机械设计基础专升本历年真题及答案

机械设计基础专升本历年真题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.在机构中，若原动件数目少于机构自由度数，则机构将（）。A.具有确定的相对运动B.运动不确定C.被破坏D.无法运动2.在铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆的长度之和大于其余两杆长度之和，则该机构为（）。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3.设计凸轮机构时，若要求从动件实现等速运动规律，为避免刚性冲击，通常应（）。A.采用修正等速运动B.增大基圆半径C.减小滚子半径D.增大压力角4.渐开线齿轮的齿廓形状取决于（）。A.分度圆直径B.基圆直径C.齿顶圆直径D.齿根圆直径5.一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6.在带传动中，若小带轮为主动轮，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7.普通平键联接的主要失效形式是（）。A.键的剪切破坏B.工作面压溃C.工作面磨损D.键的弯曲破坏8.在下列四种轴承中，只能承受径向载荷的是（）。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9.当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且需要经常拆装时，宜采用（）。A.螺栓联接B.双头螺柱联接C.螺钉联接D.紧定螺钉联接10.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.弯扭合成强度D.轴段长度二、填空题（每空1分，共15分）1.运动副是两构件之间直接接触并能产生一定______的连接。2.机构具有确定运动的条件是：机构的自由度数目______原动件数目。3.凸轮机构中，从动件的运动规律有等速运动、______、余弦加速度运动等。4.渐开线上任意一点的法线必与______相切。5.斜齿圆柱齿轮的当量齿数与实际齿数z的关系为=______。6.蜗杆传动的正确啮合条件是：在中间平面内，蜗杆的轴向模数和压力角应分别等于蜗轮的______模数和压力角。7.带传动中，由于存在______，使得从动轮的圆周速度低于主动轮的圆周速度。8.链传动中，链节数最好取为______数，以避免使用过渡链节。9.螺纹联接防松的根本问题在于防止螺纹副之间的______。10.平键联接中，键的截面尺寸（b×11.滚动轴承的基本额定寿命是指一批相同的轴承，在相同的条件下运转，其中______的轴承不发生疲劳点蚀前所能转过的总转数。12.联轴器主要用于连接两轴，使其一同旋转并传递______。13.根据承受载荷的不同，轴可分为转轴、______和传动轴。14.弹簧的主要功能包括缓冲吸振、______、储存能量和测量力的大小。15.机械零件的失效形式主要有断裂、______、变形过大和失去稳定性等。三、判断题（每题1分，共10分）1.虚约束对机构的运动不起限制作用，因此可以随意去掉。（）2.极位夹角θ越大，平面四杆机构的急回特性越显著。（）3.凸轮机构的压力角越大，则机构的传力性能越好。（）4.一对渐开线齿轮连续传动的条件是重合度ε≥1。（）5.斜齿圆柱齿轮传动比直齿圆柱齿轮传动更平稳，承载能力也更大。（）6.带传动中，打滑是由于过载引起的，是可以避免的；而弹性滑动是带传动的固有特性，是不可避免的。（）7.链传动中，链轮的齿数越少，传动越平稳。（）8.三角形螺纹主要用于联接，而矩形、梯形和锯齿形螺纹主要用于传动。（）9.滚动轴承的内圈与轴颈的配合采用基孔制，外圈与轴承座孔的配合采用基轴制。（）10.轴的阶梯过渡处设计圆角是为了减小应力集中。（）四、简答题（每题5分，共25分）1.简述铰链四杆机构存在曲柄的条件。2.什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（压力角α=20°，齿顶高系数1）？2.什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（压力角α=20°，齿顶高系数1）？3.简述带传动中，张紧轮布置的基本原则。4.说明滚动轴承代号6208的含义。5.简述轴上零件的轴向固定有哪些常用方法（至少列举三种）。五、计算分析题（共30分）1.（10分）计算图示机构的自由度，并判断该机构是否具有确定的相对运动。图中活动构件数n=7，低副数=102.（10分）已知一对正常齿制的渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，模数m=4mm，压力角α=20°(1)两齿轮的齿数和。(2)小齿轮的分度圆直径、齿顶圆直径和齿根圆直径。(3)若实际安装中心距=222mm，此时两轮节圆直径和各为多少？传动比是否改变？3.（10分）某传动装置中，拟选用一对角接触球轴承支承轴，轴承面对面安装。已知轴承1、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），轴的转速n=1450r(2)两轴承所受的轴向载荷和。(3)若已知该轴承的基本额定动载荷C=25.8kN，验算其寿命是否满足要求。（寿命计算公式：答案与解析一、单项选择题1.B。机构具有确定运动的条件是：原动件数目等于机构自由度数。若原动件数目少于自由度数，则机构运动不确定。2.C。铰链四杆机构有曲柄的条件之一是“杆长条件”：最短杆与最长杆长度之和≤其余两杆长度之和。若不满足此条件，无论取哪个杆为机架，均为双摇杆机构。3.A。等速运动规律在行程起点和终点存在速度突变，产生刚性冲击。实际应用中常采用修正等速（如等速-等加速-等速组合）或其它运动规律来避免。4.B。渐开线的形状完全取决于基圆的大小。基圆不同，渐开线形状不同。5.A。一对渐开线齿轮正确啮合的基本条件是两轮的模数和压力角必须分别相等。6.A。带传动中，带绕入主动轮（小带轮）时，同时承受拉应力、离心应力和弯曲应力，且此处的总应力最大。7.B。平键联接工作时的挤压应力分布于键与轮毂键槽的接触面，主要失效形式是该接触面的压溃。对于静联接，偶尔也出现键被剪断。8.D。圆柱滚子轴承的滚动体是圆柱滚子，只能承受径向载荷。深沟球轴承可承受径向和一定的轴向载荷；圆锥滚子轴承可承受径向和单向轴向载荷；推力球轴承只能承受轴向载荷。9.B。双头螺柱联接适用于被联接件之一太厚、不宜钻通孔，且需经常拆装的场合。一端旋入厚件螺纹孔，另一端用螺母拧紧。10.B。在轴的设计中，通常先按扭转强度条件初步估算轴的最小直径，作为结构设计的依据，然后再进行弯扭合成强度校核。二、填空题1.相对运动2.等于3.等加速等减速运动（或正弦加速度运动）4.基圆5.（β为螺旋角）6.端面7.弹性滑动8.偶9.相对转动10.轴径d11.90%12.转矩13.心轴14.控制运动15.表面破坏（如磨损、腐蚀、点蚀）三、判断题1.×。虚约束虽不影响运动，但能改善机构刚性或受力状况，不能随意去掉，需满足特定几何条件。2.√。急回特性系数K=3.×。压力角越大，有效分力越小，传力性能越差。设计时通常限制最大压力角。4.√。重合度ε表示同时参与啮合的轮齿对数平均值，ε≥1是保证连续传动的必要条件。5.√。斜齿轮传动接触线倾斜、逐渐进入啮合，重合度大，故更平稳、承载能力更高。6.√。打滑是过载引起的整体滑动，应避免；弹性滑动是由拉力差引起的局部滑动，无法避免。7.×。链轮齿数过少会增加运动不均匀性和动载荷，使传动不平稳。通常小链轮齿数不宜过少。8.√。三角形螺纹自锁性好，用于联接；其他几种螺纹传动效率较高，用于传动。9.√。滚动轴承是标准件，内圈与轴配合为基孔制，外圈与座孔配合为基轴制。10.√。轴截面尺寸突变处会产生应力集中，圆角过渡可有效降低应力集中系数。四、简答题1.铰链四杆机构存在曲柄的条件包括：(1)杆长条件：最短杆与最长杆长度之和≤其余两杆长度之和。(2)最短杆条件：连架杆或机架中必有一杆为最短杆。当满足杆长条件时：若最短杆为连架杆，则为曲柄摇杆机构；若最短杆为机架，则为双曲柄机构；若最短杆对边为机架，则为双摇杆机构。2.根切现象：用范成法加工齿轮时，若刀具齿顶线（或齿顶圆）超过了被加工齿轮的啮合极限点，会将已加工好的轮齿根部渐开线齿廓切去一部分。标准齿轮不发生根切的最少齿数：=。当α=20°，1时，=17。标准齿轮不发生根切的最少齿数：=。当α=3.张紧轮布置的基本原则：(1)应安装在松边内侧，靠近大带轮，以减少对包角的影响。(2)应安装在松边，以避免带承受不必要的反向弯曲，延长带的使用寿命。(3)固定式张紧轮用于中心距不可调的传动；自动张紧装置用于中心距可调或需要自动张紧的场合。4.滚动轴承代号6208的含义：6：轴承类型代号，表示深沟球轴承。2：直径系列代号，表示轻（02）系列。08：内径代号，内径d=即：内径为40mm的轻系列深沟球轴承。5.轴上零件轴向固定的常用方法：(1)轴肩和轴环：结构简单，定位可靠，能承受较大轴向力。(2)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。(3)圆螺母与止动垫圈：固定可靠，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。(4)轴端挡圈：适用于轴端零件的固定，可承受振动和冲击。(5)弹性挡圈：结构简单紧凑，但只能承受较小的轴向力。五、计算分析题1.解：机构自由度计算公式：F已知：n=7，=代入公式：F机构原动件数目为1（图示中通常有标注，此处根据结果判断），等于自由度数目1。答：该机构的自由度为1。由于原动件数目等于自由度数，故该机构具有确定的相对运动。2.解：(1)求齿数、：已知==3，即标准中心距公式：a代入数据：220=2×齿数必须为整数，取=28，则=验算中心距：a=按给定中心距和传动比重新精确计算：a==27.5，齿数必须圆整。若取=27，=81，则若取=28，=84，则题目可能假设为标准安装，但数据略有矛盾。按常见出题思路，可能以=27，=81或=28，=84之一计算后续。此处按=28，=84，a=224mm进行(2)(3)问计算，并指出(1)问的实际情况。但为符合原题220mm，以下按=27.5非整数不合理，故推测原题意图为：已知a=220，i=3由a==220，/=3(2)求小齿轮尺寸（仍用=27.5分度圆直径：=齿顶圆直径（正常齿制，1，0.25）：齿顶圆直径（正常齿制，1，0.25）：=+齿根圆直径：=2(3)已知实际安装中心距=222mm>a=220mm，此时两轮作无侧隙啮合，中心距增大，啮合角>===3（传动比不变，因为基圆直径不变，联立解得：+3=2×222，4答：(1)两齿轮理论齿数为=27.5，=82.5，实际需圆整或采用变位齿轮。(2)小齿轮分度圆直径=110mm，齿顶圆直径=118mm，齿根圆直径=100mm3.解：(1)求派生轴向力：==方向：面对面安装时，派生轴向力方向由轴承外圈宽边指向窄边，通常使两轴承的派生轴向力指向相背。(2)求轴向载荷：画受力简图分析。轴向外载荷=800比较+与的大小：+因此，轴承1被“压紧”，轴承2被“放松”。故：轴承1（压紧端）轴向载荷：=轴承2（放松端）轴向载荷：=(3)验算轴承寿命：①计算轴承的当量动载荷P。对于轴承1：对于轴承2：查角接触球轴承的e