2026年机械设计基础设计模拟试题(含答案)

2026年机械设计基础设计模拟试题(含答案)一、填空题（共20空，每空1分，总计20分）1.平面机构中，对机构运动不起独立限制作用的约束称为____；凸轮机构中滚子从动件的滚子转动属于____，计算自由度时应予以去除。2.对心曲柄滑块机构的行程速比系数K=____，____（填“具有”或“不具有”）急回特性。3.凸轮机构的压力角是指从动件受力方向与运动方向之间的夹角，基圆半径越小，压力角越____，机构传动效率越____。4.渐开线标准直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是____和____分别相等；连续传动的条件是重合度____。5.普通V带传动的主要失效形式是____和____；其中____是带传动的固有特性，不可避免。6.普通三角形螺纹的牙型角为____度，自锁性能好，常用于连接；螺纹连接的防松原理按工作类型分为摩擦防松、____、____三类。7.普通平键连接的工作面为____，主要失效形式为工作面的压溃和键的剪断。8.按受载类型分类，汽车减速器的传动轴属于____，自行车的前轮轴属于____。9.滚动轴承代号6312的内径为____mm，公差等级为____级，属于深沟球轴承。10.周转轮系的传动比不能直接用定轴轮系公式计算，需要采用____法进行求解。二、选择题（共10题，每题2分，总计20分）1.下列平面连杆机构中，能够将连续转动转换为往复直线运动的是（）A.双曲柄机构B.曲柄摇杆机构C.曲柄滑块机构D.双摇杆机构2.凸轮机构从动件采用下列哪种运动规律时，会产生刚性冲击，适用于低速轻载场合（）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3.标准渐开线直齿圆柱齿轮不发生根切的最少齿数为（）A.14B.17C.21D.424.下列传动类型中，传动比准确、适用于高精度同步传动场合的是（）A.V带传动B.平带传动C.同步带传动D.多楔带传动5.当被连接件之一厚度较大，且需要频繁拆装时，应选用的螺纹连接类型是（）A.螺栓连接B.双头螺柱连接C.螺钉连接D.紧定螺钉连接6.闭式软齿面齿轮传动的设计准则为（）A.按齿面接触疲劳强度设计，校核齿根弯曲疲劳强度B.按齿根弯曲疲劳强度设计，校核齿面接触疲劳强度C.按齿面磨损量设计，校核胶合失效D.按轮齿过载折断设计7.下列轴承类型中，能够同时承受较大径向载荷和轴向载荷的是（）A.深沟球轴承B.角接触球轴承C.圆柱滚子轴承D.推力球轴承8.当两轴之间存在较大的径向位移，且转速较低、无冲击载荷时，应选用的联轴器是（）A.凸缘联轴器B.十字滑块联轴器C.弹性套柱销联轴器D.膜片联轴器9.轴的结构设计中，轴肩的主要作用是（）A.实现轴上零件的周向固定B.实现轴上零件的轴向定位与固定C.提高轴的强度D.便于轴的加工10.定轴轮系中设置惰轮的主要作用是（）A.改变传动比的大小B.改变从动轮的转向C.提高传动效率D.降低传动噪音三、判断题（共10题，每题1分，总计10分，正确打“√”，错误打“×”）1.机构具有确定运动的条件是机构的自由度大于等于1。（）2.偏置曲柄滑块机构的行程速比系数K>1，具有急回特性。（）3.渐开线齿轮的传动比不受中心距安装误差的影响，具有传动可分性。（）4.带传动的打滑是由于过载引起的，属于失效形式，可以通过合理设计避免。（）5.矩形螺纹的牙型角小，传动效率高，常用于动力传递。（）6.平键连接对中性好，适用于高速、高精度的传动场合。（）7.滚动轴承的基本额定寿命是指一批同型号轴承中，90%的轴承不发生接触疲劳点蚀的总转数。（）8.联轴器可以在两轴运转过程中随时实现接合与分离，无需停机。（）9.轴的结构设计中，设置圆角过渡的主要目的是减少应力集中，提高轴的疲劳强度。（）10.周转轮系中，自由度为1的称为差动轮系，自由度为2的称为行星轮系。（）四、简答题（共4题，每题5分，总计20分）1.简述齿面点蚀的产生机理、常发生部位及常用预防措施。2.分别说明带传动中弹性滑动和打滑的产生原因，二者有什么本质区别？3.轴的结构设计应满足哪些基本要求？什么是轴的结构工艺性？4.与滑动轴承相比，滚动轴承有哪些优缺点？分别适用于什么场合？五、分析计算题（共2题，每题10分，总计20分）1.某平面机构的构件与约束统计如下：初始标注活动构件数为9，其中包含1处滚子从动件的局部自由度；共标注低副12个，其中包含2处对称布置的虚约束；高副共2个。已知该机构的原动件数为2。要求：（1）计算该机构的实际自由度，写出计算过程；（2）判断该机构是否具有确定的运动，并说明理由。2.某新能源汽车主减速器采用行星轮系结构，已知中心轮1齿数z1=24，行星轮2齿数z2=22，内齿圈3固定不动，系杆H为输入件，中心轮1为输出件。要求：（1）推导计算该行星轮系的传动比iH1；（2）若系杆H的输入转速nH=300r/min，计算中心轮1的输出转速n1，并判断其转向与系杆是否相同。六、结构改错题（共1题，总计10分）下图为某卧式减速器的输入轴轴系结构，采用一对深沟球轴承支承，输入端安装V带轮，轴上安装直齿圆柱齿轮，轴承采用脂润滑，齿轮采用油润滑。请指出该结构中存在的至少5处错误，说明错误原因并给出改正方案（每处2分，最多得10分）。参考答案一、填空题1.虚约束；局部自由度2.1；不具有3.大；低4.模数；压力角；≥15.打滑；疲劳破坏；弹性滑动6.60；机械防松；永久防松7.键的两侧面8.转轴；心轴9.60；P010.转化轮系（反转法）二、选择题1.C2.A3.B4.C5.B6.A7.B8.B9.B10.B三、判断题1.×解析：机构具有确定运动的条件是自由度大于0且原动件数等于自由度。2.√3.√4.√5.√6.√7.√8.×解析：该描述属于离合器的功能，联轴器需要停机才能实现两轴的接合与分离。9.√10.×解析：自由度为2的是差动轮系，自由度为1的是行星轮系。四、简答题1.答：（1）产生机理：轮齿啮合过程中，齿面接触应力呈脉动循环变化，当接触应力超过材料的接触疲劳极限时，经过多次应力循环，齿面产生微裂纹，裂纹扩展后表层金属剥落形成凹坑，即点蚀。（2分）（2）发生部位：通常出现在节线附近靠近齿根的一侧，该区域啮合时相对滑动速度小，润滑油膜难以形成，接触应力大。（1分）（3）预防措施：提高齿面硬度，降低齿面粗糙度，选用粘度较高的润滑油，适当增大齿轮分度圆直径以降低接触应力，避免过载运行。（2分）2.答：（1）产生原因：弹性滑动是由于带是弹性体，传动时紧边和松边存在拉力差，带的弹性变形量随拉力变化，导致带与带轮接触面发生微小相对滑动；打滑是由于传递的外载荷超过带与带轮之间的最大摩擦力，导致带与带轮发生显著相对滑动。（2分）（2）本质区别：弹性滑动是带传动的固有属性，只要传递载荷就会存在，不可避免，只会导致传动比不准确，不会造成传动失效；打滑是过载引起的失效形式，会造成带的磨损加剧、传动比失效、传动系统瘫痪，通过合理设计、限制载荷、保证张紧力可以避免。（3分）3.答：（1）轴的结构设计基本要求：①轴上零件要有可靠的周向和轴向固定，保证传动精度和运行稳定性；②轴的结构要便于加工和装拆，减少加工工序，降低生产成本；③尽量减少应力集中源，提高轴的疲劳强度；④在满足强度刚度要求的前提下，尽量减小轴的重量，节省材料。（3分）（2）轴的结构工艺性是指轴的结构在满足使用要求的前提下，加工、装配、维修的便捷程度，工艺性越好，加工装配成本越低，生产效率越高。（2分）4.答：（1）优点：摩擦阻力小，启动灵敏，传动效率可达98%~99%；润滑维护简单，润滑剂消耗量小；旋转精度高，径向间隙小，适合高精度传动场合；标准化程度高，互换性好，便于采购更换。（2分）（2）缺点：承受冲击载荷能力差，高速重载工况下寿命低、振动噪音大；径向尺寸比滑动轴承大，不适合径向空间受限的场合；安装精度要求高，拆装难度较大。（2分）（3）适用场合：滚动轴承适用于中低转速、载荷平稳、安装精度较高的通用机械场合；滑动轴承适用于高速重载、冲击载荷大、径向尺寸要求小、需要剖分结构的特殊场合，如汽轮机、大型轧钢机等。（1分）五、分析计算题1.解：（1）首先修正构件与约束参数：局部自由度不影响机构整体运动，去除后实际活动构件数n=9-1=8；（2分）虚约束为重复约束，对机构运动无限制作用，去除后实际低副数PL=12-2=10；（2分）高副数PH=2无冗余，直接代入计算。（1分）平面机构自由度计算公式为：F=3n-2PL-PH代入参数得：F=3×8-2×10-2=24-20-2=2。（3分）（2）判断：机构自由度F=2，原动件数也为2，原动件数与自由度相等，因此该机构具有确定的运动。（2分）2.解：（1）首先根据行星轮系的同心条件计算内齿圈3的齿数：中心轮1与内齿圈3的轴线重合，因此分度圆半径满足r3=r1+2r2，即z3m/2=z1m/2+2×z2m/2，约去模数m得z3=z1+2z2=24+2×22=68。（2分）采用转化轮系法求解周转轮系传动比，给整个轮系施加一个与系杆转速大小相等、方向相反的公共转速(-nH)，系杆相对静止，周转轮系转化为定轴轮系，转化轮系的传动比公式为：i13^H=(n1-nH)/(n3-nH)=(-1)^m×(z2z3)/(z1z2)=(-1)^m×z3/z1其中m为外啮合次数，本次轮系中中心轮1与行星轮2为外啮合，m=1；内齿圈3固定，因此n3=0。（3分）代入参数得：(n1-nH)/(0-nH)=-68/24=-17/6整理得：n1-nH=(17/6)nH→n1=(23/6)nH因此传动比iH1=nH/n1=6/23≈0.26。（3分）（2）代入nH=300r/min，得n1=300×23/6=1150r/min，计算结果为正值，说明中心轮1的转向与系杆H相同。（2分）六、结构改错题（任意答出5处即可得满分）1.错误：带轮左侧无轴向固定，工作时可能发生轴向窜动，导致带脱落。改正方案：在轴端加装轴端挡圈，通过螺钉固定在轴端，限制带轮的轴向位移。（2分）2.错误：轴承透盖与轴之间无间隙，也未设置密封结构，运转时会发生干磨损，且箱体内润滑油容易泄漏。改正方案：透盖与轴之间预留1~2mm的径向间隙，在透盖的密封槽内加装毡圈密封圈或唇形密封圈，实现动密封。（2分）3.错误：齿轮左侧的轴肩高度过高，超过轴承内圈的拆卸高度，导致轴承损坏后无法拆卸。改正方案：降低该轴肩的高度，确保轴肩高度小于轴承内圈的高度，便于使用拉马工具拉出轴承。（2分）4.错误：轴承靠近齿轮的一侧未设置挡油盘，齿轮箱内的润滑油会冲入轴承腔体，稀释轴承内的润滑脂，降低润滑效果，加速轴承磨损。改正方案：在轴承内侧加装挡油盘，阻挡润滑油进入轴承腔体。（2