机械基础考试试题

机械基础考试试题考试科目：机械基础考试时间：120分钟满分：100分注意事项：1.请用黑色或蓝色水笔在答题卡指定位置作答，字迹清晰。2.答案写在本试卷上无效。3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。一、选择题（每题2分，共20分）1.在静力学中，力的三要素不包括以下哪一项？（）A.大小B.方向C.作用点D.作用时间2.下列哪种约束类型，其约束反力的方向通常是沿着接触面法线方向指向被约束物体？（）A.光滑接触面B.铰链约束C.固定端约束D.柔性约束3.材料在外力作用下产生变形，当外力去除后能完全恢复原状的变形称为（）A.塑性变形B.弹性变形C.屈服变形D.断裂变形4.对于轴类零件，其主要的失效形式不包括（）A.疲劳断裂B.过量弹性变形C.磨损D.失稳5.在平面四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和，则该机构（）A.一定是曲柄摇杆机构B.一定是双曲柄机构C.一定是双摇杆机构D.可能是曲柄摇杆机构、双曲柄机构或双摇杆机构，取决于最短杆是否为机架6.渐开线齿轮的齿廓曲线形状取决于（）A.模数B.压力角C.基圆半径D.齿数7.带传动中，打滑现象通常发生在（）A.小带轮主动时，小带轮上B.小带轮主动时，大带轮上C.大带轮主动时，小带轮上D.大带轮主动时，大带轮上8.普通螺纹的公称直径是指（）A.螺纹大径B.螺纹小径C.螺纹中径D.平均直径9.滚动轴承相比滑动轴承，其主要优点是（）A.承载能力大B.工作平稳，无噪声C.摩擦阻力小，效率高D.结构简单，成本低10.机构具有确定运动的条件是（）A.机构的自由度大于零B.机构的自由度等于原动件数目C.机构的自由度小于原动件数目D.机构的自由度大于原动件数目二、填空题（每空1分，共20分）1.力对物体的作用效果取决于力的大小、方向和_________。2.平面汇交力系平衡的几何条件是力多边形_________。3.构件在外力作用下产生的基本变形形式有拉伸或压缩、剪切、_________、弯曲和_________。4.衡量材料强度的主要指标有屈服强度和_________。5.铰链四杆机构中，固定不动的杆称为_________；作整周旋转的杆称为_________；作往复摆动的杆称为_________。6.齿轮传动的主要优点包括传动比准确、效率高、_________和_________。7.链传动主要由主动链轮、从动链轮和_________组成。8.螺纹连接的基本类型有螺栓连接、双头螺柱连接、_________连接和紧定螺钉连接。9.按照承受载荷的方向，滚动轴承可分为向心轴承、_________轴承和_________轴承。10.机器是由_________、_________和_________三部分组成。三、简答题（每题5分，共30分）1.简述静力学中的“二力平衡公理”和“作用力与反作用力公理”的内容，并说明两者的区别。2.什么是材料的弹性模量？它在工程上有何意义？3.简述带传动中打滑和弹性滑动的区别，并说明它们对传动的影响。4.渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数有哪些？其中哪些是标准值？5.螺纹连接为何要预紧？常用的防松方法有哪些（至少列举三种）？6.什么是机构的自由度？计算平面机构自由度时，应注意哪些事项？四、分析计算题（每题10分，共30分）1.如图所示的简支梁AB，跨长为L，在梁的中点C处作用一垂直向下的集中力F。已知梁的截面为矩形，宽度为b，高度为h。试求梁的最大弯矩值及其所在位置，并写出该截面上的最大正应力计算公式（不要求计算具体数值，只需写出公式及各符号含义）。（注：此处应有图示，梁AB水平放置，A为左端铰支座，B为右端滚动支座，C为AB中点，受向下力F）2.已知一正常齿制标准直齿圆柱齿轮，齿数z=25，模数m=3mm。试计算该齿轮的分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、齿距及基圆直径（压力角α=20°，cos20°≈0.94）。3.试计算图示铰链四杆机构的自由度，并判断该机构是否具有确定的运动（图中各构件均在同一平面内，A、B、C、D为铰链连接，构件1为机架，构件2、3、4为活动构件，各铰链均为独立转动副）。（注：此处应有图示，一个典型的四杆机构，如曲柄摇杆机构的示意图，包含机架、曲柄、连杆、摇杆四个构件和四个转动副）---参考答案及评分标准（仅供阅卷参考）一、选择题（每题2分，共20分）1.D2.A3.B4.D5.D6.C7.A8.A9.C10.B二、填空题（每空1分，共20分）1.作用点2.自行封闭（或闭合）3.扭转，组合变形（或“弯扭组合”等具体组合形式也可酌情给分）4.抗拉强度（或强度极限）5.机架，曲柄，摇杆6.结构紧凑（或传递功率大），工作可靠（或使用寿命长）7.链条8.螺钉9.推力（或轴向），角接触（或向心推力）10.原动机部分，执行部分，传动部分三、简答题（每题5分，共30分）1.二力平衡公理：作用在刚体上的两个力，使刚体保持平衡的必要和充分条件是：这两个力大小相等，方向相反，且作用在同一直线上。（2分）作用力与反作用力公理：两个物体之间的相互作用力总是大小相等，方向相反，沿同一直线，分别作用在这两个物体上。（2分）区别：二力平衡公理中的两个力作用在同一刚体上；作用力与反作用力作用在两个不同的物体上。（1分）2.弹性模量是材料在弹性变形阶段，应力与应变的比值，用E表示，单位与应力相同（如MPa）。（2分）意义：它反映了材料抵抗弹性变形的能力，E值越大，材料越不容易产生弹性变形。（1分）是材料的重要力学性能指标，也是工程设计中计算构件变形、进行强度校核的重要参数。（2分）3.打滑：是由于过载引起的带与带轮之间的全面滑动，会导致传动失效，是可以避免的。（2分）弹性滑动：是由于带的弹性变形而引起的带与带轮之间的局部相对滑动，是带传动正常工作时固有的特性，不可避免。（2分）影响：打滑会使传动比不准确，加剧带的磨损，降低传动效率；弹性滑动也会使传动比不准确，并造成功率损失和带的磨损。（1分）4.基本参数：模数m、压力角α、齿数z、齿顶高系数ha*、顶隙系数c*。（3分，答对3个及以上给2分，全对给3分）标准值：压力角α=20°，齿顶高系数ha*=1，顶隙系数c*=0.25。（2分，答对2个给1分，全对给2分）5.预紧目的：增强连接的可靠性和紧密性，防止受载后被连接件间出现缝隙或发生相对滑移。（2分）防松方法：摩擦防松（如弹簧垫圈、双螺母、自锁螺母）、机械防松（如开口销与槽形螺母、止动垫圈、串联钢丝）、永久防松（如点焊、铆接、粘合）。（3分，每种类型至少举一种，答对一种给1分）6.机构的自由度是指机构具有确定运动时所必须给定的独立运动参数的数目，即机构中各构件相对于机架所具有的独立运动的数目。（2分）计算平面机构自由度时应注意：（1）复合铰链：两个以上构件在同一处形成的转动副，应按（m-1）个转动副计算，其中m为在此处铰接的构件数。（1分）（2）局部自由度：不影响整个机构运动的局部的独立运动，计算时应予以排除。（1分）（3）虚约束：对机构的运动不起独立限制作用的重复约束，计算时应去除不计。（1分）四、分析计算题（每题10分，共30分）1.最大弯矩发生在梁的中点C处。（2分）最大弯矩值M_max=F*L/4（3分，公式2分，单位或说明1分）最大正应力计算公式σ_max=M_max*y_max/I_z（3分）其中：y_max为截面中性轴到最外层纤维的距离，对于矩形截面y_max=h/2；（1分）I_z为截面对中性轴z的惯性矩，对于矩形截面I_z=b*h³/12。（1分）2.分度圆直径d=m*z=3mm*25=75mm（2分）齿顶圆直径da=d+2ha=d+2ha*m=75mm+2*1*3mm=81mm（2分）齿根圆直径df=d-2hf=d-2(ha*+c*)m=75mm-2*(1+0.25)*3mm=75mm-7.5mm=67.5mm（2分）齿距p=π*m=3πmm（2分，或写约等于9.42mm）基圆直径db=d*cosα=75mm*cos20°≈75mm*0.94=70.5mm（2分）3.该机构中，活动构件数n=3（构件2、3、4）（2分）低副数目PL=4（A、B、C、D四处转