2026年机械基础期末考试a卷试题及答案

2026年机械基础期末考试a卷试题及答案一、填空题（每空1分，共20分）1.2026年工业协作机器人关节普遍采用的谐波减速器核心组成构件包括____、柔轮、刚轮三类。2.平面运动副中，低副共引入____个约束，高副共引入____个约束。3.金属材料试样拉伸过程中，发生不可逆塑性变形时的最小应力称为____，试样断裂前所能承受的最大拉应力称为____。4.公差配合体系中，基孔制配合的基准孔基本偏差代号为____，其下偏差为____。5.带传动工作过程中，由于带的弹性变形引起的带与带轮之间的相对滑动称为____，该现象____（填“可以”或“不可以”）避免。6.普通螺纹连接的防松方式按工作原理可分为摩擦防松、____、____三类。7.渐开线直齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件是____和____分别相等。8.凸轮机构中，从动件采用等速运动规律时会产生____冲击，采用等加速等减速运动规律时会产生____冲击。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。10.铰制孔用螺栓连接主要用于承受____（填“横向”或“轴向”）载荷的工况。11.智能制造产线中常用的联轴器按位移补偿能力可分为刚性联轴器和____两类。12.闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式为____和____。13.液压传动系统的动力元件为____，其作用是将机械能转化为液体的压力能。14.轴按承载性质不同可分为转轴、心轴和____三类。15.零件表面粗糙度的评定参数中，____是指轮廓算术平均偏差，是生产中最常用的粗糙度评定指标。二、判断题（每题1分，共15分，正确填√，错误填×）1.机构的自由度等于1时，该机构就具有确定的相对运动。2.调质处理指的是淬火后进行高温回火的热处理工艺，可显著提升金属的综合力学性能。3.基孔制的间隙配合中，轴的基本偏差为上偏差，数值为负。4.带传动的打滑现象首先发生在小带轮上，因为小带轮的包角更小，最大摩擦力极限值更低。5.普通平键连接的工作面是键的上下表面，依靠键与键槽的挤压力传递扭矩。6.渐开线齿轮的齿廓形状取决于基圆半径的大小，基圆半径越大，齿廓越平缓。7.滚动轴承的内圈与轴颈的配合采用基轴制，外圈与轴承座孔的配合采用基孔制。8.曲柄摇杆机构中，极位夹角越大，机构的行程速比系数越大，急回特性越明显。9.受轴向载荷的紧螺栓连接，螺栓所受的总拉力等于预紧力加工作载荷。10.蜗杆传动的传动比等于蜗轮齿数与蜗杆头数的比值，传动效率通常高于同级精度的直齿圆柱齿轮传动。11.低碳钢的强度低、塑性好，适合通过锻造工艺生产结构件毛坯。12.凸轮机构的压力角越大，机构的传力性能越好，所需的驱动力越小。13.零件的表面粗糙度值越小，表面缺陷越少，其疲劳强度越高。14.液压传动系统的工作压力大小取决于外部负载，与液压泵的输出流量无关。15.联轴器可以在设备运转过程中随时实现两轴的分离与接合，适合需要频繁启停的传动工况。三、单项选择题（每题2分，共20分）1.下列平面四杆机构中，无论以哪个构件为主动件都不存在死点位置的是（）A.曲柄摇杆机构B.双曲柄机构C.双摇杆机构D.曲柄滑块机构2.下列钢号中，属于优质碳素结构钢，综合力学性能良好，适合制造齿轮、轴类等核心结构件的是（）A.Q235AB.45钢C.T10AD.65Mn3.下列公差配合标注中，属于基孔制过盈配合的是（）A.Φ30H7/g6B.Φ30H7/js6C.Φ30H7/p6D.Φ30H7/k64.下列带传动类型中，传动比准确、传动效率高，适合智能制造产线高精度同步传动工况的是（）A.V带传动B.平带传动C.同步带传动D.多楔带传动5.下列螺纹连接类型中，适合用于经常拆卸的薄壁零件与厚基体连接工况的是（）A.普通螺栓连接B.双头螺柱连接C.螺钉连接D.紧定螺钉连接6.渐开线直齿圆柱齿轮传动的重合度大于等于（）时，才能保证传动的连续平稳性。A.0.8B.1C.1.2D.1.57.下列滚动轴承类型中，只能承受径向载荷，不能承受任何轴向载荷的是（）A.深沟球轴承B.推力球轴承C.N型圆柱滚子轴承D.角接触球轴承8.下列轴的结构设计措施中，不能降低轴的应力集中、提高疲劳强度的是（）A.轴肩处设置大过渡圆角B.轴表面进行喷丸强化处理C.轴上开设多个横向通孔D.轴段加工处设置退刀槽9.下列液压元件中，属于方向控制阀的是（）A.溢流阀B.节流阀C.换向阀D.减压阀10.2026年智能车间重载工业机器人的大关节部位，普遍采用以下哪种减速器实现大扭矩传动（）A.谐波减速器B.RV减速器C.行星齿轮减速器D.蜗轮蜗杆减速器四、多项选择题（每题3分，共15分，多选、少选、错选均不得分）1.下列机械传动类型中，属于啮合传动，传动比准确的有（）A.直齿圆柱齿轮传动B.同步带传动C.V带传动D.圆弧蜗杆传动2.下列零件失效形式中，属于强度失效范畴的有（）A.齿轮轮齿过载断裂B.受拉螺栓发生颈缩断裂C.轴出现过量弯曲变形D.轴承滚道接触疲劳点蚀3.下列关于平面机构自由度计算的描述中，正确的有（）A.机构中对运动不起限制作用的虚约束应当在计算时扣除B.不影响机构整体运动的局部自由度应当在计算时扣除C.复合铰链处的转动副数量应当等于铰接构件数减1D.机构的自由度大于等于1时就具有确定的相对运动4.下列螺纹防松方式中，属于机械防松，可靠性高的有（）A.弹簧垫圈B.开口销与六角开槽螺母C.止动垫圈D.串联钢丝5.下列关于齿轮材料选择及热处理的说法中，正确的有（）A.开式齿轮传动工况恶劣，可选择灰铸铁作为齿轮材料降低成本B.软齿面齿轮的热处理通常采用调质或正火工艺，加工难度低C.硬齿面齿轮的齿面硬度通常大于350HBS，承载能力更强D.配对的大小齿轮中，小齿轮的齿面硬度应比大齿轮高30~50HBS，保证使用寿命匹配五、简答题（每题5分，共15分）1.简述带传动工作时产生弹性滑动和打滑的原因，说明两者对传动的影响及能否避免。2.什么是金属材料的加工硬化？说明加工硬化对零件使用性能的利弊。3.为什么在闭式软齿面齿轮传动设计中，通常按齿面接触疲劳强度进行设计，再按齿根弯曲疲劳强度进行校核？六、计算题（共10分）1.（6分）已知某平面机构的初始统计参数为：活动构件数n0=7，低副数PL0=9，高副数PH=1，该机构存在1处由3个构件铰接形成的复合铰链、1处滚子从动件局部自由度、1处重复约束的虚约束。平面机构自由度计算公式为F=3n-2PL-PH，其中n为实际活动构件数，PL为实际低副数，PH为高副数。请修正参数后计算该机构的自由度，若机构原动件数为2，判断该机构是否具有确定的相对运动，写出完整计算过程。2.（4分）某受轴向工作载荷的紧螺栓连接，安装时施加的预紧力F0=8000N，工作时承受的轴向工作载荷F=5000N，已知螺栓刚度Cb=1×10^6N/mm，被连接件刚度Cm=4×10^6N/mm，试计算螺栓所受的总拉力FΣ和连接的残余预紧力FR，写出计算过程。七、综合分析题（共5分）某智能物流AGV小车的驱动轮轴采用两端6205深沟球轴承支撑，投入使用3个月后普遍出现轴承异响问题，拆解后发现轴承内圈滚道出现大面积接触疲劳点蚀，AGV的实际工作载荷、转速均未超过轴承的额定参数。试分析该轴承提前发生点蚀失效的可能原因，并给出2条针对性的改进措施。=====================参考答案=====================一、填空题参考答案1.波发生器2.2；13.屈服强度；抗拉强度4.H；05.弹性滑动；不可以6.机械防松；永久性防松（或铆冲防松）7.模数；压力角8.刚性；柔性9.9010.横向11.挠性联轴器12.齿面接触疲劳点蚀；轮齿弯曲疲劳折断13.液压泵14.传动轴15.Ra二、判断题参考答案1.×解析：机构具有确定相对运动的条件是原动件数等于自由度，仅自由度为1但原动件数不等于1时，机构无确定运动。2.√3.√4.√5.×解析：普通平键连接的工作面是键的两侧面，依靠侧面的挤压力传递扭矩。6.√7.×解析：滚动轴承内圈与轴颈的配合采用基孔制，外圈与轴承座孔的配合采用基轴制。8.√9.×解析：受轴向载荷的紧螺栓连接总拉力等于残余预紧力加工作载荷，或等于预紧力加工作载荷在螺栓上的分配量，小于预紧力加工作载荷的总和。10.×解析：蜗杆传动存在较大的啮合滑动摩擦，传动效率远低于同级精度的直齿圆柱齿轮传动。11.√12.×解析：凸轮机构的压力角越大，有效分力越小，有害分力越大，传力性能越差，所需驱动力越大。13.√14.√15.×解析：可以在运转过程中实现两轴分离与接合的是离合器，联轴器只能在停机状态下进行两轴的连接或分离。三、单项选择题参考答案1.B2.B3.C4.C5.B6.B7.C8.C9.C10.B四、多项选择题参考答案1.ABD2.ABD解析：轴出现过量弯曲变形属于刚度失效，不属于强度失效。3.ABC解析：机构自由度大于0且原动件数等于自由度时才具有确定相对运动，D错误。4.BCD解析：弹簧垫圈属于摩擦防松，A错误。5.ABCD五、简答题参考答案1.（1）弹性滑动：产生原因是带为弹性体，工作时紧边和松边存在拉力差，带的弹性变形量随拉力变化，导致带与带轮表面产生微小相对滑动，属于带传动的固有特性。影响：会导致传动比不准确，传动效率略有下降，加剧带的磨损和温升。该现象无法避免。（2）打滑：产生原因是带传动传递的有效圆周力超过带与带轮之间的最大静摩擦力极限，导致带与带轮发生整体显著滑动，属于过载引起的失效形式。影响：会导致传动失效，带的磨损急剧加剧，严重时会烧毁传动带。该现象可以通过合理设计传动参数、限制工作载荷避免。2.加工硬化也叫冷作硬化，是指金属材料在常温下发生塑性变形时，内部位错密度持续上升，位错之间发生交割、缠结，阻碍位错进一步运动，导致材料强度、硬度升高，塑性、韧性下降的现象。利处：一是可提升无法通过热处理强化的材料（如低碳钢、铝合金）的强度和耐磨性，可通过冷拔、喷丸等工艺改善零件性能；二是可提升零件使用安全性，当零件局部应力超过屈服强度发生塑性变形时，加工硬化会限制变形进一步扩展，避免零件直接断裂。弊端：一是会提升冷加工的变形抗力，增加工艺难度，如冷冲压时加工硬化会导致后续工序压力需求上升，甚至出现冲压开裂；二是会降低材料韧性，增加脆性断裂风险，承受交变载荷、冲击载荷的零件需要通过后续回火消除加工硬化的不利影响。3.闭式软齿面齿轮传动的齿面硬度≤350HBS，润滑条件良好，失效统计数据显示70%以上的失效为齿面接触疲劳点蚀：一方面齿面长期受交变接触应力作用，软齿面的接触疲劳强度较低，极易出现点蚀失效，因此需要首先按照接触疲劳强度设计齿轮的模数、中心距、齿宽等核心参数，保证齿面的接触应力低于许用接触应力，避免过早出现点蚀。另一方面，软齿面齿轮的芯部韧性和强度较好，齿根发生弯曲疲劳折断的概率远低于齿面点蚀，因此不需要按弯曲强度进行设计，仅需要在接触强度确定参数后，对齿根的弯曲疲劳强度进行校核，避免出现轮齿折断失效即可。如果是闭式硬齿面齿轮传动，由于齿面硬度高，点蚀失效概率低，轮齿折断概率高，才会按弯曲强度设计，接触强度校核。六、计算题参考答案1.解：（1）参数修正：局部自由度为滚子从动件的自由度，不影响机构整体运动，需要扣除，因此实际活动构件数n=7-1=6；复合铰链处3个构件铰接对应2个转动副，初始统计时已按实际数量计入低副总数，虚约束对运动无限制作用，需扣除1个低副，因此实际低副数PL=9-1=8，高副数PH=1无需修正。（2）代入自由度公式：F=3n-2PL-PH=3×6-2×8-1=18-16-1=1。（3）机构具有确定相对运动的条件是原动件数等于自由度，本机构自由度为1，原动件数为2，因此不具有确定的相对运动，运行过程中会出现运动干涉、构件卡死的问题。2.解：紧螺栓连接受轴向工作载荷时，工作载荷由螺栓和被连接件按刚度比例共同承担，螺栓承担的载荷增量为F×Cb/(Cb+Cm)。（1）总拉力FΣ=F0+F×Cb/(Cb+Cm)=8000+5000×(1×10^6)/(1×10^6+4×10^6)=8000+1000=9000N。（2）残余预紧力FR=FΣ-F=9000-5000=4000N，或用公式FR=F0-F×Cm/(Cb+Cm)=8000-5000×0.8=4000N，结果一致。七、综合分析题参考答案失效可能原因：①轴承安装不当，轴颈或轴承座孔的形位公差不合格，导致轴承内圈发生偏斜，滚道局部接触应力远高于设计值，出现局部应力集中，引发提前点蚀；②轴承密封失效，AGV工作环境存在粉尘、水汽，杂