2026年机械设计基础知识点考试(含答案)

2026年机械设计基础知识点考试(含答案)一、填空题（每空1分，共30分）1.平面机构中，两个构件直接接触并能产生一定相对运动的连接称为______，按照接触特性通常分为______和______两类。答案：运动副；低副；高副2.机构具有确定相对运动的条件是机构的______数目等于机构的______数目，且自由度大于______。答案：自由度；原动件；03.铰链四杆机构的三种基本类型是______、______、______，其中曲柄存在的核心条件是：最短杆与最长杆长度之和______其余两杆长度之和。答案：曲柄摇杆机构；双曲柄机构；双摇杆机构；小于或等于4.凸轮机构中，从动件的常用运动规律中，______运动规律存在刚性冲击，适用于______场合；______运动规律存在柔性冲击，适用于______场合；______运动规律无冲击，适用于高速场合。答案：等速；低速轻载；等加速等减速/余弦加速度；中速中载；正弦加速度/五次多项式5.渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数有齿数、______、______、______、______五个，其中______是决定齿轮几何尺寸的核心标准化参数。答案：模数；压力角；齿顶高系数；顶隙系数；模数6.渐开线齿轮传动的正确啮合条件是两轮的______和______分别相等，且均等于标准值；连续传动条件是______大于等于1。答案：模数；压力角；重合度7.普通平键连接的工作面是______，主要失效形式是工作面的______，对于动连接的导向平键，主要失效形式是______。答案：两侧面；挤压破坏；磨损8.按受载类型分类，转轴是指工作时______的轴，传动轴是指工作时______的轴，心轴是指工作时______的轴。答案：既承受弯矩又承受扭矩；只承受扭矩不承受弯矩；只承受弯矩不承受扭矩9.滚动轴承的基本额定寿命是指______的轴承在额定动载荷作用下不发生点蚀失效所能达到的总转数，其可靠度为______。答案：同一批相同型号；90%10.螺栓连接中，普通螺栓受横向工作载荷时，靠______平衡横向载荷，铰制孔用螺栓受横向工作载荷时，靠______平衡横向载荷。答案：接合面间的摩擦力；螺栓杆的剪切和挤压11.蜗杆传动的正确啮合条件是：蜗杆轴向模数等于蜗轮______模数，蜗杆轴向压力角等于蜗轮______压力角，且蜗杆的______等于蜗轮的螺旋角，二者旋向______。答案：端面；端面；导程角；相同12.带传动中，最大有效拉力与______、______、______三个因素直接相关，传动中存在的固有现象是______，不可避免。答案：初拉力；小轮包角；摩擦系数；弹性滑动二、单项选择题（每题2分，共30分）1.下列运动副中属于高副的是（）A.转动副B.移动副C.齿轮啮合副D.螺旋副答案：C2.已知铰链四杆机构各杆长度分别为l1=50mm，l2=110mm，l3=70mm，l4=120mm，若以l1为机架，该机构为（）A.曲柄摇杆机构B.双曲柄机构C.双摇杆机构D.无法判断答案：B解析：最短杆l1=50，最长杆l4=120，50+120=170，110+70=180，170<180满足杆长条件，以最短杆为机架得双曲柄机构。3.凸轮机构从动件运动规律的选择中，若要求机构传动平稳、冲击小、适用于高速场合，应优先选用（）A.等速运动规律B.等加速等减速运动规律C.余弦加速度运动规律D.正弦加速度运动规律答案：D4.标准渐开线直齿圆柱齿轮的齿根圆与基圆重合时，其齿数约为（）A.17B.24C.42D.50答案：C解析：齿根圆半径rf=mz/2-(ha*+c*)m，基圆半径rb=mzcosα/2，令二者相等，代入ha*=1，c*=0.25，α=20°，解得z≈41.45，约为42。5.下列轮系中，必须依靠至少一个齿轮轴线绕其他固定齿轮轴线公转才能实现运动传递的是（）A.定轴轮系B.周转轮系C.混合轮系D.定轴轮系与混合轮系答案：B6.普通V带传动设计中，限制小带轮最小直径的主要目的是（）A.保证带轮强度B.减小带的弯曲应力C.增大包角D.降低传动噪声答案：B7.下列螺纹连接类型中，适用于被连接件厚度不大且需要经常拆卸的场合的是（）A.螺栓连接B.双头螺柱连接C.螺钉连接D.紧定螺钉连接答案：A8.非液体摩擦滑动轴承验算压强p的目的是防止（）A.过度磨损B.过热胶合C.疲劳点蚀D.塑性变形答案：A；验算pv值是防止过热胶合，验算v是防止局部磨损。9.滚动轴承的代号6215中，其内径尺寸为（）A.15mmB.60mmC.75mmD.120mm答案：C解析：内径代号15，属于04及以上，15*5=75mm。10.下列联轴器中，属于刚性可移式联轴器的是（）A.凸缘联轴器B.十字滑块联轴器C.弹性套柱销联轴器D.蛇形弹簧联轴器答案：B解析：凸缘是刚性固定式，弹性套和蛇形弹簧是弹性联轴器。11.蜗杆传动的散热计算主要是因为蜗杆传动（）A.传动比大B.效率低、发热量大C.承载能力大D.传动平稳答案：B12.一对渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，若中心距比设计值略微增大1%，下列说法正确的是（）A.传动比增大1%B.传动比减小1%C.传动比不变D.无法判断传动比变化答案：C解析：渐开线齿轮传动具有可分性，传动比只和齿数反比相关，和中心距无关。13.轴的结构设计中，设置轴肩的主要作用是（）A.提高轴的强度B.实现轴上零件的轴向定位C.实现轴上零件的周向定位D.便于轴的加工答案：B14.下列连接中，属于可拆连接且具有自锁性能的是（）A.焊接B.铆接C.普通螺纹连接D.过盈连接答案：C15.闭式硬齿面齿轮传动的主要失效形式是（）A.齿面胶合B.齿面磨损C.轮齿折断D.齿面点蚀答案：C解析：闭式软齿面主要失效是点蚀，硬齿面因为齿面硬度高，抗点蚀能力强，主要失效是轮齿弯曲折断。三、判断题（每题1分，共10分，正确打√，错误打×）1.平面机构的自由度计算公式为F=3n-2PL-PH，其中n指的是机构中所有构件的总数。（）答案：×解析：n是活动构件数，机架不算。2.铰链四杆机构的极位夹角越大，机构的急回特性越显著，行程速比系数K越大。（）答案：√解析：K=(180+θ)/(180-θ)，θ是极位夹角，θ越大K越大，急回越明显。3.凸轮机构的压力角越大，传动效率越高，机构的受力情况越好。（）答案：×解析：压力角越大，有效分力越小，有害分力越大，传动效率越低，甚至自锁。4.渐开线标准直齿圆柱齿轮不发生根切的最少齿数是17。（）答案：√5.带传动的打滑是可以避免的，而弹性滑动是不可避免的固有现象。（）答案：√6.普通平键的标记中，A型平键可以省略A型标注，B型和C型必须标注。（）答案：√7.滑动轴承的轴瓦材料要求具有足够的抗压强度，减摩性和耐磨性要好。（）答案：√8.滚动轴承的基本额定动载荷越大，说明轴承的抗冲击能力越强。（）答案：×解析：基本额定动载荷越大，说明轴承的承载能力越强，寿命越长，和抗冲击无关。9.螺纹连接的防松本质是防止螺纹副发生相对转动。（）答案：√10.蜗杆传动中，蜗杆的头数越少，传动比越大，传动效率越高。（）答案：×解析：头数越少，导程角越小，效率越低。四、简答题（每题6分，共30分）1.简述什么是根切现象？渐开线标准直齿圆柱齿轮产生根切的原因是什么？有哪些避免根切的措施？答案：（1）根切现象：采用范成法加工齿轮时，若齿数过少，刀具的齿顶会将轮齿根部的渐开线齿廓切去一部分的现象，称为根切。（2分）（2）产生原因：刀具的齿顶线超过了被加工齿轮的啮合极限点（即轮坯基圆与啮合线的切点）。（2分）（3）避免措施：①限制齿轮的最少齿数，对于α=20°、ha*=1的标准直齿圆柱齿轮，最少齿数为17；②采用变位修正，通过刀具变位使齿顶线不超过啮合极限点。（2分）2.带传动与齿轮传动相比，有哪些优缺点？适用于什么场合？答案：（1）优点：①具有缓冲吸振作用，传动平稳、噪声小；②过载时会发生打滑，可保护其他薄弱零件不受损坏；③适用于中心距较大的传动场合；④结构简单，成本低，维护方便。（2分）（2）缺点：①传动比不准确，不能用于定比传动场合；②传动效率较低，带的寿命较短；③外廓尺寸较大，结构不紧凑；④对轴和轴承的载荷较大。（2分）（3）适用场合：多用于传动系统的高速级，传递功率一般不超过50kW，带速控制在5~25m/s范围内，传动比一般不超过7。（2分）3.什么是轴的疲劳强度校核？什么是轴的静强度校核？分别适用于什么工况？答案：（1）疲劳强度校核：是针对轴在交变载荷作用下产生的疲劳破坏进行的校核，通过计算危险截面的安全系数，判断其是否满足疲劳强度要求。（2分）适用工况：轴长期承受交变载荷，载荷循环次数大于10^4次的常规工作场合，是绝大多数转轴的主要校核内容。（1分）（2）静强度校核：是针对轴承受短期最大过载载荷时产生的塑性变形破坏进行的校核，通过计算危险截面的静强度安全系数，判断其是否满足要求。（2分）适用工况：轴承受较大的瞬时冲击载荷、短期过载载荷，或者载荷循环次数小于10^4次的场合。（1分）4.滚动轴承选型时需要考虑哪些主要因素？答案：滚动轴承选型的核心依据是工作工况和使用要求，主要考虑因素包括：①载荷的大小、方向和性质：载荷大、有冲击时选用滚子轴承，载荷小、平稳时选用球轴承；同时承受径向和轴向载荷时优先选用角接触球轴承或圆锥滚子轴承，轴向载荷大时可选用推力轴承。（2分）②转速高低：转速高、精度要求高时优先选用球轴承，转速低、载荷大时选用滚子轴承。（1分）③调心性能要求：当两轴承座孔同轴度误差大、轴的挠度大时，应选用调心型轴承。（1分）④安装拆卸要求：需要经常拆装或者拆装困难的场合，优先选用内外圈可分离的轴承（如圆锥滚子轴承、圆柱滚子轴承）。（1分）⑤经济性要求：同型号精度等级越高价格越高，球轴承比滚子轴承价格低，优先满足性能要求的前提下选用成本较低的型号。（1分）5.闭式齿轮传动设计中，为什么要进行载荷系数修正？载荷系数K由哪几部分组成？分别对应什么影响因素？答案：（1）载荷系数修正的原因：齿轮传动的理论计算载荷是名义载荷，实际工作中由于原动机和工作机的载荷波动、齿轮制造安装误差、轮齿变形、轴和轴承的变形等因素，轮齿承受的实际载荷大于名义载荷，因此需要引入载荷系数K对名义载荷进行修正，保证设计的可靠性。（2分）（2）载荷系数K的组成及对应影响因素：①使用系数KA：考虑原动机和工作机的载荷波动、过载冲击等外部因素的影响；②动载系数KV：考虑齿轮制造误差、轮齿变形等导致的内部附加动载荷的影响；③齿间载荷分配系数Kα：考虑同时啮合的各对轮齿之间载荷分配不均匀的影响；④齿向载荷分布系数Kβ：考虑载荷沿齿宽方向分布不均匀的影响。总载荷系数K=KA×KV×Kα×Kβ。（4分）五、计算题（每题15分，共30分）1.已知一对渐开线标准外啮合直齿圆柱齿轮传动，齿数z1=20，z2=60，模数m=5mm，压力角α=20°，齿顶高系数ha*=1，顶隙系数c*=0.25，正常齿制。试计算：（1）传动比i12；（2）标准中心距a；（3）小齿轮的分度圆直径d1、齿顶圆直径da1、齿根圆直径df1、基圆直径db1。答案：（1）传动比计算：i12=n1/n2=z2/z1=60/20=3（3分）（2）标准中心距计算：a=m(z1+z2)/2=5×(20+60)/2=200mm（3分）（3）小齿轮各几何尺寸计算：①分度圆直径d1=mz1=5×20=100mm（2分）②齿顶圆直径da1=m(z1+2ha*)=5×(20+2×1)=110mm（2分）③齿根圆直径df1=m(z1-2ha*-2c*)=5×(20-2×1-2×0.25)=5×17.5=87.5mm（2分）④基圆直径db1=d1cosα=100×cos20°≈100×0.9397=93.97mm（3分）2.某深沟球轴承所受径向载荷Fr=6000N，轴向载荷Fa=2400N，轴承的基本额定动载荷C=34000N，载荷系数fp=1.2，判断系数e=0.36，当Fa/Fr≤e时，X=1，Y=0；当Fa/Fr>e时，X=0.56，Y=1.6。若轴承工作转速n=960r/min，试计算：（1）当量动载荷P；（2）轴承的基本额定寿命Lh（单位：小时）。答案：（1）当量动载荷计算：首先计算Fa/Fr=2400/6000=0.4>e=0.36，因此取X=0.56，Y=1.6（4分）当量动载荷P=fp(XFr+YFa)=1.2×(0.56×6000+1.6×2400)=1.2×(3360+3840)=1.2×7200=8640N（5分）（2）基本额定寿命计算：深沟球轴承属于球轴承，寿命指数ε=3（2分）基本额定寿命L10=(C/P)^ε×10^6转，换算为小时寿命：Lh=(10^6/(60n))×(C/P)^ε=(10^6/(60×960))×(34000/8640)^3≈(10^6/57600)×(3.935)^3≈17.36×60.98≈1059h（4分）（结果误差在5%以内均算正确）六、综合设计题（共20分）某传动系统由电动机驱动，依次通过V带传动、单级直齿圆柱齿轮减速器、链传动带动工作机运行。已知电动机额定功率P=7.5kW，满载转速n1=1440r/min，减速器传动比i=4，工作机转速n4=80r/min，单向运转，载荷平稳，长期工作。试回答以下问题：1.请说明该传动系统的部件排布是否合理？若不合理请给出正确排布顺序并说明理由。（10分）2.若减速器输入轴与电动机轴通过联轴器连接，输出轴与链传动主动轴通过联轴器连接，两处分别应选用哪种类型的联轴器？说明理由。（10分）答案：1.排布合理性分析：原排布“电动机→V带传动→齿轮减速器→链传动→工作机”是合理的，理由如下：（1）V带传动布置在高速级（紧邻电动机）：①高速级转速高、转矩小，带的有效拉力小，带的型号小、根数少，结构紧凑；②V带的缓冲吸振作用可衰减电动机的振动，避免冲击传递到后续齿轮减速器等精密部件，过载打滑也可保护电动