机械设计基础考试题库及(附答案)

机械设计基础考试题库及(附答案)一、选择题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：低副是指两构件通过面接触组成的运动副，如转动副、移动副等；而点或线接触组成的运动副是高副。所以本题选C。2.平面机构中，每个低副引入的约束数为（）。A.1B.2C.3D.4答案：B解析：在平面机构中，低副（转动副和移动副）限制了两个独立的移动，因此每个低副引入2个约束。所以答案是B。3.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.双摇杆机构C.曲柄摇杆机构D.以上都不是答案：A解析：根据平面四杆机构的曲柄存在条件，当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，该机构为双曲柄机构。本题中a是最短杆，a+d=40+70=110mm，b+c=60+60=120mm，满足a+d≤b+c，且a为机架，所以是双曲柄机构，选A。4.凸轮机构中，（）从动件的行程不能太大。A.尖顶B.滚子C.平底D.以上都不对答案：C解析：平底从动件的平底与凸轮轮廓接触，在运动过程中，平底的尺寸有限，如果行程太大，会导致凸轮轮廓曲线的曲率半径过小，从而使平底与凸轮不能正常接触，产生运动干涉。而尖顶和滚子从动件相对受行程的限制较小。所以本题选C。5.带传动工作时，带中的应力是（）。A.静应力B.动应力C.不变的应力D.无规律的应力答案：B解析：带传动工作时，带在绕过带轮的过程中，会产生拉应力、离心应力和弯曲应力，这些应力的大小和方向会随着带的运动而不断变化，属于动应力。所以答案是B。6.链传动中，链节数最好取（）。A.奇数B.偶数C.质数D.以上都可以答案：B解析：链节数取偶数时，链条的接头处可以采用开口销或弹簧卡片等简便的连接方式，使链条的连接和拆卸更加方便。若链节数为奇数，则需要采用过渡链节，过渡链节的强度较低，会降低链条的整体强度。所以链节数最好取偶数，选B。7.齿轮传动中，轮齿的主要失效形式不包括（）。A.轮齿折断B.齿面磨损C.齿面点蚀D.轴颈磨损答案：D解析：轮齿的主要失效形式有轮齿折断、齿面磨损、齿面点蚀、齿面胶合和塑性变形等。轴颈磨损是轴的失效形式，不属于轮齿的失效形式。所以本题选D。8.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：普通平键连接是通过键的侧面与轴和轮毂的键槽侧面相互挤压来传递转矩，主要用于使轴与轮毂之间沿周向固定并传递转矩。它不能沿轴向固定传递轴向力，也没有导向作用。虽然安装与拆卸相对方便，但这不是其主要用途。所以选C。9.滚动轴承的基本额定寿命是指（）。A.一批同型号的轴承在相同条件下运转，其中90%的轴承发生疲劳点蚀前运转的总转数或小时数B.一个轴承在正常使用情况下所能达到的寿命C.一批同型号的轴承在相同条件下运转，全部轴承发生疲劳点蚀前运转的总转数或小时数D.以上都不对答案：A解析：滚动轴承的基本额定寿命是指一批同型号的轴承在相同条件下运转，其中90%的轴承发生疲劳点蚀前运转的总转数或小时数。这是衡量滚动轴承寿命的一个重要指标。所以答案是A。10.联轴器与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.补偿两轴的相对位移答案：B解析：联轴器和离合器的主要作用是将两轴连接在一起，传递运动和转矩。缓冲、减振一般是通过弹性联轴器来实现的，但不是它们的主要作用；防止机器过载可以通过安全联轴器等特殊联轴器来实现，但也不是普遍的主要功能；补偿两轴的相对位移是某些联轴器的功能之一，但也不是主要作用。所以选B。二、填空题1.机构具有确定运动的条件是机构的自由度数目______主动件的数目。答案：等于解析：只有当机构的自由度数目等于主动件的数目时，机构才能按照确定的运动规律运动。如果自由度大于主动件数目，机构的运动将不确定；如果自由度小于主动件数目，机构将无法正常运动。2.平面四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和______其余两杆长度之和，则无论取哪一杆为机架，都只能得到双摇杆机构。答案：大于解析：当最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆长度之和时，不满足曲柄存在的条件，所以无论取哪一杆为机架，都只能得到双摇杆机构。3.凸轮机构按从动件的形式可分为______从动件、______从动件和______从动件。答案：尖顶；滚子；平底解析：这是凸轮机构从动件的三种常见形式，尖顶从动件结构简单，但易磨损；滚子从动件磨损较小；平底从动件受力较好，常用于高速场合。4.带传动的主要失效形式是______和______。答案：打滑；疲劳破坏解析：带传动在工作过程中，当传递的载荷超过带与带轮之间的摩擦力极限时，带会在带轮上打滑，导致传动失效；同时，带在交变应力的作用下，会发生疲劳破坏，如带的断裂等。5.链传动的运动不均匀性是由于______造成的。答案：链节的多边形效应解析：链传动中，链条由一个个链节组成，在运动过程中，链节与带轮的啮合相当于多边形的边与带轮接触，使得链条的速度在不断变化，产生运动不均匀性，这种现象称为链节的多边形效应。6.渐开线标准直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是______和______分别相等。答案：模数；压力角解析：只有当两齿轮的模数和压力角分别相等时，它们的齿形才能正确啮合，保证传动的平稳性和准确性。7.普通平键的工作面是______，楔键的工作面是______。答案：侧面；上下面解析：普通平键通过侧面与轴和轮毂的键槽侧面接触来传递转矩；楔键是通过上下面与轴和轮毂的键槽面接触，靠摩擦力和楔紧力来传递转矩。8.滚动轴承由______、______、______和______组成。答案：内圈；外圈；滚动体；保持架解析：内圈通常装在轴颈上，外圈装在轴承座孔内，滚动体在内、外圈之间滚动，保持架的作用是隔开滚动体，使其均匀分布，保证滚动轴承的正常工作。9.联轴器可分为______联轴器和______联轴器两大类。答案：刚性；挠性解析：刚性联轴器主要用于两轴对中良好的场合，不具有补偿两轴相对位移的能力；挠性联轴器可以补偿两轴的相对位移，又可分为无弹性元件的挠性联轴器和有弹性元件的挠性联轴器。10.轴按所受载荷的不同可分为______、______和______。答案：心轴；转轴；传动轴解析：心轴只承受弯矩，不传递转矩；转轴既承受弯矩又传递转矩；传动轴主要传递转矩，不承受或只承受很小的弯矩。三、判断题1.机构的自由度一定大于零。（）答案：错误解析：机构的自由度可以大于零、等于零或小于零。当自由度大于零时，机构具有确定的运动；当自由度等于零时，机构成为一个刚性构架；当自由度小于零时，机构无法运动。2.平面四杆机构中，只要满足最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和，就一定能有曲柄存在。（）答案：错误解析：除了满足最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和外，还需要最短杆或其相邻杆为机架时，机构才会有曲柄存在。如果不满足机架的条件，也不能形成曲柄。3.凸轮机构中，从动件的运动规律只与凸轮的轮廓曲线有关。（）答案：错误解析：从动件的运动规律不仅与凸轮的轮廓曲线有关，还与凸轮的转速、从动件的初始位置等因素有关。4.带传动的弹性滑动是不可避免的，而打滑是可以避免的。（）答案：正确解析：带传动在工作时，由于带的弹性变形，会产生弹性滑动，这是带传动的固有特性，不可避免。而打滑是由于过载引起的，只要合理设计和使用带传动，避免过载，就可以避免打滑。5.链传动的平均传动比是准确的，但瞬时传动比是变化的。（）答案：正确解析：由于链节与带轮的啮合是间歇的，在运动过程中，链节的多边形效应会导致链条的速度不断变化，所以瞬时传动比是变化的。但在一个较长的时间内，链传动的平均传动比是准确的。6.渐开线齿轮的齿廓形状取决于基圆的大小。（）答案：正确解析：渐开线是由基圆上发生线纯滚动而形成的曲线，基圆的大小不同，所形成的渐开线形状也不同，因此渐开线齿轮的齿廓形状取决于基圆的大小。7.普通平键连接的键的两侧面是工作面，上表面与轮毂键槽底面之间有间隙。（）答案：正确解析：普通平键通过侧面传递转矩，上表面与轮毂键槽底面之间有间隙，以保证键的安装和拆卸方便。8.滚动轴承的内径尺寸系列代号表示内径相同的轴承在外径和宽度方面的变化系列。（）答案：错误解析：滚动轴承的内径尺寸系列代号表示内径相同的轴承在外径和宽度方面的变化系列的是尺寸系列代号，而内径尺寸系列代号主要是表示轴承内径的大小。9.联轴器在机器运转过程中可随时将两轴分离或接合。（）答案：错误解析：联轴器在机器运转前将两轴连接在一起，在运转过程中一般不能将两轴分离；而离合器可以在机器运转过程中随时将两轴分离或接合。10.转轴在工作时只承受转矩，不承受弯矩。（）答案：错误解析：转轴既承受弯矩又传递转矩，这是它与心轴和传动轴的区别所在。四、简答题1.简述机构自由度的计算方法。答案：对于平面机构，自由度的计算公式为F=3n-2PL-PH，其中n为活动构件的数目，PL为低副的数目，PH为高副的数目。计算步骤如下：首先确定机构中的活动构件，去除机架；然后数出低副和高副的数目；最后将这些数值代入公式计算出机构的自由度。2.说明平面四杆机构中曲柄存在的条件。答案：平面四杆机构中曲柄存在的条件有两个：一是最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和；二是连架杆或机架中必有一杆是最短杆。当满足这两个条件时，若最短杆为连架杆，则该机构为曲柄摇杆机构；若最短杆为机架，则该机构为双曲柄机构；若最短杆的对边为机架，则该机构为双摇杆机构。3.分析带传动中弹性滑动和打滑的区别。答案：弹性滑动和打滑是带传动中两种不同的现象。弹性滑动是由于带的弹性变形而引起的带与带轮之间的相对滑动，它是带传动的固有特性，不可避免。弹性滑动会导致带传动的传动比不准确，降低传动效率，但一般不会对带和带轮造成损坏。而打滑是由于过载引起的，当传递的载荷超过带与带轮之间的摩擦力极限时，带会在带轮上整体滑动，这是一种非正常的工作状态，会使带急剧磨损，甚至无法正常工作，严重影响带传动的寿命和性能。打滑是可以通过合理设计和使用带传动，避免过载来避免的。4.简述齿轮传动的主要优缺点。答案：齿轮传动的优点包括：（1）传动效率高，一般可达95%-98%；（2）传动比准确，能保证恒定的传动比，适用于对传动比要求严格的场合；（3）传递功率和速度范围大，可以传递从很小到很大的功率，速度也可以从很低到很高；（4）结构紧凑，占用空间小；（5）工作可靠，寿命长。其缺点主要有：（1）制造和安装精度要求高，成本较高；（2）不适用于两轴距离较远的传动；（3）运转时会产生噪声和振动。5.说明滚动轴承的主要失效形式及选择时应考虑的主要因素。答案：滚动轴承的主要失效形式有疲劳点蚀、塑性变形和磨损等。疲劳点蚀是在交变载荷作用下，滚动体和滚道表面产生的疲劳裂纹扩展导致的点蚀现象；塑性变形是在过大的静载荷或冲击载荷作用下，滚动体和滚道表面产生的塑性变形；磨损是由于灰尘、杂质等进入轴承内部，导致滚动体和滚道表面的磨损。选择滚动轴承时应考虑的主要因素有：（1）载荷的大小、方向和性质，根据载荷情况选择合适的类型和尺寸；（2）转速，不同类型的轴承适用于不同的转速范围；（3）精度要求，根据机器的工作要求选择合适的精度等级；（4）安装和拆卸的方便性；（5）经济性等。五、计算题1.计算如图所示平面机构的自由度，并判断该机构是否具有确定的运动（图中箭头表示主动件）。[此处应插入平面机构的图形，假设机构中有活动构件n=4，低副PL=5，高副PH=0]解：根据平面机构自由度计算公式F=3n-2PL-PH将n=4，PL=5，PH=0代入公式得：F=3×4-2×5-0=12-10=2由图可知，主动件的数目为1，因为机构的自由度F=2大于主动件的数目1，所以该机构的运动不确定。2.已知一对外啮合标准直齿圆柱齿轮传动，模数m=5mm，齿数z1=20，z2=40，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。解：（1）根据分度圆直径公式d=mz对于齿轮1：d1=mz1=5×20=100mm对于齿轮2：d2=mz2=5×40=200mm（2）对于标准直齿圆柱齿轮，齿顶高系数ha=1，顶隙系数c=0.25齿顶圆直径公式da=d+2ham对于齿轮1：da1=d1+2ham=100+2×1×5=110mm对于齿轮2：da2=d2+2ham=200+2×1×5=210mm（3）齿根圆直径公式df=d-2(ha+c)m对于齿轮1：df1=d1-2(ha+c)m=100-2×(1+0.25)×5=87.5mm对于齿轮2：df2=d2-2(ha+c)m=200-2×(1+0.25)×5=187.5mm（4）中心距公式a=(d1+d2)/2a=(