2025年大学大二（机械设计基础）机构设计综合测试题及答案

2025年大学大二（机械设计基础）机构设计综合测试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题共30分）答题要求：每题只有一个正确答案，请将正确答案的序号填在括号内。(总共10题，每题3分)1.平面机构中，两构件通过点、线接触而构成的运动副称为（）A.低副B.高副C.移动副D.转动副2.机构具有确定运动的条件是（）A.机构的自由度大于零B.机构的自由度等于原动件数C.机构的自由度大于原动件数D.机构的自由度小于原动件数3.凸轮机构中，凸轮与从动件间的运动副是（）A.转动副B.移动副C.高副D.低副4.渐开线齿轮的齿廓曲线形状取决于（）A.分度圆B.齿顶圆C.齿根圆D.基圆5.一对渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，已知传动比i=3，主动轮转速n1=1500r/min，中心距a=200mm，模数m=5mm，则从动轮转速n2和齿数z1、z2分别为（）A.n2=500r/min，z1=20，z2=60B.n2=500r/min，z1=30，z2=90C.n2=4500r/min，z1=20，z2=60D.n2=4500r/min，z1=30，z2=906.带传动中，带的弹性滑动发生在（）A.全部接触弧上B.带离开主动轮的接触弧上C.带离开从动轮的接触弧上D.带与两轮接触弧所包围的中心区域7.链传动中，链节数宜采用（）A.奇数B.偶数C.质数D.无所谓8.轴的结构设计时，应考虑的主要因素不包括（）A.轴上零件的定位和固定B.轴的加工工艺性C.轴的材料选择D.轴的受力情况9.普通平键连接的主要失效形式是（）A.键被剪断B.工作面被压溃C.键和轮毂槽侧面的磨损D.键被弯曲10.滚动轴承的基本额定寿命是指（）A.在额定动载荷作用下，轴承所能达到的寿命B.在额定静载荷作用下，轴承所能达到的寿命C.一批同型号轴承在相同条件下运转，其中90%的轴承所能达到的寿命D.一批同型号轴承在相同条件下运转，其中50%的轴承所能达到的寿命第II卷（非选择题共70分）11.简答题（每题10分，共20分）答题要求：简要回答问题。(1)简述机构自由度的计算方法。(2)简述渐开线齿轮传动的特点。12.分析题（每题15分，共30分）答题要求：根据题目所给条件进行分析解答。(1)分析凸轮机构中，凸轮轮廓曲线的设计步骤。(2)分析带传动中，带的张紧力过大或过小会产生什么后果。13.计算题（每题10分，共20分）答题要求：写出详细的计算过程和答案。(1)已知一对外啮合标准直齿圆柱齿轮，模数m=4mm，齿数z1=20，z2=40，求两齿轮的分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径以及中心距。(2)已知一圆柱螺旋压缩弹簧，外径D=50mm，弹簧丝直径d=5mm，弹簧中径D2=45mm，节距t=8mm，有效圈数n=10，材料为65Mn，求弹簧的刚度和强度。14.材料分析题（10分）答题要求：阅读材料，回答问题。材料：某机械传动系统中，采用了一对渐开线标准直齿圆柱齿轮传动。在运行过程中，发现齿轮磨损严重，噪声较大。经检查，发现两齿轮的中心距略大于设计值，且齿侧间隙较大。问题：分析齿轮磨损严重和噪声较大的原因，并提出改进措施。15.设计题（10分）答题要求：根据题目要求进行设计。设计一个单级圆柱齿轮减速器，已知电动机功率P=5kW，转速n1=1450r/min，传动比i=3，工作机转速n2=480r/min，单向运转，载荷平稳。要求确定齿轮的模数、齿数、分度圆直径、齿宽等参数，并画出减速器的装配图。答案：1.B2.B3.C4.D5.A6.C7.B8.C9.B10.C11.(1)机构自由度的计算方法：首先确定活动构件数n，然后计算低副数PL和高副数PH，最后根据公式F=3n-2PL-PH计算自由度。(2)渐开线齿轮传动的特点：传动比恒定；中心距具有可分性；齿廓之间为线接触，承载能力高；传动效率高；制造和安装精度要求较高。12.(1)凸轮轮廓曲线的设计步骤：确定凸轮机构的类型、从动件的运动规律；确定凸轮的基圆半径；根据从动件的运动规律计算凸轮轮廓曲线上各点的坐标。(2)带的张紧力过大，会使带的磨损加剧，降低带的使用寿命，增加轴和轴承的受力；带的张紧力过小，会导致带在带轮上打滑，使传动效率降低，无法正常工作。13.(1)分度圆直径：d1=mz1=4×20=80mm，d2=mz2=4×40=160mm；齿顶圆直径：da1=d1+2ha=80+2×4=88mm，da2=d2+2ha=160+2×4=168mm；齿根圆直径：df1=d1-2hf=80-2×4.5=71mm，df2=d2-2hf=160-2×4.5=151mm；中心距：a=(d1+d2)/2=(80+160)/2=120mm。(2)弹簧刚度：k=Gd4/(8nD23)，其中G为剪切弹性模量，65Mn的G=80000MPa，代入计算得k=80000×54/(8×10×453)≈N/mm；弹簧强度：τ=8PD2/(πd3)，代入计算得τ≈MPa，满足强度要求。14.原因：中心距略大于设计值，使齿侧间隙增大，导致齿轮在传动过程中产生冲击和振