完整版機械設計基礎考試題庫及答案一、選擇題1.平面機構中，兩構件通過點、線接觸而構成的運動副稱為（）。A.低副B.高副C.移動副D.轉動副答案：B解析：低副是通過面接觸構成的運動副，移動副和轉動副都屬于低副；高副是兩構件通過點、線接觸而構成的運動副，所以答案選B。2.漸開線齒輪的齒廓曲線形狀取決于（）。A.分度圓直徑B.基圓直徑C.齒頂圓直徑D.齒根圓直徑答案：B解析：漸開線的形成與基圓有關，漸開線齒輪的齒廓曲線是漸開線，其形狀取決于基圓直徑，所以答案是B。3.在鉸鏈四桿機構中，若最短桿與最長桿長度之和小于其余兩桿長度之和，為了獲得雙搖桿機構，其機架應取（）。A.最短桿B.最短桿的相鄰桿C.最短桿的相對桿D.最長桿答案：C解析：根據(jù)鉸鏈四桿機構的類型判別準則，當最短桿與最長桿長度之和小于其余兩桿長度之和時，取最短桿為機架得到雙曲柄機構；取最短桿的相鄰桿為機架得到曲柄搖桿機構；取最短桿的相對桿為機架得到雙搖桿機構，所以答案選C。4.帶傳動正常工作時不能保證準確的傳動比是因為（）。A.帶的材料不符合虎克定律B.帶容易變形和磨損C.帶在帶輪上打滑D.帶的彈性滑動答案：D解析：帶傳動在工作時，由于帶的緊邊和松邊拉力不同，帶會產(chǎn)生彈性變形差，從而引起帶在帶輪上的彈性滑動，彈性滑動是不可避免的，導致帶傳動不能保證準確的傳動比，所以答案是D。打滑是帶傳動的一種失效形式，不是不能保證準確傳動比的原因。5.普通平鍵連接工作時，鍵的主要失效形式為（）。A.鍵受剪切破壞B.鍵側面受擠壓破壞C.鍵的彎曲破壞D.鍵的磨損答案：B解析：普通平鍵連接靠鍵的側面與輪轂和軸的鍵槽側面相互擠壓來傳遞轉矩，其主要失效形式是鍵側面受擠壓破壞，所以答案選B。一般情況下，鍵的剪切強度足夠，彎曲和磨損不是主要失效形式。6.為了把潤滑油導入整個摩擦面間，軸瓦或軸頸上開油槽時，應該開在（）。A.承載區(qū)B.非承載區(qū)C.靠近端部D.任意位置答案：B解析：油槽應開在非承載區(qū)，這樣可以避免降低油膜的承載能力，保證潤滑效果，所以答案是B。7.在圓柱齒輪傳動中，常使小齒輪齒寬$b_1$略大于大齒輪齒寬$b_2$，其目的是（）。A.提高小齒輪齒面接觸強度B.提高小齒輪齒根彎曲強度C.補償安裝誤差，保證全齒寬的接觸D.減少小齒輪載荷分布不均答案：C解析：使小齒輪齒寬$b_1$略大于大齒輪齒寬$b_2$，主要是為了補償安裝誤差，即使安裝有一定偏差，也能保證全齒寬的接觸，從而使傳動更可靠，所以答案選C。8.滾動軸承的基本額定壽命是指同一批軸承中（）的軸承所能達到的壽命。A.99%B.95%C.90%D.50%答案：C解析：滾動軸承的基本額定壽命是指同一批軸承中90%的軸承所能達到的壽命，所以答案是C。9.聯(lián)軸器與離合器的主要作用是（）。A.緩沖、減振B.傳遞運動和轉矩C.防止機器發(fā)生過載D.補償兩軸的不同心或熱膨脹答案：B解析：聯(lián)軸器和離合器都是用來連接兩軸，使兩軸一起轉動并傳遞運動和轉矩的部件，所以答案選B。緩沖、減振一般是靠彈性聯(lián)軸器實現(xiàn)；防止機器過載是安全聯(lián)軸器的功能；補償兩軸的不同心或熱膨脹是一些特殊聯(lián)軸器的作用。10.在蝸桿傳動中，當其他條件相同時，增加蝸桿頭數(shù)$z_1$，則傳動效率（）。A.降低B.提高C.不變D.可能提高也可能降低答案：B解析：增加蝸桿頭數(shù)$z_1$，可以使蝸桿導程角增大，而蝸桿傳動的效率隨著導程角的增大而提高，所以答案是B。二、填空題1.機構具有確定運動的條件是機構的自由度數(shù)目等于______。答案：原動件數(shù)目解析：只有當機構的自由度數(shù)目等于原動件數(shù)目時，機構才能有確定的運動。若原動件數(shù)目小于自由度數(shù)目，機構運動不確定；若原動件數(shù)目大于自由度數(shù)目，機構會被破壞。2.漸開線標準直齒圓柱齒輪正確嚙合的條件是______和______分別相等。答案：模數(shù)；壓力角解析：漸開線標準直齒圓柱齒輪正確嚙合時，兩輪的模數(shù)和壓力角必須分別相等，這樣才能保證兩輪的齒廓曲線能夠正確地嚙合傳動。3.帶傳動的主要失效形式是______和______。答案：打滑；疲勞破壞解析：帶傳動工作時，當過載時帶會在帶輪上打滑，導致傳動失效；同時，帶在反復彎曲和拉伸作用下會發(fā)生疲勞破壞，這也是帶傳動的主要失效形式。4.普通螺紋的公稱直徑是指它的______，螺紋的升角是指螺紋______處的升角。答案：大徑；中徑解析：普通螺紋的公稱直徑規(guī)定為大徑；螺紋升角是指在螺紋中徑處的升角。5.軸按所受載荷的性質分類，只受______的軸稱為心軸，只受______的軸稱為傳動軸，既受______又受______的軸稱為轉軸。答案：彎矩；轉矩；彎矩；轉矩解析：心軸主要承受彎矩，不傳遞轉矩，如火車車輪的軸；傳動軸主要傳遞轉矩，不承受或只承受很小的彎矩，如汽車的傳動軸；轉軸既承受彎矩又承受轉矩，如減速器中的軸。6.滾動軸承由______、______、______和______四部分組成。答案：內(nèi)圈；外圈；滾動體；保持架解析：內(nèi)圈裝在軸頸上，外圈裝在軸承座孔內(nèi)，滾動體在內(nèi)、外圈之間滾動，保持架的作用是使?jié)L動體均勻分布，避免滾動體之間的碰撞和摩擦。7.聯(lián)軸器和離合器的主要區(qū)別是：聯(lián)軸器在機器運轉過程中______使兩軸分離，而離合器______在機器運轉過程中使兩軸分離或接合。答案：不能；可以解析：聯(lián)軸器連接的兩軸在機器運轉過程中一般是固定連接的，不能隨意分離；而離合器可以根據(jù)需要在機器運轉過程中使兩軸分離或接合。8.平面四桿機構中，若各桿長度分別為$a=30$mm，$b=50$mm，$c=80$mm，$d=90$mm，當以$a$為機架，則該四桿機構為______機構。答案：雙曲柄解析：首先判斷$a+d=30+90=120$mm，$b+c=50+80=130$mm，$a+d<b+c$，且最短桿$a$為機架，根據(jù)鉸鏈四桿機構類型判別準則，此時該四桿機構為雙曲柄機構。9.齒輪傳動的重合度$\varepsilon$愈大，表示同時參與嚙合的輪齒對數(shù)______，傳動愈______。答案：愈多；平穩(wěn)解析：重合度$\varepsilon$反映了同時參與嚙合的輪齒對數(shù)的多少，$\varepsilon$愈大，同時參與嚙合的輪齒對數(shù)愈多，載荷分布更均勻，傳動也就愈平穩(wěn)。10.在設計V帶傳動時，V帶的型號是根據(jù)______和______選取的。答案：計算功率；小帶輪轉速解析：根據(jù)計算功率和小帶輪轉速，可以通過V帶選型圖來選取合適的V帶型號。三、判斷題1.平面機構的自由度一定大于零。（）答案：錯誤解析：平面機構的自由度可以大于零、等于零或小于零。自由度大于零，機構具有運動可能性；自由度等于零，機構成為剛性桁架；自由度小于零，機構不能運動。2.漸開線齒輪的齒廓形狀與基圓大小有關，基圓越大，齒廓曲線越趨于直線。（）答案：錯誤解析：基圓越大，漸開線越趨于直線的說法錯誤，基圓越大，漸開線越平緩，但不會趨于直線，只有當基圓半徑趨于無窮大時，漸開線才成為直線。3.帶傳動中，彈性滑動是不可避免的，打滑是可以避免的。（）答案：正確解析：由于帶的彈性變形差，彈性滑動是帶傳動的固有特性，不可避免；而打滑是由于過載引起的，只要避免過載，打滑是可以避免的。4.普通平鍵連接是靠鍵的側面與軸和輪轂的鍵槽側面之間的摩擦力來傳遞轉矩的。（）答案：錯誤解析：普通平鍵連接是靠鍵的側面與軸和輪轂的鍵槽側面之間的擠壓來傳遞轉矩的，而不是摩擦力。5.滾動軸承的基本額定動載荷$C$值越大，軸承的承載能力越高。（）答案：正確解析：基本額定動載荷$C$是指一批相同的軸承，在相同條件下運轉，其中90%的軸承在發(fā)生點蝕前所能承受的最大載荷，$C$值越大，軸承的承載能力越高。6.聯(lián)軸器和離合器都可以在機器運轉過程中使兩軸分離或接合。（）答案：錯誤解析：聯(lián)軸器在機器運轉過程中一般不能使兩軸分離，而離合器可以在機器運轉過程中使兩軸分離或接合。7.在鉸鏈四桿機構中，若最短桿與最長桿長度之和大于其余兩桿長度之和，則無論取哪一桿為機架，都只能得到雙搖桿機構。（）答案：正確解析：當最短桿與最長桿長度之和大于其余兩桿長度之和時，不論取哪一桿為機架，都不能構成曲柄搖桿機構、雙曲柄機構，只能得到雙搖桿機構。8.齒輪傳動的重合度$\varepsilon$小于1時，仍然可以正常傳動。（）答案：錯誤解析：重合度$\varepsilon$表示同時參與嚙合的輪齒對數(shù)，$\varepsilon$必須大于1才能保證齒輪傳動的連續(xù)性和平穩(wěn)性，若$\varepsilon$小于1，會出現(xiàn)傳動中斷的情況，不能正常傳動。9.在蝸桿傳動中，蝸桿的頭數(shù)越多，傳動效率越低。（）答案：錯誤解析：在蝸桿傳動中，蝸桿的頭數(shù)越多，導程角越大，傳動效率越高。10.軸上鍵槽通常是由銑削加工得到的。（）答案：正確解析：軸上鍵槽一般是通過銑削加工，使用鍵槽銑刀在軸上銑出所需的鍵槽。四、簡答題1.簡述平面機構自由度的計算方法及各參數(shù)的含義。答：平面機構自由度的計算公式為$F=3n-2P_L-P_H$。其中，$n$表示活動構件的數(shù)目，即除去機架外的構件數(shù)；$P_L$表示低副的數(shù)目，低副是兩構件通過面接觸構成的運動副，如轉動副和移動副；$P_H$表示高副的數(shù)目，高副是兩構件通過點、線接觸構成的運動副。2.說明漸開線齒輪的根切現(xiàn)象及其產(chǎn)生的原因和避免根切的方法。答：根切現(xiàn)象是指用范成法加工齒輪時，刀具的齒頂線（或齒頂圓）超過了被切齒輪的嚙合極限點，刀具會把輪齒根部已加工好的漸開線齒廓切去一部分的現(xiàn)象。產(chǎn)生根切的原因是刀具的齒頂線超過了被切齒輪的嚙合極限點。避免根切的方法有：（1）增大齒輪的齒數(shù)，當齒數(shù)大于一定數(shù)值時可以避免根切；（2）采用變位齒輪，正變位可以避免根切。3.帶傳動為什么要張緊？常用的張緊方法有哪些？答：帶傳動工作一段時間后，由于帶的塑性變形和磨損，會使帶的張緊力下降，導致帶傳動的工作能力降低，甚至出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，因此需要對帶進行張緊。常用的張緊方法有：（1）定期張緊法，通過改變兩帶輪的中心距來調(diào)整帶的張緊力，如使用滑道式或擺架式安裝方式；（2）自動張緊法，利用帶輪的自重或彈簧力使帶輪自動調(diào)整中心距來張緊帶；（3）采用張緊輪張緊，張緊輪一般安裝在松邊內(nèi)側靠近小帶輪處。4.簡述滾動軸承的基本類型及其特點。答：滾動軸承的基本類型有：（1）深溝球軸承：主要承受徑向載荷，也能承受一定的軸向載荷，摩擦系數(shù)小，轉速高，應用廣泛。（2）角接觸球軸承：能同時承受徑向載荷和軸向載荷，公稱接觸角越大，承受軸向載荷的能力越強。（3）圓錐滾子軸承：能同時承受較大的徑向載荷和軸向載荷，一般成對使用。（4）推力球軸承：只能承受軸向載荷，不能承受徑向載荷，極限轉速較低。（5）圓柱滾子軸承：主要承受徑向載荷，承載能力大，徑向游隙較大時可承受一定的軸向載荷。5.聯(lián)軸器和離合器在功能上有何相同點和不同點？答：相同點：聯(lián)軸器和離合器都是用于連接兩軸，使兩軸一起轉動并傳遞運動和轉矩。不同點：聯(lián)軸器連接的兩軸在機器運轉過程中一般是固定連接的，不能隨意分離，只有在機器停車后才能拆卸分離；而離合器可以在機器運轉過程中根據(jù)需要使兩軸分離或接合。五、計算題1.計算圖1所示平面機構的自由度，并判斷該機構是否具有確定的運動。已知構件1為原動件。[此處假設有一個平面機構圖，包含若干構件和運動副，經(jīng)分析活動構件數(shù)$n=4$，低副數(shù)$P_L=5$，高副數(shù)$P_H=1$]解：根據(jù)平面機構自由度計算公式$F=3n-2P_L-P_H$，將$n=4$，$P_L=5$，$P_H=1$代入可得：$F=3×4-2×5-1$$=12-10-1$$=1$因為機構的自由度$F=1$，原動件數(shù)目也為1，自由度數(shù)目等于原動件數(shù)目，所以該機構具有確定的運動。2.一對漸開線標準直齒圓柱齒輪傳動，已知模數(shù)$m=5$mm，齒數(shù)$z_1=20$，$z_2=40$，求：（1）兩輪的分度圓直徑$d_1$、$d_2$；（2）齒頂圓直徑$d_{a1}$、$d_{a2}$；（3）中心距$a$。解：（1）根據(jù)分度圓直徑公式$d=mz$，可得：$d_1=mz_1=5×20=100$mm$d_2=mz_2=5×40=200$mm（2）對于標準直齒圓柱齒輪，齒頂高系數(shù)$h_a^=1$，齒頂圓直徑公式為$d_a=d+2h_a^m$，則：$d_{a1}=d_1+2h_a^m=100+2×1×5=110$mm$d_{a2}=d_2+2h_a^m=200+2×1×5=210$mm（3）中心距公式為$a=\frac{d_1+d_2}{2}$，則：$a=\frac{100+200}{2}=150$mm3.一V帶傳動，已知小帶輪基準直徑$d_1=100$mm，大帶輪基準直徑$d_2=400$mm，中心距$a=500$mm，小帶輪轉速$n_1=1450$r/min，試求：（1）V帶基準長度$L_d$；（2）傳動比$i$；（3）大帶輪轉速$n_2$。解：（1）根據(jù)V帶基準長度計算公式$L_d\approx2a+\frac{\pi}{2}(d_1+d_2)+\frac{(d_2-d_1)^2}{4a}$，將$a=500$mm，$d_1=100$mm，$d_2=400$mm代入可得：$L_d\approx2×500+\frac{\pi}{2}(100+400)+\frac{(400-100)^2}{4×500}$$=1000+\frac{\pi}{2}×500+\frac{90000}{2000}$$=1000+785.4+45$$=1830.4$mm，根據(jù)V帶標準系列，選取$L_d=1800$mm。（2）傳動比$i=\frac{d_2}{d_1}=\frac{400}{100}=4$（3）由傳動比公式$i=\frac{n_1}{n_2}$，可得大帶輪轉速$n_2=\frac{n_1}{i}=\frac{1450}{4}=362.5$r/min六、設計題設計一個鉸鏈四桿機構，已知搖桿$CD$的長度$l_{CD}=50$mm，搖桿的兩個極限位置與機架所成的夾角$\psi_1=30^{\circ}$，$\psi_2=90^{\circ}$，行程速比系數(shù)$K=1.2$，試確定曲柄$AB$、連桿$BC$和機架$AD$的長度。解：（1）計算極位夾角$\theta$根據(jù)行程速比系數(shù)公式$K=\frac{180^{\circ}+\theta}{180^{\circ}-\theta