2026年《机械设计基础》试题库及答案

2026年《机械设计基础》试题库及答案一、单项选择题1.平面机构中，两构件通过点或线接触形成的运动副称为（）。A.低副B.高副C.转动副D.移动副答案：B。两构件通过点或线接触形成的运动副是高副，低副是面接触，转动副和移动副属于低副，所以选B。2.机构具有确定运动的条件是（）。A.自由度大于零B.自由度大于零且等于原动件数C.自由度大于原动件数D.自由度小于原动件数答案：B。机构具有确定运动的条件是自由度大于零且等于原动件数，这样机构才能按照预期的方式运动，所以选B。3.渐开线标准直齿圆柱齿轮的齿形系数取决于（）。A.模数B.齿数C.压力角D.齿宽答案：B。齿形系数主要取决于齿数，不同的齿数对应不同的齿形系数，模数、压力角和齿宽对齿形系数影响较小，所以选B。4.带传动中，带在带轮上的包角越大，带能传递的功率（）。A.越大B.越小C.不变D.不确定答案：A。包角越大，带与带轮之间的摩擦力就越大，能传递的功率也就越大，所以选A。5.链传动中，链条的节数宜采用（）。A.奇数B.偶数C.质数D.任意数答案：B。链条节数采用偶数时，可避免使用过渡链节，过渡链节的强度较低，所以选B。6.滚动轴承的基本额定动载荷是指（）。A.在额定转速下，轴承所能承受的最大载荷B.在额定寿命为10⁶转时，轴承所能承受的最大载荷C.在工作温度为100℃时，轴承所能承受的最大载荷D.在润滑良好时，轴承所能承受的最大载荷答案：B。基本额定动载荷是指一批相同的轴承，在额定寿命为10⁶转时，轴承所能承受的最大载荷，所以选B。7.联轴器和离合器的主要作用是（）。A.缓冲、减振B.传递运动和转矩C.防止机器发生过载D.补偿两轴的相对位移答案：B。联轴器和离合器的主要作用是传递运动和转矩，缓冲、减振不是其主要功能，防止过载一般用安全联轴器等，补偿两轴相对位移是部分联轴器的功能之一，所以选B。8.轴的结构设计时，轴肩的主要作用是（）。A.传递转矩B.便于轴的加工C.轴向定位D.提高轴的强度答案：C。轴肩的主要作用是实现轴上零件的轴向定位，传递转矩一般靠键等连接，便于轴加工不是轴肩的主要作用，轴肩对提高轴强度作用不明显，所以选C。9.普通平键连接的主要失效形式是（）。A.键的剪切破坏B.键的挤压破坏C.键的弯曲破坏D.键的磨损答案：B。普通平键连接中，键的挤压破坏是主要失效形式，剪切破坏相对较少，弯曲破坏和磨损一般不是主要失效形式，所以选B。10.螺纹连接防松的根本问题在于（）。A.增加螺纹连接的轴向力B.增加螺纹连接的摩擦力C.防止螺纹副的相对转动D.增加螺纹连接的刚度答案：C。螺纹连接防松的根本问题是防止螺纹副的相对转动，增加轴向力、摩擦力和刚度等都是为了防止相对转动的手段，所以选C。二、多项选择题1.以下属于平面低副的有（）。A.转动副B.移动副C.齿轮副D.凸轮副答案：AB。转动副和移动副是面接触，属于平面低副；齿轮副和凸轮副是点或线接触，属于高副，所以选AB。2.影响齿轮传动平稳性的误差主要有（）。A.齿距偏差B.齿形偏差C.齿向偏差D.齿厚偏差答案：AB。齿距偏差和齿形偏差会影响齿轮传动的平稳性，齿向偏差主要影响载荷分布均匀性，齿厚偏差主要影响齿轮的侧隙，所以选AB。3.带传动的打滑现象（）。A.是不可避免的B.是可以避免的C.会使带的磨损加剧D.会使带传动的效率降低答案：BCD。带传动的打滑现象是可以避免的，只要合理设计和使用带传动，避免过载等情况。打滑会使带的磨损加剧，同时也会使带传动的效率降低，所以选BCD。4.滚动轴承的基本类型有（）。A.向心轴承B.推力轴承C.向心推力轴承D.调心轴承答案：ABC。滚动轴承基本类型包括向心轴承、推力轴承和向心推力轴承，调心轴承是向心轴承的一种特殊类型，所以选ABC。5.轴按承载情况可分为（）。A.心轴B.转轴C.传动轴D.阶梯轴答案：ABC。轴按承载情况分为心轴（只承受弯矩）、转轴（既承受弯矩又承受转矩）和传动轴（主要承受转矩），阶梯轴是轴的一种结构形式，不是按承载情况分类的，所以选ABC。三、判断题1.机构的自由度一定等于原动件数。（）答案：错误。机构具有确定运动时自由度才等于原动件数，自由度大于零但不等于原动件数时机构运动不确定，所以该说法错误。2.渐开线齿轮的模数越大，轮齿越厚，承载能力越强。（）答案：正确。模数是决定齿轮尺寸和轮齿大小的一个重要参数，模数越大，轮齿越厚，承载能力也就越强，所以该说法正确。3.带传动中，弹性滑动是不可避免的，打滑是可以避免的。（）答案：正确。弹性滑动是由于带的弹性变形引起的，是不可避免的；而打滑是过载引起的，只要合理设计和使用带传动，避免过载，打滑是可以避免的，所以该说法正确。4.链传动的平均传动比是常数，瞬时传动比也是常数。（）答案：错误。链传动的平均传动比是常数，但由于链条的多边形效应，瞬时传动比是变化的，不是常数，所以该说法错误。5.滚动轴承的寿命是指单个轴承的实际使用时间。（）答案：错误。滚动轴承的寿命是指一批相同的轴承，其中90%的轴承所能达到的寿命，不是单个轴承的实际使用时间，所以该说法错误。四、简答题1.简述平面机构自由度的计算方法，并说明计算时应注意的事项。答：平面机构自由度的计算公式为：F=3n2PLPH，其中F表示自由度，n表示活动构件数，PL表示低副数，PH表示高副数。计算时应注意以下事项：（1）要正确判断活动构件数，固定的构件不算活动构件。（2）准确区分低副和高副，低副是面接触，高副是点或线接触。（3）要注意复合铰链、局部自由度和虚约束的处理。复合铰链处有m个构件汇交，应计(m1)个转动副；局部自由度在计算自由度时应予以排除；虚约束在计算时应去除。2.简述齿轮传动的主要失效形式及防止措施。答：齿轮传动的主要失效形式及防止措施如下：（1）轮齿折断：分为疲劳折断和过载折断。防止措施有增大齿根圆角半径，降低表面粗糙度，采用合适的热处理和表面强化处理，增大轴及支承的刚度，避免突然过载等。（2）齿面磨损：主要是由于灰尘、硬屑等进入齿面引起的。防止措施有采用闭式传动，保持良好的润滑，提高齿面硬度和降低表面粗糙度等。（3）齿面点蚀：是齿面在交变接触应力作用下产生的疲劳破坏。防止措施有提高齿面硬度，降低表面粗糙度，增大润滑油粘度，合理选择齿轮参数等。（4）齿面胶合：在高速重载或低速重载的情况下容易发生。防止措施有采用抗胶合能力强的润滑油，提高齿面硬度，降低表面粗糙度等。（5）齿面塑性变形：在重载和低速的情况下可能发生。防止措施有提高齿面硬度，选用合适的材料和润滑油等。3.简述带传动的工作原理及优缺点。答：带传动的工作原理是依靠带与带轮之间的摩擦力来传递运动和动力。优点：（1）适用于两轴中心距较大的传动。（2）带具有弹性，可缓冲吸振，传动平稳，噪声小。（3）过载时带会在带轮上打滑，可防止其他零件损坏，起安全保护作用。（4）结构简单，制造、安装和维护方便，成本低。缺点：（1）存在弹性滑动，不能保证准确的传动比。（2）带的寿命较短。（3）传动效率较低。（4）外形尺寸较大，需要张紧装置。4.简述滚动轴承的选择步骤。答：滚动轴承的选择步骤如下：（1）根据工作条件和使用要求，确定轴承的类型。如承受径向载荷为主时，可选用向心轴承；承受轴向载荷为主时，可选用推力轴承；同时承受径向和轴向载荷时，可选用向心推力轴承。（2）确定轴承的尺寸。根据载荷大小、方向和性质，计算轴承的当量动载荷，然后根据预期寿命，按照轴承的基本额定动载荷计算公式，选择合适的轴承型号。（3）考虑其他因素，如轴承的转速、调心性能、安装和拆卸的方便性等。（4）对所选轴承进行校核，包括寿命校核、静强度校核等，确保轴承满足使用要求。五、计算题1.计算如图所示平面机构的自由度，并判断该机构是否具有确定的运动。（图中构件1为原动件）[此处假设一个简单的平面机构图，如含有4个活动构件，5个低副，1个高副]解：已知n=4，PL=5，PH=1。根据平面机构自由度计算公式F=3n2PLPH，可得：F=3×42×51=12101=1因为原动件数为1，自由度F等于原动件数，所以该机构具有确定的运动。2.一对标准直齿圆柱齿轮传动，已知模数m=4mm，齿数z₁=20，z₂=40，试求：（1）两轮的分度圆直径d₁、d₂；（2）两轮的齿顶圆直径da₁、da₂；（3）两轮的齿根圆直径df₁、df₂；（4）中心距a。解：（1）根据分度圆直径公式d=mz，可得：d₁=mz₁=4×20=80mmd₂=mz₂=4×40=160mm（2）对于标准直齿圆柱齿轮，齿顶高系数ha=1，齿顶圆直径公式da=d+2ham，可得：（2）对于标准直齿圆柱齿轮，齿顶高系数ha=1，齿顶圆直径公式da=d+2ham，可得：da₁=d₁+2ham=80+2×1×4=88mmda₁=d₁+2ham=80+2×1×4=88mmda₂=d₂+2ham=160+2×1×4=168mmda₂=d₂+2ham=160+2×1×4=168mm（3）齿根高系数hf=1.25，齿根圆直径公式df=d2hfm，可得：（3）齿根高系数hf=1.25，齿根圆直径公式df=d2hfm，可得：df₁=d₁2hfm=802×1.25×4=70mmdf₁=d₁2hfm=802×1.25×4=70mmdf₂=d₂2hfm=1602×1.25×4=150mmdf₂=d₂2hfm=1602×1.25×4=150mm（4）中心距公式a=(d₁+d₂)/2，可得：a=(80+160)/2=120mm3.一V带传动，已知主动轮直径d₁=100mm，从动轮直径d₂=200mm，主动轮转速n₁=1450r/min，滑动率ε=0.02，试求：（1）从动轮的转速n₂；（2）带传动的实际传动比i。解：（1）根据带传动的转速公式n₂=n₁(d₁/d₂)(1ε)，可得：n₂=1450×(100/200)×(10.02)=1450×0.5×0.98=710.5r/min（2）带传动的实际传动比i=n₁/n₂=1450/710.5≈2.04六、设计题设计一个普通平键连接，已知轴的直径d=40mm，传递的转矩T=1000N·m，键的材料为45钢，轮毂材料为铸铁，工作中有轻微冲击。试确定键的尺寸，并校核其强度。解：1.确定键的尺寸根据轴的直径d=40mm，查普通平键的标准（GB/T10962003），选取键的尺寸：键宽b=12mm，键高h=8mm，键长L可根据轮毂长度选取，假设轮毂长度为80mm，取键长L=70mm。2.校核键的强度普通平键连接的挤压强度计算公式为：σp=4T/(dhl)其中T为传递的转矩，d为轴的直径，h为键的高度，l为键的工作长度，对于圆头普通平键，l=Lb。l=Lb=7012=58mmσp=4×1000×10³/(40×8×58)=4000000/18560≈215.5MPa查材料的许用挤压应力，对于45钢键和铸铁轮毂，在有轻微冲击的情况下，许用挤压应力[σp