機械設計基礎題庫及答案
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《機械設計基礎》試題及答案 緒論 一、填空（每空1分） T-1-1-01-2-3、構件是機器的 運動 單元體；零件是機器的 制造 單元體；部件是機器的 裝配 單元體。 T-2-2-02-2-4、平面運動副可分為 低副 和 高副 ，低副又可分為 轉動副 和 移動副 。 T-2-2-03-2-2、運動副是使兩構件接觸，同時又具有確定相對運動的一種聯接。平面運動副可分為 低副和 高副 。 T-2-2-04-2-1、平面運動副的最大約束數為 2 。 T-2-2-05-2-1、機構具有確定相對運動的條件是機構的自由度數目 等于 主動件數目。 T-2-2-06-2-1、在機構中采用虛約束的目的是為了改善機構的 工作情況和 受力情況 。 T-2-2-07-2-1、平面機構中，兩構件通過點、線接觸而構成的運動副稱為 高副 。 T-3-2-08-2-2、機構處于壓力角α=90時的位置，稱機構的死點位置。曲柄搖桿機構，當曲柄為原動件時，機構 無 死點位置，而當搖桿為原動件時，機構 有 死點位置。 T-3-2-09-2-2、鉸鏈四桿機構的死點位置發(fā)生在從動件與連桿 共線 位置。 T-3-2-10-2-1、在曲柄搖桿機構中，當曲柄等速轉動時，搖桿往復擺動的平均速度不同的運動特性稱為： 急回特性 。 T-3-2-11-2-1、擺動導桿機構的極位夾角與導桿擺角的關系為 相等 。 T-4-2-12-2-3、凸輪機構是由 機架、凸輪、從動件 三個基本構件組成的。 T-5-1-13-2-1、螺旋機構的工作原理是將螺旋運動轉化為 直線 運動。 T-6-2-14-2-1、為保證帶傳動的工作能力，一般規(guī)定小帶輪的包角α≥120。 T-6-7-15-2-3、鏈傳動是由 主動鏈輪 、從動鏈輪 、繞鏈輪上鏈條 所組成。 T-6-7-16-2-3、鏈傳動和帶傳動都屬于 撓性件 傳動。 T-7-2-17-3-6、齒輪嚙合時，當主動齒輪的 齒根_推動從動齒輪的 齒頂 ，一對輪齒開始進入嚙合，所以開始嚙合點應為從動輪 齒頂圓 與嚙合線的交點；當主動齒輪的 齒頂 推動從動齒輪的 齒根 ，兩輪齒即將脫離嚙合，所以終止嚙合點為主動輪 齒頂圓 與嚙合線的交點。 T-7-3-18-2-2、漸開線標準直齒圓柱齒輪正確嚙合的條件為 模數 和 壓力角 分別相等。 T-7-2-19-3-2、_齒面磨損__和_因磨損導致的輪齒折斷__是開式齒輪傳動的主要失效形式。 T-7-2-20-2-2、漸開線齒形常用的加工方法有 仿形法 和 范成法 兩類。 T-7-2-21-2-2、在一對齒輪嚙合時，其大小齒輪接觸應力值的關系是σH1 = σH2。 T-7-10-22-2-2、斜齒圓柱齒輪的重合度 大于 直齒圓柱齒輪的重合度，所以斜齒輪傳動平穩(wěn)，承載能力 高 ，可用于高速重載的場合。 T-8-2-23-2-3、在蝸輪齒數不變的情況下，蝸桿的頭數 越少 ，則傳動比就越大。 T-8-2-24-2-3、蝸桿傳動的中間平面是指：通過_蝸桿_軸線并垂直于__蝸輪__軸線的平面。 T-8-2-25-2-3、普通圓柱蝸桿和蝸輪傳動的正確嚙合條件是_ ma1=mt2、αa1=αt2、λ=β_。 T-10-2-26-2-3、若鍵的標記為鍵C2070GB1096-79,則該鍵為C型平鍵，b=20，L=70。 T-10-1-27-2-2、輪系運動時，所有齒輪幾何軸線都固定不動的，稱定軸輪系輪系，至少有一個齒輪幾何軸線不固定的，稱 周轉星輪 系。 T-11-2-28-2-3、軸的作用是支承軸上的旋轉零件，傳遞運動和轉矩，按軸的承載情況不同，可以分為 轉軸、心軸、傳動軸 。 T-10-1-29-2-3、機械靜聯接又可以分為 可拆 聯接和 不可拆 聯接，其中鍵聯接、螺紋聯接、銷聯接屬于 可拆 連接。 T-10-2-30-2-3、.螺紋聯接防松的目的是防止螺紋副的相對運動，按工作原理的不同有三種防松方式： 摩擦力 防松、 機械 防松、 其它方法 防松。 T-10-2-31-2-1、平鍵的工作面是鍵的 兩側面 。 T-10-2-32-2-1、楔鍵的工作面是鍵的 上下兩面 。 T-12-4-33-2-1、滑動軸承中所選用的潤滑油，其粘度越大，則其承載能力越 大 。 T-10-2-34-2-1、普通平鍵的剖面尺寸(bh)，一般應根據 軸的直徑 按標準選擇。 T-12-2-35-2-2、滾動軸承內圈與軸頸的配合采用 基孔 制，外圈與軸承孔的配合采用 基軸 制。 二、判斷題(正確的打√，錯誤的打)（每題2分） P-1-1-01-2-2、所有構件一定都是由兩個以上零件組成的。（） P-3-2-02-2-2、鉸鏈四桿機構中，傳動角γ越大，機構傳力性能越高。（√ ） P-3-2-03-2-2、極位夾角是曲柄搖桿機構中，搖桿兩極限位置的夾角。 () P-3-2-04-2-2、機構處于死點位置時，其傳動角等于90。 () P-4-2-05-2-2、凸輪輪廓的形狀取決于從動件的運動規(guī)律。() P-4-2-06-2-2、凸輪機構中，從動件按等速運動規(guī)律運動時引起剛性沖擊。（√） P-6-3-07-2-2、帶傳動的彈性滑動是不可避免的，打滑是可以避免的。 (√ ) P-6-3-08-2-2、V帶型號中，截面尺寸最小的是Z型。（） P-7-1-09-2-2、基圓以內無漸開線。(√) P-7-9-20-2-2、在直齒圓柱齒輪傳動中，忽略齒面的摩擦力，則輪齒間受有圓周力、徑向力和軸向力三個力作用。（） P-8-2-21-2-2、蝸桿傳動一般用于大速比的場合。(√) P-8-2-22-2-2、蝸桿傳動一般用于傳動大功率、大速比的場合。（） P-9-1-23-2-2、定軸輪系的傳動比等于始末兩端齒輪齒數之反比。（） P-10-1-24-2-2、楔鍵的頂底面是工作面。(√) P-10-1-25-2-2、設計鍵聯接時，鍵的截面尺寸通常根據傳遞轉矩的大小來選擇。 （） P-10-2-26-2-2、在螺紋聯接的結構設計中，通常要采用凸臺或凹坑作為螺栓頭和螺母的支承面，其目的是使螺栓免受彎曲和減小加工面。（√） P-10-2-27-2-2、螺紋聯接是可拆聯接。 (√) P-12-3-28-2-2、滾動軸承的基本額定動載荷C值越大，則軸承的承載能力越高。(√ ) P-12-3-29-2-2、在相同工作條件的同類型滾動軸承，通常尺寸越大，其壽命越長。（√ ） 三、選擇題 (將正確答案的序號填在括號中)（每題2分） A-1-1-01-3-2、在如圖所示的齒輪—凸輪軸系中，軸4稱為(A) A.零件 B.機構 C.構件 D.部件 A-2-2-02-3-2、平面運動副所提供的約束為（C） A.1 B.2 C.1或2 D.3 A-2-2-03-3-2、若兩構件組成低副，則其接觸形式為（A） A.面接觸B.點或線接觸C.點或面接觸 D.線或面接觸 A-2-4-04-3-2、機構具有確定相對運動的條件是(A) A.機構的自由度數目等于主動件數目 B.機構的自由度數目大于主動件數目 C.機構的自由度數目小于主動件數目D.機構的自由度數目大于等于主動件數目 A-3-2-05-3-2、鉸鏈四桿機構中，若最短桿與最長桿長度之和小于其余兩桿長度之和，則為了獲得曲柄搖桿機構，其機架應取(B) A.最短桿 B.最短桿的相鄰桿 C.最短桿的相對桿 D.任何一桿 A-4-2-06-3-2、在凸輪機構的從動件選用等速運動規(guī)律時，其從動件的運動(A) A.將產生剛性沖擊B.將產生柔性沖擊 C.沒有沖擊 D.既有剛性沖擊又有柔性沖擊 A-6-5-07-3-2、帶傳動的主要失效形式是帶的(A) A.疲勞拉斷和打滑 B.磨損和膠合 C.膠合和打滑D.磨損和疲勞點蝕 A-6-3-08-3-2、帶傳動中彈性滑動現象的產生是由于（C） A.帶的初拉力達不到規(guī)定值 B.帶與帶輪的摩擦系數過小 C.帶的彈性變形 D.帶型選擇不當 A-6-3-09-3-2、 (A )是帶傳動中所固有的物理現象，是不可避免的。 A.彈性滑動 B.打滑 C.松馳 D.疲勞破壞 A-7-2-10-3-2、漸開線齒輪的齒廓曲線形狀取決于(D) A.分度圓 B.齒頂圓 C.齒根圓 D.基圓 A-7-7-11-3-2、閉式硬齒面齒輪傳動的主要失效形式是（B） A.齒面膠合 B.輪齒疲勞折斷 C.齒面磨粒磨損 D.輪齒過載折斷 A-7-7-12-3-2、齒面接觸疲勞強度設計準則針對的齒輪失效形式是（A） A.齒面點蝕 B.齒面膠合 C.齒面磨損 D.輪齒折斷 A-7-11-13-3-2、為了實現兩根相交軸之間的傳動，可以采用（C） A.蝸桿傳動 B.斜齒圓柱齒輪傳動 C.直齒錐齒輪傳動 D.直齒圓柱齒輪傳動 A-7-7-14-3-2、齒輪傳動中，輪齒齒面的疲勞點蝕經常發(fā)生在(B) A.齒根部分 B.靠近節(jié)線處的齒根部分 C.齒頂部分 D.靠近節(jié)線處的齒頂部分 A-7-10-15-3-2、一對正確嚙合的斜齒圓柱齒輪傳動的(A)均為標準值。 A.法面模數、分度圓上的法面壓力角 B.端面模數、分度圓上的端面壓力角 C.端面模數、分度圓上的端面壓力角、分度圓上的螺旋角 D.法面模數、分度圓上的法面壓力角、分度圓上的螺旋角 A-8-2-16-3-2、普通圓柱蝸桿和蝸輪傳動的正確嚙合條件是(B) A.mt1=ma2, αt1=αa2,λ=β B.ma1=mt2, αa1=αt2,λ=β C.mt1=ma2, αt1=αa2,λ= -β D.ma1=ma2, αa1=αt2,λ= -β （注：下標t表示端面，a表示軸向，1表示蝸桿、2表示蝸輪） A-8-2-17-3-2、蝸桿傳動的傳動比i等于（D） A. B. C. D. A-10-1-18-3-2、普通平鍵的長度應（B） A .稍長于輪轂的長度 B .略短于輪轂的長度 C.是輪轂長度的三倍D.是輪轂長度的二倍 A-10-1-19-3-2、鍵的截面尺寸bh主要是根據( D )來選擇。 A.傳遞扭矩的大小B.傳遞功率的大小 C.輪轂的長度 D.軸的直徑 A-10-2-20-3-2、當兩個被聯接件之一太厚不宜制成通孔，且聯接不需要經常拆裝時，宜采用（C） A.螺栓聯接 B.螺釘聯接 C.雙頭螺柱聯接 D.緊定螺釘聯接 A-12-2-21-3-2、滾動軸承在一般轉速下的主要失效形式是（C） A.過大的塑性變形 B.過度磨損 C.疲勞點蝕 D.膠合 A-13-1-22-3-2、聯軸器和離合器均具有的主要作用是（B） A.補償兩軸的綜合位移 B.聯接兩軸，使其旋轉并傳遞轉矩 C.防止機器過載 D.緩和沖擊和振動 A-13-1-23-3-2、下列聯軸器中，能補償兩軸的相對位移并可緩沖、吸振的是(D ) A.凸緣聯軸器 B.齒式聯軸器 C.萬向聯軸器 D.彈性柱銷聯軸器 四、問答題(每題5分) W-4-2-0、說出凸輪機構從動件常用運動規(guī)律，沖擊特性及應用場合。 答：等速運動規(guī)律、等加速等減速運動規(guī)律、簡諧運動規(guī)律（余弦加速度運動規(guī)律）；等速運動規(guī)律有剛性沖擊，用于低速輕載的場合；等加速等減速運動規(guī)律有柔性沖擊，用于中低速的場合；簡諧運動規(guī)律（余弦加速度運動規(guī)律）當有停歇區(qū)間時有柔性沖擊，用于中低速場合、當無停歇區(qū)間時無柔性沖擊，用于高速場合。 W-6-3-01-2-5、說明帶的彈性滑動與打滑的區(qū)別。 彈性滑動是由于帶傳動時的拉力差引起的，只要傳遞圓周力，就存在著拉力差，所以彈性滑動是不可避免的；而打滑是由于過載引起的，只要不過載，就可以避免打滑，所以，打滑是可以避免的。 W-7-1-01-2-5、簡述齒廓嚙合基本定律。 不論齒廓在任何位置接觸，過接觸點所做的公法線一定通過連心線上一定點，才能保證傳動比恒定不變。 W-8-6-01-2-5、為什么閉式蝸桿傳動必須進行熱平衡計算？ 蝸桿傳動存在著相對滑動，摩擦力大，又因為閉式蝸桿傳動散熱性差，容易產生膠合，所以要進行熱平衡計算。 W-10-2-01-2-5、說明螺紋連接的基本類型及應用。 螺栓連接、雙頭螺柱連接、螺釘連接、緊定螺釘連接。螺栓連接用于被連接件不厚、通孔且經常拆卸的場合；雙頭螺柱連接用于被連接件之一較厚、盲孔且經常拆卸的場合；螺釘連接用于被連接件之一較厚、盲孔且不經常拆卸的場合。 W-12-3-01-2-5、軸上零件的周向固定各有哪些方法？（指出四種以上方法） 周向固定：鍵連接、花鍵連接、過盈配合連接 W-12-3-01-2-5、軸上零件的軸向固定方法主要有哪些種類?各有什么特點?（指出四種以上） 軸向固定：軸肩、軸環(huán)、軸套、軸端擋板、彈性檔圈 軸肩、軸環(huán)、軸套固定可靠，可以承受較大的軸向力；彈性檔圈固定可以承受較小的軸向力；軸端擋板用于軸端零件的固定。 五、計算題 J-2-5-01-4-10、說明機構具有確定相對運動的條件，并判斷機構運動是否確定？（10分） 解：機構具有確定相對運動的條件是： 機構的自由度數等于機構中（接受外界給定運動規(guī)律的） 原動件的個數。 n=3，PL=3，PH＝2 機構自由度 F＝3n－2PL－PH＝1 ， 因為W＝1＝F，所以機構的運動確定。 J-2-5-02-4-15、說明機構具有確定相對運動的條件，并判斷機構運動是否確定？（15分） 解答:機構具有確定相對運動的條件是：機構的自由度數 等于機構中(接受外界給定運動規(guī)律的)原動件的個數。 機構中，n=7，PL=9，PH=1 F＝3n－2PL－PH=2＝W>0， 所以機構運動確定。 C、G處復合鉸鏈，E處虛約束，F處局部自由度 J-2-5-03-4-15、計算圖示機構的自由度，若含有復合鉸鏈、局部自由度和虛約束請明確指出。（15分） 解答: C處為復合鉸鏈,則 n=5, PL=7, PH=0 F=3n-2PL-PH=3*5-2*7=1 J-2-5-04-4-15、計算圖示機構的自由度，若含有復合鉸鏈，局部自由度和虛約束請明確指出。（15分） 解答: F處為復合鉸鏈,H(或I ) 處為虛約束,則 n=6, PL=8, PH=1 F=3n-2PL-PH=3*6-2*8-1=1 J-3-2-05-3-10、圖示四桿機構中，已知a=62mm,b=152mm,c=122mm,d=102mm。取不同構件為機架，可得到什么類型的鉸鏈四桿機構？ （15分） 解：因為最短構件與最長構件長度之和小于 等于另外兩構件的長度之和，滿足構件的長度 和條件，所以取AB為機架，得雙曲柄機構； 取BC或AD為機架，得曲柄搖桿機構； 取CD為機架，得雙搖桿機構； J-3-2-06-3-10、已知圖示機構中，LAB=82mm，LBC=50mm，LCD=96mm，LAD=120mm問： （1）此機構中，當取構件AD為機架時，是否存在曲柄？如果存在，指出是哪一構件？（必須根據計算結果說明理由） （2）當分別取構件AB、BC、CD為機架時，各將得到什么機構？（10分） 解答：因為LBC+ LAD=50+120=170 mm LBC +LCD=82+96=178 mm 所以LBC+ LAD< LBC +LCD符合曲柄存在的桿長之和條件. 1) 當取AD為機架時, 不存在曲柄, 得到雙搖桿機構; 2) 當分別取AB或CD為機架時,均得到曲柄搖桿機構; 當取BC為機架時, 得到雙曲柄桿機構. J-3-2-07-3-10、如圖所示鉸鏈四桿機構，已知各構件的長度LAB=50mm, LBC=110mm, LCD=80mm, LAD=100mm。 （1）該機構是否有曲柄？如有，請指出是哪個構件（必須根據計算結果說明理由）； （2）當分別取構件AB、BC、CD為機架時，各將得到什么機構？（10分） 解答：因為LAB+LBC=50+110=160mm LAB+LBC=80+100=180mm 所以LAB+LBC< LAB+LBC符合曲柄存在的桿長之和條件. 1)當取AD為機架時, 得到曲柄搖桿機構; 2)當取AB為機架時,得到雙曲柄桿機構; 當取BC為機架時;得到曲柄搖桿機構; 當取CD為機架時;得到雙搖桿機構. J-7-3-08-3-10、已知一對外嚙合漸開線標準直齒圓柱齒輪的標準中心距a=200mm，齒數Z1=20，Z2=80，齒頂高系數ha* =1，壓力角=20 。試求這對齒輪的模數m，傳動比i12，節(jié)圓直徑及嚙合角。 解： 節(jié)圓直徑=分度圓直徑 d 1=mz1=420=80mm d 2=mz2=480=320mm mm J-7-3-09-4-15、某標準直齒圓柱齒輪，已知齒距p=12.56mm，齒數z=20，正常齒制。求該齒輪的分度圓直徑d、齒頂圓直徑da、、齒根圓直徑df、基圓直徑db、、齒高h及齒厚s。(cos20≈0.94) 解答： p＝12.56 mm，m=4 mm; 分度圓直徑d=mz=420=80 mm; 基圓直徑db=d cos20=75.2 mm; 齒頂圓直徑da=m(Z+2ha*)=88 mm; 齒根圓直徑df= m(Z－2ha*－2c*)=70 mm; 齒高h= m (2ha*+c*) =9 mm; 齒厚s=6.28mm J-7-3-10-3-10、已知一對外嚙合標準直齒圓柱齒輪傳動的標準中心距a=108mm,傳動比i12=3,小齒輪齒數Z1=18。試確定大齒輪的齒數Z2、齒輪的模數m和兩輪的分度圓直徑。 解:由 i12==3 ,得Z2=3*18=54, 又由 mm, 分度圓直徑: mm, mm。 J-9-1-11-3-10、如下圖所示輪系中，已知Z1=16，Z2=36，Z3=25，Z4=50，Z5=2，Z6=20，若n1=600r/min，求蝸輪的轉速n6及各輪的轉向。（10分） 解: J-9-1-12-4-20、在圖示傳動裝置中，已知各輪齒數為：Z1=20, Z2=40, Z3=20, Z4=30, Z5=80，運動從Ⅰ軸輸入，Ⅱ軸輸出，nⅠ=1000r/min,轉動方向如圖所示。試求輸出軸Ⅱ的轉速nⅡ及轉動方向。（20分） 解:由Z3、Z4、Z5、H系桿組成星行輪輪系，可得： 其中：n5=0，所以： 即：或：； 又：i12 又因為：iⅠⅡ 所以：， 解得:nⅡ=n3=－2500 r/min， 負號表示nⅡ與nⅠ方向相反，如圖所示。 J-12-2-13-4-20、某軸用一對圓錐滾子軸承支承，外圈窄邊相對安裝，已知兩軸承所承受的徑向載荷分別為FrⅠ=9000N,FrⅡ=5000N，其內部軸向力分別為FSⅠ=2430N,FSⅡ=1350N,傳動件作用于軸上的軸向力FA=1000N,判斷系數e=0.32,當Fa/Fr≤e時，X=1,Y=0,當Fa/Fr>e時，X=0.4，Y=1.88。試分別計算出軸承的當量動載荷。 解： 軸向力：FSⅠ+FA=2430+1000=3430N>SⅡ 軸承Ⅰ被放松 FaⅠ=FSⅠ=2430N 軸承Ⅱ被壓緊 FaⅡ=FSⅡ=3430N 當量動載荷 FaⅠ/FrⅠ=2430/9000=0.27
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