機械模擬考試試題及答案一、單項選擇題（每題2分，共20分）1.平面機構(gòu)中，若引入一個低副（轉(zhuǎn)動副或移動副），則機構(gòu)自由度減少（）。A.1B.2C.3D.02.標準直齒圓柱齒輪的齒形系數(shù)Y?主要取決于（）。A.模數(shù)B.齒數(shù)C.壓力角D.齒寬3.滾動軸承中，只能承受徑向載荷的軸承類型是（）。A.深溝球軸承B.角接觸球軸承C.圓柱滾子軸承D.圓錐滾子軸承4.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.輪轂的擠壓破壞D.軸的剪切破壞5.螺紋連接防松的根本目的是（）。A.增加螺紋連接的剛度B.防止螺紋副相對轉(zhuǎn)動C.減小螺紋連接的變形D.提高螺紋連接的疲勞強度6.帶傳動中，彈性滑動的主要原因是（）。A.帶的預(yù)緊力不足B.帶與帶輪間的摩擦力不夠C.帶的材料不符合要求D.帶的緊邊與松邊拉力差引起的彈性變形差異7.為提高軸的剛度，可采取的措施是（）。A.采用高強度合金鋼B.增大軸的直徑C.減少軸的支撐跨距D.增加軸的表面粗糙度8.材料的持久極限是指材料在（）作用下的極限應(yīng)力。A.靜載荷B.對稱循環(huán)變載荷C.脈動循環(huán)變載荷D.隨機變載荷9.漸開線齒輪的齒廓形狀由（）決定。A.基圓半徑B.分度圓半徑C.齒頂圓半徑D.齒根圓半徑10.滑動軸承中，軸承材料的主要性能要求不包括（）。A.足夠的抗壓強度B.良好的減摩性C.高的導(dǎo)熱性D.高的彈性模量二、填空題（每空1分，共15分）1.平面機構(gòu)具有確定運動的條件是：機構(gòu)的自由度（）原動件的數(shù)目，且自由度（）。2.齒輪傳動的主要失效形式有齒面磨損、齒面膠合、（）、（）和（）。3.螺栓連接的強度計算中，松螺栓連接只需校核（）強度；緊螺栓連接受軸向工作載荷時，總拉力為（）。4.滾動軸承的基本額定壽命是指一批相同軸承在相同條件下運轉(zhuǎn)，（）的軸承發(fā)生疲勞點蝕前的總轉(zhuǎn)數(shù)或小時數(shù)。5.軸按承載性質(zhì)可分為心軸、（）和（），其中（）既承受彎矩又承受扭矩。6.帶傳動的最大有效拉力與（）、（）和（）有關(guān)。三、判斷題（每題1分，共10分。正確打“√”，錯誤打“×”）1.機構(gòu)的自由度大于零，則機構(gòu)一定具有確定的運動。（）2.直齒圓柱齒輪的分度圓直徑d=mz，其中m為模數(shù)，z為齒數(shù)。（）3.滾動軸承的基本額定動載荷C越大，軸承的承載能力越強。（）4.普通V帶傳動中，帶的楔角為40°，帶輪的輪槽角應(yīng)小于40°。（）5.鍵連接的主要作用是實現(xiàn)軸與軸上零件的周向固定并傳遞轉(zhuǎn)矩。（）6.材料的疲勞強度與應(yīng)力循環(huán)特性r有關(guān)，當r=-1時（對稱循環(huán)），疲勞強度最低。（）7.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，軸肩的主要作用是提高軸的強度。（）8.滑動軸承的潤滑油膜形成條件包括：兩表面間有楔形間隙、潤滑油有一定的粘度、兩表面有相對運動且方向正確。（）9.螺紋連接中，采用雙螺母防松屬于摩擦防松。（）10.漸開線齒輪的嚙合線是一條過節(jié)點的直線，與兩基圓的內(nèi)公切線重合。（）四、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述平面機構(gòu)自由度的計算步驟，并說明計算時需注意的特殊情況（至少列出3種）。2.齒輪傳動設(shè)計中，軟齒面（≤350HBS）與硬齒面（>350HBS）的設(shè)計準則有何不同？3.滾動軸承的組合設(shè)計需要考慮哪些問題？請列舉4項并簡要說明。4.帶傳動為什么需要張緊？常用的張緊方法有哪些？5.簡述軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計原則（至少列出5條）。五、計算題（共25分）1.（8分）計算圖1所示平面機構(gòu)的自由度（標注可能存在的局部自由度、虛約束或復(fù)合鉸鏈）。（注：圖中A為復(fù)合鉸鏈，B處為滾子，C處為虛約束）2.（9分）某受軸向載荷的緊螺栓連接，已知螺栓小徑d?=15.294mm，預(yù)緊力F?=8000N，工作載荷F=5000N，螺栓材料的許用拉應(yīng)力[σ]=120MPa，螺栓的相對剛度C_b/(C_b+C_m)=0.3（C_b為螺栓剛度，C_m為被連接件剛度）。試校核該螺栓的強度是否滿足要求。3.（8分）某轉(zhuǎn)軸由電動機驅(qū)動，傳遞的功率P=10kW，轉(zhuǎn)速n=960r/min，軸的材料為45鋼（σ_b=600MPa，σ_s=355MPa，許用彎曲應(yīng)力[σ_b-1]=60MPa）。已知軸上某危險截面的彎矩M=200N·m，扭矩T=150N·m，試按彎扭合成強度校核該截面的強度（取α=0.6，α為扭矩折合系數(shù)）。參考答案一、單項選擇題1.A2.B3.C4.C5.B6.D7.B8.B9.A10.D二、填空題1.等于；大于零2.齒面點蝕；齒根折斷；塑性變形3.拉伸；F?+KC_b/(C_b+C_m)（或F?+0.3F）4.90%5.傳動軸；轉(zhuǎn)軸；轉(zhuǎn)軸6.初拉力F?；摩擦系數(shù)f；包角α三、判斷題1.×2.√3.√4.√5.√6.√7.×8.√9.√10.√四、簡答題1.計算步驟：①數(shù)構(gòu)件數(shù)n（注意機架為固定構(gòu)件）；②數(shù)低副數(shù)P_L（轉(zhuǎn)動副、移動副）和高副數(shù)P_H；③代入公式F=3n-2P_L-P_H。特殊情況：①復(fù)合鉸鏈：m個構(gòu)件在同一軸線上組成m-1個轉(zhuǎn)動副；②局部自由度：與輸出運動無關(guān)的構(gòu)件自由度（如滾子）；③虛約束：重復(fù)約束（如軌跡重合的導(dǎo)路、對稱結(jié)構(gòu)等）。2.軟齒面設(shè)計準則：先按接觸疲勞強度設(shè)計（確定模數(shù)和齒數(shù)），再校核彎曲疲勞強度；硬齒面設(shè)計準則：先按彎曲疲勞強度設(shè)計（確定模數(shù)），再校核接觸疲勞強度。因硬齒面齒面硬度高，彎曲疲勞是主要失效形式。3.組合設(shè)計問題：①軸向固定：防止軸承軸向竄動（如兩端固定、一端固定一端游動）；②間隙調(diào)整：保證軸承游隙（可通過墊片或螺紋調(diào)整）；③配合選擇：內(nèi)圈與軸、外圈與軸承座的配合（一般內(nèi)圈基孔制，外圈基軸制）；④潤滑與密封：防止?jié)櫥托孤┖碗s質(zhì)進入（采用脂潤滑或油潤滑，密封方式有氈圈、密封圈等）。4.張緊原因：帶傳動工作一段時間后會因塑性變形松弛，導(dǎo)致預(yù)緊力下降，摩擦力減小，易發(fā)生打滑。張緊方法：①調(diào)整中心距（定期張緊：增大中心距；自動張緊：利用重錘或彈簧）；②采用張緊輪（安裝在松邊內(nèi)側(cè)靠近大帶輪處，避免反向彎曲降低壽命）。5.結(jié)構(gòu)設(shè)計原則：①軸上零件準確定位（軸向用軸肩、套筒，周向用鍵、花鍵）；②便于裝拆（階梯軸，軸端倒角，鍵槽布置在同一母線上）；③減小應(yīng)力集中（軸肩圓角、鍵槽過渡圓角）；④滿足強度和剛度要求（合理設(shè)計直徑和長度）；⑤考慮加工工藝性（減少階梯數(shù)，統(tǒng)一倒角、圓角尺寸）。五、計算題1.自由度計算：構(gòu)件數(shù)n=7（含機架）；低副數(shù)P_L：A處復(fù)合鉸鏈（3個構(gòu)件組成2個轉(zhuǎn)動副），B處滾子為局部自由度（不計入構(gòu)件數(shù)），C處虛約束（不計入）。實際低副數(shù)：轉(zhuǎn)動副A（2）、D（1）、E（1）、F（1）、G（1）、移動副H（1），共2+1+1+1+1+1=7；高副數(shù)P_H=1（齒輪與齒條接觸）。局部自由度F'=1（滾子B），虛約束P'=1（C處）。自由度F=3(n-1)-2(P_L-P')-P_H-F'=3×(7-1)-2×(7-1)-1-1=18-12-1-1=4。2.螺栓強度校核：總拉力F?=F?+F×C_b/(C_b+C_m)=8000+5000×0.3=9500N；應(yīng)力σ=4F?/(πd?2)=4×9500/(3.14×15.2942)=4×9500/(3.14×233.9)=38000/734≈51.8MPa；因σ=51.8MPa<[σ]=120MPa，故強度滿足要求。3.彎扭合成強度校核：扭矩T=9550×P/n=9550×10/960≈99.48N·m（注：題目中已給出T=150N·m，以題目數(shù)據(jù)為準）；當量彎矩M_e=√(M2+(αT)2)=√(2002+(0.6×150)2)=√(40000+8100)=√48100≈219.3N·m；軸的直徑需滿足σ_e=M_e/(0.1d3)≤[σ_b-1]，但題目未給直徑，需假設(shè)d=？（或題目隱含已知d，可能題目數(shù)據(jù)有誤，按給定M、T計算當量應(yīng)力）：假設(shè)軸直徑d，σ_e=219.3/(0.1d3)=2193/d3≤60MPa→d3≥2193/60≈36.55→d≥3.32cm（33.2mm）。若實際軸直徑大于此值，則強度滿足。（注：題目可能需直接計算當量應(yīng)力是否小于許用值，若題目中M=20