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.对于承受较大冲击载荷的齿轮传动，应选用（）。A.硬齿面齿轮B.软齿面齿轮C.开式齿轮D.铸铁齿轮2.V带传动中，小带轮包角过小，最容易导致（）。A.带的寿命缩短B.带的弹性滑动加剧C.带传动打滑D.带与带轮磨损加剧3.在螺纹连接中，广泛采用三角形螺纹的原因是（）。A.传动效率高B.防振性能好C.牙根强度高，自锁性能好D.便于加工和测量4.设计链传动时，链节数最好取（）。A.偶数B.奇数C.质数D.链轮齿数的整数倍5.当一对渐开线齿轮制成后，即使两轮的中心距稍有改变，其角速度比仍保持原值不变，原因是（）。A.压力角不变B.啮合角不变C.节圆半径不变D.基圆半径不变6.在轴的初步估算中，轴的直径是按（）来初步确定的。A.弯曲强度B.扭转强度C.复合强度D.轴段长度7.下列四种轴承中，必须成对使用的是（）。A.深沟球轴承B.圆锥滚子轴承C.推力球轴承D.圆柱滚子轴承8.设计键连接时，键的截面尺寸通常根据（）按标准选择。A.所传递转矩的大小B.所传递功率的大小C.轮毂的长度D.轴的直径9.普通平键连接的主要失效形式是（）。A.工作面疲劳点蚀B.工作面挤压破坏C.键的剪断D.键的弯曲破坏10.带传动在工作时产生弹性滑动，是由于（）。A.带不是绝对挠性体B.带绕过带轮时产生离心力C.带的松边与紧边拉力不等D.带与带轮间的摩擦系数偏低二、填空题1.机构具有确定运动的条件是机构的自由度数目必须______主动件的数目。2.在凸轮机构中，从动件常用的运动规律有等速运动、等加速等减速运动和______运动。3.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。4.滚动轴承的基本代号由类型代号、______代号和内径代号构成。5.根据承受载荷的方向，滑动轴承可分为______轴承和推力轴承。6.螺纹连接防松的根本问题在于防止______之间的相对转动。7.在带传动中，打滑是由于______引起的，是可以避免的；而弹性滑动是由于______引起的，是不可避免的。8.链传动的______传动比是变化的，但其______传动比是恒定的。9.轴的结构设计应满足：轴上零件定位准确、固定可靠；轴便于加工，轴上零件便于______；尽量减少应力集中等要求。10.联轴器主要用于______之间的连接，以实现运动和动力的传递。三、判断题1.所有构件一定都是由两个以上零件组成的。（）2.铰链四杆机构中，传动角越大，机构的传力性能越好。（）3.极位夹角是衡量机构急回特性的重要参数，极位夹角越大，急回特性越显著。（）4.模数是齿轮几何尺寸计算的基础参数，其值已经标准化。（）5.带传动中，打滑现象首先发生在小带轮上。（）6.基圆以内无渐开线。（）7.滚子链的链节数一般为奇数，以方便接头。（）8.只承受弯矩而不承受扭矩的轴称为传动轴。（）9.通过热处理（如淬火）可以显著提高零件的表面硬度，从而提高其疲劳强度。（）10.滑动轴承的宽径比B/d越大，则轴承的承载能力越高，但温升也越高。（）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.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？4.简述滚动轴承选择的基本步骤。5.轴上零件的轴向固定方法有哪些？请列举至少三种。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。（图中画有箭头的构件为原动件）（此处应有一机构简图，为简化文本描述，假设为一个典型的平面机构，例如：包含一个机架，两个活动构件，三个低副。实际题目中需配图）假设机构简图描述：机构由机架1、原动件2、从动件3组成。构件2与机架1在A点用转动副连接，构件2与构件3在B点用转动副连接，构件3与机架1在C点用转动副连接。2.已知一对标准直齿圆柱齿轮传动，模数m=4mm，小齿轮齿数=20(1)两齿轮的分度圆直径、；(2)两齿轮的齿顶圆直径、；(3)标准中心距a。（注：齿顶高系数1，顶隙系数0.25）（注：齿顶高系数1，顶隙系数0.25）3.某传动装置中采用一对角接触球轴承支承（面对面安装），已知两轴承的径向载荷分别为=3000N，=2000N，轴向外载荷=1000N（方向指向轴承1），轴承的派生轴向力答案与解析一、选择题1.B。软齿面齿轮（如调质钢）的轮齿韧性较好，能更好地吸收冲击能量，适用于承受较大冲击载荷的场合。硬齿面齿轮虽强度高，但对冲击敏感。2.C。小带轮包角过小，会降低带与带轮间的总摩擦力，当有效拉力超过最大摩擦力时，会发生整个带在轮面上的滑动，即打滑。3.C。三角形螺纹（普通螺纹）的牙型角大（60°或55°），当量摩擦系数大，自锁性能好，且牙根厚，强度高，广泛用于连接。4.A。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，可使用连接链节（开口销或弹簧卡固定）。若为奇数，则需采用过渡链节，其强度较差。5.D。渐开线齿轮的传动比等于两轮基圆半径的反比。齿轮制成后，基圆半径是固定不变的，因此中心距稍有改变（不影响基圆），其角速度比（传动比）保持不变。这是渐开线齿轮的可分性。6.B。在轴的初步设计（结构设计前）中，通常按轴所传递的扭矩，用扭转强度条件或经验公式来估算轴的最小直径，作为后续结构设计的基础。7.B。圆锥滚子轴承和角接触球轴承能承受径向和轴向联合载荷，但由于会产生内部轴向力，必须成对安装使用，以使轴向力相互平衡或由外部承受。8.D。键是标准件。其截面尺寸（键宽b、键高h）根据与之配合的轴的公称直径d从标准中选取。长度则根据轮毂长度确定。9.B。普通平键靠两侧面工作，传递扭矩。其主要失效形式是工作面（键、轴槽、轮毂槽的侧面）因挤压应力过大而产生的压溃（挤压破坏）。对于通常的材料组合和标准尺寸，键的剪切和弯曲强度足够，很少发生。10.C。由于带的紧边拉力大于松边拉力，带的弹性变形量在紧边大于松边。当带绕过主动轮时，拉力逐渐减小，带的弹性收缩导致带速略低于轮速；绕过从动轮时情况相反。这种因拉力差引起的带与轮面的微量滑动称为弹性滑动，是带传动的固有特性。二、填空题1.等于。自由度大于主动件数，运动不确定；小于主动件数，机构无法运动或损坏。2.简谐（余弦加速度）。常用运动规律还有正弦加速度（摆线运动）等。3.齿面磨损。在开式或润滑不良的齿轮传动中，磨粒磨损是主要失效形式。4.尺寸系列。尺寸系列代号由宽度系列和直径系列代号组合而成。5.径向。径向轴承主要承受径向载荷；推力轴承主要承受轴向载荷。6.螺纹副（螺母与螺栓）。防松就是防止因载荷变化、振动等导致螺纹副发生相对转动而松脱。7.过载，带的弹性变形和拉力差。打滑是过载引起的整体滑动，应避免；弹性滑动是由带的弹性和拉力差引起的局部微量滑动，无法避免。8.瞬时，平均。由于链呈多边形运动，瞬时传动比周期性变化。但平均传动比i=9.装拆。合理的轴结构应便于轴上零件的安装与拆卸。10.轴与轴。联轴器连接的两轴在停车后经拆卸才能分离。离合器则可在工作中随时接合或分离。三、判断题1.×。构件是运动单元，可以是一个零件，也可以是多个零件的刚性组合体。2.√。传动角是压力角的余角，传动角越大，有效分力越大，传力性能越好。3.√。急回运动特性用行程速比系数K衡量，K=4.√。模数m=5.×。由于小带轮包角通常较小，且带在小带轮上的弯曲应力更大，因此打滑通常首先发生在小带轮上。但本质上，打滑发生在有效拉力超过最大摩擦力的那个轮上。6.√。渐开线是由基圆开始向外展开的曲线，基圆内无渐开线。7.×。链节数一般取为偶数，以避免使用强度较弱的过渡链节。8.×。只承受弯矩的轴称为心轴。传动轴主要承受扭矩。9.√。表面热处理（如表面淬火、渗碳、氮化）能提高表面硬度，并在表面形成残余压应力，能有效提高零件的疲劳强度，尤其是接触疲劳强度。10.√。宽径比增大，意味着轴承承载面积增大，承载能力提高。但同时摩擦功耗增大，散热困难，导致温升增高。四、简答题1.答：螺栓连接：被连接件无需切制螺纹，结构简单，装拆方便，应用最广。用于被连接件不太厚且能从两边装配的场合。双头螺柱连接：一端旋入较厚被连接件的螺纹孔中，另一端用螺母连接。用于被连接件之一太厚不便穿孔或结构限制需经常装拆的场合。螺钉连接：不用螺母，螺钉直接旋入被连接件的螺纹孔中。用途与双头螺柱相似，但不宜经常装拆，以免损坏螺纹孔。紧定螺钉连接：利用螺钉末端顶住另一零件表面或凹坑，以固定两零件的相对位置，可传递不大的力或扭矩。2.答：本质区别：弹性滑动是由于带的弹性变形和紧、松边拉力差引起的带与轮面间的微量、局部的相对滑动，是带传动正常工作的固有特性，无法避免。打滑则是由于过载（所需有效拉力超过带与轮面间的最大摩擦力）而引起的带沿轮面的全面滑动，是失效现象，应当避免。产生原因：弹性滑动由拉力差引起；打滑由过载引起。后果：弹性滑动导致传动比不恒定、效率降低、带磨损；打滑导致传动失效、带严重磨损和发热。范围：弹性滑动发生在带绕出主动轮到进入从动轮的接触弧上（非全部接触弧）；打滑发生在整个接触弧上。3.答：引入原因：标准齿轮传动在某些情况下存在局限性，如：为避免根切，齿轮齿数不能少于最少齿数；实际中心距不等于标准中心距时无法安装；小齿轮齿根弱，磨损严重等。主要作用：1.避免根切，制造齿数少于最少齿数的齿轮。2.配凑中心距，满足非标准中心距的安装要求。3.改善传动质量，如提高小齿轮的齿根强度、齿面抗磨损和抗胶合能力，实现等弯曲强度或等磨损设计。4.修复已磨损的旧齿轮。4.答：1.确定轴承类型：根据载荷（大小、方向、性质）、转速、调心要求、安装空间、经济性等选择合适类型。2.初选轴承型号：根据轴颈直径，预选一个或多个可能的轴承型号（尺寸系列）。3.进行寿命计算：计算轴承的当量动载荷P。计算轴承的当量动载荷P。根据轴承的额定动载荷C、当量动载荷P、转速n和预期寿命，利用寿命公式=进行校核（ϵ为寿命指数，球轴承ϵ=3，滚子轴承ϵ=10/3）。根据轴承的额定动载荷C、当量动载荷P、转速n和预期寿命，利用寿命公式=进行校核（ϵ为寿命指数，球轴承若计算寿命大于或等于预期寿命，则型号合适；否则需重新选择承载能力更大的轴承。若计算寿命大于或等于预期寿命，则型号合适；否则需重新选择承载能力更大的轴承。4.静强度校核（对于低速或重载冲击轴承）：检查额定静载荷是否满足要求。5.极限转速校核：检查轴承工作转速是否低于其极限转速。5.答：轴肩和轴环：结构简单，定位可靠，能承受较大轴向力。应用最广。套筒：用于两个零件间距离较小的场合，结构简单，定位可靠，但不适用于高转速轴。圆螺母与止动垫圈：常用于零件与轴承间距离较大且需调整轴向位置的场合，可承受较大轴向力，但需切制螺纹和退刀槽，对轴强度有削弱。轴端挡圈：用于轴端零件的固定，可承受振动和冲击载荷。弹性挡圈：结构简单紧凑，装拆方便，但承受的轴向力小，常用于滚动轴承的轴向固定或光轴上零件的限位。紧定螺钉与锁紧挡圈：承受的轴向力小，仅用于光轴上零件的固定。五、计算分析题1.解：（假设机构如描述：活动构件数n=2(构件2和3)，低副数=3机构自由度F计算公式：F代入：F结论：该机构的自由度F=0。机构自由度等于原动件数目（1个）时，机构才有确定运动。现在2.解：已知：m=4mm(1)分度圆直径：==(2)齿顶圆直径：齿顶高==1==(3)标准中心距：a3.解：已知：=3000N(1)计算派生轴向力：=0.68=(2)判断轴向力合力方向：外部轴向载荷指向轴承1。假设轴有向左移动的趋势。对于面对面安装的轴承，派生轴向力指向外侧。因此，方向向