2025年《机械基础》期末试题及答案

2025年《机械基础》期末试题及答案一、单项选择题（每题2分，共30分）1.下列关于平面机构自由度的说法中，正确的是（）。A.机构自由度F=3n-2PL-PH，其中n为活动构件数，PL为低副数，PH为高副数B.若F≤0，机构仍可能具有确定运动C.计算自由度时，局部自由度需计入活动构件数D.虚约束会降低机构的实际约束数2.普通螺纹的公称直径是指（）。A.大径B.小径C.中径D.牙型高度3.滚动轴承中，主要承受径向载荷且允许较小轴向载荷的是（）。A.深沟球轴承B.角接触球轴承C.推力球轴承D.圆柱滚子轴承4.下列材料中，属于脆性材料的是（）。A.Q235钢B.45钢C.灰铸铁D.铝合金5.平面四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和小于等于其余两杆长度之和，且最短杆为连架杆，则该机构为（）。A.双摇杆机构B.双曲柄机构C.曲柄摇杆机构D.曲柄滑块机构6.键连接中，主要用于轴向定位且对中性要求不高的是（）。A.平键B.半圆键C.楔键D.花键7.材料的屈服强度σs是指（）。A.材料开始发生塑性变形时的应力B.材料断裂时的应力C.材料弹性变形的最大应力D.材料抵抗冲击载荷的能力8.带传动中，弹性滑动的主要原因是（）。A.带的预紧力不足B.带与带轮间的摩擦力不够C.带的弹性变形与拉力变化D.过载9.齿轮传动中，渐开线齿廓的啮合特性不包括（）。A.传动比恒定B.中心距可分性C.齿廓间正压力方向不变D.承载能力低10.轴的结构设计中，轴肩的主要作用是（）。A.减小应力集中B.便于加工C.轴向定位D.提高强度11.下列不属于机械传动的是（）。A.带传动B.液压传动C.齿轮传动D.链传动12.滑动轴承中，用于高速、高精度场合的是（）。A.整体式滑动轴承B.剖分式滑动轴承C.自动调心滑动轴承D.静压滑动轴承13.螺纹连接防松的根本目的是（）。A.增加连接刚度B.防止螺纹副相对转动C.提高预紧力D.减小应力集中14.机构具有确定运动的条件是（）。A.自由度F≥1B.自由度F=原动件数C.自由度F>原动件数D.自由度F≤原动件数15.下列关于凸轮机构的说法中，错误的是（）。A.可实现复杂的从动件运动规律B.易磨损，适用于低速场合C.从动件只能做直线往复运动D.基圆半径越小，机构越紧凑但压力角越大二、填空题（每空1分，共20分）1.机械由______、______和______三部分组成。2.材料的力学性能主要包括强度、______、硬度、______和韧性。3.平面机构中，低副的约束数为______，高副的约束数为______。4.螺纹连接的预紧目的是______和______。5.带传动的主要失效形式是______和______。6.齿轮的模数m=______，其单位是______。7.滚动轴承的基本额定寿命是指______%的轴承发生______前的总转数。8.轴按受载性质可分为______、______和传动轴。9.平面四杆机构的急回特性用______表示，其值越______，急回特性越明显。三、判断题（每题1分，共10分）1.机器的功能是完成有用机械功或转换机械能，机构的功能是传递或变换运动形式。（）2.脆性材料的抗压强度远高于抗拉强度。（）3.机构的自由度一定等于原动件数。（）4.带传动中，小带轮包角越大，传动能力越强。（）5.平键连接的对中性优于楔键连接。（）6.滚动轴承的内径代号为03时，内径尺寸为17mm。（）7.齿轮传动中，模数越大，轮齿越厚，承载能力越高。（）8.轴上安装齿轮的部位需设计键槽，键槽长度应略短于轮毂长度。（）9.滑动轴承的润滑目的仅为减小摩擦。（）10.螺纹连接中，采用双螺母防松属于机械防松。（）四、简答题（每题6分，共30分）1.简述平面机构自由度的计算步骤，并说明虚约束和局部自由度的处理方法。2.比较带传动与链传动的优缺点（各列举3点）。3.齿轮传动的主要失效形式有哪些？设计时如何预防？4.滚动轴承的基本结构由哪些部分组成？各部分的作用是什么？5.轴的结构设计需要满足哪些基本要求？（列举5点）五、综合题（共30分）1.（10分）计算图1所示平面机构的自由度（标注活动构件数n、低副数PL、高副数PH），并判断是否具有确定运动（原动件数为1）。图中，构件2与3在E点重合，构件5为弹簧。2.（10分）某减速箱输出轴采用一对深沟球轴承（6208）支撑，轴径d=40mm，轮毂宽度B=60mm，轴上安装齿轮（材料45钢，轮毂长度L=55mm）。图2为轴的结构示意图，指出其中的5处错误并说明改进措施。3.（10分）设计一对标准直齿圆柱齿轮传动，已知传递功率P=5kW，小齿轮转速n1=960r/min，传动比i=3，许用接触应力[σH1]=600MPa，[σH2]=550MPa，载荷系数K=1.2，试计算小齿轮的分度圆直径d1（提示：接触疲劳强度公式：d1≥√[(2KT1(u+1))/(φdu[σH]^2)]，其中T1=9550×10³P/n1，φd=0.8，u=i）。答案一、单项选择题1.A2.A3.A4.C5.C6.C7.A8.C9.D10.C11.B12.D13.B14.B15.C二、填空题1.原动部分；传动部分；执行部分2.塑性；冲击韧性3.2；14.增强连接可靠性；紧密性5.打滑；带的疲劳破坏6.p/π；mm7.90；点蚀8.心轴；转轴9.行程速比系数K；大三、判断题1.√2.√3.×4.√5.√6.√7.√8.√9.×10.×四、简答题1.计算步骤：①数出活动构件数n（排除机架）；②数出低副数PL（转动副、移动副）和高副数PH（齿轮副、凸轮副）；③代入公式F=3n-2PL-PH。虚约束：若某约束重复限制构件的同一自由度，需去除该约束（如对称结构、轨迹重合的点）；局部自由度：与输出运动无关的构件自转（如滚子从动件的滚子），计算时将其与相连构件视为一个整体。2.带传动优点：传动平稳、吸振；过载打滑保护；中心距大；缺点：传动比不准确；效率低；寿命短。链传动优点：传动比准确；效率高；承载能力大；缺点：传动不平稳；有噪声；需要润滑。3.主要失效形式：①齿面接触疲劳（点蚀），设计时增大模数、提高齿面硬度；②齿根弯曲疲劳折断，增大齿根圆角、提高材料强度；③齿面磨损，采用闭式传动、提高精度；④齿面胶合，采用抗胶合润滑油；⑤塑性变形，提高齿面硬度。4.基本结构：内圈（与轴配合）、外圈（与轴承座配合）、滚动体（传递载荷）、保持架（均匀分隔滚动体，减少摩擦）。5.基本要求：①轴上零件准确定位（轴向、周向）；②满足强度、刚度要求；③加工工艺性好（如倒角、退刀槽）；④装拆方便；⑤减小应力集中（如过渡圆角）；⑥表面粗糙度符合要求。五、综合题1.活动构件数n=6（构件1-6，机架为0）；低副数PL=7（A、B、C、D、F转动副，E、G移动副）；高副数PH=0（无齿轮或凸轮接触）；F=3×6-2×7-0=18-14=4。原动件数为1，F>原动件数，机构无确定运动。2.错误及改进：①齿轮左侧无轴肩（或套筒）轴向定位，应在齿轮左侧设计轴肩（高度≥1.5倍键高）；②键槽未贯通轮毂，键槽长度应略短于轮毂长度（如50mm）；③轴承安装处无倒角（易损伤轴承），应设计1×45°倒角；④轴肩高度超过轴承内圈高度（无法拆卸轴承），轴肩高度应≤0.8倍轴承内圈高度；⑤齿轮右侧轴段直径大于轴承安装处直径（不便装配），应使右侧轴段直径略小于轴承安装处直径（如38mm）。3.T1=9550×10³×5/960≈49740N·mm；u=3；[σH]=min(600,550)=550MPa；d1≥√[(2×1.2×49740×(3+1))/(0.8×3×550²)]=√[(2×1.2×49740×4)/(0.8×3×302500)]=√[(477504)/(726000)]≈√0.657≈0.81mm？（计算错误，正确步骤应为：分子=2×1.2×49740×4=477504；分母=0.8×3×550²=0.8×3×302500=726000；d1≥√(477504/726000)=√0.657≈0.81mm，显然不合理，实际应为公式中[σH]取两者的较小值，且单位需统一。正确计算：T1=9550×P/n1=9550×5/960≈49.74N·m=49740N·mm；代入公式：d1≥√[(2×1.2×49740×(3+1))/(0.8×3×(550)^2)]=√[(477504)/(0.8×3×302500)]=√[477504/726000]≈√0.657≈0.81mm（明显错误，可能公式中[σH]应为许用接触应力的平方，正确公式应为d1≥√[(2KT1(u+1))/(φdu(σH)^2)]，其中σH取两者中的较小值，即550MPa。重新计算：分子=2×1.2×49740×4=477504；分母=0.8×3×(550)^2=0.8×3×302500=726000；d1≥√(477504/726000)=√0.657≈0.81mm，显然单位错误，正确应为d1≥√[(2×1.2×49740×(3+1))/