《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》試題庫及答案一、選擇題1.平面四桿機(jī)構(gòu)中，若各桿長度分別為a=40mm，b=60mm，c=60mm，d=70mm，當(dāng)以a為機(jī)架，則該四桿機(jī)構(gòu)為（）A.雙曲柄機(jī)構(gòu)B.雙搖桿機(jī)構(gòu)C.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)D.以上答案均不對答案：A解析：根據(jù)平面四桿機(jī)構(gòu)的曲柄存在條件，最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和，且最短桿為機(jī)架時，機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)。本題中(a=40mm)為最短桿，(d=70mm)為最長桿，(a+d=40+70=110mm)，(b+c=60+60=120mm)，滿足(a+d≤b+c)，且以(a)為機(jī)架，所以該四桿機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)。2.帶傳動工作時產(chǎn)生彈性滑動是因?yàn)椋ǎ〢.帶的預(yù)緊力不夠B.帶的緊邊和松邊拉力不等C.帶繞過帶輪時有離心力D.帶和帶輪間的摩擦力不夠答案：B解析：帶傳動工作時，由于緊邊和松邊拉力不等，使帶的彈性變形量在緊邊和松邊不同，從而導(dǎo)致帶在帶輪上產(chǎn)生彈性滑動。帶的預(yù)緊力不夠、帶和帶輪間的摩擦力不夠會導(dǎo)致打滑，而帶繞過帶輪時有離心力主要影響帶的張緊力，但不是產(chǎn)生彈性滑動的原因。3.一對標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動，已知(z_1=18)，(z_2=72)，則這對齒輪的彎曲強(qiáng)度（）A.大齒輪高B.小齒輪高C.一樣高D.與齒輪的寬度有關(guān)答案：A解析：在一對標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動中，彎曲強(qiáng)度主要取決于齒形系數(shù)(Y_F)和應(yīng)力修正系數(shù)(Y_S)。小齒輪的齒數(shù)(z_1=18)，大齒輪的齒數(shù)(z_2=72)，小齒輪的齒形系數(shù)(Y_{F1})和應(yīng)力修正系數(shù)(Y_{S1})乘積大于大齒輪的(Y_{F2})和(Y_{S2})乘積，在其他條件相同的情況下，大齒輪的彎曲強(qiáng)度高。4.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(yùn)轉(zhuǎn)，其中90%的軸承所能達(dá)到的壽命B.一個軸承在額定載荷作用下所能達(dá)到的壽命C.一個軸承在實(shí)際載荷作用下所能達(dá)到的壽命D.一批同型號的軸承在相同條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，其中10%的軸承所能達(dá)到的壽命答案：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(yùn)轉(zhuǎn)，其中90%的軸承所能達(dá)到的壽命。它是在一定的載荷條件和運(yùn)轉(zhuǎn)條件下定義的。5.普通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.軸的剪切破壞D.輪轂的擠壓破壞答案：B解析：普通平鍵連接工作時，主要承受擠壓和剪切作用。一般來說，鍵的剪切強(qiáng)度足夠，其主要失效形式是鍵與輪轂、軸之間的擠壓破壞。6.螺紋連接防松的根本問題在于（）A.增加螺紋連接的軸向力B.增加螺紋連接的橫向力C.防止螺紋副的相對轉(zhuǎn)動D.增加螺紋連接的剛度答案：C解析：螺紋連接防松的根本目的是防止螺紋副在工作過程中發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，從而保證連接的可靠性。增加軸向力、橫向力和剛度等方法可能有助于提高連接的穩(wěn)定性，但不是防松的根本問題。7.在蝸桿傳動中，通常的傳動形式是（）A.蝸桿主動，蝸輪從動B.蝸輪主動，蝸桿從動C.兩者均可D.以上答案均不對答案：A解析：在蝸桿傳動中，由于蝸桿的螺旋升角較小，通常是蝸桿主動，蝸輪從動，以實(shí)現(xiàn)較大的傳動比和較好的傳動效率。如果蝸輪主動，會出現(xiàn)自鎖現(xiàn)象，且效率極低。8.下列聯(lián)軸器中，能補(bǔ)償兩軸的相對位移并可緩沖、吸振的是（）A.凸緣聯(lián)軸器B.齒式聯(lián)軸器C.彈性套柱銷聯(lián)軸器D.萬向聯(lián)軸器答案：C解析：凸緣聯(lián)軸器屬于剛性聯(lián)軸器，不能補(bǔ)償兩軸的相對位移，也無緩沖、吸振作用；齒式聯(lián)軸器能補(bǔ)償兩軸的相對位移，但無緩沖、吸振作用；彈性套柱銷聯(lián)軸器利用彈性套的彈性變形來補(bǔ)償兩軸的相對位移，并可緩沖、吸振；萬向聯(lián)軸器主要用于兩軸有較大夾角的場合，能補(bǔ)償角度位移，但緩沖、吸振能力較弱。9.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，軸肩和軸環(huán)的作用是（）A.便于軸的加工B.便于安裝齒輪等零件C.使軸上零件獲得軸向定位D.提高軸的強(qiáng)度答案：C解析：軸肩和軸環(huán)的主要作用是使軸上的零件獲得軸向定位，保證零件在軸上的位置準(zhǔn)確，防止零件沿軸向移動。雖然在一定程度上也可能對軸的加工和零件安裝有一定影響，但不是其主要作用，且軸肩和軸環(huán)處可能會產(chǎn)生應(yīng)力集中，不一定能提高軸的強(qiáng)度。10.下列機(jī)構(gòu)中，不屬于間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)的是（）A.棘輪機(jī)構(gòu)B.槽輪機(jī)構(gòu)C.凸輪機(jī)構(gòu)D.不完全齒輪機(jī)構(gòu)答案：C解析：棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)和不完全齒輪機(jī)構(gòu)都屬于間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)，它們能將主動件的連續(xù)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為從動件的間歇運(yùn)動。而凸輪機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的運(yùn)動規(guī)律，但不一定是間歇運(yùn)動。二、填空題1.平面機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條件是___。答案：機(jī)構(gòu)的自由度大于零，且等于原動件的數(shù)目2.帶傳動的主要失效形式是_和_。答案：打滑；疲勞破壞3.齒輪傳動的主要失效形式有_、_、_、_和齒面膠合。答案：輪齒折斷；齒面磨損；齒面接觸疲勞（點(diǎn)蝕）；齒面塑性變形4.滾動軸承由_、_、___和保持架組成。答案：內(nèi)圈；外圈；滾動體5.螺紋連接的防松方法按工作原理可分為_、_和___。答案：摩擦防松；機(jī)械防松；永久防松6.蝸桿傳動的失效形式主要有_、_和齒面膠合。答案：齒面磨損；齒面疲勞點(diǎn)蝕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.軸按所受載荷的不同可分為_、_和___。答案：心軸；傳動軸；轉(zhuǎn)軸9.凸輪機(jī)構(gòu)按凸輪的形狀可分為_凸輪、_凸輪和___凸輪。答案：盤形；圓柱；移動10.四桿機(jī)構(gòu)的急回特性用_來衡量，其值越_，急回特性越顯著。答案：行程速比系數(shù)(K)；大三、判斷題1.平面四桿機(jī)構(gòu)中，若最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和，則一定有曲柄存在。()答案：×解析：平面四桿機(jī)構(gòu)中，若最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和，還需滿足最短桿為連架桿或機(jī)架時，才會有曲柄存在。若最短桿為連桿，則無曲柄存在。2.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：由于帶的彈性變形和緊邊、松邊拉力差的存在，帶傳動的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(jì)和使用帶傳動，避免過載，打滑是可以避免的。3.一對標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動，只要模數(shù)相等，它們就可以正確嚙合。()答案：×解析：一對標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動，正確嚙合的條件是模數(shù)相等且壓力角相等。僅模數(shù)相等不能保證兩齒輪正確嚙合。4.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：√解析：滾動軸承的基本額定動載荷(C)是指軸承在一定的壽命和可靠度要求下，所能承受的最大載荷。(C)值越大，說明軸承在相同條件下能承受的載荷越大，即承載能力越高。5.普通平鍵連接的鍵的長度應(yīng)略小于輪轂的長度。()答案：√解析：普通平鍵連接時，鍵的長度略小于輪轂的長度，這樣可以保證鍵在輪轂中安裝合適，避免鍵過長而影響安裝和使用。6.螺紋連接采用雙螺母防松是屬于摩擦防松。()答案：√解析：雙螺母防松是通過擰緊兩個螺母，使螺母與螺母之間、螺母與被連接件之間產(chǎn)生摩擦力，從而防止螺紋副的相對轉(zhuǎn)動，屬于摩擦防松方法。7.蝸桿傳動中，蝸桿的頭數(shù)越多，傳動效率越高。()答案：√解析：在蝸桿傳動中，蝸桿的頭數(shù)越多，螺旋升角越大，相對滑動速度減小，摩擦損失減小，傳動效率越高。8.彈性套柱銷聯(lián)軸器適用于兩軸有較大相對位移的場合。()答案：×解析：彈性套柱銷聯(lián)軸器雖然能補(bǔ)償兩軸的相對位移，但補(bǔ)償能力有限，適用于兩軸有較小相對位移、載荷平穩(wěn)、啟動頻繁的場合。對于兩軸有較大相對位移的場合，應(yīng)選用其他補(bǔ)償能力更強(qiáng)的聯(lián)軸器。9.轉(zhuǎn)軸是既承受轉(zhuǎn)矩又承受彎矩的軸。()答案：√解析：轉(zhuǎn)軸在工作過程中，既要傳遞轉(zhuǎn)矩，又要承受由于零件重力、皮帶拉力等引起的彎矩，所以轉(zhuǎn)軸是既承受轉(zhuǎn)矩又承受彎矩的軸。10.凸輪機(jī)構(gòu)中，從動件的運(yùn)動規(guī)律取決于凸輪的輪廓曲線。()答案：√解析：在凸輪機(jī)構(gòu)中，凸輪的輪廓曲線決定了從動件在不同位置的位移、速度和加速度等運(yùn)動參數(shù)，所以從動件的運(yùn)動規(guī)律取決于凸輪的輪廓曲線。四、簡答題1.簡述平面四桿機(jī)構(gòu)的類型及其特點(diǎn)。(1).曲柄搖桿機(jī)構(gòu)：有一個曲柄和一個搖桿。特點(diǎn)是能將曲柄的連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為搖桿的往復(fù)擺動，且具有急回特性和死點(diǎn)位置。(2).雙曲柄機(jī)構(gòu)：具有兩個曲柄。特點(diǎn)是兩曲柄可作不等速同向轉(zhuǎn)動或反向轉(zhuǎn)動，常用于汽車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)等。(3).雙搖桿機(jī)構(gòu)：具有兩個搖桿。特點(diǎn)是兩搖桿可作往復(fù)擺動，當(dāng)連桿與某一搖桿共線時，也會出現(xiàn)死點(diǎn)位置。2.帶傳動的彈性滑動和打滑有什么區(qū)別？(1).產(chǎn)生原因：彈性滑動是由于帶的彈性變形和緊邊、松邊拉力差引起的；打滑是由于過載，帶與帶輪間的摩擦力不足以傳遞載荷而產(chǎn)生的。(2).性質(zhì)：彈性滑動是帶傳動不可避免的正?，F(xiàn)象；打滑是帶傳動的失效形式，應(yīng)避免。(3).影響：彈性滑動會使帶的速度降低，傳動效率下降；打滑會使帶嚴(yán)重磨損，甚至不能正常工作。3.齒輪傳動的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則有哪些？(1).對于閉式軟齒面齒輪傳動，通常按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核。(2).對于閉式硬齒面齒輪傳動，一般按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再按齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核。(3).對于開式齒輪傳動，主要按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，并適當(dāng)增大模數(shù)以考慮齒面磨損的影響。4.滾動軸承的選擇步驟通常有哪些？(1).了解軸承的工作條件，包括載荷的大小、方向和性質(zhì)，轉(zhuǎn)速，工作溫度等。(2).根據(jù)工作條件和要求，選擇軸承的類型。(3).確定軸承的尺寸，一般根據(jù)軸承的承載能力計(jì)算所需的基本額定動載荷(C)值，然后從軸承標(biāo)準(zhǔn)中選取合適的軸承型號。(4).進(jìn)行軸承的壽命計(jì)算和校核，確保軸承的壽命滿足工作要求。(5).考慮軸承的安裝、拆卸和潤滑等問題。5.螺紋連接的預(yù)緊有什么作用？如何控制預(yù)緊力？作用：預(yù)緊可以增強(qiáng)連接的可靠性和緊密性，防止連接松動和泄漏，提高螺紋連接的疲勞強(qiáng)度?？刂祁A(yù)緊力的方法：(1).控制扭矩法：通過控制擰緊力矩來控制預(yù)緊力，可使用力矩扳手。(2).控制轉(zhuǎn)角法：先將螺母擰到貼合位置，再轉(zhuǎn)過一定角度來達(dá)到所需的預(yù)緊力。(3).測量伸長法：通過測量螺栓的伸長量來控制預(yù)緊力。五、計(jì)算題1.計(jì)算圖1所示平面機(jī)構(gòu)的自由度，并判斷該機(jī)構(gòu)是否具有確定的運(yùn)動（圖中箭頭所示為原動件）。（此處假設(shè)圖1為一個有5個活動構(gòu)件，7個低副，0個高副的平面機(jī)構(gòu)）解：根據(jù)平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算公式(F=3n-2P_L-P_H)，其中(n)為活動構(gòu)件數(shù)，(P_L)為低副數(shù)，(P_H)為高副數(shù)。已知(n=5)，(P_L=7)，(P_H=0)。則(F=3×5-2×7-0=1)。因?yàn)樵瓌蛹?shù)目為1，且自由度(F=1)，自由度大于零且等于原動件數(shù)目，所以該機(jī)構(gòu)具有確定的運(yùn)動。2.一對標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動，已知(m=4mm)，(z_1=20)，(z_2=40)，試計(jì)算：(1).齒輪的分度圓直徑(d_1)、(d_2)；根據(jù)分度圓直徑公式(d=mz)，可得(d_1=mz_1=4×20=80mm)，(d_2=mz_2=4×40=160mm)。(2).齒輪的齒頂圓直徑(d_{a1})、(d_{a2})；對于標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，齒頂高系數(shù)(h_a^*=1)，則(d_{a1}=d_1+2h_a^m=80+2×1×4=88mm)，(d_{a2}=d_2+2h_a^m=160+2×1×4=168mm)。(3).齒輪的齒根圓直徑(d_{f1})、(d_{f2})；頂隙系數(shù)(c^*=0.25)，則(d_{f1}=d_1-2(h_a^*+c^)m=80-2×(1+0.25)×4=70mm)，(d_{f2}=d_2-2(h_a^+c^*)m=160-2×(1+0.25)×4=150mm)。(4).中心距(a)。根據(jù)中心距公式(a=d1+d3.已知一滾動軸承所受徑向載荷(F_r=5000N)，軸向載荷(F_a=2000N)，轉(zhuǎn)速(n=1000r/min)，載荷系數(shù)(f_p=1.2)，試選擇合適的深溝球軸承（已知深溝球軸承的基本額定動載荷計(jì)算公式(C=f_pP(60nLh106)^{13})，預(yù)期壽命(L_{h}=15000h)，當(dāng)(FaFr≤e)時，(X=1)，(Y=0)；當(dāng)(F解：首先計(jì)算(FaFr=20005000=0.4>e=計(jì)算當(dāng)量動載荷(P=XF_r+YF_a=0.56×5000+1.4×2000=2800+2800=5600N)。根據(jù)基本額定動載荷計(jì)算公式(C=f_pP(60nLh106)^{13})，將(f_p(C=1.2×5600×(60×1000×先計(jì)算(60×1000×1500010則(C=1.2×5600×9.65=64608N)。根據(jù)計(jì)算得到的(C)值，查深溝球軸承標(biāo)準(zhǔn)，選擇合適的軸承型號，如6212，其基本額定動載荷(C=62.8kN>64608N)。4.一螺栓組連接，承受橫向載荷(F_R=10000N)，采用4個M12的普通螺栓連接，螺栓的許用拉應(yīng)力([σ]=120MPa)，接合面間的摩擦系數(shù)(f=0.15)，可靠性系數(shù)(K_f=1.2)，試計(jì)算該螺栓組連接是否安全。解：每個螺栓所需的預(yù)緊力(F_0)：由(K_fF_R=zfF_0)（(z)為