《机械设计基础》试题库及答案

《机械设计基础》试题库及答案一、单项选择题1.机构中，一个作平面运动的构件具有（）个自由度。A.1B.2C.3D.62.在凸轮机构中，从动件采用等速运动规律时，在行程的起点和终点会产生（）。A.刚性冲击B.柔性冲击C.无冲击D.不确定冲击3.一对渐开线标准直齿圆柱齿轮正确啮合的条件是（）。A.模数相等，压力角相等B.模数相等，压力角不等C.模数不等，压力角相等D.模数不等，压力角不等4.在带传动中，若主动轮圆周速度为，从动轮圆周速度为，带速为v，则三者关系为（）。A.=B.>C.<D.v5.代号为6208的滚动轴承，其内径尺寸为（）mm。A.8B.20C.40D.806.设计V带传动时，限制小带轮最小直径的主要目的是（）。A.减小带的弯曲应力B.减小带的离心应力C.增大带的包角D.使结构紧凑7.在螺纹连接中，用于连接的螺纹牙型通常是（）。A.矩形螺纹B.梯形螺纹C.锯齿形螺纹D.三角形螺纹8.当两个被连接件之一较厚，不宜制成通孔，且需经常拆卸时，宜采用（）连接。A.螺栓B.双头螺柱C.螺钉D.紧定螺钉9.在铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆长度之和，则机构为（）。A.曲柄摇杆机构B.双曲柄机构C.双摇杆机构D.曲柄滑块机构10.链传动中，链节数最好取为（）。A.奇数B.偶数C.质数D.链轮齿数的整数倍11.在齿轮传动中，齿面接触疲劳强度主要取决于齿轮的（）。A.模数B.齿数C.中心距D.压力角12.下列联轴器中，能够补偿两轴较大综合位移的是（）。A.凸缘联轴器B.套筒联轴器C.齿式联轴器D.十字滑块联轴器13.为了提高轴的疲劳强度，应优先考虑的措施是（）。A.选用高强度材料B.增大轴的直径C.减小应力集中D.提高表面光洁度14.在非液体摩擦滑动轴承设计中，限制轴承压强p的主要目的是（）。A.防止过度磨损B.防止温升过高C.防止发生胶合D.防止润滑油挤出15.当机构处于死点位置时，其压力角为（）。A.0°B.45°C.90°D.180°16.与齿轮传动相比，蜗杆传动的主要优点是（）。A.传动效率高B.传动比大，结构紧凑C.承载能力大D.传动平稳无噪声17.在下列密封形式中，属于非接触式密封的是（）。A.毡圈密封B.唇形密封圈密封C.迷宫密封D.O形圈密封18.设计键连接时，键的截面尺寸通常根据（）按标准选择。A.传递扭矩的大小B.轴的直径C.轮毂的长度D.传递的功率19.滚动轴承的基本额定寿命是指同一批轴承在相同条件下运转，其可靠度为（）时的寿命。A.50%B.90%C.95%D.99%20.在机械系统速度波动调节中，安装飞轮可以（）。A.消除周期性速度波动B.减小周期性速度波动C.消除非周期性速度波动D.减小非周期性速度波动二、判断题1.虚约束对机构的运动不起限制作用，因此在实际机械中应完全避免使用。（）2.所有摩擦式带传动，其传动带与带轮之间都存在弹性滑动，这是不可避免的。（）3.渐开线齿轮的齿廓形状取决于其基圆的大小。（）4.对于承受轴向工作载荷的紧螺栓连接，其螺栓所受的总拉力等于预紧力与工作载荷之和。（）5.滚动轴承内圈与轴的配合通常采用基孔制，外圈与座孔的配合采用基轴制。（）6.在润滑良好的闭式齿轮传动中，齿面点蚀是软齿面齿轮的主要失效形式。（）7.联轴器和离合器都可以用来连接两轴，使其一同旋转并传递转矩，区别在于离合器在机器运转时能随时使两轴接合或分离。（）8.平键连接中，键的侧面是工作面，主要靠侧面挤压传递转矩。（）9.轴的结构设计中，轴肩或轴环的主要作用是实现轴上零件的轴向定位。（）10.蜗杆传动的传动比等于蜗轮齿数与蜗杆头数之比，也等于蜗轮与蜗杆分度圆直径的反比。（）三、填空题1.机构具有确定运动的条件是机构的原动件数目______机构的自由度数目。2.凸轮机构从动件的常用运动规律有等速运动规律、______和余弦加速度运动规律。3.标准渐开线齿轮，其分度圆上的压力角等于______度。4.根据工作原理的不同，带传动可分为摩擦型带传动和______带传动两大类。5.螺纹连接防松的根本问题在于防止螺纹副在受载时发生______。6.在铰链四杆机构中，与机架相连的杆称为______。7.滚动轴承的代号由前置代号、基本代号和______代号构成。8.轴的常用材料主要是碳素钢和______。9.齿轮轮齿的失效形式主要有轮齿折断、齿面点蚀、______、齿面胶合和齿面塑性变形。10.根据承受载荷方向的不同，滑动轴承可分为径向滑动轴承和______滑动轴承。四、简答题1.简述螺纹连接的主要类型及其应用特点。2.说明带传动中弹性滑动与打滑的本质区别。3.什么是齿轮的根切现象？标准齿轮不发生根切的最少齿数是多少？4.简述滚动轴承选择的主要步骤。5.轴上零件的轴向定位与固定有哪些常用方法？五、计算分析题1.计算图示机构的自由度，并判断该机构是否具有确定的运动（图中标有箭头的构件为原动件）。图中活动构件数n=7，低副数=10，高副数=2.已知一对正常齿制的标准直齿圆柱齿轮传动，其模数m=4mm，压力角α=，中心距a(1)两齿轮的齿数和。(2)小齿轮的分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径和基圆直径。（计算公式：a=，i=，d=mz，=m(z+2，=m(z−22，=dcosα3.某传动装置中采用一对角接触球轴承（70000AC型）支承，轴承面对面安装。已知轴承1和轴承2所受的径向载荷分别为=2000N，=1500N，轴向外载荷=800N（方向指向轴承1）。已知该轴承的基本额定动载荷C=25.8kN，派生轴向力=0.68，判断系数e=0.68(1)两轴承的派生轴向力和。(2)两轴承所受的轴向载荷和。(3)两轴承的当量动载荷和。(4)若轴承在C以下工作，预期寿命=10000h，转速（寿命计算公式：=，其中球轴承ϵ=答案与解析一、单项选择题1.C。解析：一个在平面内自由运动的构件具有三个独立运动：两个移动和一个转动。2.A。解析：等速运动规律在行程始末速度有突变，加速度理论上为无穷大，会产生刚性冲击。3.A。解析：渐开线齿轮正确啮合的基本条件是两齿轮的模数和压力角必须分别相等。4.B。解析：由于存在弹性滑动，带速v介于主动轮圆周速度和从动轮圆周速度之间，且>v>。5.C。解析：滚动轴承代号中，内径代号为08，表示内径d=6.A。解析：小带轮直径过小会使带的弯曲应力过大，降低带的疲劳寿命。7.D。解析：三角形螺纹（普通螺纹）自锁性好，主要用于连接。8.B。解析：双头螺柱连接适用于被连接件之一较厚、需经常拆卸的场合。9.C。解析：铰链四杆机构存在曲柄的条件是“最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和”，若不满足此条件，则为双摇杆机构。10.B。解析：链节数取偶数，便于链接头处使用连接链节，若用奇数链节，需用过渡链节，其强度较差。11.C。解析：齿面接触应力与齿轮中心距（或分度圆直径）直接相关，中心距越大，接触应力越小。12.C。解析：齿式联轴器通过内外齿啮合，允许较大的径向、轴向和角向综合位移。13.C。解析：应力集中是影响轴疲劳强度的主要因素，减小应力集中（如采用圆角过渡）能有效提高疲劳强度。14.A。解析：限制压强p是为了防止轴承单位面积载荷过大，导致过快磨损。15.C。解析：在死点位置，传动角为0°，压力角为90°。16.B。解析：蜗杆传动单级传动比大、结构紧凑是其主要优点，但效率通常低于齿轮传动。17.C。解析：迷宫密封通过曲折的间隙节流降压实现密封，属于非接触式密封。18.B。解析：键的截面尺寸（宽×高）根据轴的直径从标准中选取，长度根据轮毂长度确定。19.B。解析：基本额定寿命指90%的轴承在发生疲劳点蚀前能达到或超过的转数（或工作小时数）。20.B。解析：飞轮利用其惯性储能和放能，可以减小机械系统周期性速度波动的幅度，但不能消除。二、判断题1.错。解析：虚约束虽不影响运动，但能改善机构受力状况或增加结构刚度，实际中常有应用。2.对。解析：弹性滑动是由带的弹性变形和拉力差引起的，是摩擦式带传动的固有特性，不可避免。3.对。解析：基圆大小决定了渐开线的形状，基圆越大，渐开线越平直。4.错。解析：对于受轴向工作载荷的紧螺栓连接，螺栓总拉力等于预紧力与部分工作载荷之和（具体关系与螺栓和被连接件的刚度有关）。5.对。解析：滚动轴承是标准件，内圈与轴颈的配合采用基孔制，外圈与座孔的配合采用基轴制。6.对。解析：在润滑良好的闭式传动中，软齿面齿轮（齿面硬度≤350HBS）的主要失效形式是齿面点蚀。7.对。解析：这是联轴器与离合器最根本的区别。8.对。解析：平键的工作面是两个侧面，靠侧面与键槽的挤压传递转矩。9.对。解析：轴肩和轴环是轴上零件最常用的轴向定位方法。10.错。解析：蜗杆传动的传动比i==，但不等于分度圆直径的反比，即三、填空题1.等于2.等加速等减速运动规律（或正弦加速度运动规律）3.204.啮合型（如同步带）5.相对转动6.连架杆7.后置8.合金钢9.齿面磨损10.推力（或轴向）四、简答题1.答：主要类型有：①螺栓连接：用于被连接件不太厚且能钻出通孔的场合，装拆方便。②双头螺柱连接：用于被连接件之一较厚、需经常拆卸的场合。③螺钉连接：用于被连接件之一较厚、不经常拆卸的场合。④紧定螺钉连接：用于固定两零件相对位置，可传递不大的力和转矩。2.答：弹性滑动是由于带的弹性变形及带两边拉力差引起的带与轮面的局部相对滑动，是带传动固有特性，无法避免，它导致传动比不恒定、效率降低。打滑是由于过载引起的带在轮面上的全面滑动，是失效现象，可以且应该避免。3.答：用范成法加工齿轮时，若刀具齿顶线超过了被加工齿轮的啮合极限点，会将轮齿根部已加工出的渐开线齿廓切去一部分，这种现象称为根切。标准齿轮不发生根切的最少齿数为17。4.答：主要步骤：①根据载荷性质、大小和方向选择轴承类型；②初选轴承型号，根据轴颈直径确定内径；③进行寿命计算或静强度计算；④验算极限转速；⑤进行支承结构设计（如轴向固定、调整、润滑、密封等）。5.答：常用方法有：①轴肩与轴环：结构简单可靠，应用最广。②套筒：用于相邻两零件间定位，结构简单。③圆螺母与止动垫圈：常用于轴承的轴向固定，可承受较大轴向力。④轴端挡圈：用于轴端零件的固定。⑤弹性挡圈：承受较小的轴向力。⑥紧定螺钉与锁紧挡圈：用于光轴上零件的定位，力不大。五、计算分析题1.解：根据公式F代入给定数据：n=7，=则F机构自由度为1，原动件数目为1，两者相等，故该机构具有确定的运动。（注：实际题目应附机构简图，计算前需判断是否存在复合铰链、局部自由度或虚约束，并对n、、进行修正。本题为示例，直接使用给定数据。）2.解：(1)由a=和可得：220所以=27.5，取整则=实际中心距a(2)小齿轮几何尺寸计算：分度圆直径=齿顶圆直径=m(齿根圆直径=m(基圆直径=