机械设计基础考试题库及答案

机械设计基础考试题库及答案一、单项选择题（每题2分，共30分）1.两构件通过（）接触组成的运动副称为低副。A.点B.线C.面D.点或线答案：C解析：低副是两构件通过面接触组成的运动副，高副是通过点或线接触组成的运动副。2.平面四杆机构中，若各杆长度分别为a=40mm，b=60mm，c=60mm，d=70mm，当以a为机架，则该四杆机构为（）。A.双曲柄机构B.曲柄摇杆机构C.双摇杆机构D.不能构成四杆机构答案：A解析：根据杆长条件判断，最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和，且最短杆为机架时，为双曲柄机构。本题中a为最短杆，a+d=40+70=110mm，b+c=60+60=120mm，满足杆长条件且a为机架，所以是双曲柄机构。3.渐开线齿轮的齿廓曲线形状取决于（）。A.分度圆半径B.基圆半径C.齿顶圆半径D.齿根圆半径答案：B解析：渐开线的形状取决于基圆的大小，基圆半径不同，渐开线形状也不同，所以渐开线齿轮的齿廓曲线形状取决于基圆半径。4.带传动工作时产生弹性滑动是因为（）。A.带的预紧力不够B.带的紧边和松边拉力不等C.带绕过带轮时有离心力D.带和带轮间的摩擦力不够答案：B解析：由于带的紧边和松边拉力不等，带在紧边和松边的弹性变形量不同，从而导致带在带轮上产生弹性滑动。5.普通平键连接的主要用途是使轴与轮毂之间（）。A.沿轴向固定并传递轴向力B.沿轴向可作相对滑动并具有导向作用C.沿周向固定并传递转矩D.安装与拆卸方便答案：C解析：普通平键连接主要是用于轴与轮毂之间的周向固定，以传递转矩。6.滚动轴承的基本额定寿命是指同一批轴承中（）的轴承所能达到的寿命。A.99%B.95%C.90%D.50%答案：C解析：滚动轴承的基本额定寿命是指同一批轴承中90%的轴承所能达到的寿命。7.联轴器和离合器的主要作用是（）。A.缓冲、减振B.传递运动和转矩C.防止机器发生过载D.补偿两轴的不同心或热膨胀答案：B解析：联轴器和离合器的主要作用是连接两轴，传递运动和转矩。8.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冲、吸振的是（）。A.凸缘联轴器B.齿式联轴器C.万向联轴器D.弹性柱销联轴器答案：D解析：弹性柱销联轴器利用弹性元件的弹性变形来补偿两轴的相对位移，同时能缓冲、吸振。9.螺纹连接防松的根本问题在于（）。A.增加螺纹连接的轴向力B.增加螺纹连接的横向力C.防止螺纹副的相对转动D.增加螺纹连接的刚度答案：C解析：螺纹连接防松的根本目的是防止螺纹副的相对转动，避免连接松动。10.为了提高齿轮传动的接触强度，可采用（）的方法。A.采用闭式传动B.增大传动中心距C.减少齿数D.增大模数答案：B解析：增大传动中心距可以增大齿轮的分度圆直径，从而提高齿轮的接触强度。11.下列四种叙述中，（）是正确的。A.变应力只能由变载荷产生B.静载荷不能产生变应力C.变应力是由静载荷产生D.变应力可以由静载荷产生答案：D解析：变应力可以由变载荷产生，也可以由静载荷产生，例如旋转的轴在静载荷作用下，轴内的应力是变应力。12.轴环的用途是（）。A.作为轴加工时的定位面B.提高轴的强度C.提高轴的刚度D.使轴上零件获得轴向定位答案：D解析：轴环主要用于轴上零件的轴向定位。13.链传动中，链节数常取偶数，这是为了使链传动（）。A.工作平稳B.链条与链轮轮齿磨损均匀C.避免采用过渡链节D.提高传动效率答案：C解析：链节数取偶数可以避免采用过渡链节，过渡链节的强度较低。14.在蜗杆传动中，通常（）为主动件。A.蜗杆B.蜗轮C.蜗杆或蜗轮D.不确定答案：A解析：在蜗杆传动中，通常蜗杆为主动件，蜗轮为从动件。15.滑动轴承的主要失效形式是（）。A.点蚀B.胶合C.磨损和胶合D.疲劳剥落答案：C解析：滑动轴承的主要失效形式是磨损和胶合。二、判断题（每题1分，共10分）1.机构具有确定运动的条件是机构的自由度大于零，且等于原动件的数目。（）答案：正确解析：机构自由度大于零是机构具有运动的前提，且等于原动件数目时，机构具有确定的运动。2.凸轮机构中，从动件按等速运动规律运动时会产生刚性冲击。（）答案：正确解析：等速运动规律在运动开始和结束时，速度有突变，会产生刚性冲击。3.齿轮传动的重合度越大，表明同时参与啮合的轮齿对数越多，传动越平稳。（）答案：正确解析：重合度反映了同时参与啮合的轮齿对数，重合度越大，传动越平稳。4.带传动的打滑现象是不可避免的。（）答案：错误解析：弹性滑动是带传动不可避免的现象，而打滑是在过载时才会发生，是可以避免的。5.普通螺纹的牙型角为60°，多用于连接。（）答案：正确解析：普通螺纹牙型角为60°，主要用于连接。6.滚动轴承的类型代号由基本代号右起第五位数字表示。（）答案：错误解析：滚动轴承的类型代号由基本代号右起第一位数字表示。7.联轴器只能在机器停车时才能将两轴分离，而离合器可以在机器运转时将两轴分离或接合。（）答案：正确解析：这是联轴器和离合器的主要区别之一。8.轴的计算弯矩公式Mca=根号下（M^2+(αT)^2）中，α是考虑转矩和弯矩的循环特性不同而引入的应力校正系数。（）答案：正确解析：α是考虑转矩和弯矩的循环特性不同而引入的应力校正系数。9.链传动为啮合传动，所以其传动比恒定。（）答案：错误解析：链传动由于链条的多边形效应，传动比不是恒定的。10.蜗杆传动中，蜗杆的头数越多，传动效率越高。（）答案：正确解析：蜗杆头数越多，导程角越大，传动效率越高。三、简答题（每题5分，共20分）1.简述平面四杆机构的类型及特点。答案：平面四杆机构主要有曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。曲柄摇杆机构：有一个曲柄和一个摇杆，可将曲柄的整周回转运动转换为摇杆的往复摆动，或反之。双曲柄机构：两个连架杆都是曲柄，可实现两轴之间的整周回转运动的传递，且传动比可能变化。双摇杆机构：两个连架杆都是摇杆，可实现两摇杆之间的往复摆动传递。2.简述齿轮传动的优缺点。答案：优点：传动效率高，一般可达95%98%。传动比准确、稳定。传递功率和速度范围大。结构紧凑，工作可靠，寿命长。缺点：制造和安装精度要求高，成本较高。不适用于两轴距离较远的传动。低精度齿轮传动时会产生噪声和振动。3.简述带传动的弹性滑动和打滑现象，并说明其后果。答案：弹性滑动：由于带的紧边和松边拉力不等，带在紧边和松边的弹性变形量不同，导致带在带轮上产生相对滑动。后果是使带传动的传动比不准确，降低了传动效率。打滑：当带传动的载荷过大，超过了带与带轮间的最大摩擦力时，带与带轮之间发生全面滑动。后果是带严重磨损，传动失效。4.简述滚动轴承的基本结构和主要类型。答案：滚动轴承的基本结构由内圈、外圈、滚动体和保持架组成。主要类型有：深沟球轴承：主要承受径向载荷，也可承受一定的轴向载荷，应用广泛。角接触球轴承：能同时承受径向和轴向载荷，适用于高速、高精度场合。圆锥滚子轴承：可承受较大的径向和轴向联合载荷。调心球轴承和调心滚子轴承：能自动调心，适用于轴有较大的弯曲变形或两轴承座孔同轴度较差的场合。推力球轴承：只能承受轴向载荷。四、计算题（每题10分，共30分）1.计算如图所示机构的自由度，并判断机构是否具有确定的运动（图中绘有箭头的构件为原动件）。[此处假设机构由若干构件和运动副组成，构件数n=5，低副PL=7，高副PH=0]答案：根据自由度计算公式F=3n2PLPH，代入n=5，PL=7，PH=0，可得F=3×52×70=1。因为原动件数目等于自由度，所以机构具有确定的运动。2.已知一对标准直齿圆柱齿轮传动，模数m=5mm，齿数z1=20，z2=50，求两齿轮的分度圆直径d1、d2，齿顶圆直径da1、da2，齿根圆直径df1、df2，中心距a。答案：分度圆直径：d1=mz1=5×20=100mm，d2=mz2=5×50=250mm。齿顶圆直径：对于标准直齿圆柱齿轮，齿顶高系数ha=1，da1=d1+2ham=100+2×1×5=110mm，da2=d2+2ham=250+2×1×5=260mm。齿根圆直径：顶隙系数c=0.25，df1=d12(ha+c)m=1002×(1+0.25)×5=87.5mm，df2=d22(ha+c)m=2502×(1+0.25)×5=237.5mm。中心距：a=(d1+d2)/2=(100+250)/2=175mm。3.一转轴传递的功率P=10kW，转速n=960r/min，材料为45钢，许用扭转切应力[τ]=40MPa，试按扭转强度计算轴的直径d。答案：根据扭转强度条件τ=T/(Wt)≤[τ]，其中T=9550×P/n（N·m），Wt=πd^3/16。先计算转矩T=9550×10/960≈99.48N·m。由τ=T/(Wt)≤[τ]可得d≥根号下（16T/(π[τ])），代入T=99.48N·m，[τ]=40MPa=40×10^6Pa，d≥根号下（16×99.48/(π×40×10^6)）×1000≈23.2mm，所以轴的直径d可取25mm（考虑到实际情况，一般取标准值）。五、设计题（10分）设计一个用于连接电动机轴和减速器输入轴的联轴器，已知电动机功率P=7.5kW，转速n=1440r/min，两轴直径d1=d2=30mm，试选择合适的联轴器类型，并确定其型号。答案：1.选择联轴器类型：由于电动机和减速器之间需要传递转矩，且要求结构简单、成本低，同时两轴的相对位移较小，可选择弹性柱销联轴器。弹性柱销联轴器具有一定的缓冲、吸振能力，能补偿两轴的少量相对位移。2.计算转矩：根据公式T=9550×P/n，可得T=9550×7.5/1440≈49.74N·m。考虑到机器启动、过载等