2025年大学大一（机械设计制造及其自动化）机械设计基础试题

2025年大学大一（机械设计制造及其自动化）机械设计基础试题

班级______姓名______（考试时间：90分钟满分100分）第I卷（选择题，共30分）每题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。(总共10题，每题3分)1.机器与机构的本质区别是（）A.是否能完成有用的机械功或转换机械能B.是否由许多构件组合而成C.各构件间能否产生相对运动D.各构件间的相对运动是否有确定的规律2.平面运动副的最大约束数为（）A.1B.2C.3D.43.铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和，则为了获得曲柄摇杆机构，其机架应取（）A.最短杆B.最短杆的相邻杆C.最短杆的相对杆D.任何一杆4.在凸轮机构的从动件选用等速运动规律时，其从动件的运动（）A.将产生刚性冲击B.将产生柔性冲击C.没有冲击D.既有刚性冲击又有柔性冲击5.渐开线齿轮传动的重合度ε与齿轮的（）有关。A.模数B.齿数C.分度圆直径D.压力角6.标准直齿圆柱齿轮的齿根高hf等于（）A.1.25mB.1mC.0.8mD.0.5m7.一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，则从动轮齿数z2为（）A.20B.30C.40D.608.带传动中，带的离心力发生在（）A.进入主动轮处B.进入从动轮处C.带绕在带轮上的整个过程D.离开主动轮处9.链传动中，链条的节数宜采用（）A.奇数B.偶数C.质数D.无所谓10.轴环的作用是（）A.作为轴加工时的定位面B.提高轴的强度C.使轴上零件获得轴向定位D.使轴上零件获得周向定位第II卷（非选择题，共70分）1.（本题10分）简述机械设计的一般过程。2.（本题10分）分析平面四杆机构有曲柄的条件。3.（本题15分）已知一对外啮合标准直齿圆柱齿轮传动，模数m=4mm，压力角α=20°，传动比i=3，中心距a=160mm。试求两轮的齿数、分度圆直径、齿顶圆直径和齿根圆直径。4.（本题15分）阅读材料：在某机器中，采用了V带传动。工作一段时间后，发现V带出现了打滑现象。已知V带型号为A型，小带轮基准直径dd1=100mm，大带轮基准直径dd2=300mm，小带轮转速n1=1450r/min，单根V带的基本额定功率P0=1.32kW，单根V带的额定有效拉力Fe=160N，包角修正系数Kα=

0.96，带长修正系数KL=0.99。试分析：（1）该V带传动出现打滑现象的原因可能有哪些？（2）计算该V带传动的实际有效拉力F和所能传递的最大功率P。5.（本题20分）阅读材料：有一齿轮传动系统，已知主动齿轮1的齿数z1=20，模数m=5mm，转速n1=1450r/min。从动齿轮2的齿数z2=40。（1）计算齿轮1和齿轮2的分度圆直径、齿顶圆直径和齿根圆直径。（2）若该齿轮传动系统工作时，发现噪声较大，试分析可能的原因，并提出相应的改进措施。答案：1.A2.B3.B4.A5.B6.A7.D8.C9.B10.C1.机械设计的一般过程：明确设计任务，进行功能分析；确定工作原理，拟定机械运动方案；进行总体设计，确定主要参数；进行结构设计，绘制零件图和装配图；进行技术经济分析，评价设计方案；编写设计计算说明书。2.平面四杆机构有曲柄的条件：最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和；连架杆和机架中必有一个是最短杆。当满足上述条件时，若最短杆是连架杆，则为曲柄摇杆机构；若最短杆是机架，则为双曲柄机构；若最短杆是连杆，则为双摇杆机构。3.由中心距公式\(a=\frac{m(z_1+z_2)}{2}\)可得：\(160=\frac{4(z_1+z_2)}{2}\)，即\(z_1+z_2=80\)。又因为\(i=\frac{z_2}{z_1}=3\)，联立可得\(z_1=20\)，\(z_2=60\)。分度圆直径\(d_1=mz_1=4×20=80mm\)，\(d_2=mz_2=4×60=240mm\)。齿顶圆直径\(d_{a1}=d_1+2ha=80+2×1×4=88mm\)，\(d_{a2}=d_2+2ha=240+2×1×4=248mm\)。齿根圆直径\(d_{f1}=d_1-2hf=80-2×1.25×4=70mm\)，\(d_{f2}=d_2-2hf=240-2×1.25×4=230mm\)。4.（1）V带传动出现打滑现象的原因可能有：传递的功率过大；小带轮包角过小；带的张紧力不足；带与带轮之间的摩擦系数过小等。（2）由传动比\(i=\frac{n_1}{n_2}=\frac{d_{d2}}{d_{d1}}\)可得\(n_2=\frac{n_1d_{d1}}{d_{d2}}=\frac{1450×100}{300}=\frac{be29}{3}r/min\)。单根V带的基本额定功率\(P_0\)查A型V带单根基本额定功率表可得\(P_0=1.32kW\)。实际有效拉力\(F=500\frac{P_0(1-\frac{1}{i})}{zv}(2.5-\frac{K_{\alpha}}{K_{\alpha}})+qv^2\)，其中\(v=\frac{\pid_{d1}n_1}{60×1000}=\frac{\pi×100×1450}{60×1000}\approx7.6m/s\)，\(q\)为每米V带的质量，查A型V带每米质量表可得\(q=0.1kg/m\)，\(z\)为带的根数，\(z=\frac{P}{(P_0+\DeltaP_0)K_{\alpha}K_L}\)，\(\DeltaP_0\)为单根V带额定功率的增量，查A型V带单根额定功率增量表可得\(\DeltaP_0=0.17kW\)，\(P\)为所需传递的功率，\(P=\frac{Fv}{1000}\)，联立可得\(F=150.7N\)，\(P=1.14kW\)。5.（1）齿轮1的分度圆直径\(d_1=mz_1=5×20=100mm\)，齿顶圆直径\(d_{a1}=d_1+2ha=100+2×1×5=110mm\)，齿根圆直径\(d_{f1}=d_1-2hf=100-2×1.25×5=87.5mm\)。齿轮2的分度圆直径\(d_2=mz_2=5×40=200mm\)，齿顶圆直径\(d_{a2}=d_2+2ha=200+2×1×5=210mm\)，齿根圆直径\(d_{f2}=d_2-2hf=200-2×1.25×5=!87.5mm\)。（2）噪声较大可能的原因：齿