機械設(shè)計基礎(chǔ)知識點概述姓名_________________________地址_______________________________學(xué)號______________________-------------------------------密-------------------------封----------------------------線--------------------------1.請首先在試卷的標(biāo)封處填寫您的姓名，身份證號和地址名稱。2.請仔細(xì)閱讀各種題目，在規(guī)定的位置填寫您的答案。一、選擇題1.機械設(shè)計的目的是什么？

A.提高機械產(chǎn)品的功能和效率

B.降低機械產(chǎn)品的成本

C.保證機械產(chǎn)品的可靠性和安全性

D.以上都是

2.機械設(shè)計的基本原則有哪些？

A.功能性原則

B.經(jīng)濟(jì)性原則

C.可靠性原則

D.美觀性原則

E.以上都是

3.機械設(shè)計的基本步驟包括哪些？

A.需求分析

B.設(shè)計方案構(gòu)思

C.原型設(shè)計

D.結(jié)構(gòu)設(shè)計

E.工藝設(shè)計

F.試驗驗證

G.優(yōu)化設(shè)計

H.以上都是

4.機械制圖中的投影法主要有哪些？

A.正投影法

B.透視投影法

C.斜投影法

D.投影變換法

E.以上都是

5.機械零件中常見的連接方式有哪些？

A.螺紋連接

B.銷連接

C.鉚接

D.焊接

E.軸承連接

F.以上都是

6.常用材料的力學(xué)功能有哪些？

A.彈性模量

B.剪切強度

C.抗拉強度

D.硬度

E.以上都是

7.機械傳動系統(tǒng)主要包括哪些類型？

A.齒輪傳動

B.輪帶傳動

C.聯(lián)軸器傳動

D.鏈傳動

E.以上都是

8.機械設(shè)計中的強度計算方法有哪些？

A.約束反力法

B.位移法

C.能量法

D.載荷法

E.以上都是

答案及解題思路：

1.答案：D

解題思路：機械設(shè)計的目的是多方面的，包括提高功能、降低成本、保證可靠性和安全性等，因此選D。

2.答案：E

解題思路：機械設(shè)計應(yīng)遵循多項原則，如功能性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性和美觀性等，因此選E。

3.答案：H

解題思路：機械設(shè)計的基本步驟涵蓋了從需求分析到優(yōu)化設(shè)計的全過程，因此選H。

4.答案：E

解題思路：機械制圖中常用的投影法包括正投影、透視、斜投影和投影變換等，因此選E。

5.答案：F

解題思路：機械零件的連接方式多樣，包括螺紋、銷、鉚接、焊接和軸承連接等，因此選F。

6.答案：E

解題思路：常用材料的力學(xué)功能包括彈性模量、剪切強度、抗拉強度和硬度等，因此選E。

7.答案：E

解題思路：機械傳動系統(tǒng)類型多樣，包括齒輪、輪帶、聯(lián)軸器、鏈傳動等，因此選E。

8.答案：E

解題思路：機械設(shè)計中的強度計算方法包括約束反力法、位移法、能量法和載荷法等，因此選E。二、填空題1.機械設(shè)計的基本步驟包括：①需求分析、②設(shè)計方案論證、③原型設(shè)計、④結(jié)構(gòu)設(shè)計、⑤制造工藝及成本分析。

2.機械制圖中，正投影法的特點是：①投影面垂直于投影方向、②產(chǎn)生投影的幾何元素平行于投影面、③投影圖形與原平面圖形相似。

3.機械零件的常用連接方式有：①螺紋連接、②鉚釘連接、③過盈連接、④銷連接、⑤焊接。

4.常用材料的力學(xué)功能包括：①彈性模量、②屈服強度、③抗拉強度、④延伸率、⑤硬度。

5.機械傳動系統(tǒng)主要包括：①傳動軸、②傳動帶、③傳動齒輪、④傳動鏈、⑤傳動輪。

答案及解題思路：

1.答案：需求分析、設(shè)計方案論證、原型設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、制造工藝及成本分析。

解題思路：機械設(shè)計是一個系統(tǒng)化的過程，首先需要明確設(shè)計需求，然后對可能的方案進(jìn)行論證，接著進(jìn)行原型設(shè)計，之后進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，最后分析制造工藝及成本，以保證設(shè)計方案的可行性和經(jīng)濟(jì)性。

2.答案：投影面垂直于投影方向、產(chǎn)生投影的幾何元素平行于投影面、投影圖形與原平面圖形相似。

解題思路：正投影法是一種基本的投影方法，其特點是投影面垂直于投影方向，使得投影圖形與原平面圖形保持相似關(guān)系，便于圖紙的繪制和閱讀。

3.答案：螺紋連接、鉚釘連接、過盈連接、銷連接、焊接。

解題思路：機械零件的連接方式多種多樣，這些常用方式各有特點，適用于不同的連接需求和應(yīng)用場景。

4.答案：彈性模量、屈服強度、抗拉強度、延伸率、硬度。

解題思路：常用材料的力學(xué)功能是評估材料在受力條件下行為的重要指標(biāo)，包括材料的彈性、強度和塑性等。

5.答案：傳動軸、傳動帶、傳動齒輪、傳動鏈、傳動輪。

解題思路：機械傳動系統(tǒng)是機械系統(tǒng)中傳遞動力和運動的關(guān)鍵部分，傳動軸、傳動帶、傳動齒輪、傳動鏈和傳動輪等都是其組成部分，各自承擔(dān)著不同的傳動任務(wù)。三、判斷題1.機械設(shè)計過程中，設(shè)計者可以忽略環(huán)境因素的影響。（×）

解題思路：在機械設(shè)計過程中，環(huán)境因素如溫度、濕度、振動、噪聲等都會對機械的功能和使用壽命產(chǎn)生影響，因此設(shè)計者不能忽略環(huán)境因素的影響。

2.機械制圖中，主視圖必須與物體正視面的投影重合。（√）

解題思路：在機械制圖中，主視圖是用來表達(dá)物體正面特征的投影圖，理論上應(yīng)該與物體的正視面投影重合，以保證圖形的準(zhǔn)確性和直觀性。

3.機械零件的連接方式只分為焊接和螺栓連接兩種。（×）

解題思路：機械零件的連接方式遠(yuǎn)不止焊接和螺栓連接兩種，還包括鍵連接、過盈連接、鉚接、膠接等多種方式，根據(jù)不同的需求和條件選擇合適的連接方式。

4.常用材料的彈性模量越大，其彈性越好。（√）

解題思路：彈性模量是衡量材料彈性的重要指標(biāo)，它反映了材料在受到拉伸或壓縮時抵抗變形的能力。彈性模量越大，材料在受力時的變形越小，因此彈性越好。

5.機械傳動系統(tǒng)中的齒輪傳動具有傳動平穩(wěn)、效率高、結(jié)構(gòu)緊湊等特點。（√）

解題思路：齒輪傳動是機械傳動系統(tǒng)中最常見的傳動方式之一，它具有傳動比穩(wěn)定、傳動效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、使用壽命長等優(yōu)點，因此在機械設(shè)計中得到了廣泛應(yīng)用。

答案及解題思路：

1.答案：×解題思路：環(huán)境因素對機械功能和使用壽命有重要影響。

2.答案：√解題思路：主視圖應(yīng)與物體的正視面投影重合以保證圖形準(zhǔn)確性。

3.答案：×解題思路：機械零件的連接方式多樣，不限于焊接和螺栓連接。

4.答案：√解題思路：彈性模量越大，材料彈性越好。

5.答案：√解題思路：齒輪傳動具有傳動平穩(wěn)、效率高、結(jié)構(gòu)緊湊等特點。四、簡答題1.簡述機械設(shè)計的基本原則。

解答：

機械設(shè)計的基本原則包括：可靠性原則、經(jīng)濟(jì)性原則、安全性原則、環(huán)境適應(yīng)性原則、人機工程原則、模塊化原則和標(biāo)準(zhǔn)化原則。可靠性原則要求機械在規(guī)定的工作條件下能夠長期可靠地工作；經(jīng)濟(jì)性原則要求在滿足設(shè)計要求的前提下，力求降低成本；安全性原則要求設(shè)計應(yīng)避免機械故障或?qū)θ藛T造成傷害；環(huán)境適應(yīng)性原則要求機械在不同環(huán)境下都能正常工作；人機工程原則要求設(shè)計符合人體工程學(xué)，提高操作舒適度；模塊化原則鼓勵采用可互換的模塊，提高設(shè)計效率和靈活性；標(biāo)準(zhǔn)化原則要求設(shè)計符合國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

2.簡述機械設(shè)計的基本步驟。

解答：

機械設(shè)計的基本步驟通常包括：需求分析、方案設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計、樣機制作與試驗、優(yōu)化設(shè)計和批量生產(chǎn)。需求分析階段明確設(shè)計目標(biāo)和要求；方案設(shè)計階段提出多種設(shè)計方案；詳細(xì)設(shè)計階段對選定的方案進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計；樣機制作與試驗階段制作原型并測試功能；優(yōu)化設(shè)計階段根據(jù)測試結(jié)果對設(shè)計進(jìn)行改進(jìn)；批量生產(chǎn)階段將優(yōu)化后的設(shè)計投入生產(chǎn)。

3.簡述機械制圖中的正投影法。

解答：

正投影法是一種常用的機械制圖方法，其原理是將物體置于投影面之前，光源垂直照射物體，物體的輪廓在投影面上形成清晰的影子。在正投影法中，物體的每一個面都與投影面垂直，投影得到的圖形與物體大小相同，且保持物體形狀不變。這種方法適用于簡單形狀的物體和對稱物體的繪制。

4.簡述機械零件的連接方式及其特點。

解答：

機械零件的連接方式主要有焊接、鉚接、螺紋連接、過盈配合和膠接等。焊接連接具有連接強度高、密封性好、耐腐蝕等優(yōu)點，但焊接過程對材料有影響；鉚接連接結(jié)構(gòu)簡單、加工方便、連接強度高，但結(jié)構(gòu)剛性較差；螺紋連接應(yīng)用廣泛，連接可靠、拆卸方便，但精度要求較高；過盈配合通過過盈量實現(xiàn)連接，連接強度高，但裝配復(fù)雜；膠接連接具有連接強度高、密封性好、重量輕等優(yōu)點，但耐溫性較差。

5.簡述常用材料的力學(xué)功能。

解答：

常用材料的力學(xué)功能主要包括強度、硬度、韌性、彈性、疲勞極限等。強度是指材料抵抗變形和斷裂的能力，如屈服強度、抗拉強度；硬度是材料抵抗局部塑性變形的能力；韌性是指材料在斷裂前吸收能量的能力；彈性是指材料在受力后能夠恢復(fù)原狀的能力；疲勞極限是指在重復(fù)應(yīng)力作用下，材料不發(fā)生疲勞破壞的最大應(yīng)力。

答案及解題思路：

答案解題思路內(nèi)容：

1.答案如上所述。

2.答案如上所述。

3.答案如上所述。

4.答案如上所述。

5.答案如上所述。

解題思路：

對于簡答題，解題思路通常包括：首先明確題目要求，理解問題背景；然后根據(jù)所學(xué)知識，逐步回答每個問題點；最后進(jìn)行總結(jié)，保證答案的完整性和邏輯性。在回答問題時，要注意語言表達(dá)的準(zhǔn)確性和簡潔性，避免冗余信息。五、論述題1.論述機械設(shè)計在工程中的應(yīng)用及其重要性。

（1）機械設(shè)計在工程中的應(yīng)用

機械設(shè)計是工程領(lǐng)域的重要組成部分，其應(yīng)用范圍廣泛，包括但不限于以下幾個方面：

工業(yè)生產(chǎn)：機械設(shè)備的設(shè)計直接影響生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

交通工具：汽車、飛機、船舶等交通工具的設(shè)計，對安全性和功能。

醫(yī)療器械：醫(yī)療器械的設(shè)計關(guān)系到患者的生命安全。

家用電器：從洗衣機到冰箱，家用電器的設(shè)計影響著人們的生活質(zhì)量。

（2）機械設(shè)計的重要性

機械設(shè)計的重要性體現(xiàn)在以下幾個方面：

提高生產(chǎn)效率：合理設(shè)計機械設(shè)備可以顯著提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。

保障安全：機械設(shè)計要考慮安全性，避免因設(shè)計不當(dāng)導(dǎo)致的意外。

優(yōu)化功能：良好的機械設(shè)計能夠提高機械設(shè)備的功能，滿足使用需求。

促進(jìn)創(chuàng)新：機械設(shè)計推動技術(shù)進(jìn)步，推動新產(chǎn)品的研發(fā)。

2.論述機械制圖在機械設(shè)計中的作用及其重要性。

（1）機械制圖在機械設(shè)計中的作用

機械制圖是機械設(shè)計的重要工具，其作用包括：

表達(dá)設(shè)計意圖：通過圖紙清晰地表達(dá)設(shè)計意圖，便于溝通和交流。

交流與協(xié)作：圖紙是工程師之間、設(shè)計與生產(chǎn)之間溝通的橋梁。

指導(dǎo)生產(chǎn)：詳細(xì)的圖紙為生產(chǎn)加工提供指導(dǎo)，保證產(chǎn)品符合設(shè)計要求。

（2）機械制圖的重要性

機械制圖的重要性體現(xiàn)在：

保證設(shè)計質(zhì)量：準(zhǔn)確的圖紙能夠保證設(shè)計質(zhì)量，避免錯誤和缺陷。

提高工作效率：規(guī)范的圖紙可以縮短設(shè)計周期，提高工作效率。

降低溝通成本：清晰易懂的圖紙可以減少溝通成本，提高協(xié)作效率。

3.論述機械零件連接方式選擇的原則及其注意事項。

（1）機械零件連接方式選擇的原則

選擇機械零件連接方式時，應(yīng)遵循以下原則：

安全性：連接方式應(yīng)保證零件在使用過程中不會發(fā)生松動或斷裂。

可靠性：連接方式應(yīng)保證零件在長期使用中保持穩(wěn)定。

方便性：連接方式應(yīng)便于安裝、拆卸和維護(hù)。

經(jīng)濟(jì)性：在滿足功能要求的前提下，盡量選擇成本低、加工方便的連接方式。

（2）注意事項

注意事項包括：

考慮載荷類型：根據(jù)零件承受的載荷類型選擇合適的連接方式。

注意材料匹配：選擇與零件材料相匹配的連接方式。

考慮環(huán)境因素：根據(jù)使用環(huán)境選擇合適的連接方式，如防腐蝕、耐高溫等。

4.論述常用材料在機械設(shè)計中的應(yīng)用及其選擇原則。

（1）常用材料在機械設(shè)計中的應(yīng)用

常用材料在機械設(shè)計中的應(yīng)用包括：

鋼鐵：廣泛應(yīng)用于各類機械零件，具有良好的強度和韌性。

鋁合金：輕質(zhì)、高強度，適用于要求減輕自重的機械結(jié)構(gòu)。

銅合金：導(dǎo)電性好，適用于電氣設(shè)備中的連接件。

塑料：輕便、耐腐蝕，適用于非載荷結(jié)構(gòu)或裝飾性部件。

（2）選擇原則

選擇材料時，應(yīng)遵循以下原則：

功能匹配：根據(jù)零件的使用要求，選擇具有相應(yīng)功能的材料。

成本控制：在滿足功能要求的前提下，盡量選擇成本低廉的材料。

可加工性：考慮材料的加工功能，保證加工質(zhì)量和效率。

5.論述機械傳動系統(tǒng)在機械設(shè)計中的作用及其選擇原則。

（1）機械傳動系統(tǒng)在機械設(shè)計中的作用

機械傳動系統(tǒng)在機械設(shè)計中的作用包括：

實現(xiàn)運動和動力傳遞：將原動機的動力傳遞到執(zhí)行機構(gòu)。

調(diào)速和調(diào)距：通過傳動系統(tǒng)實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和傳動比的變化。

防止過載：通過傳動系統(tǒng)限制機械設(shè)備的過載。

（2）選擇原則

選擇機械傳動系統(tǒng)時，應(yīng)遵循以下原則：

功能匹配：根據(jù)機械設(shè)備的功能要求，選擇合適的傳動系統(tǒng)。

效率要求：選擇效率高的傳動系統(tǒng)，降低能源消耗。

結(jié)構(gòu)緊湊：在滿足功能要求的前提下，盡量選擇結(jié)構(gòu)緊湊的傳動系統(tǒng)。

成本控制：在滿足功能要求的前提下，盡量選擇成本低的傳動系統(tǒng)。

答案及解題思路：

答案：

1.機械設(shè)計在工程中的應(yīng)用包括工業(yè)生產(chǎn)、交通工具、醫(yī)療器械、家用電器等。重要性體現(xiàn)在提高生產(chǎn)效率、保障安全、優(yōu)化功能、促進(jìn)創(chuàng)新等方面。

2.機械制圖在機械設(shè)計中的作用包括表達(dá)設(shè)計意圖、交流與協(xié)作、指導(dǎo)生產(chǎn)。重要性體現(xiàn)在保證設(shè)計質(zhì)量、提高工作效率、降低溝通成本等方面。

3.機械零件連接方式選擇的原則包括安全性、可靠性、方便性、經(jīng)濟(jì)性。注意事項包括考慮載荷類型、材料匹配、環(huán)境因素等。

4.常用材料在機械設(shè)計中的應(yīng)用包括鋼鐵、鋁合金、銅合金、塑料等。選擇原則包括功能匹配、成本控制、可加工性等。

5.機械傳動系統(tǒng)在機械設(shè)計中的作用包括實現(xiàn)運動和動力傳遞、調(diào)速和調(diào)距、防止過載。選擇原則包括功能匹配、效率要求、結(jié)構(gòu)緊湊、成本控制等。

解題思路：

在回答論述題時，首先要明確題目要求，然后結(jié)合所學(xué)知識和實際案例進(jìn)行分析。對于每個問題，分別從應(yīng)用、作用、原則、注意事項等方面進(jìn)行闡述，保證答案全面、嚴(yán)謹(jǐn)。同時注意語言表達(dá)的準(zhǔn)確性和邏輯性，使試卷美觀、易讀。六、計算題1.已知一軸的直徑為40mm，材料為45鋼，求其許用應(yīng)力。

解答：

許用應(yīng)力[σ]通常由材料強度和設(shè)計規(guī)范確定。對于45鋼，其屈服強度σs大約為355MPa。

根據(jù)設(shè)計規(guī)范，許用應(yīng)力[σ]通常取屈服強度的60%。

因此，[σ]=σs×0.6=355MPa×0.6≈213MPa。

2.已知一齒輪的模數(shù)為3mm，齒數(shù)為30，求其分度圓直徑。

解答：

分度圓直徑d與模數(shù)m和齒數(shù)z的關(guān)系為：d=m×z。

因此，d=3mm×30=90mm。

3.已知一螺栓的公稱直徑為10mm，預(yù)緊力為1000N，求其擰緊力矩。

解答：

擰緊力矩T與預(yù)緊力F和螺栓的直徑d的關(guān)系為：T=F×d/(2×π×K)，其中K為扭矩系數(shù)。

對于公稱直徑為10mm的螺栓，K大約為0.15。

因此，T=1000N×10mm/(2×π×0.15)≈131N·m。

4.已知一齒輪的齒寬為50mm，齒數(shù)為20，求其齒面接觸應(yīng)力。

解答：

齒面接觸應(yīng)力[σc]的計算公式為：[σc]=P/(K×A)，其中P為作用在齒輪上的徑向力，K為載荷系數(shù)，A為齒面接觸面積。

由于沒有給出徑向力P和載荷系數(shù)K，我們無法直接計算[σc]。

需要更多信息才能計算齒面接觸應(yīng)力。

5.已知一軸的轉(zhuǎn)速為1000r/min，求其臨界轉(zhuǎn)速。

解答：

臨界轉(zhuǎn)速ncr的計算公式為：ncr=(60×P)/(D×√(E/I))，其中P為軸的直徑，D為軸的長度，E為材料的彈性模量，I為軸的慣性矩。

由于沒有給出軸的長度、材料的彈性模量和慣性矩，我們無法直接計算ncr。

需要更多信息才能計算軸的臨界轉(zhuǎn)速。

答案及解題思路：

1.許用應(yīng)力[σ]=213MPa。

解題思路：使用材料屈服強度和設(shè)計規(guī)范計算許用應(yīng)力。

2.分度圓直徑d=90mm。

解題思路：根據(jù)模數(shù)和齒數(shù)計算分度圓直徑。

3.擰緊力矩T≈131N·m。

解題思路：使用預(yù)緊力和扭矩系數(shù)計算擰緊力矩。

4.需要更多信息才能計算齒面接觸應(yīng)力。

解題思路：需要徑向力和載荷系數(shù)來計算齒面接觸應(yīng)力。

5.需要更多信息才能計算臨界轉(zhuǎn)速。

解題思路：需要軸的長度、材料彈性模量和慣性矩來計算臨界轉(zhuǎn)速。七、應(yīng)用題1.設(shè)計一個簡單的機械裝置，實現(xiàn)物體的提升和下降。

設(shè)計描述：請設(shè)計一個能夠?qū)崿F(xiàn)物體在垂直方向上提升和下降的機械裝置，要求裝置能夠承受一定的載荷，并且操作簡便。

解題思路：首先確定提升和下降的載荷要求，然后設(shè)計一個滑輪系統(tǒng)，通過繩索和滑輪的配合實現(xiàn)物體的垂直運動?？梢钥紤]使用齒輪或皮帶傳動系統(tǒng)來增加效率或減少所需的動力。

2.設(shè)計一個機械傳動系統(tǒng)，實現(xiàn)兩個軸之間的動力傳遞。

設(shè)計描述：設(shè)計一個機械傳動系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)恿闹鲃虞S傳遞到從動軸，要求傳動比適中，傳動效率高，且結(jié)構(gòu)緊湊。

解題思路：選擇合適的傳動方式，如齒輪、皮帶、鏈傳動等。根據(jù)軸的轉(zhuǎn)速和所需的傳動比設(shè)計齒輪的模數(shù)和齒數(shù)，或者根據(jù)速度選擇合適的皮帶輪直徑。

3.設(shè)計一個機械零件，滿足一定的工作條件和環(huán)境要求。

設(shè)計描述：設(shè)計一個用于特定工業(yè)環(huán)境的機械零件，該零件需在高溫、高壓或腐蝕性環(huán)境中工作，