2026年4月自考02185机械设计基础试题及答案

2026年4月高等教育自学考试

机械设计基础试题答案

课程代码：02185

一、单项选择题（共20小题，每小题2分，共40分）

题号答案解析

若干构件通过运动副连接而

1D.运动链

成的构件系统称为运动链

复合铰链：三个构件交于一

2B.2

点，转动副个数=构件数-1=2

传动角越大传力性能越好，

3A.传动角

压力角越小越好

凸轮轮廓曲线取决于从动件

4B.从动件的运动规律

的运动规律

槽轮机构可实现单向间歇运

5D.槽轮机构

动（有停歇）

V带楔形效应增大当量摩擦

6D.有楔形效应

因数，提高传动能力

A.增大小带轮包角、摩擦因有效圆周力F=摩擦力合力，

7

数和预紧力三者增大均有利

齿轮上模数和压力角为标准

8B.分度圆

值的圆是分度圆

重合度≥1是齿轮连续传动条

9D.ε≥1

件

蜗杆传动用于两空间交错轴

10B.蜗杆传动

之间

高速重载蜗杆常用低碳合金

11A.低碳合金钢

钢（渗碳淬火）

周转轮系中至少有一个齿轮

12B.1

轴线不固定

C.增大螺纹升角，减小当量效率η=tanλ/tan(λ+ρv)，增大λ

13

摩擦角减小ρv可提高效率

弹簧垫圈属于摩擦防松；止

14C.弹簧垫圈动垫圈、串联钢丝属于机械

防松

十字滑块联轴器补偿径向和

15B.径向偏移和轴向偏移

轴向偏移

载荷向下时，进油孔开在顶

16C.顶部

部（油膜承载区在底部）

30210是圆锥滚子轴承（滚

17A.30210子）；51210推力球；6310

深沟球；7210AC角接触球

普通平键静连接主要失效形

18C.压溃

式是工作面压溃

转轴单向转动，弯曲应力为

19A.对称循环

对称循环（r=-1）

ωmax=ωm(1+δ/2)=500×(1+0.

20D.525rad/s

05)=525

二、填空题（共10空，每空1分，共10分）

题号答案

212

双曲柄（a最短，a+d≤b+c，a为机架→双曲

22

柄）

大（弯曲应力σb∝1/d，d过小弯曲应力过

23

大）

24节距（p）

25弯曲

26法面

27散热片

284

29基孔

30执行

三、分析题（共2小题，每小题7分，共14分）

31.锥齿轮-斜齿轮传动分析

（1）nⅡ、nⅢ方向：

nⅠ已知（假设向下），锥齿轮1→2：nⅡ水平向右（或向左，与nⅠ啮合点速度方向

一致）

斜齿轮3→4：nⅢ方向与nⅡ相反（外啮合）

（2）齿轮2受力方向：

圆周力Ft2：垂直纸面向里/外（与啮合点速度反向）

径向力Fr2：指向齿轮2中心

轴向力Fa2：由锥齿轮大端指向小端

（3）齿轮3、4螺旋线方向：

为使轴II轴向力最小，齿轮3的轴向力应与齿轮2的轴向力相反

若Fa2向左，则Fa3应向右→齿轮3右旋，齿轮4左旋

32.凸轮机构作图（见下图示意）

要求画出：

基圆：以O为圆心，最小向径为半径的圆

偏距圆：以O为圆心，偏距e为半径的圆

B点位移s：从动件在B点相对于基圆的升程

C点压力角α：C点受力方向与运动方向夹角

凸轮转角δ：从B到C凸轮转过的角度

（作图题需在试卷上实际绘制，此处略）

四、计算题（共4小题，每小题7分，共28分）

33.自由度计算

（1）复合铰链、局部自由度、虚约束：

复合铰链：若有三个构件在一点铰接处（如题33图中某处）

局部自由度：若有凸轮与滚子接触处（滚子绕自身轴线转动）

虚约束：若有重复约束（如导路平行重复）

（2）自由度公式：F=3n-2PL-PH

（因题33图未提供，请根据实际机构代入计算）

34.齿轮参数计算

已知：z1=29，e=1.5πmm，a=195mm，α=20°，ha*=1，c*=0.25

（1）求m、z2、i12

齿槽宽e=p/2=πm/2=1.5π→m=3mm

a=m(z1+z2)/2=195→3×(29+z2)/2=195→29+z2=130→z2=101

i12=z2/z1=101/29≈3.4828

（2）齿轮2几何尺寸

d2=m×z2=3×101=303mm

da2=d2+2ha=303+2×3=309mm（ha=ha*×m=3）

db2=d2×cosα=303×cos20°=303×0.9397≈284.7mm

h=ha+hf=3+1.25×3=3+3.75=6.75mm（hf=(ha*+c*)×m=1.25×3）

答案：m=3mm，z2=101，i12≈3.48，d2=303mm，da2=309mm，db2≈284.7mm，h=6.75mm

35.螺栓连接允许最大拉力

已知：d1=13.835mm，D0=400mm，D=350mm，f=0.12，K=1.2，σs=360MPa，S=1.5，z=8

（1）许用应力

[σ]=σs/S=360/1.5=240MPa

（2）单个螺栓预紧力

由强度条件：1.3F0≤[σ]×πd1²/4

F0≤(240×π×13.835²/4)/1.3

π×13.835²/4=π×191.4/4≈150.3mm²

F0≤(240×150.3)/1.3≈27745N（约27.7kN）

（3）允许最大拉力Fmax

由摩擦力平衡：K·Fmax·(D/2)≤z·F0·f·(D0/2)

Fmax≤(z·F0·f·D0)/(K·D)

Fmax≤(8×27745×0.12×400)/(1.2×350)

=(8×27745×48)/420

=(8×1331760)/420

=10654080/420≈25367N

答案：Fmax≈25.4kN

36.轴承轴向载荷计算

已知：Fr1=2720N，Fr2=4080N，FA=700N，Y=1.7，S=Fr/(2Y)

（1）内部轴向力方向

S1和S2方向：均指向轴承大端（面对面或背对背安装，方向相对或相背）

（2）计算内部轴向力

S1=Fr1/(2Y)=2720/(2×1.7)=2720/3.4=800N

S2=Fr2/(2Y)=4080/3.4=1200N

（3）判断压紧端和放松端

设安装方式为面对面（S1向右，S2向左）

轴向合力：S2+FA=1200+700=1900N（向左）

S1=800N（向右），1900>800→轴承1压紧，轴承2放松

（4）计算轴向载荷

Fa1=S2+FA=1200+700=1900N

Fa2=S2=1200N

答案：Fa1=1900N，Fa2=1200N

五、设计题（