2025年機械設(shè)計基礎(chǔ)考試卷及答案一、單項選擇題1.在機械設(shè)計中，“等強度原則”是指（）A.各零件的材料強度相等B.各零件的應(yīng)力相等C.各零件危險截面的強度相等D.各零件所受的載荷相等答案：C解析：等強度原則是指在設(shè)計機械時，使各零件危險截面的強度相等，這樣可以充分發(fā)揮材料的性能，避免某些零件因強度過高而造成材料浪費，某些零件因強度過低而提前失效。選項A各零件材料強度相等不一定能保證危險截面強度相等；選項B應(yīng)力相等不代表強度相等；選項D各零件所受載荷相等與等強度原則并無直接關(guān)聯(lián)。2.下列螺紋中，常用于聯(lián)接的螺紋是（）A.三角形螺紋B.矩形螺紋C.梯形螺紋D.鋸齒形螺紋答案：A解析：三角形螺紋的牙型角大，自鎖性能好，而且牙根厚、強度高，主要用于聯(lián)接。矩形螺紋效率高，但牙根強度低，且沒有自鎖性，常用于傳動。梯形螺紋效率較高，牙根強度也較高，是應(yīng)用最廣泛的傳動螺紋。鋸齒形螺紋綜合了矩形螺紋效率高和三角形螺紋牙根強度高的特點，常用于單向受力的傳動。3.平鍵聯(lián)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：B解析：平鍵聯(lián)接工作時，鍵的兩側(cè)面是工作面，主要承受擠壓和剪切作用。一般來說，鍵的剪切強度足夠，而鍵與輪轂、軸的配合面可能會因擠壓而破壞，所以平鍵聯(lián)接的主要失效形式是鍵的擠壓破壞。選項A鍵的剪切破壞一般不是主要失效形式；選項C輪轂的擠壓破壞是與鍵的擠壓破壞相關(guān)聯(lián)，但通常認(rèn)為鍵本身的擠壓破壞更為關(guān)鍵；選項D軸的剪切破壞一般不是平鍵聯(lián)接的主要失效形式。4.帶傳動在工作時，產(chǎn)生彈性滑動是由于（）A.帶的預(yù)緊力不夠B.帶的緊邊和松邊拉力不等C.帶的彈性變形D.帶與帶輪間的摩擦力不夠答案：C解析：帶傳動工作時，由于帶的彈性變形，在帶繞過主動輪時，帶的速度逐漸低于主動輪的圓周速度；在帶繞過從動輪時，帶的速度逐漸高于從動輪的圓周速度，這種由于帶的彈性變形而引起的帶與帶輪間的相對滑動稱為彈性滑動。選項A帶的預(yù)緊力不夠主要影響帶傳動的承載能力；選項B帶的緊邊和松邊拉力不等是彈性滑動產(chǎn)生的一個因素，但不是根本原因；選項D帶與帶輪間的摩擦力不夠會導(dǎo)致打滑，而不是彈性滑動。5.鏈傳動中，鏈節(jié)數(shù)常取偶數(shù)，是為了（）A.使鏈條與鏈輪輪齒磨損均勻B.避免采用過渡鏈節(jié)C.使鏈傳動平穩(wěn)D.提高鏈傳動的效率答案：B解析：當(dāng)鏈節(jié)數(shù)為偶數(shù)時，可以采用開口銷或彈簧夾等方式連接鏈條，避免采用過渡鏈節(jié)。過渡鏈節(jié)的鏈板要受到附加的彎曲應(yīng)力，其強度較低，會降低鏈條的承載能力。選項A使鏈條與鏈輪輪齒磨損均勻與鏈節(jié)數(shù)取偶數(shù)并無直接關(guān)系；選項C鏈傳動的平穩(wěn)性主要與鏈輪的轉(zhuǎn)速、鏈條的節(jié)距等因素有關(guān)；選項D鏈傳動的效率主要與鏈的類型、潤滑情況等因素有關(guān)。6.齒輪傳動中，輪齒的齒面疲勞點蝕通常首先出現(xiàn)在（）A.齒頂部分B.齒根部分C.節(jié)線附近的齒根表面D.節(jié)線附近的齒頂表面答案：C解析：在齒輪傳動中，節(jié)線附近的齒根表面同時承受較大的接觸應(yīng)力和摩擦力，而且潤滑條件較差，容易產(chǎn)生疲勞裂紋，進(jìn)而發(fā)展成疲勞點蝕。選項A齒頂部分的接觸應(yīng)力相對較??；選項B齒根部分雖然承受較大的彎曲應(yīng)力，但接觸應(yīng)力不是導(dǎo)致點蝕的主要因素；選項D節(jié)線附近的齒頂表面的受力情況不如齒根表面惡劣。7.蝸桿傳動中，蝸桿的頭數(shù)越少，則（）A.傳動效率越高B.自鎖性越好C.承載能力越大D.傳動比越小答案：B解析：蝸桿的頭數(shù)越少，導(dǎo)程角越小，自鎖性越好。選項A蝸桿頭數(shù)越少，傳動效率越低；選項C承載能力主要與蝸桿和蝸輪的材料、尺寸等因素有關(guān)，與蝸桿頭數(shù)關(guān)系不大；選項D傳動比等于蝸輪齒數(shù)與蝸桿頭數(shù)之比，蝸桿頭數(shù)越少，傳動比越大。8.滾動軸承的基本額定壽命是指（）A.一批同型號的軸承在相同條件下運轉(zhuǎn)，其中90%的軸承發(fā)生疲勞點蝕前的總轉(zhuǎn)數(shù)或工作小時數(shù)B.一個軸承在額定載荷作用下的工作小時數(shù)C.一個軸承在實際載荷作用下的工作小時數(shù)D.一批同型號的軸承在相同條件下運轉(zhuǎn)，其中10%的軸承發(fā)生疲勞點蝕前的總轉(zhuǎn)數(shù)或工作小時數(shù)答案：A解析：滾動軸承的基本額定壽命是指一批同型號的軸承在相同條件下運轉(zhuǎn)，其中90%的軸承發(fā)生疲勞點蝕前的總轉(zhuǎn)數(shù)或工作小時數(shù)。選項B額定載荷作用下的工作小時數(shù)沒有體現(xiàn)出90%的概率；選項C實際載荷作用下的工作小時數(shù)不是基本額定壽命的定義；選項D說法錯誤，是90%的軸承未發(fā)生疲勞點蝕。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(zhuǎn)矩C.防止機器發(fā)生過載D.補償兩軸的相對位移答案：B解析：聯(lián)軸器和離合器的主要作用是將兩軸聯(lián)接起來，傳遞運動和轉(zhuǎn)矩。選項A緩沖、減振一般是彈性聯(lián)軸器或帶有緩沖裝置的離合器的附加功能；選項C防止機器發(fā)生過載一般是安全聯(lián)軸器或安全離合器的功能；選項D補償兩軸的相對位移是一些撓性聯(lián)軸器的功能，但不是主要作用。10.在下列四種類型的聯(lián)軸器中，能補償兩軸的相對位移以及可緩和沖擊、吸收振動的是（）A.凸緣聯(lián)軸器B.齒式聯(lián)軸器C.萬向聯(lián)軸器D.彈性套柱銷聯(lián)軸器答案：D解析：彈性套柱銷聯(lián)軸器利用彈性套的彈性變形來補償兩軸的相對位移，同時彈性套還能緩和沖擊、吸收振動。選項A凸緣聯(lián)軸器屬于剛性聯(lián)軸器，不能補償兩軸的相對位移，也沒有緩沖減振作用；選項B齒式聯(lián)軸器能補償兩軸的相對位移，但緩沖減振能力較差；選項C萬向聯(lián)軸器主要用于兩軸有較大夾角的場合，補償相對位移的方式與彈性套柱銷聯(lián)軸器不同，且緩沖減振能力也不強。二、填空題1.機械是_____、_____和_____的總稱。答案：機器、機構(gòu)、構(gòu)件2.螺紋的主要參數(shù)有_____、_____、_____、_____等。答案：大徑、小徑、中徑、螺距3.帶傳動的主要失效形式是_____和_____。答案：打滑、疲勞破壞4.齒輪傳動的主要失效形式有_____、_____、_____、_____和_____。答案：輪齒折斷、齒面疲勞點蝕、齒面磨損、齒面膠合、塑性變形5.滾動軸承由_____、_____、_____和_____四部分組成。答案：內(nèi)圈、外圈、滾動體、保持架6.軸按所受載荷的不同可分為_____、_____和_____。答案：心軸、轉(zhuǎn)軸、傳動軸7.聯(lián)軸器可分為_____聯(lián)軸器和_____聯(lián)軸器兩大類。答案：剛性、撓性8.機械設(shè)計的一般程序包括_____、_____、_____、_____和_____等階段。答案：計劃階段、方案設(shè)計階段、技術(shù)設(shè)計階段、施工設(shè)計階段、改進(jìn)設(shè)計階段9.平面四桿機構(gòu)的基本形式有_____、_____和_____。答案：曲柄搖桿機構(gòu)、雙曲柄機構(gòu)、雙搖桿機構(gòu)10.凸輪機構(gòu)按凸輪的形狀可分為_____、_____和_____。答案：盤形凸輪、圓柱凸輪、圓錐凸輪三、判斷題1.機械零件的設(shè)計準(zhǔn)則就是強度準(zhǔn)則。（）答案：×解析：機械零件的設(shè)計準(zhǔn)則除了強度準(zhǔn)則外，還有剛度準(zhǔn)則、壽命準(zhǔn)則、振動穩(wěn)定性準(zhǔn)則等。強度準(zhǔn)則只是保證零件在載荷作用下不發(fā)生破壞的基本準(zhǔn)則，但在很多情況下，還需要考慮其他方面的性能要求。2.三角形螺紋具有良好的自鎖性能，常用于傳動。（）答案：×解析：三角形螺紋主要用于聯(lián)接，雖然具有良好的自鎖性能，但由于其牙型角大，摩擦阻力大，效率較低，不適合用于傳動。傳動一般采用矩形螺紋、梯形螺紋等效率較高的螺紋。3.帶傳動的彈性滑動是不可避免的，而打滑是可以避免的。（）答案：√解析：帶傳動的彈性滑動是由于帶的彈性變形引起的，只要帶傳動工作，就會存在彈性變形，所以彈性滑動是不可避免的。而打滑是由于過載引起的，只要合理設(shè)計帶傳動，避免過載，就可以避免打滑。4.鏈傳動能保證準(zhǔn)確的平均傳動比，但不能保證瞬時傳動比。（）答案：√解析：鏈傳動的平均傳動比等于主動鏈輪和從動鏈輪的齒數(shù)之比，是準(zhǔn)確的。但由于鏈條的多邊形效應(yīng)，在傳動過程中，鏈速和從動鏈輪的角速度是周期性變化的，所以不能保證瞬時傳動比。5.齒輪傳動中，齒面接觸強度主要取決于齒輪的模數(shù)。（）答案：×解析：齒輪傳動的齒面接觸強度主要取決于齒輪的分度圓直徑，而不是模數(shù)。模數(shù)主要影響齒輪的彎曲強度。增大分度圓直徑可以降低接觸應(yīng)力，提高齒面接觸強度。6.蝸桿傳動的效率主要取決于蝸桿的頭數(shù)和導(dǎo)程角。（）答案：√解析：蝸桿的頭數(shù)越多，導(dǎo)程角越大，蝸桿傳動的效率越高。因為頭數(shù)多和導(dǎo)程角大可以減小摩擦損失，提高傳動效率。7.滾動軸承的基本額定動載荷是指軸承在額定壽命下所能承受的最大載荷。（）答案：√解析：滾動軸承的基本額定動載荷是指一批同型號的軸承在相同條件下運轉(zhuǎn)，其中90%的軸承在達(dá)到基本額定壽命時所能承受的恒定載荷，也就是在額定壽命下所能承受的最大載荷。8.聯(lián)軸器和離合器都可以在機器運轉(zhuǎn)過程中隨時實現(xiàn)兩軸的聯(lián)接和分離。（）答案：×解析：聯(lián)軸器一般是在機器停車后才能實現(xiàn)兩軸的聯(lián)接和分離，而離合器可以在機器運轉(zhuǎn)過程中隨時實現(xiàn)兩軸的聯(lián)接和分離。9.平面四桿機構(gòu)中，曲柄存在的條件是最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和，且最短桿為連架桿或機架。（）答案：√解析：這是平面四桿機構(gòu)中曲柄存在的必要條件。當(dāng)最短桿為連架桿時，機構(gòu)為曲柄搖桿機構(gòu)；當(dāng)最短桿為機架時，機構(gòu)為雙曲柄機構(gòu)。10.凸輪機構(gòu)中，從動件的運動規(guī)律只取決于凸輪的輪廓曲線。（）答案：√解析：凸輪機構(gòu)中，凸輪的輪廓曲線決定了從動件的位移、速度和加速度等運動規(guī)律。不同的凸輪輪廓曲線會使從動件產(chǎn)生不同的運動規(guī)律。四、簡答題1.簡述機械設(shè)計的基本要求。(1).功能要求：機械應(yīng)能實現(xiàn)預(yù)定的功能，滿足生產(chǎn)和生活的需要。(2).可靠性要求：機械在規(guī)定的條件和時間內(nèi)，應(yīng)能正常工作，不發(fā)生故障。(3).經(jīng)濟(jì)性要求：在設(shè)計和制造過程中，應(yīng)盡量降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。(4).安全性要求：機械應(yīng)具有良好的安全性能，避免對操作人員和周圍環(huán)境造成危害。(5).環(huán)保性要求：機械的設(shè)計和使用應(yīng)符合環(huán)保要求，減少對環(huán)境的污染。(6).操作舒適性要求：機械的操作應(yīng)方便、舒適，減輕操作人員的勞動強度。2.簡述螺紋聯(lián)接的防松方法。(1).摩擦防松：利用附加摩擦力來防止螺紋副相對轉(zhuǎn)動，如彈簧墊圈、對頂螺母等。(2).機械防松：利用機械裝置將螺紋副鎖住，如開口銷與六角開槽螺母、止動墊圈等。(3).永久防松：通過焊接、沖點、涂膠粘劑等方法，使螺紋副之間形成永久性的聯(lián)接，防止松動。3.簡述帶傳動的優(yōu)缺點。優(yōu)點：-(1).適用于兩軸中心距較大的傳動。-(2).帶具有彈性，可緩沖吸振，傳動平穩(wěn)，噪聲小。-(3).過載時帶會在帶輪上打滑，可防止其他零件損壞，起到安全保護(hù)作用。-(4).結(jié)構(gòu)簡單，制造、安裝和維護(hù)方便，成本低。缺點：-(1).存在彈性滑動，不能保證準(zhǔn)確的傳動比。-(2).傳動效率較低，帶的壽命較短。-(3).帶傳動需要張緊，對軸和軸承的作用力較大。-(4).外廓尺寸較大，不緊湊。4.簡述齒輪傳動的設(shè)計準(zhǔn)則。(1).對于閉式軟齒面齒輪傳動，通常先按齒面接觸強度進(jìn)行設(shè)計，然后校核齒根彎曲強度。因為軟齒面齒輪的主要失效形式是齒面疲勞點蝕。(2).對于閉式硬齒面齒輪傳動，一般先按齒根彎曲強度進(jìn)行設(shè)計，然后校核齒面接觸強度。因為硬齒面齒輪的主要失效形式是輪齒折斷。(3).對于開式齒輪傳動，主要失效形式是齒面磨損和輪齒折斷，通常只按齒根彎曲強度進(jìn)行設(shè)計，并適當(dāng)增大模數(shù)以考慮磨損的影響。5.簡述滾動軸承的選擇步驟。(1).確定軸承的類型：根據(jù)工作條件（如載荷性質(zhì)、方向、大小，轉(zhuǎn)速，調(diào)心要求等）選擇合適的軸承類型。(2).確定軸承的尺寸：根據(jù)軸承所受的載荷和轉(zhuǎn)速，計算軸承的基本額定動載荷或基本額定靜載荷，然后根據(jù)計算結(jié)果選擇合適的軸承尺寸。(3).校核軸承的壽命：對于重要的軸承，需要校核其壽命是否滿足要求。(4).考慮其他因素：如軸承的安裝、拆卸、潤滑、密封等因素，確保軸承的正常工作。6.簡述軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)滿足的要求。(1).軸應(yīng)具有合理的外形和尺寸，以滿足零件的安裝、定位和固定要求。(2).軸應(yīng)具有良好的工藝性，便于加工和裝配。(3).軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)有利于提高軸的強度和剛度，避免應(yīng)力集中。(4).軸應(yīng)便于維護(hù)和檢修，如設(shè)置必要的拆卸空間和通道。7.簡述平面四桿機構(gòu)的演化方法。(1).改變構(gòu)件的形狀和尺寸：通過改變構(gòu)件的長度、形狀等，可以得到不同類型的四桿機構(gòu)。例如，將曲柄搖桿機構(gòu)中的連桿長度增大，可能會演變成雙搖桿機構(gòu)。(2).改變運動副的形式：將轉(zhuǎn)動副改為移動副，可得到含有移動副的四桿機構(gòu)，如曲柄滑塊機構(gòu)。(3).選取不同的構(gòu)件為機架：選取不同的構(gòu)件作為機架，可以得到不同的四桿機構(gòu)類型。例如，在曲柄搖桿機構(gòu)中，若選取最短桿為機架，則得到雙曲柄機構(gòu)；若選取最短桿的對邊為機架，則得到雙搖桿機構(gòu)。8.簡述凸輪機構(gòu)的特點。優(yōu)點：-(1).可以實現(xiàn)從動件的各種復(fù)雜運動規(guī)律，滿足不同的工作要求。-(2).結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，設(shè)計方便。-(3).響應(yīng)速度快，適用于高速運動場合。缺點：-(1).凸輪與從動件之間為高副接觸，容易磨損，壽命較短。-(2).凸輪輪廓曲線的加工較困難，成本較高。-(3).凸輪機構(gòu)的動力學(xué)性能較差，存在較大的慣性力和沖擊。9.簡述聯(lián)軸器和離合器的區(qū)別。(1).聯(lián)接方式：聯(lián)軸器在機器停車后才能實現(xiàn)兩軸的聯(lián)接和分離；而離合器可以在機器運轉(zhuǎn)過程中隨時實現(xiàn)兩軸的聯(lián)接和分離。(2).應(yīng)用場合：聯(lián)軸器主要用于將兩軸永久性地聯(lián)接起來，傳遞運動和轉(zhuǎn)矩；離合器常用于需要經(jīng)常離合的場合，如機床的變速機構(gòu)、汽車的傳動系統(tǒng)等。(3).結(jié)構(gòu)特點：聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)相對簡單，一般由兩個半聯(lián)軸器和聯(lián)接件組成；離合器的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，通常需要有控制離合的裝置。10.簡述機械零件的疲勞破壞過程。(1).裂紋萌生：在交變載荷作用下，零件表面或內(nèi)部的應(yīng)力集中處，如缺口、圓角、材料缺陷等部位，首先產(chǎn)生微觀裂紋。(2).裂紋擴展：微觀裂紋在交變載荷的繼續(xù)作用下，逐漸擴展成宏觀裂紋。裂紋擴展分為兩個階段，第一階段裂紋沿與正應(yīng)力約成45°的方向擴展，第二階段裂紋擴展方向與正應(yīng)力垂直。(3).斷裂：當(dāng)裂紋擴展到一定程度時，零件的剩余截面無法承受載荷，發(fā)生突然斷裂。疲勞斷裂的斷口一般分為光滑區(qū)和粗糙區(qū)，光滑區(qū)是裂紋擴展形成的，粗糙區(qū)是最終斷裂形成的。五、計算題1.已知一普通螺栓聯(lián)接，所受