机械设计基础试题及答案

一、单项选择题（本大题共20 小题，每小题2 分，共40 分）

在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错

选、多选或未选均无分。

1．机器中各运动单元称为（ ）

A．零件

B．部件

C．机件

D．构件

2．在平面机构中，每增加一个低副将引入（ ）

A．0 个约束

B．1 个约束

C．2 个约束

D．3 个约束

3．曲柄摇杆机构处于死点位置时，角度等于零度的是（ ）

A．压力角

B．传动角

C．极位夹角

D．摆角

4．铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和，则为了获得曲柄摇杆机构，

其机架应取（ ）

A．最短杆

B．最短杆的相邻杆

C．最短杆的相对杆

D．任何一杆

5．凸轮机构的从动件选用等速运动规律时，其从动件的运动（ ）

A．将产生刚性冲击

B．将产生柔性冲击

C．没有冲击

D．既有刚性冲击又有柔性冲击

6．槽轮机构所实现的运动变换是（ ）

A．变等速连续转动为不等速连续转动

B．变等速连续转动为移动

C．变等速连续转动为间歇转动

D．变等速连续转动为摆动

7．当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且联接不需要经常拆装时，宜采用（ ）

A．螺栓联接

B．螺钉联接

C．双头螺柱联接

D．紧定螺钉联接

8．普通平键的工作面是（ ）

A．顶面 B．底面

C．侧面 D．端面

9．平带、V 带传动传递运动和动力主要是依靠（ ）

A．带的紧边拉力

B．带的预紧力

C．带和带轮接触面间的摩擦力

D．带的松边拉力

10．一对渐开线圆柱齿轮要正确啮合，一定相等的是（ ）

A．直径

B．宽度

C．齿数

D．模数11．对闭式软齿面齿轮传动，主要失效形式是（ ）

A．轮齿疲劳折断

B．齿面疲劳点蚀

C．齿面磨损

D．齿面胶合

12．齿轮传动中，齿面接触应力的变化特征可简化为（ ）

A．对称循环变应力

B．脉动循环变应力

C．不变化的静应力

D．无规律变应力

13．选择蜗轮材料通常根据蜗杆传动的（ ）

A．传递功率

B．滑动速度

C．传动比

D．效率

14．在蜗杆传动中，当其它条件相同时，增加蜗杆头数，则传动效率（ ）

A．增加

B．减小

C．保持不变

D．或者增加，或者减小

15．对于工作中载荷平稳，不发生相对位移，转速稳定且对中性好的两轴宜选用（ ）

A．刚性凸缘联轴器

B．万向联轴器

C．弹性套柱销联轴器

D．齿式联轴器

16．按承受载荷的性质分类，减速器中的齿轮轴属于（ ）

A．传动轴

B．固定心轴

C．转轴

D．转动心轴

17．适合于做轴承衬的材料是（ ）

A．合金钢

B．铸铁

C．巴氏合金

D．非金属材料

18．深沟球轴承，内径100mm，正常宽度，直径系列为2，公差等级为0 级，游隙级别为0，其代号为（ ）

A．60220/CO

B．6220/PO

C．60220/PO

D．6220

19．角接触球轴承和圆锥滚子轴承的轴向承载能力随接触角α的增大而（ ）

A．增大

B．减小

C．不变

D．增大或减小随轴承型号而定

20．回转件静平衡条件是分布在回转件上的各个偏心质量的（ ）

A．离心惯性力合力为零

B．离心惯性力的合力矩为零

C．离心惯性力合力及合力矩均为零

D．离心惯性力的合力及合力矩均不为零二、填空题（本大题共10 小题，每小题1 分，共10 分）

请在每小题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。

21．平面机构中，两构件通过点、线接触而构成的运动副称为________。

22．在曲柄摇杆机构中，当曲柄等速转动时，摇杆往复摆动的平均速度不同的运动特性称为________。

23．在棘轮机构中，当摇杆作连续的往复摆动时，棘轮便得到单方向________转动。

24．普通螺栓联接所受的预紧力为F′，在受工作拉力F 时，剩余预紧力为F〃，则螺栓受的总拉力

F0为________。

25．滚子链传动中，链节距越________，传递的功率越大。

26．斜齿轮的螺旋角β过大会使斜齿轮的________过大，过小又显示不出斜齿轮的优点。

27．开式蜗杆传动的主要失效形式是________和轮齿折断。

28．联轴器型号是根据________、转速和被联接两轴的直径从标准中选取的。

29．根据滑动轴承工作时的润滑状态不同，可分为液体润滑滑动轴承和________滑动轴承。

30．若机械主轴的最大角速度为ωmax=25.5rad/s、最小角速度为ωmin=24.5rad/s，则其速度不均匀系数

δ=________。

1. 两构件通过.点或线接触组成的运动副称为高副。

2. 满足曲柄存在条件的铰链四杆机构，取与最短杆相邻的杆为机架时，为曲柄摇杆机构，取最短杆为机架时，为双曲柄机构。

3. 在凸轮机构中，常见的从动件运动规律为匀速运动时，将出现刚性冲击。

4. 直齿圆柱齿轮作接触强度计算时，取节线处的接触应力为计算依据，其载荷由一对对齿轮承担。

5. 为使两对直齿圆柱齿轮能正确啮合，它们的模数m 和压力角必须分别相等。

6. 两齿数不等的一对齿轮传动，其弯曲应力6.相等等；两轮硬度不等，其许用弯曲应力不相等等。

7. V带传动的主要失效形式是.打滑和疲劳断裂。

8. 在设计V带传动时，V带的型号是根据计算功率Pc 和小轮转速n1 选取的。

9. 链传动中的节距越大，链条中各零件尺寸越大，链传动的运动不均匀性增大。

10. 工作时只受弯矩不承受转矩的轴称为心轴。

二、选择题（每小题1分，共5分）二、选择题 C B D B D

1.渐开线标准齿轮的根切现象发生在 。

A. 模数较大时 B. 模数较小时

C. 齿数较少时 D. 齿数较多时

2. 在下列四种型号的滚动轴承中， 必须成对使用。

A. 深沟球轴承 B. 圆锥滚子轴承

C. 推力球轴承 D. 圆柱滚子轴承

3. 在下列四种类型的联轴器中，能补偿两轴的相对位移以及可以缓和冲击、吸收振动的是 。

A. 凸缘联轴器 B. 齿式联轴器

C. 万向联轴器 D. 弹性套柱销联轴器

4. 在铰链四杆机构中，机构的传动角 和压力角 的关系是 。

A. B. C. D.

5. 对于普通螺栓联接，在拧紧螺母时，螺栓所受的载荷是 。

A. 拉力 B. 扭矩 C. 压力 D. 拉力和扭矩

三、判断题（正确的打“V”，错误的打“X”。每小题1分，共8分）三、判断提 X X V X X X X V

1. 在铰链四杆机构中，当最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆长度之和时，为双曲柄机构。 （ ）

2. 在凸轮机构中，基圆半径取得较大时，其压力角也较大。 （

3. 在平键联接中，平键的两侧面是工作面。 （ ）

4. 斜齿圆柱齿轮的标准模数是大端模数。 （ ）

5. 带传动在工作时产生弹性滑动是由于传动过载。 （ ）

6. 转轴弯曲应力的应力循环特性为脉动循环变应力。 （ ）

7. 向心推力轴承既能承受径向载荷，又能承受轴向载荷。 （ ）

8. 圆盘摩擦离合器靠在主、从动摩擦盘的接触表面间产生的摩擦力矩来传递转矩。 （

四、问答题（每小题3分，共9分）

1. 试述齿廓啮合基本定律。

2. 试述螺纹联接防松的方法。

3. 试分析影响带传动承载能力的因素？四、问答题

1.所谓齿廓啮合基本定律是指：作平面啮合的一对齿廓，它们的瞬时接触点的公法线，必于两齿轮的连心线交于相应的节点C，该节点将齿轮的连心线所分的两个线段的与齿轮的角速成反比。

2.螺纹连接的防松方法按工作原理可分为摩擦防松、机械防松及破坏螺纹副防松。

摩擦防松有：弹簧垫圈、双螺母、椭圆口自锁螺母、横向切口螺母

机械防松有：开口销与槽形螺母、止动垫圈、圆螺母止动垫圈、串连钢丝

破坏螺纹副防松有：冲点法、端焊法、黏结法。

3.初拉力Fo? 包角a? 摩擦系数f? 带的单位长度质量q? 速度v

五、分析判断题（共12分）

1. 在铰链四杆机构中，已知 mm， mm， mm， mm，试判断该机构的类型，并给出判断依据。（本题6分）题五、1图

2. 如图所示展开式二级斜齿圆柱齿轮传动，Ⅰ轴为输入轴，已知小齿轮1的转向 和齿轮1、2的轮齿旋向如图所示。为使中间轴Ⅱ所受的轴向力可抵消一部分，试确定斜齿轮3的轮齿旋向，并在图中标出齿轮2、3所受的圆周力 、 和轴向力 、 的方向。（本题6分）题五、3图五、分析判断题

1.解：此四杆机构的四杆满足杆长和条件

Lab＋Lad《 Lbc＋Lcd

且由题已知机构以最短杆的邻边为机架，故此机构为曲柄摇杆机构

2.解：

1）3齿轮为右旋

2）受力方向如图

六、计算题（共36分）

1. 计算下列机构的自由度，并指出存在的复合铰链、虚约束或局部自由度（每小题3分，共6分）

题六、1图

2. 已知轮系如2图所示中， ， ， ? ， ， ，且顺时针转动。求杆系H的转数和回转方向。（本题10分）

3. 如图所示的压力容器，容器盖与缸体用6个普通螺栓联接，缸内压强 ，缸径 ，根据联接的紧密性要求，每个螺栓的残余预紧力F″=1.6F,F为单个螺栓的工作拉力。若选用螺栓材料的屈服极限 N/mm2，试按安全系数S=2时计算所需螺栓的小径 。（本题10分）题六、2图 题六、3图

4. 一对角接触球轴承反安装（宽边相对安装）。已知：径向力 ， ，外部轴向力 ，方向如图所示，试求两轴承的轴向力 、 。（注：内部轴向力 ）。（本题10分）

题六、4图六、计算题

1. a）解：F＝3n－2PL－Ph

＝3*5－2*7－0

＝1

此题中存在复合铰链

备注：此题中5个构件组成复合铰链，共有4个低副

b）解：F＝3n－2PL－Ph

＝3*4－2*5－1

＝1

此题中滚子为局部自由度

2.

解：由题意的得，5-3-6-4组成行星轮系

i54H＝n5-nH/n4－nH ＝－Z3*Z4/Z5*Z6

因为1－2－5组成定轴轮系

i12＝n1/n2＝n1/n5＝Z2/Z1

所以n5＝450r/min

把n4＝0及n5＝450r/min代入上式

得到

nH＝5.55r/min

这表明系杆H的旋转方向和齿轮1的一致

3.

解：

单个螺栓的Q＝Q’＋F＝2.6F

Q*Z＝S*P*A

2.6F*6＝2*3.14*D2/4

得F＝2264.4N

[σ]=300/2=150N/mm

所以d1由公式得，d1＝15.81mm

取螺栓的直径为16mm

4.你换掉这道题目好了

七、结构题（本题10分）

下图为斜齿轮、轴、轴承组合结构图。齿轮用油润滑，轴承用脂润滑，编写序号列出图中的各设计错误，并指出设计错误的原因。（注：不必改正）

题七图第七题

1.无垫片，无法调整轴承的游系

2.轴肩过高，无法拆卸轴承

3.齿轮用油润滑，轴承用脂润滑，但无挡油盘

4.轴套长度应小于轮毂的长度

5.同一根轴上的两个键槽应布置在同一母线上。

6.套筒顶不住齿轮（过定位）

7.套筒应低于轴承外圈

8.轴承端盖与相应轴段处应有密封件，且与轴间不应接触，应有间隙。

9.连轴器无轴向固点，且与端盖间隙太小，易接触

10.键顶部与轮毂糟间应有间隙。

m3=250/（48+2）=5；m4=200/（48+2）=4； 可见：模数相同才能配对，m3齿轮模数I不同不能配对。从传动比为2要求：47齿轮达不到要求。则配对齿轮为z1与z4。传动比为48/24=2；模数相同，中心距等于两分度园的一半：a=m（Z1+Z4）/2=4（24+48）/2=144。

从中可见，你这题目本身就有问题。至少中心距不对。

2. 在设计凸轮机构中，凸轮基圆半径取得越小 ，所设计的机构越紧凑，但基圆半径越小，越容易使机构自锁。

3. 斜齿圆柱齿轮的标准模数是 法向模数 ，直齿圆锥齿轮的标准模数是大端模数。

4. 普通V带传动的设计准则是，保证带 在不打滑 以及具有一定的 疲劳强度和寿命 。

5. 根据相对运动表面的摩擦性质，轴承可分为滚动摩擦 和 滑动摩擦 。

6. 若带传动的初拉力一定，增大 小带轮的包角 和 初拉力都可提高带传动的极限摩擦力。

7. 轴如按受载性质区分，主要受 弯矩 的轴为心轴，主要受

转矩 的轴为传动轴。

8. 渐开线直齿圆柱齿轮上具有标准模数和标准

压力角的圆，称为分度圆。

9. 在普通圆柱蜗杆传动中，为提高其传动效率，应采用 多线 蜗杆传动。

10. 齿轮传动的主要失效形式有 轮齿折断、 齿面点蚀 、齿面磨损、齿面胶合、齿面塑性变形。

1.在定轴轮系中，惰轮的作用是改变末轮的转向，不该变轮系的传动比，同时可以增加中心距。

2.V带传动设计中，限制小带轮的最小直径主要是为了限制带的弯曲应力。

3.具有良好补偿综合位移能力的联轴器是 。

4. 代号为7310滚动轴承的内径尺寸为 50mm 。

5. 当一对渐开线齿轮制成后，即使两轮的中心距稍有改变，其角速度比仍保持原值不变，原因是 齿轮传动具有可分离性，加速度之比等于从动齿轮与主动齿轮的基圆半径反比。

6.在蜗杆传动中，蜗杆头数越少，则传动效率越___低____，自锁性越___好_____。

7.相同系列和内径尺寸的球轴承与滚子轴承相比较，____滚子___轴承的承载能力高，_____球______轴承的极限转速高。

8.在链传动中。链轮的转速__越低_____，节距__越大____，齿数__越多_____，则传动的动载荷越大。

9.在平带或V带传动中，影响最大有效圆周力Fec的因素是__带的初拉力_____、_摩擦系数_______和__主动带轮的包角_____。

10.V带传动在工作过程中，带内应力有__松紧边的拉应力____、__离心拉应力______、_弯曲应力_____，最大应力σmax=__σ1_+__σb1_+__σc_________，发生在___刚进入主动轮_________处。

简答：一对渐开线标准直齿轮的正确啮合条件是什么？

模数和压力角分别相等

转动副和移动副的运动特点有何区别和联系？

转动副和移动副都是面接触的移动都是属于低副运动，转动副是具有一个独立相对转动的运动副，移动副是沿一个方向独立相对移动的运动副。

2，已知螺栓分布直径为300mm，要求间距不大于80mm，可得计算出至少为9个螺栓，取10个均匀分布；

3，气缸盖除螺栓个数，即可得出每个螺栓的承载力，查设计表对照螺栓的允许承载力，即可选出合适的螺栓规格。

注意要有一定的安全系数，不同强度等级的螺栓承载力也不一样，需要注意一点。

供参考

机构运动见图如下：

用简单的线条和符号来代表构件和运动副，并按一定比例表示各运动副的相对位置，用以说明机构各构件间相对运动关系的简单图形，称为机构运动简图。

它与原机构有完全相当的运动，可以准确地表达机构的组成和传动情况，可以作为研究分析机构运动与受力的依据和设计新机构的参考资料。不按尺寸比例，只表明机构运动情况，也无须求出运动参数数值。由实际机构画出机构运动简图是反映运动本质的，由具体到抽象的过程，要求能准确无误表达原来机构的运动特点，完整地绘制出与运动有关的因素。

机构运动简图一定要按比例尺绘制，否则只能称之为机构示意图。机构运动简图比例尺是实物尺寸（m）比上图纸尺寸（mm），单位是m/mm，机械制图比例尺是图纸尺寸（mm）比上实物尺寸（mm），无单位。

为了正确绘制机构运动简图，首先要明白绘制机构运动简图的目的。

绘制机构运动简图的目的就是将那些与机构运动无关的外部形态，如构件的截面尺寸、组成构件的零件数目和运动副的具体结构等撇开，而把决定机构运动性质的本质上的东西，如运动副的数目、类型、相对位置及某些尺寸等抽象出来，清晰地表示出机械的组成、机构运动传递关系，以便于对机械进行运动和动力分析。

采用“顺藤摸瓜法”。先对机构的结构及运动形式进行分析，研究机构是怎样组成的，各个构件又是怎样运动的，既从主动件开始顺次观察各“藤”一一构件的运动及其结构和形状，其次确定构件之间的连接方式即各“瓜”一一运动副类型和数目。

然后选择恰当的投影面，一般选择机构中多数构件的运动平面为投影面，必要时也可以就机械的不同部分选择两个或两个以上的投影面，再展开到同一图面上。

参考资料：机构运动简图-百度百科