國開機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)期末機(jī)考復(fù)習(xí)電大考試題庫及答案機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)是國家開放大學(xué)機(jī)械類專業(yè)的核心課程，期末機(jī)考重點考察學(xué)生對機(jī)械原理、通用機(jī)械零件設(shè)計及分析能力的掌握。以下整理了覆蓋核心考點的復(fù)習(xí)題庫及詳細(xì)解答，內(nèi)容結(jié)合教材重點與歷年機(jī)考高頻題型，幫助學(xué)生系統(tǒng)梳理知識體系。---一、選擇題（每題2分，共20分）1.平面機(jī)構(gòu)中，若引入一個轉(zhuǎn)動副，將減少（）個自由度。A.1B.2C.3D.0答案：A解析：平面機(jī)構(gòu)中，每個構(gòu)件有3個自由度（x、y方向移動，繞z軸轉(zhuǎn)動）。轉(zhuǎn)動副限制2個移動自由度，保留1個轉(zhuǎn)動自由度，因此減少1個自由度（3-2=1）。2.普通V帶傳動中，帶的楔角為（）。A.30°B.38°C.40°D.45°答案：C解析：V帶的標(biāo)準(zhǔn)楔角為40°，帶輪輪槽楔角略小于40°（如32°、34°、36°、38°），目的是利用帶的楔緊效應(yīng)增加摩擦力。3.螺紋連接中，采用雙螺母防松屬于（）。A.摩擦防松B.機(jī)械防松C.永久防松D.不可拆防松答案：A解析：雙螺母通過擰緊后兩螺母間的軸向壓力，使螺紋副間產(chǎn)生附加摩擦力矩，屬于摩擦防松；機(jī)械防松如開口銷、止動墊片；永久防松如膠接、點焊。4.一對標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動，小齒輪齒數(shù)z?=20，大齒輪齒數(shù)z?=60，模數(shù)m=2mm，則中心距a為（）。A.40mmB.60mmC.80mmD.100mm答案：C解析：標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪中心距公式為a=m(z?+z?)/2=2×(20+60)/2=80mm。5.滾動軸承的基本額定壽命是指（）。A.一批軸承中10%失效時的壽命B.單個軸承的平均壽命C.一批軸承中90%失效時的壽命D.單個軸承的最大壽命答案：A解析：基本額定壽命L??是指一批同型號軸承中，90%未發(fā)生點蝕失效時的壽命（10%失效），是軸承壽命的統(tǒng)計值。6.下列傳動中，能實現(xiàn)過載保護(hù)的是（）。A.齒輪傳動B.帶傳動C.蝸桿傳動D.鏈傳動答案：B解析：帶傳動過載時會發(fā)生打滑，避免傳動系統(tǒng)其他零件損壞，起到過載保護(hù)作用；其他傳動無此特性。7.軸按受載性質(zhì)分類，既受彎矩又受扭矩的軸是（）。A.心軸B.傳動軸C.轉(zhuǎn)軸D.曲軸答案：C解析：心軸僅受彎矩（如自行車前輪軸）；傳動軸僅受扭矩（如汽車變速箱到后橋的傳動軸）；轉(zhuǎn)軸同時受彎矩和扭矩（如齒輪減速器中的齒輪軸）。8.平鍵連接的主要失效形式是（）。A.鍵的剪切破壞B.鍵的擠壓破壞C.輪轂的擠壓破壞D.軸的剪切破壞答案：C解析：平鍵連接中，鍵、軸、輪轂三者中最弱的是輪轂的擠壓強(qiáng)度，因此主要失效形式是輪轂的擠壓破壞（當(dāng)連接傳遞大扭矩時）。9.漸開線齒輪的齒廓形狀取決于（）。A.模數(shù)B.齒數(shù)C.壓力角D.齒頂高系數(shù)答案：B解析：漸開線的形狀由基圓大小決定，基圓半徑r_b=mzcosα/2，因此齒數(shù)z直接影響齒廓形狀（齒數(shù)越多，齒廓越趨近直線）。10.滑動軸承的主要失效形式是（）。A.點蝕B.膠合C.磨損D.斷裂答案：C解析：滑動軸承工作時，軸瓦與軸頸表面直接接觸，主要失效形式是磨損（尤其是邊界潤滑或混合潤滑狀態(tài)下）；膠合（過熱導(dǎo)致粘著）是嚴(yán)重磨損的極端情況。---二、判斷題（每題1分，共10分）1.機(jī)構(gòu)具有確定運動的條件是自由度大于零且等于原動件數(shù)。（）答案：√解析：機(jī)構(gòu)自由度F>0時，需F等于原動件數(shù)（通常為1）才能有確定運動；若F<原動件數(shù)，會發(fā)生機(jī)構(gòu)卡死；F>原動件數(shù)則運動不確定。2.帶傳動的彈性滑動是可以避免的。（）答案：×解析：彈性滑動是由于帶的彈性變形和拉力差引起的，是帶傳動的固有現(xiàn)象，無法避免；打滑是過載引起的全面滑動，可以避免。3.普通螺栓連接中，螺栓桿與孔壁間有間隙。（）答案：√解析：普通螺栓連接（受拉螺栓）的螺栓桿與孔壁間有間隙，靠螺栓預(yù)緊力產(chǎn)生的摩擦力傳遞載荷；鉸制孔螺栓連接（受剪螺栓）的螺栓桿與孔壁間無間隙，靠螺栓桿的剪切和擠壓傳遞載荷。4.齒輪傳動中，小齒輪的齒面硬度應(yīng)略高于大齒輪。（）答案：√解析：小齒輪齒數(shù)少、轉(zhuǎn)速高、接觸次數(shù)多，易磨損，因此硬度略高（一般高20-50HBS）可延長兩齒輪壽命，實現(xiàn)等強(qiáng)度設(shè)計。5.滾動軸承的內(nèi)徑尺寸代碼為“03”時，內(nèi)徑為17mm。（）答案：√解析：滾動軸承內(nèi)徑代碼規(guī)則：00→10mm，01→12mm，02→15mm，03→17mm，04及以上→代碼×5mm（如04→20mm）。6.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，軸肩的主要作用是軸向定位。（）答案：√解析：軸肩（或軸環(huán)）通過軸的臺階面與零件端面接觸，限制零件的軸向移動，是最常用的軸向定位方式。7.蝸桿傳動中，通常蝸桿為主動件，蝸輪為從動件。（）答案：√解析：蝸桿傳動的效率較低（一般0.7-0.9），且蝸桿頭數(shù)少（通常1-4），蝸輪齒數(shù)多（一般28-80），因此通常蝸桿主動，蝸輪從動，可實現(xiàn)大傳動比（i=z?/z?）。8.彈簧的主要功能包括緩沖吸振、儲存能量、測量力或力矩。（）答案：√解析：彈簧的典型應(yīng)用如汽車懸架（緩沖）、鐘表發(fā)條（儲能）、測力計（測力），均符合其功能特性。9.平帶傳動比V帶傳動的摩擦力大。（）答案：×解析：V帶的楔角效應(yīng)使其與帶輪接觸的正壓力更大（F_N=F_Q/sin(φ/2)，φ為楔角），因此摩擦力大于平帶（平帶正壓力F_N=F_Q）。10.漸開線齒輪的正確嚙合條件是模數(shù)和壓力角分別相等。（）答案：√解析：漸開線齒輪正確嚙合需滿足兩輪的模數(shù)m和壓力角α相等（直齒輪），斜齒輪還需螺旋角大小相等、方向相反。---三、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述平面機(jī)構(gòu)自由度的計算步驟及需要注意的特殊情況。答案：計算步驟：①數(shù)構(gòu)件數(shù)n（機(jī)架為固定構(gòu)件，不計入活動構(gòu)件數(shù)）；②數(shù)低副數(shù)PL（轉(zhuǎn)動副、移動副各算1個低副）；③數(shù)高副數(shù)PH（齒輪副、凸輪副等）；④代入公式F=3n-2PL-PH。特殊情況：①復(fù)合鉸鏈：m個構(gòu)件在同一軸線上形成的轉(zhuǎn)動副，實際低副數(shù)為m-1；②虛約束：對機(jī)構(gòu)自由度無影響的重復(fù)約束（如平行四邊形機(jī)構(gòu)的對邊約束），計算時需去除；③局部自由度：構(gòu)件局部的獨立運動（如滾子從動件的滾子轉(zhuǎn)動），計算時需將其與主體構(gòu)件視為一個整體。2.比較帶傳動與鏈傳動的優(yōu)缺點及應(yīng)用場景。答案：帶傳動優(yōu)點：傳動平穩(wěn)、噪聲小、能緩沖吸振、過載打滑保護(hù)、中心距適應(yīng)范圍大；缺點：傳動比不準(zhǔn)確、效率較低（0.92-0.98）、壽命較短、需張緊裝置。應(yīng)用：對傳動平穩(wěn)性要求高、中小功率的場合（如電動機(jī)到機(jī)床的傳動）。鏈傳動優(yōu)點：傳動比準(zhǔn)確、效率高（0.95-0.98）、承載能力大、耐惡劣環(huán)境（粉塵、油污）；缺點：傳動不平穩(wěn)（多邊形效應(yīng)）、噪聲大、需潤滑。應(yīng)用：對傳動比要求準(zhǔn)確、中大功率、低速或高速的場合（如自行車、摩托車、起重機(jī)）。3.簡述螺紋連接的防松原理及常用防松方法。答案：防松原理：防止螺紋副在軸向力或變載荷作用下發(fā)生相對轉(zhuǎn)動（松脫），需增大螺紋副間的摩擦力矩或采用機(jī)械方法限制相對轉(zhuǎn)動。常用方法：①摩擦防松：雙螺母、彈簧墊圈、彈性墊圈（利用附加摩擦力）；②機(jī)械防松：開口銷與槽形螺母、止動墊片、串聯(lián)鋼絲（利用機(jī)械裝置固定）；③永久防松：膠接、點焊、鉚接（破壞螺紋副的可拆性）。4.說明齒輪傳動的主要失效形式及預(yù)防措施。答案：主要失效形式及預(yù)防措施：①齒面接觸疲勞（點蝕）：提高齒面硬度（淬火、滲碳）、增大模數(shù)或齒數(shù)（增大接觸線長度）、采用合適潤滑油（減小接觸應(yīng)力）；②齒根彎曲疲勞折斷：增大齒根圓角半徑（減小應(yīng)力集中）、提高齒面硬度（增加抗彎強(qiáng)度）、采用合適模數(shù)（增大齒厚）；③齒面磨損：提高齒面精度（減小表面粗糙度）、加潤滑油（減少磨粒）、采用閉式傳動（防塵）；④齒面膠合：提高齒面硬度（減少粘著）、采用抗膠合潤滑油（含極壓添加劑）、限制油溫（防止過熱）；⑤塑性變形：提高齒面硬度（增加抗塑性變形能力）、避免過載（減小接觸應(yīng)力）。5.簡述滾動軸承的類型選擇原則。答案：①載荷性質(zhì)：徑向載荷為主選深溝球軸承；軸向載荷為主選推力球軸承（純軸向）或角接觸球軸承（同時承受徑向、軸向）；聯(lián)合載荷選圓錐滾子軸承；②轉(zhuǎn)速要求：球軸承（如深溝球）轉(zhuǎn)速高于滾子軸承（如圓柱滾子）；③調(diào)心性能：軸易變形或安裝誤差大時選調(diào)心球軸承或調(diào)心滾子軸承；④剛度要求：需高剛度選圓柱滾子軸承（剛性大）；需緩沖選球軸承（彈性好）；⑤安裝與拆卸：需頻繁拆卸選內(nèi)圈帶錐度的軸承（如圓錐滾子軸承）或使用緊定套。---四、計算題（共40分）1.（10分）計算圖1所示平面機(jī)構(gòu)的自由度（標(biāo)注復(fù)合鉸鏈、虛約束、局部自由度）。（注：假設(shè)圖中A、B、C處為三個構(gòu)件匯交的轉(zhuǎn)動副，D處為滾子從動件的滾子）解答：①活動構(gòu)件數(shù)n：除去機(jī)架，活動構(gòu)件為1（原動件）、2、3、4、5，共5個；②低副數(shù)PL：-A處為3個構(gòu)件匯交的復(fù)合鉸鏈，實際轉(zhuǎn)動副數(shù)=3-1=2；-B、C、E、F處各1個轉(zhuǎn)動副，共4個；-移動副G（構(gòu)件5與機(jī)架），1個；總計PL=2（A）+4（B/C/E/F）+1（G）=7；③高副數(shù)PH：D處滾子與凸輪接觸為高副，1個；④局部自由度：D處滾子的轉(zhuǎn)動為局部自由度，需去除（n不變，PH不變）；⑤虛約束：無（假設(shè)無重復(fù)約束）；自由度F=3n-2PL-PH=3×5-2×7-1=15-14-1=0。（注：若機(jī)構(gòu)自由度為0，說明無法運動，可能存在虛約束未識別，需重新檢查。）2.（15分）設(shè)計一對標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動，已知傳遞功率P=10kW，小齒輪轉(zhuǎn)速n?=960r/min，傳動比i=3，許用接觸應(yīng)力[σ_H]=600MPa，許用彎曲應(yīng)力[σ_F]=300MPa，試確定模數(shù)m和齒數(shù)z?（z?=iz?）。（提示：接觸疲勞強(qiáng)度公式：m≥√[(2KT?(u+1))/(φ_du[σ_H]^2z?^2)]；彎曲疲勞強(qiáng)度公式：σ_F=2KT?Y_FaY_Sa/(bm^2z?)≤[σ_F]；取K=1.2，φ_d=1，u=i=3，Y_Fa1=2.8，Y_Sa1=1.55）解答：步驟1：計算小齒輪扭矩T?T?=9550×103×P/n?=9550×103×10/960≈99479N·mm步驟2：按接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計模數(shù)m接觸強(qiáng)度公式變形得：m≥√[(2KT?(u+1))/(φ_du[σ_H]^2z?^2)]代入數(shù)據(jù)（假設(shè)z?=20）：m≥√[(2×1.2×99479×(3+1))/(1×3×6002×202)]=√[(2×1.2×99479×4)/(1×3×360000×400)]=√[(955958.4)/(432000000)]≈√0.002213≈0.047mm（不合理，說明z?假設(shè)過?。┲匦录僭O(shè)z?=25（通常z?=20-40）：m≥√[(2×1.2×99479×4)/(1×3×6002×252)]=√[(955958.4)/(1×3×360000×625)]=√[955958.4/675000000]≈√0.001416≈0.0376mm（仍過小，需考慮模數(shù)標(biāo)準(zhǔn)系列）實際設(shè)計中，接觸強(qiáng)度公式通常用于校核，彎曲強(qiáng)度更易成為設(shè)計依據(jù)。步驟3：按彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計模數(shù)m彎曲強(qiáng)度公式中，b=φ_dmz?=1×m×z?σ_F=2KT?Y_FaY_Sa/(bm^2z?)=2×1.2×99479×2.8×1.55/(m×z?×m2×z?)=(2×1.2×99479×2.8×1.55)/(m3z?2)≤300整理得：m3≥(2×1.2×99479×2.8×1.55)/(300z?2)取z?=20：m3≥(2×1.2×99479×2.8×1.55)/(300×400)=(2×1.2×99479×4.34)/120000≈(1037000)/120000≈8.64m≥2.05mm，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=2.5mm（或m=2mm，需校核）步驟4：驗證接觸強(qiáng)度（以m=2.5mm，z?=20為例）z?=3×20=60，分度圓直徑d?=mz?=50mm，d?=150mm，中心距a=(50+150)/2=100mm接觸應(yīng)力σ_H=Z_HZ_EZ_ε√[(2KT?(u+1))/(bd?2u)]（簡化計算）Z_H=2.5（標(biāo)準(zhǔn)直齒輪），Z_E=189.8√MPa，Z_ε=1（近似），b=φ_dd?=1×50=50mmσ_H=2.5×189.8×1×√[(2×1.2×99479×4)/(50×502×3)]≈474.5×√[(955958.4)/(375000)]≈474.5×√2.55≈474.5×1.597≈758MPa超過[σ_H]=600MPa，需調(diào)整參數(shù)（增大z?或m）。重新取z?=25，m=2.5mm：d?=62.5mm，b=62.5mm，σ_H=2.5×189.8×√[(2×1.2×9