2020版大一机械基础专科版期末试题及答案全解

2020版大一机械基础专科版期末试题及答案全解

一、单项选择题（总共10题，每题2分）1.下列属于运动单元的是（）A.零件B.构件C.部件D.机构2.带传动中，带的最大应力发生在（）A.紧边进入小带轮处B.紧边进入大带轮处C.松边进入小带轮处D.松边进入大带轮处3.标准直齿圆柱齿轮的齿顶高系数ha通常为（）A.0.8B.1.0C.1.2D.1.54.用于连接的螺纹，其牙型多为（）A.三角形B.梯形C.矩形D.锯齿形5.平面运动副中，低副的约束数为（）A.1B.2C.3D.46.既承受弯矩又承受转矩的轴是（）A.心轴B.传动轴C.转轴D.光轴7.深沟球轴承的类型代号是（）A.1B.2C.3D.68.机械零件的主要失效形式不包括（）A.断裂B.磨损C.变形D.装配错误9.机构自由度计算中，n表示（）A.构件数B.运动副数C.原动件数D.约束数10.可移式联轴器的主要作用是（）A.传递转矩B.补偿两轴的相对位移C.安全保护D.缓冲减振二、填空题（总共10题，每题2分）1.带传动中，带的应力由______、______和______组成。2.标准直齿圆柱齿轮的分度圆直径d=______，其中m为模数，z为齿数。3.螺纹按旋向分为______和______。4.轴的常用材料有______和______（写出两种）。5.平面机构的组成要素包括______和______。6.链传动的主要失效形式有______、______和胶合。7.滑动轴承按承受载荷的方向分为______、______和径向推力轴承。8.机械设计的基本要求包括______、______、寿命和经济性等。9.联轴器的主要作用是______和______。10.键连接的类型主要有______、______和花键连接（写出两种）。三、判断题（总共10题，每题2分）1.构件是制造单元，零件是运动单元。（）2.带传动的打滑现象是可以避免的。（）3.渐开线齿轮传动的中心距可分，传动比恒定。（）4.螺纹的导程等于螺距乘以线数。（）5.平面低副的约束数为2。（）6.心轴只承受弯矩，不承受转矩。（）7.滚动轴承的润滑方式只有脂润滑。（）8.机械零件的疲劳强度是指零件抵抗交变载荷的能力。（）9.机构自由度计算中，若F=0，则机构不能运动。（）10.键连接的主要作用是传递转矩。（）四、简答题（总共4题，每题5分）1.简述构件与零件的区别。2.简述带传动的优缺点。3.列举齿轮传动的主要失效形式。4.说明轴的分类及各自的应用场合。五、讨论题（总共4题，每题5分）1.讨论选择机械传动类型时应考虑的主要因素。2.讨论螺纹连接的防松方法及适用场合。3.讨论滑动轴承与滚动轴承的应用场合有何不同。4.讨论机械零件的设计步骤。答案及解析：一、单项选择题1.B解析：构件是运动单元，零件是制造单元，部件是零件组合体，机构是构件组合体。2.A解析：紧边进入小带轮处拉力大、弯曲应力大，应力叠加后最大。3.B解析：标准直齿圆柱齿轮齿顶高系数ha=1.0，顶隙系数c=0.25。4.A解析：连接螺纹牙型为三角形，传动螺纹多为梯形、矩形等。5.B解析：平面低副（转动副、移动副）约束数为2，高副约束数为1。6.C解析：转轴（如减速器轴）既受弯矩（支撑力产生）又受转矩（传递动力产生）；心轴只受弯矩，传动轴只受转矩。7.D解析：深沟球轴承类型代号为6（如6205表示深沟球轴承），调心球轴承为1，圆柱滚子轴承为N（或2），圆锥滚子轴承为3。8.D解析：装配错误是装配环节问题，零件失效形式为断裂、磨损、变形等。9.A解析：机构自由度公式F=3n-2PL-PH，n为活动构件数（不含机架）。10.B解析：可移式联轴器（如十字滑块联轴器）补偿两轴相对位移；固定式联轴器仅传递转矩，安全联轴器起保护作用，弹性联轴器缓冲减振。二、填空题1.拉应力、弯曲应力、离心应力解析：带绕带轮产生弯曲应力，紧边/松边产生拉应力，高速时带的离心力产生离心应力。2.mz解析：分度圆直径d与模数m、齿数z的关系为d=mz，模数是齿轮的基本参数。3.右旋、左旋解析：螺纹旋向分为右旋（顺时针旋入，常用）和左旋（逆时针旋入，特殊场合用）。4.碳素钢、合金钢（或45钢、40Cr等具体材料）解析：轴的常用材料有45钢（碳素钢）、40Cr（合金钢），需综合强度、成本选择。5.构件、运动副解析：平面机构由构件（运动单元）和运动副（连接构件、限制相对运动）组成。6.链条疲劳破坏、链轮齿磨损（或跳齿、胶合等）解析：链传动失效形式包括链条疲劳断裂、链轮齿面磨损、链节与链轮齿胶合、跳齿等。7.径向滑动轴承、推力滑动轴承解析：径向滑动轴承承受径向力，推力滑动轴承承受轴向力，径向推力轴承同时承受径向和轴向力。8.强度、刚度（或可靠性、安全性等合理答案）解析：机械设计基本要求包括强度（抵抗破坏）、刚度（抵抗变形）、寿命、经济性、可靠性等。9.传递转矩、补偿相对位移解析：联轴器连接两轴，传递转矩，补偿安装或工作时的轴向、径向、角向位移。10.平键连接、半圆键连接（或楔键连接、切向键连接等）解析：平键（如普通平键、导向平键）应用最广，半圆键用于轴端或锥形轴段，楔键定心精度低但能承受单向轴向力。三、判断题1.×解析：零件是制造单元（不可再分的制造体），构件是运动单元（由一个或多个零件组成，零件间无相对运动）。2.×解析：打滑是带传动过载时的保护现象（带与带轮间相对滑动），正常工作应避免，但过载时打滑可防止设备损坏，因此“完全避免”不现实，设计时应使打滑在过载时发生。3.√解析：渐开线齿轮传动的传动比由齿数比决定（i=z2/z1），与中心距无关，因此中心距可分（如带传动与齿轮传动组合时，齿轮中心距可调整）。4.√解析：导程S是同一条螺旋线上相邻两牙在轴向的距离，螺距P是相邻两牙在轴向的距离，线数为n时，S=P×n（单线螺纹S=P）。5.√解析：平面低副（转动副、移动副）限制两个方向的相对运动，约束数为2；平面高副（如齿轮啮合、凸轮接触）约束数为1。6.√解析：心轴（如火车轮轴、自行车前轴）仅支撑转动零件，承受弯矩，不传递转矩。7.×解析：滚动轴承润滑方式有脂润滑（低速、重载、密封好的场合）和油润滑（高速、高温、需散热的场合）。8.√解析：疲劳强度是零件在交变载荷（大小或方向周期性变化的载荷）下，抵抗疲劳破坏（裂纹萌生、扩展至断裂）的能力。9.√解析：机构自由度F>0时，需原动件数=F才有确定运动；F=0时，机构无运动自由度，不能运动。10.√解析：键连接通过键的侧面与轴槽、轮毂槽的挤压，传递转矩；部分键（如楔键）还能承受单向轴向力。四、简答题1.构件与零件的区别：零件是机器的制造单元（1分），是不可再分的制造体（如螺栓、齿轮轮齿）；构件是机器的运动单元（1分），由一个或多个零件组成（零件间无相对运动）（1分），如曲轴（由轴颈、曲柄臂、平衡块等零件组成，整体运动）（2分）。2.带传动的优缺点：优点：①传动平稳，缓冲减振（过载时打滑，保护设备）（1分）；②中心距可调，结构简单（1分）；③成本低，安装维护方便（1分）。缺点：①传动比不准确（带的弹性滑动导致）（1分）；②效率低（约0.9~0.95），外廓尺寸大（1分）；③带易磨损、老化，寿命短（补充说明，不扣分）。3.齿轮传动的主要失效形式：①轮齿折断（疲劳折断：交变载荷下齿根裂纹扩展；过载折断：短时过载导致）（1分）；②齿面磨损（磨粒磨损：杂质进入啮合面；跑合磨损：新齿轮初期磨损）（1分）；③齿面点蚀（疲劳点蚀：交变接触应力下，齿面产生疲劳裂纹，金属剥落）（1分）；④齿面胶合（高速重载时，齿面油膜破裂，金属直接接触并粘焊，随后撕裂）（1分）；⑤齿面塑性变形（低速重载时，齿面材料因屈服产生塑性流动，齿形畸变）（1分）。4.轴的分类及应用：①心轴：只承受弯矩，不传递转矩（1.5分），如火车轮轴（支撑车轮）、自行车前轴（支撑前轮）（0.5分）；②传动轴：只承受转矩，不（或很少）承受弯矩（1.5分），如汽车传动轴（传递发动机转矩至后桥）（0.5分）；③转轴：既承受弯矩又承受转矩（1.5分），如减速器中的轴（支撑齿轮并传递转矩），应用最广泛（0.5分）。五、讨论题1.选择机械传动类型的主要因素：①工作要求：传动比精度（齿轮传动精度高，带传动精度低）、功率（齿轮传动功率范围大，带传动适合中小功率）、速度（带传动适合中低速，齿轮传动适合中高速）（1分）；②工作条件：环境（潮湿环境选链传动，多尘环境选带传动）、载荷性质（冲击载荷选带传动，平稳载荷选齿轮传动）（1分）；③传动效率：带传动效率约0.9~0.95，链传动约0.95~0.98，齿轮传动约0.97~0.99（1分）；④外廓尺寸：链传动紧凑，带传动占空间大（1分）；⑤成本与维护：带传动成本低、易更换，齿轮传动制造复杂、成本高（1分）。（举例：精密机床选齿轮传动，农业机械远距离传动选带传动，重载低速场合选链传动。）2.螺纹连接的防松方法及适用场合：①摩擦防松：利用摩擦力防止松动，如弹簧垫圈（靠弹性力保持预紧力）、双螺母（靠两螺母间的轴向力产生摩擦力）（1分），适用于一般载荷、振动较小的场合（1分）；②机械防松：利用机械装置限制螺纹副相对转动，如开口销与槽形螺母（销插入螺母槽和螺栓孔，限制转动）、止动垫圈（垫圈边折弯贴紧零件，限制转动）（1分），适用于振动大、载荷不稳定的场合（1分）；③永久防松：通过破坏螺纹副（或永久连接）防松，如焊接（螺纹副焊接为一体）、粘接（螺纹间涂厌氧胶）（1分），适用于不拆卸的连接（如箱体与端盖的连接）。3.滑动轴承与滚动轴承的应用场合：滑动轴承：①高速重载（如汽轮机轴颈，液体摩擦滑动轴承可承受高转速、大载荷）（1分）；②对中性要求高（如精密机床主轴，滑动轴承的油膜有均化误差作用）（1分）；③结构简单（如农业机械的滑动轴承，成本低、易制造）（1分）；④抗冲击载荷（如破碎机轴颈，滑动轴承的油膜或非金属轴瓦能缓冲冲击）（1分）。滚动轴承：①中低速、中载（如电动机轴，滚动体滚动摩擦小，效率高）（1分）；②需要预紧、调心（如机床主轴，角接触球轴承可预紧提高刚度，调心轴承适应轴的偏斜）（1分）；③维护方便（如输送机滚筒轴，滚动轴承易拆卸、更换）（1分）。（总结：滑动轴承抗冲击、高速性能好；滚动轴承效率高、维护方便，需根据工况综合选择。）4.机械零件的设计步骤：①明确设计要求：分析功能需求（如传递转矩、支撑零件）、载荷条件（大小、性质、方向）、工作环境（温度、湿度、腐蚀性等）（1分）；②方案设计：确定零件结构（如轴的结构形式