機械設(shè)計基礎(chǔ)考試題庫及答案一、單項選擇題1.平面四桿機構(gòu)中，若各桿長度分別為\(a=30\)，\(b=50\)，\(c=80\)，\(d=90\)，當以\(a\)為機架，則該四桿機構(gòu)為（）A.雙曲柄機構(gòu)B.雙搖桿機構(gòu)C.曲柄搖桿機構(gòu)D.不能構(gòu)成四桿機構(gòu)答案：B解析：根據(jù)桿長條件判斷，\(a+d=30+90=120\)，\(b+c=50+80=130\)，滿足\(a+d\ltb+c\)，但以最短桿\(a\)為機架，此時不滿足曲柄存在的條件，所以是雙搖桿機構(gòu)。2.一對漸開線直齒圓柱齒輪正確嚙合的條件是（）A.兩齒輪的模數(shù)和齒寬分別相等B.兩齒輪的齒厚和齒槽寬分別相等C.兩齒輪的模數(shù)和壓力角分別相等D.兩齒輪的分度圓直徑相等答案：C解析：漸開線直齒圓柱齒輪正確嚙合的條件是兩齒輪的模數(shù)和壓力角分別相等，只有這樣才能保證兩輪的齒廓曲線能夠正確嚙合傳動。3.帶傳動工作時，設(shè)小帶輪為主動輪，則帶的最大應(yīng)力發(fā)生在帶（）A.進入大帶輪處B.離開大帶輪處C.進入小帶輪處D.離開小帶輪處答案：C解析：帶傳動中，帶的應(yīng)力由拉應(yīng)力、離心應(yīng)力和彎曲應(yīng)力組成。小帶輪處帶的彎曲應(yīng)力較大，且在進入小帶輪處，拉應(yīng)力也較大，所以帶的最大應(yīng)力發(fā)生在帶進入小帶輪處。4.普通平鍵連接的主要用途是使軸與輪轂之間（）A.沿軸向固定并傳遞軸向力B.沿軸向可作相對滑動并具有導(dǎo)向作用C.沿周向固定并傳遞轉(zhuǎn)矩D.安裝與拆卸方便答案：C解析：普通平鍵連接主要是通過鍵的側(cè)面來傳遞轉(zhuǎn)矩，使軸與輪轂之間沿周向固定，從而實現(xiàn)動力的傳遞。5.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沖、吸振的是（）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)軸器中，彈性套具有彈性，能在一定程度上補償兩軸的相對位移，同時還可以緩沖、吸振。凸緣聯(lián)軸器不能補償位移和緩沖吸振；齒式聯(lián)軸器可補償位移但緩沖吸振能力差；萬向聯(lián)軸器主要用于兩軸有較大夾角的傳動。6.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\(zhòng)(90\%\)的軸承發(fā)生疲勞點蝕前經(jīng)歷的總轉(zhuǎn)數(shù)或工作小時數(shù)B.一個軸承在額定載荷作用下所能達到的壽命C.一個軸承在實際工作條件下所能達到的壽命D.一批同型號的軸承在相同條件下運轉(zhuǎn)，平均的壽命答案：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轉(zhuǎn)，其中\(zhòng)(90\%\)的軸承發(fā)生疲勞點蝕前經(jīng)歷的總轉(zhuǎn)數(shù)或工作小時數(shù)。7.對于齒面硬度\(HBS\leq350\)的閉式齒輪傳動，設(shè)計時一般（）A.先按接觸強度設(shè)計，再校核彎曲強度B.先按彎曲強度設(shè)計，再校核接觸強度C.只需按接觸強度設(shè)計D.只需按彎曲強度設(shè)計答案：A解析：對于齒面硬度\(HBS\leq350\)的閉式齒輪傳動，其主要失效形式是齒面接觸疲勞磨損，所以先按接觸強度設(shè)計，確定齒輪的主要尺寸，然后再校核彎曲強度，防止輪齒發(fā)生彎曲疲勞折斷。8.蝸桿傳動的效率較低，一般情況下，其總效率\(\eta\)約為（）A.\(0.95-0.97\)B.\(0.7-0.92\)C.\(0.4-0.6\)D.\(0.2-0.4\)答案：B解析：蝸桿傳動由于存在相對滑動，摩擦損失較大，一般情況下總效率\(\eta\)約為\(0.7-0.92\)。當蝸桿頭數(shù)較少且轉(zhuǎn)速較低時，效率會更低。9.軸環(huán)的用途是（）A.作為軸加工時的定位面B.提高軸的強度C.使軸上零件獲得軸向定位D.提高軸的剛度答案：C解析：軸環(huán)是軸上的一個凸起部分，其主要作用是使軸上的零件獲得軸向定位，防止零件沿軸向移動。10.在V帶傳動設(shè)計中，限制小帶輪的最小基準直徑\(d_1\)主要是為了（）A.使結(jié)構(gòu)緊湊B.限制帶的彎曲應(yīng)力C.保證帶和帶輪間的摩擦力D.限制帶的離心力答案：B解析：小帶輪的基準直徑越小，帶在小帶輪上的彎曲變形越大，彎曲應(yīng)力也就越大。限制小帶輪的最小基準直徑主要是為了限制帶的彎曲應(yīng)力，避免帶因彎曲應(yīng)力過大而過早損壞。二、多項選擇題1.平面連桿機構(gòu)的急回特性可以用以下哪些參數(shù)來描述（）A.極位夾角B.行程速比系數(shù)C.傳動角D.壓力角答案：AB解析：極位夾角和行程速比系數(shù)是描述平面連桿機構(gòu)急回特性的兩個重要參數(shù)。極位夾角越大，行程速比系數(shù)越大，機構(gòu)的急回特性越明顯。傳動角和壓力角主要用于衡量機構(gòu)的傳力性能。2.漸開線齒輪的加工方法按其原理可分為（）A.仿形法B.范成法C.切削法D.鑄造法答案：AB解析：漸開線齒輪的加工方法按原理可分為仿形法和范成法。仿形法是用與齒輪齒槽形狀相同的刀具直接切削出齒形；范成法是利用齒輪嚙合原理來加工齒輪。切削法是一個廣義的概念，鑄造法不屬于按加工原理分類的方法。3.下列屬于撓性聯(lián)軸器的有（）A.彈性柱銷聯(lián)軸器B.滑塊聯(lián)軸器C.萬向聯(lián)軸器D.凸緣聯(lián)軸器答案：ABC解析：撓性聯(lián)軸器能夠補償兩軸的相對位移。彈性柱銷聯(lián)軸器具有彈性元件，可補償位移并緩沖吸振；滑塊聯(lián)軸器通過滑塊的滑動來補償兩軸的相對位移；萬向聯(lián)軸器可用于兩軸有較大夾角的傳動，能補償角度位移。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。4.滾動軸承的組合設(shè)計中，常用的軸向固定方式有（）A.兩端固定B.一端固定一端游動C.兩端游動D.多端固定答案：ABC解析：滾動軸承的組合設(shè)計中，常用的軸向固定方式有兩端固定、一端固定一端游動和兩端游動。兩端固定適用于工作溫度變化不大的短軸；一端固定一端游動適用于工作溫度變化較大的長軸；兩端游動常用于人字齒輪傳動的軸系。5.設(shè)計鏈傳動時，選擇鏈節(jié)數(shù)\(L_p\)一般應(yīng)?。ǎ〢.奇數(shù)B.偶數(shù)C.與鏈輪齒數(shù)互為質(zhì)數(shù)D.能被鏈輪齒數(shù)整除答案：BC解析：設(shè)計鏈傳動時，鏈節(jié)數(shù)\(L_p\)一般應(yīng)取偶數(shù)，這樣可以避免使用過渡鏈節(jié)，因為過渡鏈節(jié)的強度較低。同時，鏈節(jié)數(shù)應(yīng)與鏈輪齒數(shù)互為質(zhì)數(shù)，以減少鏈節(jié)與鏈輪齒的重復(fù)嚙合，提高鏈傳動的工作壽命。三、判斷題1.平面四桿機構(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：錯誤解析：平面四桿機構(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，還需要滿足一定的機架條件才能有曲柄存在。當最短桿為連架桿時，有曲柄存在；當最短桿為機架時，為雙曲柄機構(gòu)；當最短桿為連桿時，為雙搖桿機構(gòu)。2.漸開線齒輪的齒廓形狀取決于基圓的大小，基圓越大，齒廓曲線越趨于直線。（）答案：錯誤解析：漸開線齒輪的齒廓形狀取決于基圓的大小，基圓越大，齒廓曲線越趨于平直，但不會趨于直線。只有當基圓半徑趨于無窮大時，漸開線才會變成直線。3.帶傳動的彈性滑動是由于帶的彈性變形而引起的，是不可避免的。（）答案：正確解析：帶傳動工作時，由于緊邊和松邊的拉力不同，帶會產(chǎn)生彈性變形，導(dǎo)致帶在帶輪上的速度不一致，從而產(chǎn)生彈性滑動。彈性滑動是帶傳動的固有特性，是不可避免的。4.普通平鍵連接中，鍵的兩側(cè)面是工作面，鍵的上表面與輪轂槽底之間應(yīng)有一定的間隙。（）答案：正確解析：普通平鍵連接通過鍵的兩側(cè)面?zhèn)鬟f轉(zhuǎn)矩，所以鍵的兩側(cè)面是工作面。為了便于安裝和拆卸，鍵的上表面與輪轂槽底之間應(yīng)有一定的間隙。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：滾動軸承的基本額定動載荷\(C\)是指軸承在一定的運轉(zhuǎn)條件下，能承受的最大載荷。\(C\)值越大，說明軸承在相同的工作條件下，能夠承受更大的載荷，即承載能力越高。四、簡答題1.簡述平面四桿機構(gòu)存在曲柄的條件。答：平面四桿機構(gòu)存在曲柄的條件有兩個：（1）最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和，這稱為桿長條件。（2）連架桿和機架中必有一個是最短桿。當滿足桿長條件且最短桿為連架桿時，該機構(gòu)為曲柄搖桿機構(gòu)；當最短桿為機架時，該機構(gòu)為雙曲柄機構(gòu)；當最短桿為連桿時，該機構(gòu)為雙搖桿機構(gòu)。若不滿足桿長條件，則無論取哪根桿為機架，機構(gòu)都只能是雙搖桿機構(gòu)。2.為什么要對齒輪進行變位修正？變位修正齒輪有哪些優(yōu)點？答：對齒輪進行變位修正的原因主要是標準齒輪存在一些局限性。標準齒輪在齒數(shù)較少時，會發(fā)生根切現(xiàn)象，根切會削弱輪齒的強度，降低齒輪的使用壽命。而且，當實際中心距與標準中心距不相等時，標準齒輪無法實現(xiàn)正確的安裝和傳動。變位修正齒輪的優(yōu)點有：（1）避免根切：通過正變位可以使齒輪的齒廓曲線發(fā)生變化，避免根切現(xiàn)象的發(fā)生，從而提高輪齒的強度和承載能力。（2）滿足不同中心距的要求：可以根據(jù)實際中心距的大小，對齒輪進行變位修正，使齒輪能夠正確安裝和傳動。（3）提高齒輪的承載能力：變位修正可以改善齒輪的嚙合性能，使輪齒的接觸強度和彎曲強度得到提高。（4）配湊中心距：在多級齒輪傳動中，通過變位修正可以方便地配湊中心距，使傳動系統(tǒng)更加緊湊。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，會使帶的長度增加，導(dǎo)致帶的張緊力減小，從而引起帶傳動的打滑現(xiàn)象，降低傳動效率。因此，為了保證帶傳動的正常工作，需要對帶進行張緊。常用的張緊方法有：（1）定期張緊法：通過調(diào)整中心距來張緊帶。對于水平或傾斜不大的傳動，可以采用增大兩帶輪中心距的方法；對于垂直或接近垂直的傳動，可采用減小兩帶輪中心距的方法。這種方法需要定期檢查和調(diào)整，以保證帶的張緊力在合適的范圍內(nèi)。（2）自動張緊法：將裝有帶輪的電動機安裝在浮動的擺架上，利用電動機的自重，使帶輪隨同電動機繞固定軸擺動，以自動保持帶的張緊力。（3）張緊輪張緊法：當中心距不能調(diào)節(jié)時，可采用張緊輪張緊。張緊輪一般應(yīng)放在松邊內(nèi)側(cè)，且靠近大帶輪，這樣可以使帶只受單向彎曲，同時還能使小帶輪包角不減小。4.簡述滾動軸承的主要失效形式及選擇軸承類型時應(yīng)考慮的主要因素。答：滾動軸承的主要失效形式有：（1）疲勞點蝕：在交變載荷的作用下，滾動體和滾道表面會產(chǎn)生疲勞裂紋，裂紋擴展后會使金屬剝落，形成點蝕坑，這是滾動軸承最常見的失效形式。（2）塑性變形：當軸承承受過大的靜載荷或沖擊載荷時，滾動體和滾道表面會產(chǎn)生塑性變形，導(dǎo)致軸承的運轉(zhuǎn)精度降低，振動和噪聲增大。（3）磨損：由于灰塵、雜質(zhì)等進入軸承內(nèi)部，或者潤滑不良，會導(dǎo)致滾動體和滾道表面發(fā)生磨損，使軸承的游隙增大，精度降低。選擇軸承類型時應(yīng)考慮的主要因素有：（1）載荷性質(zhì)和大小：根據(jù)載荷的方向（徑向載荷、軸向載荷或聯(lián)合載荷）和大小來選擇合適的軸承類型。例如，只承受徑向載荷時，可選擇深溝球軸承；承受較大軸向載荷時，可選擇推力球軸承或圓錐滾子軸承。（2）轉(zhuǎn)速：不同類型的軸承適用于不同的轉(zhuǎn)速范圍。一般來說，球軸承的極限轉(zhuǎn)速較高，適用于高速運轉(zhuǎn)；滾子軸承的承載能力較大，但極限轉(zhuǎn)速相對較低。（3）調(diào)心性能：當軸的彎曲變形較大或兩軸承座孔的同軸度較差時，應(yīng)選擇具有調(diào)心性能的軸承，如調(diào)心球軸承或調(diào)心滾子軸承。（4）安裝和拆卸要求：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類型，如圓柱滾子軸承等。（5）經(jīng)濟性：在滿足使用要求的前提下，應(yīng)盡量選擇價格較低的軸承類型。五、計算題1.已知一對外嚙合標準直齒圓柱齒輪傳動，其模數(shù)\(m=5mm\)，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）齒根圓直徑\(d_{f1}\)、\(d_{f2}\)；（4）中心距\(a\)。解：（1）根據(jù)分度圓直徑公式\(d=mz\)，可得：\(d_1=mz_1=5×20=100mm\)\(d_2=mz_2=5×40=200mm\)（2）對于標準直齒圓柱齒輪，齒頂高系數(shù)\(h_a^=1\)，則齒頂圓直徑公式為\(d_a=d+2h_a^m\)，所以：\(d_{a1}=d_1+2h_a^m=100+2×1×5=110mm\)\(d_{a2}=d_2+2h_a^m=200+2×1×5=210mm\)（3）齒根高系數(shù)\(h_f^=1.25\)，齒根圓直徑公式為\(d_f=d-2h_f^m\)，則：\(d_{f1}=d_1-2h_f^m=100-2×1.25×5=87.5mm\)\(d_{f2}=d_2-2h_f^m=200-2×1.25×5=187.5mm\)（4）中心距公式為\(a=\frac{d_1+d_2}{2}\)，所以：\(a=\frac{100+200}{2}=150mm\)2.有一單級圓柱齒輪減速器，已知主動輪轉(zhuǎn)速\(n_1=960r/min\)，齒數(shù)\(z_1=20\)，從動輪齒數(shù)\(z_2=80\)，試求：（1）傳動比\(i\)；（2）從動輪轉(zhuǎn)速\(n_2\)；（3）若主動輪的轉(zhuǎn)向為順時針，從動輪的轉(zhuǎn)向如何？解：（1）根據(jù)傳動比公式\(i=\frac{n_1}{n_2}=\frac{z_2}{z_1}\)，可得：\(i=\frac{z_2}{z_1}=\frac{80}{20}=4\)（2）由\(i=\frac{n_1}{n_2}\)可得，從動輪轉(zhuǎn)速\(n_2=\frac{n_1}{i}\)，則：\(n_2=\frac{960}{4}=240r/min\)（3）對于外嚙合圓柱齒輪傳動，兩齒輪的轉(zhuǎn)向相反。因為主動輪的轉(zhuǎn)向為順時針，所以從動輪的轉(zhuǎn)向為逆時針。3.某軸用一對深溝球軸承支承，已知軸承所受的徑向載荷\(F_{r1}=3000N\)，\(F_{r2}=2000N\)，軸上無軸向載荷，工作