机械设计基础学位考试大纲含模拟试卷

1、南京理工大学成人本科教学机械设计基础考试大纲一、课程的教学目标与基本要求本课程通过理论教学使学生掌握最常用机构的组成形式、机构的运动特性、选用原则、机器动力学方面的基本理论和基本知识，并具有初步的分析和设计能力。掌握通用机械零件的设计原理、方法和机械设计的一般规律，具有设计一般通用零部件和一般机器装置的能力；逐渐形成规范的设计思想和逻辑思维能力；具有运用标准、规范、手册和查阅有关技术资料的能力；掌握典型机械零件的实验方法及技能；了解一些机械领域的新成果和发展动向。培养学生掌握机械设计的基本理论、基本方法、基础知识和具备一定的机械设计基本技能。二、课程简介机械设计基础是近机类或非类各专业必修的一

2、门技术基础课，它在教学计划中起着承先启后的桥梁作用，为学生学习后续的专业课打下必要的基础。它不仅具有一定的理论性，同时具有较强的实用性。它在培养近机类工程技术人才的知识和能力的全局中，具有增强学生的机械理论基础，提高学生对机构和机械零件的感性认识，培养其对机械产品正确选用、维护能力的能力和一定的设计开发能力。机械设计基础课程的教学内容为：绪论(1)；平面连杆机构(2)；凸轮机构(3)；间歇运动机构(4)；机械的调速和平衡(5)；机械零件设计和计算概论(6)；联接(7)；带传动和链传动(8)；齿轮传动(9)；蜗杆传动(10)；轮系(11)；轴(12)；轴承(13)；联轴器(14)。课程所需的预备

3、知识：高等数学、机械制图、理论力学、材料力学等。课程教学以课堂教学、实验教学和课程设计等方式进行。三、机械设计基础课程考试大纲第1章 绪 论重点基本概念：机构、机器和机械，构件与零件，通用零件与专用零件。第2章 平面连杆机构重点1）运动副种类及约束2）平面机构的运动简图3）平面机构的自由度计算4）铰链四杆机构的常用类型、演化形式及工作特点，曲柄存在条件5）死点、急回特性、行程速比系数和极位夹角6）压力角与传动角7）按行程速比系数设计四杆机构难点 1）考虑复合铰链、局部自由度和虚约束机构自由度计算 2）平面四杆机构的设计第3章 凸轮机构重点 1）凸轮机构的类型与特点 2）基圆、偏距圆、理论轮廓、

4、实际轮廓、升程、回程、远休止、近休止等概念3）常用从动件运动规律及特点，刚性冲击和柔性冲击，常用从动件运动规律作图法设计4）对心或偏置直动从动件凸轮轮廓的反转法设计（尖顶和滚珠从动件）5）凸轮机构的压力角及作法。6）滚珠半径对凸轮机构性能的影响难点 1）反转法设计凸轮轮廓 2）常用从动件运动规律及凸轮机构压力角作法第4章 间歇运动机构重点1）常用间歇运动机构类型和特点2）槽轮机构的运动系数和参数的关系3）棘轮机构的类型与工作特点 4）不完全齿轮机构的原理与特点 5）凸轮间歇运动机构的类型与特点难点 1）间歇运动机构的选用 第5 章 机械的调速和平衡重点 1）周期性和非周期性速度波动概念2）平均

5、速度，最大、最小速度，速度不均匀系数3）周期性速度波动的调节方法，盈亏功，飞轮设计原理 4）机构的静平衡和动平衡的概念，静平衡和动平衡的的条件5）回转构件静平衡的方法，质径积6）回转构件动平衡的方法。难点1）最大盈亏功法设计飞轮转动惯量2）回转构件的动平衡方法第6章 机械零件设计和计算概论重点 1）常用的机械零件的工作能力准则及表示方法2）名义应力和计算应力和许用应力，安全系数，强度极限和屈服极限3）机械零件的常用材料及热处理4）静应力和变应力的种类，循环变应力，应力循环特性，循环基数5）疲劳曲线、疲劳强度和疲劳极限难点1）稳定循环变应力的类型与特点2）零件的疲劳强度第7 章 联接重点 1）螺

6、纹的类型与特点，螺纹的主要参数2）螺旋副中力的关系、效率与自锁3）螺纹联接件的主要类型、特点及应用4）螺纹联接防松和预紧目的和方法5）受轴向载荷和横向载荷紧螺栓联接的设计计算，螺栓联接的受力变形图6）螺旋传动的类型与特点7）键联接的类型与特点8）平键联接的失效形式与强度计算9）花键联接的类型与特点10）其它轴毂联接的类型、特点与应用难点1）受轴向载荷紧螺栓联接的设计计算，受力变形图2）螺旋副的效率与自锁第8 章 带传动和链传动重点1）带传动的组成、类型和特点 2）带传动紧边拉力、松边拉力、预紧力和工作圆周力的关系，欧拉公式 3）带的弹性滑动、打滑和滑差率 4）带传动传动中应力的类型和分布，最大

7、应力 5）带传动的设计计算准则 6）带传动参数设计原则：带型号、小轮直径、小轮包角、中心距 7）带传动张紧方式与特点 8）链传动的类型、结构与特点 9）链传动的类型的主要参数计算和选择原则 10）链传动的多边形效应和动载荷，最大、最小速度和加速度，平均传动比和瞬时传动比 11）链传动的失效形式和极限功率曲线图难点1）带传动的弹性滑动与打滑的区别与联系，欧拉公式2）链传动的多边形效应及影响因素第9 章 齿轮传动重点 1） 齿轮传动的类型与特点2） 齿廓啮合基本定律 3） 渐开线特性及方程，渐开线齿轮的传动可分性 4） 渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数及计算，模数、压力角与啮合角、节圆和 分度圆、基圆

8、、顶圆和根圆、齿顶高系数和径向间隙系数等 5） 渐开线齿轮的正确啮合条件6） 渐开线齿轮传动连续的条件和重合度计算7） 轮齿切削加工方法：仿形法和范成法的原理与特点 8） 根切现象、最少齿数和变位齿轮的基本概念 9） 斜齿圆柱齿轮正确啮合条件，端面参数与法面参数的关系，斜齿圆柱齿轮的重合度，当量齿轮的概念 10）轮齿的常见失效形式及设计计算准则11）直齿圆柱齿轮受力分析、载荷系数 12）直齿圆柱齿轮接触疲劳强度和弯曲疲劳强度计算原理及注意事项13）斜齿圆柱齿轮传动的作用力的分析（各分力大小、方向）14）直齿锥齿轮的各部分名称和几何计算15）直齿锥齿轮的背锥和当量齿数、背锥和当量齿数16）直齿锥

9、齿轮传动作用力的分析：圆周力、径向力和轴向力（大小、方向）17）斜齿圆柱齿轮和圆锥齿轮强度计算原理及注意事项要点难点1）斜齿轮的当量齿轮、参数计算和重合度的计算2）齿轮的根切与变位及变位系数3）非标准安装齿轮传动的参数计算4）斜齿圆柱齿轮和圆锥齿轮的受力分析5）齿轮传动接触疲劳强度和弯曲疲劳强度计算第10 章 蜗杆传动重点1）杆传动的类型与特点2）蜗杆传动的几何参数及尺寸计算，中间平面概念，直径系数q3）蜗杆传动正确啮合条件4）蜗杆传动的相对滑动速度与效率5）蜗杆传动作用力分析（大小、方向），蜗轮转向的判定 6）蜗杆、蜗轮的材料选用原则7）蜗杆传动失效形式及强度计算原则8）蜗杆传动的热平衡计算

10、目的及改善热平衡方法难点1）蜗杆传动作用力分析（大小、方向），蜗轮转向的判定2）蜗杆传动的热平衡计算第11 章 轮系重点 1）轮系分类，定轴轮系、周转轮系的概念2）定轴轮系传动比的计算3）周转轮系和复合轮系的传动比计算，传动比的大小与从动轮转向难点1）周转轮系和复合轮系的传动比的计算第12 章轴重点1）轴的类型与特点，心轴、转轴、传动轴的定义概念 2）轴上零件常用轴向和周向定位方法，轴的结构设计原则3）按扭矩进行轴的强度计算方法4）轴的弯扭矩强度计算方法，当量弯矩和当量弯矩折算系数5）轴的刚度计算原则难点1）轴的结构改错2）轴的弯扭矩强度计算方法第13 章 轴承重点1）滑动轴承中摩擦的分类2）

11、向心滑动轴承的类型、结构与特点3）常用滑动轴承轴瓦和轴承衬的材料与特点4）滑动轴承轴瓦上油沟开设的原则，润滑剂选择原则和润滑装置5）非全液体摩擦滑动轴承的计算的内容及意义6）滚动轴承的结构与特点7）常用滚动轴承的类型、特点及选用原则8）常用轴承代号及含义9）滚动轴承的载荷特点及失效形式10）滚动轴承的额定寿命、当量动载荷、额定动载荷11）角接触滚动轴承的派生轴向力和实际轴向载荷12）滚动轴承的寿命计算13）滚动轴承组合结构设计的原则，轴系组合结构改错难点1）非全液体摩擦滑动轴承的计算2）角接触滚动轴承派生轴向力和实际轴向载荷计算3）滚动轴承支承轴系的组合结构设计第14 章联轴器、离合器与制动器

12、重点1） 联轴器、离合器与制动器作用及特点2） 联轴器的常用类型、特点及选用3） 离合器的类型及特点4） 制动器的类型和工作原理难点 1）联轴器、离合器与制动器的合理选用四、考试题型1）填空题 占15%2）选择题或是非题 占10%3）简答题 占20%4）分析计算题 占40%5）结构题或作图题 占10%五、模拟试卷模拟试卷1一、填空题（15分，每空1分）1 按照不同的接触特性，通常把运动副分为_和_两大类。2 曲柄摇杆机构中，_是主动件时机构会出现死点位置。3 凸轮机构的等加速等减速运动规律存在_冲击。4 机构的周期性速度波动，用_调节。5 外螺纹的_为螺纹的公称直径。6 当被联接件之一的厚度较

13、大，且联接需经常拆卸时，宜用_联接。7 只承受弯矩、不承受转矩的轴，称为_轴。8 蜗杆传动常见的失效形式为_和_。9 闭式软齿面齿轮传动，常用_准则设计，再校核 _。10.普通V带按截面尺寸大小分为_七种型号。11.能够同时承受较大的轴向和径向载荷常用的两类轴承是_和_。二、是非题（10分）（请在括号中填入（正确）或×（错误）1 滚子从动件盘形凸轮的实际轮廓线向径等于理论轮廓线的向径减去滚子半 径。（ ）2 标准渐开线圆柱齿轮，分度圆直径一定时，其模数越大，齿面接触疲劳强度 就越大。（ ）3 经静平衡的转子一定能够满足动平衡的要求。（ ）4 链轮直径与转速不变时，齿数越多链传动越平稳

14、。（ ）5 紧键靠两侧面压紧后的摩擦来传递运动与扭矩的。（ ）6 螺纹升角越大，螺纹副传动的效率越高。（ ）7 车床的尾架是专用零（部）件（ ）。8 V带传动中，出现弹性滑动是不可避免的。（ ）9 用仿形法加工齿轮轮齿时，齿数过少会出现根切现象。（ ）10. 滚子轴承的承载能力高于球轴承。（ ）三、简答题 （20分,每题4分）1.举出4种常见的间歇运动机构的名称。（4分）2.在螺纹联接中，为什么要采用防松装置？举出两种常见的防松装置。（4分）3.带传动中的弹性滑动和打滑有什么区别和联系？（4分）4.齿轮轮齿有哪几种常见的失效形式？（4分）5.滚动轴承代号6206代表的含义。（4分）四、分析计算

15、题 （40分）1（10分）计算图示机构的自由度，如有复合铰链，虚约束，局部自由度，请明确指出，并画出图示位置B点，E点的压力角。题1图2.一对标准安装的外啮合标准直齿圆柱齿轮的参数为，试计算传动比，两轮的分度圆直径，齿顶圆直径，齿根圆直径，中心距和齿距。3.三角带传动所传递的功率P=7.5KW，带速v=10m/s，现测得张紧力Fo=1125N，试求紧边拉力F1和松边拉力F2。4.已知轴承所受径向力Fr1=2000N，Fr2=1000N，轴上外加轴向Fa=500N，求两轴承的当量动载荷P1、P2（在图上标出附加内部轴向力Fs的方向）。提示：，Y=1.9，e=0.32；当时，X=1，Y=0；当时，

16、X=0.4，Y=1.9。 题4图五、结构题 （10分）指出下图结构设计中的错误，并画出正确的结构。 五、模拟试卷答案 模拟试卷1答案一、填空题1 高副、低副2 摇杆3 柔性4 飞轮5 大径d6 双头螺柱7 心轴8 胶合、磨损9 轮齿表面接触疲劳强度、轮齿齿根的弯曲疲劳强度10Y、Z、A、B、C、D、E11、角接触球轴承、圆锥滚子轴承二、是非题1.( ×) 2.(×) 3.(×) 4.() 5.(×) 6.( ) 7.() 8.() 9.(×) 10.()三、简答题1答：槽轮机构，棘轮机构，不完全齿轮机构，凸轮间歇运动机构等2答：螺纹联接的自锁作

17、用在静载荷下是可靠的，在振动和变载荷下，自锁的螺纹产生自动松脱的现象，因此需要采用防松装置。 常见的防松装置有：弹簧垫圈、双螺母、开口销、止动垫圈等。3、答：弹性滑动是由于带的松、紧边的拉力不等引起的带与轮面的微量滑动，是带传动中固有的物理现象，不可避免。 而打滑是由于带与轮面的摩擦力小于所需克服的圆周力的时造成的带与轮面的全面滑动现象，打滑是传动失效，并加剧带的磨损，因此必须避免。4、答：轮齿的主要失效形式有：轮轮折断、齿面点蚀、齿面磨损、齿面点蚀、 齿面胶合等。5、答：滚动轴承6206代表深沟球轴承，正常宽度，直径为2系列，轴径30毫米，公差等级为普通级（P0级）。四、分析计算题1、解：

18、F=3×7-2×9-1=2 C处为复合铰链 B点的压力角如图 E点的压力角如图 2、解：3、解： 解之得 F1=1500N F2=750N4、解： 取：Fa1=763.2 N Fa2=Fs2=263.2N, 或 Fa2=Fs1-Fa =526.3-500 =26.3N取：Fa2=263.2N 五、结构分析题解：从左到右，错误依次为：1、缺少调整垫片，2、键槽太长3、轴的长度没有比轮毂长度小4、套筒过高5、没有过渡轴径6、旋转零件直接与静止零件接触 7、套杯轴向定位不可靠8、套杯没有周向固定正确结构如右图所示。模拟试卷2一、填空题（15分，每空1分）1机构具有确定运动的条件是

19、 。2链传动的瞬时传动比不恒定，是由_ _效应引起的。3凸轮按从动件的型式可分为_、_ _、_ _。4机械速度波动分为_ _和_ _两类。5根据牙型的不同,螺纹可分为_ _、_ _、_ _等。6根据轴的承载情况，自行车的前轴为 _，中轴为_ _。7一对内啮合斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件是 ，传动连续的条件是 。8当量弯矩中是指_ _。二、选择题（10分）1 轴线相交的两轴之间可用_传动。 a）圆柱齿轮 b）圆锥齿轮 c）蜗杆2工作中既承受弯矩又承受扭矩的轴称（ ）a）心轴 b）传动轴 c）转轴3齿轮传动中的齿形系数与下述哪个参数有关（ ）a）模数m b）齿数Z c）m和Z4蜗杆特性系数q的表达式

20、中，哪一个是错误的。（ ）a） b） c）5渐开线齿轮的支承轴承磨损后，中心距变大，这时传动比（ ）a）增大 b）减小 c）不变6齿形联轴器属于a）刚性联轴器 b）非弹性元件挠性联轴器 c）可移式弹性联轴器7凸轮采用等加速等减速运动规律时，存在（ ）a）刚性冲击 b）柔性冲击 c）无冲击8如轴上承受较大的径向和较小轴向载荷，转速较高时，应选用（ ）a）深沟球轴承 b）角接触球轴承 c）圆柱滚子轴承9硬齿面（HBS350）闭式齿轮传动的主要失效形式是（ ）a）齿面点蚀 b）齿面磨损 c）轮齿折断10下述三种螺纹中，传动效率最高的是（ ），自锁性能最好的是（ ）。a）M20×1 b）M2

21、0×2/2 c）T20×2三、简答题 （20分，每题4分）1.平面机构自由度计算的公式什么？平面机构具有确定运动的条件是什么？2.机械平衡的目的是什么？回转构件静、动平衡的条件是什么？ 3.非全液体摩擦滑动轴承为什么要进行p及pv的验算？ 4.斜齿圆柱齿轮的当量齿数有什么用处？当量齿数zv 与实际齿数z和螺旋角有什么关系？ 5.蜗杆传动为什么要计算热平衡，热平衡条件不满足时，举出两种常用的散热方法。四、分析计算题 （40分）1、计算下列机构的自由度，有复合铰链、局部自由度或虚约束时应指出。 第1题图2、图示两根120×120mm2的木梁用十二个M20螺栓（d1=1

22、7.29mm），通过两块120×60mm2的钢盖板联接在一起，梁所受到的拉力Q=60KN，板间摩擦系数f=0.1，若螺栓许用拉应力=150Mpa，试校核该螺栓强度。（提示：要考虑摩擦力的可靠性系数，并注意摩擦面数）。 第2题图3、图示轮系中各轮齿数为：Z1=Z2=19，Z2=Z3=3Z1，Z4=2Z3,Z5=100，4为单线蜗杆，轮1转向如图示。试在图上标出各轮转向，并求出从1轮到5轮的传动比i15。 第3题图4、如图所示，蜗杆（左旋）主动，转向如图所示，圆柱齿轮为斜齿轮，为使、轴的轴向力平衡，请在图上绘制：蜗轮2的螺旋线方向和转向；齿轮3的齿向；蜗轮2、齿轮3所受的轴向力方向；圆锥

23、齿轮5应如何配置？ 第4题图五、结构分析题 （10分） 图示为一直齿轮轴通过一对轴承支承在箱体上，动力由联轴器输入，试分析该轴的结构错误，并画出正确的结构。第五题图 模拟试卷2答案一、填空题1、机构的原动件数等于机构自由度F，而且F必须大于零2、多边形效应 3、尖顶从动件凸轮机构，平底从动件凸轮机构，滚子从动件凸轮机构4、周期性速度波动，非周期性速度波动4、三角螺纹，矩形螺纹，梯形螺纹。（或半圆形螺纹、锯齿形螺纹等）5、心轴，转轴6、m1=m2、1=2、1=2，重合度大于1（1）7、将剪应力转换成与弯曲正应力变化特性相同应力折算系数二、选择题1-5：b c b c c 6-10 b b a c

24、 c 三、简答题1、答：F=3n-2PL-PH，其中，n为活动构件数，PL为低副数目，PH为高副数目。机构的原动件数必须与其自由度相同。2、答：机械平衡的目的是为了全部或部分地消除惯性力和惯性力矩的不良影响。 回转构件静平衡的条件是：回转件质径积或离心力矢量之和为零。 回转构件动平衡的条件是：回转件离心力与离心惯性力偶矩之和均为零3、答：验算p是为了限制轴承的压强保证润滑油不被挤出，为了减少磨损。 验算pv是限制轴承运转时产生的热量保证温升不会过高，保证 完好的边界膜和防止粘着磨损。4、答：当量齿数用于弯曲疲劳强度计算中查取齿形系数YF。zv=z/cos3。5、答：蜗杆传动相对滑动速度比较大，

25、效率低，发热大，温升过高，润滑油容易流失，蜗杆蜗轮齿面直接接触，容易引起胶合和磨损。蜗杆传动的常用散热方法有：加装风扇，加装散热片，（在油池中加蛇形冷却管）。四、分析计算题1、解：n=4 Pl=5 PH=1，所以 F=3n-2Pl-PH=3×4-2×5-1=1。C处有局部自由度，F、G之一为虚约束解：每个螺栓有两个摩擦接合面2、 解： 2×12 f FS =1.2Q 预紧力：Fs=30000N 螺栓强度不够3、解：1)各轮转向如图所示 2）输入输出轴转向相同。4、解：蜗轮2左旋，转向向上 蜗轮2Fa2向左 齿轮3Fa3向右斜齿轮3左旋 5放在6的右边，如图所示。五

26、、结构分析题1、联轴器左端要有压板；2、端盖不能与轴接触；3、轴伸出端要有密封圈；4、轴承安装要有过渡轴肩；5、直齿轮用深沟球轴承支承；6、套筒要顶到齿轮端面；7、齿轮要用键周向定位；8、轴肩高度不能超过轴承内圈；9、轴承内圈与轴为过渡或过盈配合，不需要键作周向定位；10、端盖与箱体接合面要有调整垫片。正确结构如右图所示。模拟试卷3一、填空题（15分，每空1分）1 平面机构中的低副有_副和_副两种。2 一对渐开线标准直齿齿轮正确啮合条件为_、_。3 铰链四杆机构的基本类型有三种，即曲柄摇杆机构、_机构和_机构。4 带传动中，带上承受的应力有_应力、_应力和_应力。5 对称循环应力循环特性=_，

27、脉动循环应力循环特性=_。6 轴上零件常用的轴向定位方式有轴肩、_、_等。7.典型的滚动轴承由内圈、外圈、_和_四部分组成。二、是非题（10分）（请在括号中填入（正确）或×（错误）1、在选用联接用螺纹的螺旋线头数时，很少采用单头。（ ）2、在预紧力一定的情况下，增加带速将使带的传动能力下降。（ ）3、链传动能够保证瞬时传动比恒定。（ ）4、平键是靠键的顶底面与键槽间的摩擦力来传递载荷。（ ）5、受轴向载荷的紧螺栓联接其螺栓受的总载荷等于残余预紧力加工作载荷。（ ）6、带传动中只要设计合理，弹性滑动和打滑都是可以避免的。（ ）7、渐开线齿廓上各点的曲率中心都在基圆上。8、在齿轮中心距a

28、不变的情况下，增大模数，可使轮齿的弯曲和接触疲劳强度均得到提高。（ ）9、链传动的链节距越大，承载能力越大。（ ）10、齿面接触疲劳强度是以一对齿在齿顶处啮合时的接触应力为计算准则。（ ）三、简答题 （20分）1、机器与机构各有哪些特征？（4分）2、联轴器与离合器的相同点和不同点。（2分）3、凸轮机构设计中，为什么要合理选择滚子半径？4、简述齿轮分度圆与节圆的区别与联系。5、何谓软齿面齿轮传动、硬齿面齿轮传动，它们的设计和校核准则各是什么强度准则？四、分析计算题 （40分） 1、图示汽缸内径D=500mm，蒸汽压力p=1.2Mpa（N/mm2）在法兰上安有16个螺栓，汽缸接合面上的残余锁紧力要

29、求为工作载荷的1.5倍，试确定该联接螺栓的小径d1（螺栓的许用应力=120MPa）。 题1图2、一对外啮合标准斜齿圆柱齿轮传动，已知，测得小齿轮齿高h=9mm，齿数Z1=18，中心距a=166mm，试确定该对齿轮的：（1）mn，（2）大齿轮齿数Z2，（3）螺旋角，（4）分度圆d1，d2（要求在10°15°之间）。3、某轴用两个相同的轴承支承，已知Fr1=200N，Fr2=100N，Fa=50N，Fs=0.7Fr，求两轴承的当量动载荷P1、P2。 已知e=0.7，Fa Fr>e时，X=0.41，Y=0.85；Fa Fre时，X=1，Y=0。题3图4、如图所示，为使轴上的

30、轴向力抵消一部分，试确定（1）斜齿轮2、3、4的旋向及轴、的回转方向（画在图上）（2）齿轮2的A点及齿轮3的B点所受各分力的方向（用图表示）题4图5、图示轮系中，各轮均为模数相同、正确安装的渐开线标准圆柱直齿齿轮。已知齿轮1，2及3的齿数分别为Z1=89，Z2=71，Z3=90，求传动比iH1，并指明H与1的转向关系。 题5图五、作图题 （10分）已知盘形凸轮的基圆直径50mm，凸轮转向为逆时针转动，尖顶直动偏置从动件的位移线路如图，从动件右偏置，偏置距离为15mm,试设计该凸轮轮廓曲线。 模拟试卷3答案一、填空题1 转动副，移动副2 两齿轮的模数和分度圆上的压力角必须分别相等（m1=m2、1=2）3 双曲柄机构，双摇杆机构4 拉应力，离心应力、弯曲应力5 -1，06