2026年机械设计基础与计算题考试(含答案)

2026年机械设计基础与计算题考试(含答案)一、单项选择题（共20小题，每小题1.5分，共计30分）1.下列关于机械的核心属性描述中，符合《机械设计基础》学科通用定义的是A.仅由金属材料组装而成的装置B.具备确定运动关系、可实现能量、物料或信息转换的构件组合体C.必须内置动力源、执行件的工业化生产设备D.能够完成人工无法实现作业的自动化装置2.平面机构自由度计算过程中，虚约束的核心作用是A.提升机构运动灵活性B.优化构件受力状态、增强机构工作刚度与稳定性C.减少运动副数量D.避免运动失真问题3.铰链四杆机构中曲柄存在的必要前提是A.最长杆与最短杆长度之和小于等于其余两杆长度之和B.最短杆为连架杆C.最长杆为机架D.所有杆长差值不大于50%4.已知某偏置曲柄滑块机构的极位夹角θ=30°，其对应的行程速比系数K数值为A.1.2B.1.5C.2D.2.55.设计直动尖顶从动件盘形凸轮机构时，若增大推程运动角数值、其余参数保持不变，凸轮机构的推程段最大压力角会A.增大B.减小C.保持不变D.先增大后减小6.下列凸轮从动件类型中，不会出现运动失真问题、可实现任意复杂从动件运动规律的是A.滚子直动从动件B.平底直动从动件C.尖顶直动从动件D.曲面滚子摆动从动件7.渐开线直齿圆柱齿轮传动的啮合线特点是A.随啮合点位置变化不断改变曲率B.为一条固定的倾斜直线，与两基圆的内公切线重合C.平行于两齿轮中心连线D.与节圆切线完全重合8.采用范成法加工标准直齿圆柱齿轮时，不发生根切现象的最少齿数理论值为A.14B.17C.21D.279.齿轮传动载荷系数K中，动载荷Kv的主要影响因素是A.齿轮传递的转矩大小B.齿轮制造精度、圆周运动速度C.轴承支撑刚度D.载荷分布均匀性10.蜗杆传动系统必须进行热平衡校核计算的核心原因是A.蜗杆传动传动比过大，运转发热量极高B.蜗杆传动效率普遍低于90%，大量损耗功转化为热量，易引发润滑失效与齿面胶合C.蜗杆材料耐热性能差D.蜗轮齿面滑动速度过低，摩擦生热集中11.普通V带传动的打滑失效通常首先发生在A.小带轮与带的接触弧段B.大带轮与带的接触弧段C.带的松边区段D.带的紧边区段12.V带传动定期张紧操作的核心目的是A.增大带的横截面积，提升承载能力B.补偿带运转过程中的塑性伸长量，保证传动所需的初拉力C.降低带传动的工作速度D.改变带轮包角数值13.链传动系统固有的运动不均匀性（多边形效应）的根本来源是A.链条的疲劳伸长B.链轮齿形加工误差C.链条绕上链轮后形成正多边形结构，瞬时链速与瞬时传动比周期性变化D.动载荷冲击14.单线矩形螺纹传动实现自锁的必要条件是A.螺纹升角大于等于当量摩擦角B.螺纹升角小于等于当量摩擦角C.螺纹升角大于等于牙型角D.螺纹升角小于等于牙型角15.不起传力作用的普通平键连接，其正常工况下的主要失效形式为A.键的剪切断裂B.键的弯曲疲劳断裂C.键、轴槽、轮毂槽三者中强度最弱的工作面发生压溃磨损D.键的拉伸断裂16.滚动轴承基本额定动载荷的定义是：轴承的基本额定寿命恰好达到（）转时，轴承所能承受的恒定径向载荷（向心轴承）或恒定轴向载荷（推力轴承）数值A.10^4B.10^6C.10^8D.10^1017.机械系统中的转轴受力特点为A.只承受转矩作用，不承受弯矩作用B.只承受弯矩作用，不承受转矩作用C.同时承受较大弯矩与转矩的联合作用D.只承受轴向力作用18.非液体摩擦滑动轴承的常规设计准则是A.保证轴承工作面之间形成连续充足的压力油膜B.控制轴承工作面的平均压强、pv值、滑动速度均低于许用值，避免过度磨损与胶合C.核算轴承的冲击载荷耐受极限D.校核轴承的疲劳寿命19.圆柱螺旋压缩弹簧的刚度定义是A.弹簧产生单位轴向变形所需施加的载荷B.弹簧在额定载荷下的总变形量C.弹簧所能承受的最大工作载荷D.弹簧丝直径与中径的比值20.机械运转过程中，周期性速度波动的常规调节方法是A.加装调速器B.在机械系统的高速轴段安装具有足够转动惯量的飞轮C.增大原动机输出功率D.降低工作机运行阻力二、多项选择题（共10小题，每小题2分，共计20分，多选、少选、错选均不得分）1.下列运动副中属于平面低副范畴的有A.齿轮轮齿啮合接触副B.两个构件之间的转动铰链C.两个构件之间的移动导轨副D.凸轮与从动件的点接触副E.丝杠与螺母的螺旋传动副2.可实现连续整周回转运动转换为单向间歇回转运动的机构类型包括A.曲柄摇杆机构B.槽轮机构C.棘轮机构D.不完全齿轮机构E.摆动导杆机构3.渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件包括A.两齿轮的分度圆直径相等B.两齿轮在啮合面内的法向模数相等，且符合国家标准模数系列C.两齿轮的分度圆压力角均为20°，数值相等D.两齿轮的齿宽系数相等E.两齿轮的传动比为恒定值4.下列传动类型中，属于挠性传动范畴的有A.同步带传动B.套筒滚子链传动C.多楔带传动D.谐波齿轮传动E.钢丝绳传动5.紧螺栓联接受轴向变载荷作用时，降低螺栓总应力幅、提升螺栓疲劳寿命的有效措施包括A.增大螺栓光杆段长度、减小螺栓刚度B.采用空心螺杆结构，减小螺栓横截面积C.增大被连接件支撑刚度D.大幅提升螺栓的预紧力数值E.在螺栓与被连接件之间加装弹性垫片6.下列滚动轴承类型中，能够同时承受较大径向载荷与双向轴向载荷的有A.深沟球轴承B.单列角接触球轴承（面对面安装）C.圆锥滚子轴承（背对背安装）D.圆柱滚子轴承（N型）E.推力球轴承7.机械设计过程中需要满足的基本设计准则包括A.强度准则B.刚度准则C.耐磨性准则D.振动稳定性准则E.耐热性准则8.下列关于同步带传动的特性描述，正确的有A.带与带轮之间靠齿形啮合传递动力，无相对滑动，传动比恒定B.传动效率最高可达98%以上C.允许的工作速度远低于普通V带传动D.不需要较大的初拉力，轴和轴承的载荷小E.适用于高精度分度、高速传动场景9.蜗杆传动相比平行轴齿轮传动的突出特点包括A.单级传动比极大，结构紧凑B.传动平稳无噪声，可实现自锁C.啮合齿面间相对滑动速度高，易发生胶合失效D.传动效率高于普通直齿圆柱齿轮传动E.蜗轮通常需要采用减摩耐磨的铜合金材料制造10.机械轴的结构设计需要满足的核心要求包括A.轴上装配件定位准确、固定可靠B.轴的加工工艺性、装配工艺性优良C.轴的受力合理，尽量降低应力集中D.轴的所有直径尺寸保持一致，降低加工难度E.轴上零件便于安装拆卸三、简答题（共4小题，每小题5分，共计20分）1.请简述普通V带传动的弹性滑动与打滑现象的核心差异，以及分别对应的发生条件与可控性。2.什么是渐开线齿轮传动的中心距可分性？请说明该特性对齿轮装配、维护环节的工程价值。3.滚动轴承组合设计过程中，针对轴系的轴向位置固定要求，常用的双支撑轴向定位配置方式有哪三类？分别说明其适用工况。4.螺纹联接防松的核心原理是什么？按照防松工作原理可以分为哪三大类防松方式？各列举1种典型工程应用实例。四、计算题（共2小题，每小题15分，共计30分）1.已知某食品包装机的平面送料机构运动简图满足以下参数：构件1为原动凸轮，构件2为带滚子的直动从动件，滚子F为独立活动构件，构件3为推杆与滑块的一体化构件，构件4为平行对称布置的辅助支撑滑块（导路与构件3的导路完全平行，引入虚约束），构件5为机架。统计初始构件总数（含滚子、虚约束构件）共6个，所有转动副分别为A、B、C、F共4处，移动副分别为滑块3的导路、滑块4的导路共2处，高副为凸轮与滚子的线接触副共1处。要求：①识别机构中的局部自由度、虚约束位置，说明复合铰链存在情况；②计算该平面机构的实际自由度数值，验证原动件输入数量与机构自由度的匹配合理性，说明最终机构运动特性。2.某带式输送机二级减速器的高速级采用标准外啮合直齿圆柱齿轮传动，已知输入轴传递额定功率P=7.5kW，小齿轮工作转速n1=960r/min，传动比i=3，载荷平稳单向运转，齿轮模数m=3mm，小齿轮齿数z1=25，齿顶高系数ha*=1，顶隙系数c*=0.25。要求完成以下计算：①验证该齿轮副是否满足范成法加工无根切要求；②计算两齿轮的分度圆直径、齿顶高、齿根高、齿顶圆直径、齿根圆直径、标准安装中心距数值；③若小齿轮轴采用一对正装6206深沟球轴承支撑，查手册得该型轴承基本额定动载荷Cr=19.5kN，基本额定静载荷C0r=11.5kN，轴承所受当量动载荷Pr=2.8kN，载荷系数fp取1.2，球轴承寿命指数ε=3，计算该轴承组的基本额定工作寿命（单位为小时）。参考答案一、单项选择题答案1.B2.B3.A4.B5.B6.C7.B8.B9.B10.B11.A12.B13.C14.B15.C16.B17.C18.B19.A20.B二、多项选择题答案1.BC2.BCD3.BC4.ABCE5.ABC6.ABC7.ABCDE8.ABDE9.ABCE10.ABCE三、简答题参考答案1.弹性滑动是带传动运转过程中，带的紧边与松边存在弹性变形量差，导致带与带轮接触面产生微量相对滑动的固有物理现象，是带传动正常工况下不可避免的固有特性，属于正常工作状态，仅会导致传动比轻微波动、效率小幅下降。打滑是带传动传递的有效圆周力超过带与带轮接触面的最大静摩擦力极限，整个接触弧段发生全面显著相对滑动的失效现象，是过载工况下的失效形式，可通过合理设计参数、控制载荷上限完全避免，发生后传动完全失效，还会引发带的剧烈磨损发热。2.渐开线齿轮的传动比仅与两齿轮的基圆直径成反比，当齿轮制造加工完成后，基圆参数是固定值，即使实际安装中心距与理论标准中心距存在微小偏差，齿轮的瞬时传动比依然保持恒定，该特性就是中心距可分性。该特性大幅降低了齿轮传动系统的装配精度要求，即使箱体孔的加工误差、轴承的安装间隙导致中心距存在小幅偏差，齿轮传动依然能够保持平稳恒定的传动比，无需对齿轮进行额外修配调整，大幅降低了生产维护成本。3.第一类为双支撑单向固定（两端固定式），两个支撑分别限制轴系一个方向的轴向移动，组合起来限制轴系的双向轴向位移，结构简单安装方便，适用于工作温度变化小于70℃、跨距小于400mm的短轴系场景，预留少量热伸长补偿间隙即可；第二类为单支撑双向固定、另一端游动（一端固定一端游动式），一个支撑限制轴系双向轴向位移，另一个支撑可沿轴向自由游动，能够完全补偿轴的热伸长量，适用于工作温度变化大、跨距大于400mm的长轴系场景；第三类为两端游动配置，两个支撑均允许轴向自由游动，仅用于人字齿轮等轴系的特殊支撑场景，能够自动补偿两侧轮齿的受力错位。4.螺纹联接防松的核心原理是防止螺纹副在交变载荷、冲击振动工况下发生相对转动，避免预紧力丧失。按照工作原理分为摩擦防松、机械防松、永久防松三类：摩擦防松典型实例为弹簧垫圈防松，通过垫圈弹性变形在螺纹副之间持续施加正压力产生阻力矩；机械防松典型实例为开口销与六角开槽螺母配合防松，直接锁死螺纹副的相对转动自由度；永久防松典型实例为焊接点铆防松，拧紧后直接将螺栓与螺母接触点焊死，彻底消除相对转动可能。四、计算题参考答案1.①局部自由度为滚子F的独立转动自由度，该部分运动不影响从动件的整体输出运动，属于多余自由度；虚约束为构件4辅助滑块引入的重复移动约束，该约束仅用于增强推杆运行稳定性，对运动无限制作用；机构中不存在三个及以上构件铰接于同一点的复合铰链结构。②剔除局部自由度和虚约束构件后，实际有效活动构件数量n=6-1（滚子）-1（虚约束滑块4）=4；实际有效低副数PL=4个转动副+2个移动副-1（滚子的多余转动副）-1（虚约束滑块4的多余移动副）=6；高副数量PH=1，代入平面机构自由度计算公式F=3n-2PL-PH=3×4-2×6-1=1。机构自由度数值为1，与原动件（凸轮）数量完全相等，机构具备确定的运动规律，原动件输入指定转角参数后，从动件推杆的输出运动完全确定，无运动不确定或卡死现象。2.①范成法加工标准直齿圆柱齿轮不根切的最少齿数为17，本次设计小齿轮齿数z1=25>17，大齿轮齿数z2=z1×i=75>17，两齿轮加工均不会发生根切现象。②小齿轮分度圆d1=m×z1=3×25=75mm，大齿轮分度圆d2=m×z2=3×75=225mm；标准齿顶高ha=ha*×m=1×3=3mm；标准齿根高hf=(ha*+c*)×m=1.25×3=3.75mm；小齿轮齿顶圆da1=d1+2ha=75+6