（ 4 题共 12 分，每小题 3 分）1、请按 gb/t 5781-2000标准标注出：公称直径为16mm 、长 60mm 全螺纹六角头螺栓；并按 gb/t 41-2000的标准标注出与该螺栓配合使用的不经表面处理 的普通粗牙六角螺母。螺栓m1660gb/t 5781-2000螺母 m16gb/t 41-20002、请按 gb/t 1096-2003标准标注出： 宽为 18 mm 、高为 11 mm 、长为 100 mm圆头普通平键；按gb/t 119-2000标准标注出：直径为10 mm ，长为 100 mm ， 直径允差为 d4 ，材料为 35 号钢，热处理硬度为hrc28 38，不经表面处理的圆柱销。键 18100 gb/t 1096-2003销 10100 gb/t 119-20003、根据下面所给出的轴承代号，指出下面轴承相应的类型、尺寸系列、内径、公差等级和游隙组别。（ 1） 6308/c3（2）7214b（3 ） 30213/p46308/c3 表示内径为40mm ， 03 尺寸系列的深沟球轴承，0 级公差， 3 组游隙。7214b 表示内径为70mm ， 02 尺寸系列的角接触球轴承，接触角为40 ，0 级公差， 0 组游隙。30213/p4 表示内径为65mm ， 02 尺寸系列的圆锥滚子轴承，4 级公差， 0 组游隙。4、根据下面所给出带、滚子链编号，指出这些零件的公称尺寸。（ 1）带： a 1000 gb/t 11544-1997（ 2）链： 08a 1 88 gb/t1243 2006 （注：此链的节距为0.5 英寸）（ 1 ） a 1000 gb/t 11544-1997：基准长度为1000 mm的 a 型普通 v 带。（ 2 ） 08a 1 88 gb/t1243 2006 ： a 系列、节距12.7mm 、单排、 88 节的滚子链三、问答题（ 4 题共 20 分，每小题 5 分）1、简述静强度设计和疲劳强度设计的不同之处。2、当设计链传动时，选择齿数和节距时应考虑哪些问题？3、闭式蜗杆传动为什么要进行热平衡计算？4、在具有稳定输入、输出功率的机器上，转轴以定速转动，当不考虑外来冲击和载荷波动等作用时， 请分别将内部受的是稳态应力或交变应力的零件的编号写入下面相应的分类中。a机箱箱体的地脚螺栓；b装有齿轮的旋转轴； c轴上的齿轮； d轴上的蜗杆； e轴上的滚动轴承； f轴上的平键； g联轴器上的螺栓； h轴上的销； i联轴器； j离合器； k输出端的滚子链； l输入端的 v 带（1） 受稳态应力的零件是：a 、f、g、h、i、j（2） 受交变应力的零件是：b 、c 、d 、e、k、l、（3） ）利用摩擦工作的零件有：a 、e、j、 g、 l四、分析题（ 8 分）图示为由圆锥齿轮和斜齿圆柱齿轮组成的传动系统。已知：轴为输入轴， 转向如图所示。（1） ） 在下图中标出各轮转向。 （2 分）（2） ） 为使 2、3 两轮的轴向力方向相反，确定并在图中标出3 、4 两轮的螺旋线方向。（2 分）（3） ） 在图中分别标出2、3 两轮在啮合点处所受圆周力ft 、轴向力fa 和径向力fr 的方向。（ 4 分）（ 1 ）各轴转向如图所示。（ 2 ） 3 轮左旋， 4 轮右旋。（ 3 ） 2、 3 两轮的各分力方向下图所示。f a3fr3f t3ft2fr2fa2五、计算题（ 2 题共 20 分，每小题 10 分）1、一压力容器盖螺栓组连接如图所示，已知容器内径d=250mm ，内装具有一定压强的液体，沿凸缘圆周均匀分布12 个 m16 （ d1 13.835mm ）的普通螺栓，螺栓材料的许用拉应力180 mpa ，螺栓的相对刚度cb /( cbcm )0.5 ，按紧密性要求，剩余预紧力f1 =1.83 f ， f 为螺栓的轴向工作载荷。试计算：该螺栓组连接允许容器内的液体最大压强p