机械设计基础考试题库及答案

机械设计基础考试题库及答案一、选择题1.机构具有确定相对运动的条件是（）。A.机构的自由度大于0B.机构的自由度大于主动件数C.机构的自由度大于等于主动件数，且大于0D.机构的自由度等于主动件数，且大于02.在曲柄摇杆机构中，当曲柄为主动件，且（）共线时，机构处于死点位置。A.曲柄与连杆B.曲柄与机架C.摇杆与连杆D.摇杆与机架3.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.柔性冲击B.刚性冲击C.无冲击D.有限冲击4.渐开线标准直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是（）。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5.一对渐开线标准直齿圆柱齿轮传动中，若安装中心距略大于标准中心距，则传动比（）。A.增大B.减小C.不变D.不确定6.在带传动中，小带轮直径越小，带绕过时产生的弯曲应力越（），带的使用寿命越（）。A.大，短B.大，长C.小，短D.小，长7.普通V带传动中，带的最大应力发生在（）。A.进入主动轮处B.退出主动轮处C.进入从动轮处D.退出从动轮处8.链传动中，链节数最好取（）。A.奇数B.偶数C.质数D.链轮齿数的整数倍9.在蜗杆传动中，当蜗杆头数增加时，其传动效率（）。A.提高B.降低C.不变D.可能提高也可能降低10.只承受弯矩而不承受扭矩的轴称为（）。A.传动轴B.心轴C.转轴D.曲轴11.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%12.在非液体摩擦滑动轴承设计中，限制pv值的主要目的是防止（）。A.轴承过度磨损B.轴承发生胶合C.轴承材料发生塑性变形D.轴承产生疲劳点蚀13.下列联轴器中，能补偿较大轴向位移、径向位移和角位移的是（）。A.凸缘联轴器B.齿式联轴器C.万向联轴器D.弹性套柱销联轴器14.螺纹连接防松的根本问题在于防止（）。A.螺栓杆断裂B.螺纹副的相对转动C.被连接件错位D.螺栓头转动15.设计键连接时，键的截面尺寸通常是根据（）按标准选择的。A.传递转矩的大小B.传递功率的大小C.轴的直径D.轮毂的长度二、填空题1.平面机构中，两构件通过面接触形成的运动副称为______副；通过点或线接触形成的运动副称为______副。2.铰链四杆机构中，与机架相连的杆称为______，不与机架相连的杆称为______。3.凸轮机构中，从动件的位移、速度、加速度随凸轮______变化的规律称为从动件运动规律。4.齿轮传动的主要失效形式有轮齿折断、______、齿面点蚀、齿面胶合和齿面塑性变形。5.斜齿圆柱齿轮的______面上的参数为标准值，其正确啮合条件除模数和压力角相等外，还需满足______相等。6.根据工作时轴所承受载荷的不同，轴可分为心轴、______和______三类。7.滚动轴承的代号由前置代号、______代号和后置代号构成，其中基本代号表示轴承的______、尺寸系列和内径。8.弹簧的主要功能包括______、缓冲吸振、控制运动和储存能量。9.带传动的主要失效形式是带的______和带的______。10.蜗杆传动中，通常以______（蜗杆/蜗轮）的材料为主动件，以______（蜗杆/蜗轮）的材料为从动件。三、简答题1.简述螺纹连接的基本类型及其主要应用场合。2.说明带传动中弹性滑动和打滑的区别。3.简述滚动轴承的几种主要失效形式。4.说明齿轮传动中，为何要引入变位齿轮？变位齿轮的主要作用是什么？5.简述轴的结构设计应满足的基本要求。四、分析计算题1.计算图示平面机构的自由度，并判断该机构是否具有确定的相对运动（图中标有箭头的构件为主动件）。（图示为一个简易冲床机构简图，包含机架、一个曲柄（主动件）、两个连杆和一个滑块。具体描述：机架固定；一个构件与机架以转动副连接，该构件为曲柄（标有箭头）；曲柄另一端与一个连杆以转动副连接；该连杆另一端与另一个连杆以转动副连接；第二个连杆的另一端与滑块以转动副连接；滑块与机架以移动副连接。）（提示：活动构件数n=4，低副数P_L=5，高副数P_H=0）2.已知一对正常齿制的渐开线标准直齿圆柱外啮合齿轮传动，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。(3)若实际安装中心距=222mm，计算此时两齿轮的节圆直径和。3.图示为一提升装置传动系统简图。已知：电动机功率P=5.5kW，转速=1440r/min；带传动传动比；齿轮传动传动比；卷筒直径D=(1)卷筒的转速。(2)卷筒的输出转矩。(3)作用在卷筒钢丝绳上的提升力F（忽略钢丝绳自重）。答案与解析一、选择题1.D。机构具有确定相对运动的条件是：机构的自由度F>0，且2.A。在曲柄摇杆机构中，当摇杆为主动件，且连杆与曲柄共线时，机构处于死点位置。3.B。等速运动规律在行程起点和终点速度发生突变，加速度理论上为无穷大，会产生刚性冲击。4.A。渐开线齿轮正确啮合的基本条件是两齿轮的模数m和压力角α必须分别相等。5.C。渐开线齿轮的传动比i=6.A。小带轮直径越小，带的弯曲曲率越大，弯曲应力越大，易导致带的疲劳破坏，降低寿命。7.A。带传动中，带的最大应力发生在紧边进入主动小带轮处，此处同时承受紧边拉应力、离心拉应力和最大的弯曲应力。8.B。链节数最好取偶数，以便链条联成环形时正好是外链板与内链板相接，接头处可用开口销或弹簧夹锁紧。若用奇数节，需采用过渡链节，其强度较差。9.A。蜗杆头数增加，导程角增大，传动效率提高。10.B。心轴只承受弯矩；传动轴只承受扭矩；转轴既承受弯矩又承受扭矩。11.B。滚动轴承的基本额定寿命是指可靠度为90%时的寿命，单位为转。12.B。pv值反映了轴承单位面积上的摩擦功率，限制pv值主要是为了防止轴承因摩擦热过大而发生胶合失效。13.B。齿式联轴器通过内外齿啮合，允许有较大的综合位移补偿量。14.B。螺纹连接防松的本质是防止在载荷变化、振动或冲击下，螺纹副发生相对转动而松动。15.C。键的截面尺寸（宽度b，高度h）根据轴的直径d从标准中查取；长度L根据轮毂长度确定。二、填空题1.低，高2.连架杆，连杆3.转角（或时间）4.齿面磨损5.法面，螺旋角（方向相反）6.传动轴，转轴7.基本，类型8.测量力9.疲劳断裂，打滑10.蜗杆，蜗轮（通常蜗杆为主动件，材料为钢；蜗轮为从动件，材料为青铜等减摩材料）三、简答题1.螺栓连接：用于被连接件不太厚且能钻成通孔的场合，应用最广。双头螺柱连接：用于被连接件之一较厚、不宜钻成通孔或需经常拆卸的场合。螺钉连接：适用于被连接件之一较厚、不经常拆卸的场合，不宜用于经常拆卸处。紧定螺钉连接：用于固定两个零件的相对位置，并可传递不大的力或扭矩。2.弹性滑动：由于带的弹性变形引起的带与带轮之间的微量相对滑动，是带传动的固有特性，无法避免，会导致传动比不恒定。打滑：当传递的圆周力超过带与带轮接触面间的最大摩擦力时发生的全面滑动，是失效形式，可以且应该避免。3.疲劳点蚀：在变应力作用下，滚动体或套圈滚道表面出现剥落凹坑，是正常运转条件下的主要失效形式。塑性变形：在过大的静载荷或冲击载荷作用下，滚道或滚动体表面发生局部永久变形。磨损：在多尘或润滑不良条件下，接触表面发生磨粒磨损或粘着磨损。胶合：高速重载下，摩擦热过大导致表面金属局部熔焊后撕裂。4.引入原因：避免根切，凑配中心距，提高齿轮的承载能力和使用寿命。主要作用：①避免小齿轮发生根切，减小齿轮尺寸；②配凑非标准中心距；③改善齿轮的磨损情况，提高抗弯强度和接触强度；④修复已磨损的旧齿轮。5.满足轴上零件的准确定位与可靠固定：零件在轴上应有准确的轴向和周向定位。良好的结构工艺性：便于轴的加工、轴上零件的装配与拆卸。减小应力集中，提高疲劳强度：合理设计轴肩、过渡圆角、键槽等结构。便于轴上零件的调整：如轴承游隙的调整。四、分析计算题1.解：根据机构运动简图：活动构件数n=低副数=5高副数=机构自由度F机构中主动件数为1。因为F=2>2.解：(1)由中心距公式a==联立得：=220=>2×齿数必须为整数，取=27，则验算中心距：a=重新计算：由a==代入：=220=>8=齿数应为整数，故=28,=84或=27题目给定a=220mm，说明这不是一对标准齿轮标准安装，而是采用了变位齿轮或非标准安装。但题目要求“标准直齿圆柱外啮合齿轮传动”，通常理解为标准齿轮。这里存在矛盾。若强行按标准齿轮、标准中心距计算，则齿数不为整数。常见处理是取最接近的整数齿数，并按此计算后续尺寸。我们按a=220mm为实际中心距，反推齿数可能采用了变位。但第一问要求“求齿数”，且给定了传动比和中心距，对于标准齿轮，只能得到非整数解。因此，此题可能意在考察变位齿轮计算，但第一问表述为“标准...齿轮”欠妥。为完成计算，我们假设,取整后满足更合理的假设是：按标准齿轮，取=27,=81，则标准中心距mm。实际安装中心距=220mm>，为正传动。但第一问求齿数，在已知i=3,m我们按常见考题思路修正：假设题目中“中心距a=220mm”即为按标准齿轮、标准安装计算得到的设计中心距。则：a===220=>8=220若取=27,=若取=28,=为使计算可行，且考虑到常见数据，我们取=27因此，答案取：=27，=(2)已知m=4mm分度圆直径：=齿顶圆直径：=+2