((完整版))機械設(shè)計基礎(chǔ)試題庫及答案詳解一、選擇題1.平面機構(gòu)中，若引入一個低副，將引入（）個約束。A.1B.2C.3D.4答案：B解析：低副是面接觸的運動副，包括轉(zhuǎn)動副和移動副。引入一個低副會限制兩個自由度，即引入2個約束。2.鉸鏈四桿機構(gòu)中，若最短桿與最長桿長度之和小于其余兩桿長度之和，則為了獲得曲柄搖桿機構(gòu)，其機架應(yīng)取（）。A.最短桿B.最短桿的相鄰桿C.最短桿的相對桿D.任何一桿答案：B解析：根據(jù)鉸鏈四桿機構(gòu)的曲柄存在條件，當(dāng)最短桿與最長桿長度之和小于其余兩桿長度之和時，取最短桿的相鄰桿為機架，可得到曲柄搖桿機構(gòu)；取最短桿為機架，得到雙曲柄機構(gòu)；取最短桿的相對桿為機架，得到雙搖桿機構(gòu)。3.在凸輪機構(gòu)中，（）從動件的行程不能太大。A.尖頂B.滾子C.平底D.曲面答案：C解析：平底從動件的優(yōu)點是與凸輪輪廓接觸處易形成油膜，潤滑狀況好，摩擦阻力小。但由于平底的尺寸限制，其行程不能太大。4.漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動，已知中心距(a=160mm)，傳動比(i=3)，小齒輪齒數(shù)(z_1=20)，則大齒輪齒數(shù)(z_2)和模數(shù)(m)分別為（）。A.(z_2=60)，(m=4)B.(z_2=60)，(m=2)C.(z_2=80)，(m=2)D.(z_2=80)，(m=4)答案：A解析：由傳動比(i=z2z1)，可得(z_2=i×z_1=3×20=60)。又因為中心距(a=m(z1+z25.帶傳動工作時，帶中的應(yīng)力是（）。A.靜應(yīng)力B.對稱循環(huán)變應(yīng)力C.脈動循環(huán)變應(yīng)力D.非對稱循環(huán)變應(yīng)力答案：D解析：帶傳動工作時，帶中的應(yīng)力有拉應(yīng)力、離心應(yīng)力和彎曲應(yīng)力。帶每繞轉(zhuǎn)一周，應(yīng)力是按非對稱循環(huán)變化的。6.鏈傳動中，鏈節(jié)數(shù)常取偶數(shù)，是為了（）。A.保證傳動比恒定B.使鏈傳動平穩(wěn)C.避免采用過渡鏈節(jié)D.提高鏈的強度答案：C解析：當(dāng)鏈節(jié)數(shù)為偶數(shù)時，可采用開口銷或彈簧卡片來固定鏈節(jié)；當(dāng)鏈節(jié)數(shù)為奇數(shù)時，需要采用過渡鏈節(jié)，過渡鏈節(jié)的強度較低，所以鏈節(jié)數(shù)常取偶數(shù)以避免采用過渡鏈節(jié)。7.普通平鍵的主要失效形式是（）。A.工作面的壓潰和磨損B.鍵的剪斷C.鍵的扭轉(zhuǎn)D.鍵的彎曲答案：A解析：普通平鍵是靠鍵與鍵槽側(cè)面的擠壓來傳遞轉(zhuǎn)矩的，其主要失效形式是工作面的壓潰和磨損。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%的軸承所能達到的壽命B.一個軸承在正常情況下所能達到的壽命C.一批同型號的軸承在相同條件下運轉(zhuǎn)，其中10%的軸承所能達到的壽命D.所有軸承能達到的平均壽命答案：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轉(zhuǎn)，其中90%的軸承所能達到的壽命。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連接兩軸，使兩軸一起轉(zhuǎn)動并傳遞運動和轉(zhuǎn)矩。10.在蝸桿傳動中，通常（）為主動件。A.蝸桿B.蝸輪C.蝸桿或蝸輪均可D.視具體情況而定答案：A解析：在蝸桿傳動中，通常蝸桿為主動件，將運動和動力傳遞給蝸輪。二、填空題1.平面機構(gòu)具有確定運動的條件是___。答案：機構(gòu)的自由度大于零，且等于原動件的數(shù)目2.凸輪機構(gòu)按從動件的端部形狀可分為_、_和___三種。答案：尖頂從動件、滾子從動件、平底從動件3.漸開線齒廓的形狀取決于___。答案：基圓半徑4.帶傳動的主要失效形式是_和_。答案：打滑、疲勞破壞5.鏈傳動的運動不均勻性是由于___引起的。答案：鏈條圍繞在鏈輪上形成正多邊形6.普通平鍵的剖面尺寸(b×h)是根據(jù)___來選擇的。答案：軸的直徑7.滾動軸承的類型代號由___表示。答案：數(shù)字或字母8.聯(lián)軸器可分為_和_兩大類。答案：剛性聯(lián)軸器、撓性聯(lián)軸器9.軸按所受載荷的不同可分為_、_和___。答案：心軸、轉(zhuǎn)軸、傳動軸10.螺紋連接的防松方法按工作原理可分為_、_和___。答案：摩擦防松、機械防松、永久防松三、判斷題1.機構(gòu)的自由度一定等于原動件的數(shù)目。（）答案：×解析：機構(gòu)具有確定運動的條件是自由度大于零且等于原動件的數(shù)目，并不是自由度一定等于原動件的數(shù)目。2.曲柄搖桿機構(gòu)中，曲柄一定是最短桿。（）答案：×解析：在鉸鏈四桿機構(gòu)中，當(dāng)最短桿與最長桿長度之和小于其余兩桿長度之和時，取最短桿為機架可得到雙曲柄機構(gòu)，此時曲柄不一定是最短桿。3.凸輪機構(gòu)中，從動件的運動規(guī)律只與凸輪輪廓曲線有關(guān)。（）答案：×解析：凸輪機構(gòu)中，從動件的運動規(guī)律不僅與凸輪輪廓曲線有關(guān)，還與凸輪的轉(zhuǎn)速等因素有關(guān)。4.漸開線齒輪的齒廓曲線形狀與基圓半徑大小有關(guān)。（）答案：√解析：基圓半徑?jīng)Q定了漸開線的形狀，不同基圓半徑的漸開線形狀不同，所以漸開線齒輪的齒廓曲線形狀與基圓半徑大小有關(guān)。5.帶傳動中，打滑是可以避免的，而彈性滑動是不可避免的。（）答案：√解析：打滑是由于過載引起的，只要避免過載，打滑是可以避免的；彈性滑動是由于帶的彈性變形而引起的，是帶傳動的固有特性，不可避免。6.鏈傳動中，鏈節(jié)數(shù)為奇數(shù)時，需要采用過渡鏈節(jié)，過渡鏈節(jié)的強度比普通鏈節(jié)高。（）答案：×解析：過渡鏈節(jié)的強度比普通鏈節(jié)低，所以鏈節(jié)數(shù)常取偶數(shù)以避免采用過渡鏈節(jié)。7.普通平鍵連接是靠鍵的側(cè)面來傳遞轉(zhuǎn)矩的。（）答案：√解析：普通平鍵是靠鍵與鍵槽側(cè)面的擠壓來傳遞轉(zhuǎn)矩的。8.滾動軸承的基本額定動載荷是指軸承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%的軸承所能承受的恒定載荷。9.聯(lián)軸器和離合器的主要區(qū)別在于：聯(lián)軸器在機器運轉(zhuǎn)過程中不能使兩軸分離，而離合器可以。（）答案：√解析：聯(lián)軸器用于連接兩軸，使兩軸一起轉(zhuǎn)動并傳遞運動和轉(zhuǎn)矩，在機器運轉(zhuǎn)過程中一般不能使兩軸分離；離合器則可以在機器運轉(zhuǎn)過程中根據(jù)需要使兩軸分離或接合。10.軸上零件的軸向固定方法有軸肩、軸環(huán)、套筒、圓螺母、軸端擋圈等。（）答案：√解析：這些都是常見的軸上零件軸向固定的方法。四、簡答題1.簡述平面機構(gòu)自由度的計算方法。(1).首先確定機構(gòu)中活動構(gòu)件的數(shù)目(n)，除去機架，其余的構(gòu)件為活動構(gòu)件。(2).然后確定低副的數(shù)目(P_L)，低副包括轉(zhuǎn)動副和移動副。(3).接著確定高副的數(shù)目(P_H)，高副是點或線接觸的運動副。(4).最后根據(jù)平面機構(gòu)自由度計算公式(F=3n-2P_L-P_H)計算機構(gòu)的自由度。2.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、減振，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，起到過載保護作用。(4).結(jié)構(gòu)簡單，制造、安裝和維護方便，成本低。缺點：(1).傳動比不準(zhǔn)確，存在彈性滑動。(2).帶的壽命較短。(3).傳動效率較低。(4).外形尺寸較大，不緊湊。3.簡述鏈傳動的工作原理和特點。工作原理：鏈傳動是由主動鏈輪、從動鏈輪和繞在兩輪上的鏈條所組成，通過鏈條與鏈輪輪齒的嚙合來傳遞運動和動力。特點：優(yōu)點：(1).能保證平均傳動比準(zhǔn)確，無滑動。(2).傳動效率較高，一般可達0.95-0.98。(3).可用于兩軸中心距較大的傳動。(4).能在高溫、潮濕、多塵等惡劣環(huán)境下工作。缺點：(1).瞬時傳動比不恒定，傳動平穩(wěn)性較差，有噪聲。(2).鏈條的鉸鏈磨損后，易發(fā)生跳齒和脫鏈現(xiàn)象。(3).安裝和維護要求較高。4.簡述齒輪傳動的失效形式及防止措施。失效形式：(1).輪齒折斷：包括疲勞折斷和過載折斷。(2).齒面磨損：主要是由于灰塵、硬屑粒等進入齒面引起的。(3).齒面點蝕：是齒面接觸疲勞的結(jié)果。(4).齒面膠合：在高速重載或低速重載的情況下，齒面間的油膜被破壞，兩齒面金屬直接接觸并相互粘連。(5).齒面塑性變形：在重載作用下，軟齒面齒輪的齒面金屬會產(chǎn)生塑性流動，導(dǎo)致齒面形狀改變。防止措施：(1).提高齒面硬度和芯部強度，合理設(shè)計齒輪的幾何參數(shù)，以防止輪齒折斷。(2).采用閉式傳動，保持潤滑油清潔，提高齒面硬度，以減少齒面磨損。(3).提高齒面硬度和降低表面粗糙度，增大潤滑油粘度，以防止齒面點蝕。(4).采用抗膠合能力強的潤滑油，提高齒面硬度，降低表面粗糙度，以防止齒面膠合。(5).提高齒面硬度，采用合適的潤滑方式，以防止齒面塑性變形。5.簡述滾動軸承的類型選擇應(yīng)考慮的因素。(1).載荷的大小、方向和性質(zhì)：當(dāng)載荷較大時，應(yīng)選擇承載能力大的軸承；當(dāng)載荷方向為徑向載荷時，可選擇向心軸承；當(dāng)載荷方向為軸向載荷時，可選擇推力軸承；當(dāng)同時承受徑向和軸向載荷時，可選擇向心推力軸承。(2).轉(zhuǎn)速的高低：高速時應(yīng)選擇球軸承，因為球軸承的滾動體與滾道之間的摩擦系數(shù)小，發(fā)熱少。(3).調(diào)心性能的要求：當(dāng)軸的彎曲變形較大或兩軸承座孔的同軸度較差時，應(yīng)選擇調(diào)心軸承。(4).安裝和拆卸的要求：對于需要經(jīng)常安裝和拆卸的場合，應(yīng)選擇便于安裝和拆卸的軸承。(5).經(jīng)濟性：在滿足使用要求的前提下，應(yīng)選擇價格較低的軸承。五、計算題1.計算如圖所示平面機構(gòu)的自由度，并判斷該機構(gòu)是否具有確定的運動。（圖中箭頭表示原動件）[此處應(yīng)插入機構(gòu)圖，但由于無法插入，假設(shè)機構(gòu)中活動構(gòu)件數(shù)(n=5)，低副數(shù)(P_L=7)，高副數(shù)(P_H=0)]首先根據(jù)平面機構(gòu)自由度計算公式(F=3n-2P_L-P_H)，將(n=5)，(P_L=7)，(P_H=0)代入可得：(F=3×5-2×7從圖中可知原動件數(shù)目為1，因為機構(gòu)的自由度(F=1)等于原動件的數(shù)目，所以該機構(gòu)具有確定的運動。2.一對標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動，已知(z_1=20)，(z_2=40)，(m=4mm)，(α=20^{°})，試求：(1).兩齒輪的分度圓直徑(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(2).兩齒輪的齒頂圓直徑(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(3).兩齒輪的齒根圓直徑(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(4).標(biāo)準(zhǔn)中心距(a)。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中心距公式(a=m(z13.已知一V帶傳動，主動輪直徑(d_1=100mm)，從動輪直徑(d_2=400mm)，主動輪轉(zhuǎn)速(n_1=1460r/min)，滑動率(ε=0.03)，試求：(1).傳動比(i)。傳動比(i=d2d1(1-ε)=(2).從動輪轉(zhuǎn)速(n_2)。由(i=n1n2)可得({n_2}=n14.某軸用一對深溝球軸承支承，已知軸承所受的徑向載荷(F_r=5000N)，軸向載荷(F_a=2000N)，轉(zhuǎn)速(n=1000r/min)，預(yù)期壽命(L_{h}’=10000h)，試選擇合適的軸承型號。首先計算當(dāng)量動載荷(P)，對于深溝球軸承，需判斷(FaFr)與(e)（判別系數(shù)）的大小關(guān)系來確定載荷系數(shù)(X)和(Y)。假設(shè)(e=0.27)，(FaFr=2000則當(dāng)量動載荷(P=XF_r+YF_a=0.56×5000+1.4×2000然后根據(jù)軸承壽命計算公式(L_{10h}=10660n(CP)^{ε})（對于球軸承(ε=3)），可得(C=P(60nLh′10(C=5600×(600)^{13}≈5600×最后根據(jù)計算得到的基本額定動載荷(C)值，查滾動軸承手冊，選擇合適的軸承型號，如6210，其基本額定動載荷(C=47.8kN>47208N)，滿足要