2025年太原理工機(jī)械練習(xí)題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.某平面機(jī)構(gòu)由5個(gè)構(gòu)件組成，其中有3個(gè)低副和2個(gè)高副，該機(jī)構(gòu)的自由度為（）。A.0B.1C.2D.32.凸輪機(jī)構(gòu)中，當(dāng)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律為等加速等減速時(shí)，其加速度在（）處存在有限突變，會(huì)產(chǎn)生柔性沖擊。A.起始點(diǎn)B.中間點(diǎn)C.終止點(diǎn)D.起始點(diǎn)和終止點(diǎn)3.標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)中，若模數(shù)m=4mm，齒數(shù)z1=20，z2=60，則兩齒輪的齒頂圓直徑分別為（）。A.88mm、248mmB.80mm、240mmC.96mm、256mmD.72mm、232mm4.帶傳動(dòng)中，彈性滑動(dòng)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.帶的材料彈性變形D.帶的離心力過(guò)大5.滾動(dòng)軸承6208的內(nèi)徑尺寸為（）。A.8mmB.40mmC.20mmD.30mm6.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，軸肩的主要作用是（）。A.便于加工B.提高強(qiáng)度C.軸向定位D.減小應(yīng)力集中7.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8.漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪的齒廓形狀取決于（）。A.模數(shù)B.齒數(shù)C.壓力角D.齒頂高系數(shù)9.為提高蝸桿傳動(dòng)的效率，可采取的措施是（）。A.增大蝸桿頭數(shù)B.減小蝸桿直徑系數(shù)C.降低齒面硬度D.減小模數(shù)10.滑動(dòng)軸承的最小油膜厚度與（）無(wú)關(guān)。A.軸承寬徑比B.軸頸轉(zhuǎn)速C.潤(rùn)滑油粘度D.軸的材料二、填空題（每空1分，共20分）1.平面機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是：機(jī)構(gòu)的自由度______原動(dòng)件數(shù)目。2.凸輪機(jī)構(gòu)中，從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律有______、______和余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律。3.標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的齒頂高系數(shù)為_(kāi)_____，頂隙系數(shù)為_(kāi)_____。4.帶傳動(dòng)的主要失效形式是______和______。5.滾動(dòng)軸承的基本額定壽命是指一批同型號(hào)軸承中______的軸承能達(dá)到的壽命。6.軸按受載情況可分為_(kāi)_____、______和轉(zhuǎn)軸。7.普通平鍵的截面尺寸（b×h）通常根據(jù)______從標(biāo)準(zhǔn)中選取，長(zhǎng)度L應(yīng)略短于輪轂長(zhǎng)度。8.漸開(kāi)線齒輪傳動(dòng)的中心距可分性是指______變化時(shí)，傳動(dòng)比保持不變。9.蝸桿傳動(dòng)中，蝸桿的頭數(shù)越______，傳動(dòng)效率越高；蝸輪的齒數(shù)一般取______之間。10.滑動(dòng)軸承的液體動(dòng)壓潤(rùn)滑形成的必要條件包括：兩表面間有______的間隙，潤(rùn)滑油有一定的粘度，兩表面間有足夠的______速度。三、簡(jiǎn)答題（每題8分，共40分）1.簡(jiǎn)述平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算時(shí)需注意的三種特殊情況及其處理方法。2.比較直齒圓柱齒輪、斜齒圓柱齒輪和直齒圓錐齒輪的傳動(dòng)特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合。3.說(shuō)明帶傳動(dòng)中“彈性滑動(dòng)”與“打滑”的區(qū)別，并分析打滑的危害。4.滾動(dòng)軸承的基本額定動(dòng)載荷與基本額定靜載荷的定義有何不同？選擇軸承時(shí)如何應(yīng)用這兩個(gè)參數(shù)？5.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要滿足哪些基本要求？請(qǐng)列舉至少四項(xiàng)。四、計(jì)算題（共70分）1.（20分）如圖所示（注：文字描述代替圖示），某平面機(jī)構(gòu)由構(gòu)件1（原動(dòng)件）、構(gòu)件2、3、4、5組成。其中，構(gòu)件1與機(jī)架在A點(diǎn)鉸接（轉(zhuǎn)動(dòng)副），構(gòu)件1與構(gòu)件2在B點(diǎn)鉸接；構(gòu)件2與構(gòu)件3在C點(diǎn)鉸接，構(gòu)件3與構(gòu)件4在D點(diǎn)鉸接（D點(diǎn)處有兩個(gè)構(gòu)件3和4鉸接，且構(gòu)件4與機(jī)架在E點(diǎn)鉸接）；構(gòu)件4與構(gòu)件5在F點(diǎn)鉸接，構(gòu)件5與機(jī)架在G點(diǎn)鉸接（轉(zhuǎn)動(dòng)副）。已知各轉(zhuǎn)動(dòng)副均為低副，無(wú)高副。試計(jì)算該機(jī)構(gòu)的自由度，并判斷是否具有確定運(yùn)動(dòng)（需詳細(xì)說(shuō)明是否存在復(fù)合鉸鏈、虛約束或局部自由度）。2.（25分）設(shè)計(jì)一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，已知傳遞的功率P=10kW，小齒輪轉(zhuǎn)速n1=960r/min，傳動(dòng)比i=3，許用接觸應(yīng)力[σH1]=600MPa，[σH2]=550MPa，許用彎曲應(yīng)力[σF1]=300MPa，[σF2]=280MPa。試確定：（1）小齒輪齒數(shù)z1（取z1=20）；（2）模數(shù)m；（3）中心距a；（4）大齒輪齒數(shù)z2。（注：接觸疲勞強(qiáng)度公式：σH=ZE√(2KT1(u+1)/(bd12u))≤[σH]；彎曲疲勞強(qiáng)度公式：σF=2KT1YFaYSa/(bm2z1)≤[σF]；ZE=189.8√(MPa)，K=1.2，YFa1=2.8，YFa2=2.2，YSa1=1.55，YSa2=1.76，齒寬系數(shù)φd=0.8）3.（25分）某轉(zhuǎn)軸采用一對(duì)深溝球軸承（6210）支撐，已知軸承所受徑向載荷Fr1=3000N，F(xiàn)r2=1500N，軸向載荷Fa=800N，轉(zhuǎn)速n=1450r/min，載荷系數(shù)fp=1.2，溫度系數(shù)ft=1.0。試計(jì)算：（1）兩軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷P1、P2；（2）兩軸承的基本額定壽命Lh1、Lh2（注：深溝球軸承e=0.22，當(dāng)Fa/Fr≤e時(shí)，X=1，Y=0；當(dāng)Fa/Fr>e時(shí)，X=0.56，Y=1.99；基本額定壽命公式：L10h=(10^6/(60n))(C/P)^3，6210軸承的基本額定動(dòng)載荷C=35.0kN）。答案一、單項(xiàng)選擇題1.B（自由度F=3n-2PL-PH=3×5-2×3-2=1）2.D（等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律在起始和終止點(diǎn)加速度有限突變，產(chǎn)生柔性沖擊）3.A（da1=m(z1+2ha)=4×(20+2)=88mm；da2=4×(60+2)=248mm）4.C（彈性滑動(dòng)是因帶的彈性變形引起的局部相對(duì)滑動(dòng)，不可避免）5.B（內(nèi)徑=5×8=40mm）6.C（軸肩用于零件的軸向定位）7.C（普通平鍵連接中，輪轂的擠壓破壞是主要失效形式）8.B（漸開(kāi)線齒廓形狀由基圓大小決定，基圓半徑rb=mzcosα/2，故齒數(shù)影響齒廓形狀）9.A（增大蝸桿頭數(shù)可提高傳動(dòng)效率）10.D（最小油膜厚度與軸承參數(shù)、轉(zhuǎn)速、潤(rùn)滑油粘度有關(guān)，與軸的材料無(wú)關(guān)）二、填空題1.等于2.等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律；等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律（或正弦加速度）3.1；0.254.打滑；帶的疲勞破壞5.90%6.心軸；傳動(dòng)軸7.軸的直徑8.實(shí)際中心距與理論中心距9.多；28~8010.收斂；相對(duì)滑動(dòng)三、簡(jiǎn)答題1.（1）復(fù)合鉸鏈：兩個(gè)以上構(gòu)件在同一處形成的轉(zhuǎn)動(dòng)副，實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)副數(shù)為構(gòu)件數(shù)減1；（2）局部自由度：不影響輸出構(gòu)件運(yùn)動(dòng)的自由度（如滾子從動(dòng)件的滾子自轉(zhuǎn)），計(jì)算時(shí)需減去；（3）虛約束：對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)起重復(fù)限制作用的約束（如軌跡重合的平行四邊形機(jī)構(gòu)），計(jì)算時(shí)需排除。2.直齒圓柱齒輪：齒向與軸線平行，制造簡(jiǎn)單，傳動(dòng)平穩(wěn)性差，適用于低速重載；斜齒圓柱齒輪：齒向傾斜，嚙合過(guò)程長(zhǎng)，傳動(dòng)平穩(wěn)，承載能力高，適用于高速重載；直齒圓錐齒輪：用于相交軸傳動(dòng)，齒廓為球面漸開(kāi)線，制造復(fù)雜，適用于低速輕載的相交軸傳動(dòng)。3.彈性滑動(dòng)：因帶的彈性變形引起的局部相對(duì)滑動(dòng)，不可避免，導(dǎo)致從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速低于主動(dòng)輪；打滑：過(guò)載時(shí)帶與帶輪間全面滑動(dòng)，可避免但會(huì)加劇磨損、損壞帶。危害：帶嚴(yán)重磨損、傳動(dòng)失效。4.基本額定動(dòng)載荷C：軸承在額定壽命（10^6轉(zhuǎn)）下能承受的最大載荷；基本額定靜載荷C0：軸承靜止或低速時(shí)，受載最大滾動(dòng)體與滾道接觸中心產(chǎn)生塑性變形量為0.0001d（d為滾動(dòng)體直徑）時(shí)的載荷。選擇時(shí)，動(dòng)載荷用于壽命計(jì)算，靜載荷用于校核低速或靜止時(shí)的安全性。5.（1）滿足零件的定位與固定（軸向、周向）；（2）便于零件的裝拆；（3）減小應(yīng)力集中；（4）滿足加工工藝性（如退刀槽、倒角）；（5）保證軸的強(qiáng)度和剛度。四、計(jì)算題1.（1）構(gòu)件數(shù)n=5（含機(jī)架？需明確：通常機(jī)架不計(jì)入n，故n=5-1=4？需重新核對(duì)。正確計(jì)算：機(jī)構(gòu)中活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n=5（構(gòu)件1-5），機(jī)架為固定構(gòu)件。低副P(pán)L：A（1-機(jī)架）、B（1-2）、C（2-3）、D（3-4）、E（4-機(jī)架）、F（4-5）、G（5-機(jī)架），共7個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，無(wú)高副P(pán)H=0。是否存在復(fù)合鉸鏈？D點(diǎn)若為3和4鉸接，無(wú)復(fù)合；局部自由度和虛約束無(wú)。則自由度F=3×5-2×7-0=15-14=1。原動(dòng)件數(shù)=1（構(gòu)件1），故具有確定運(yùn)動(dòng)。2.（1）z1=20（已知）；（2）z2=i×z1=60；（3）計(jì)算轉(zhuǎn)矩T1=9550×10^3×P/n1=9550×10^3×10/960≈99479N·mm；（4）接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)：σH=ZE√(2KT1(u+1)/(φdz12m3u))≤[σH]（u=i=3），取[σH]=min(600,550)=550MPa。代入數(shù)據(jù)：550≥189.8√(2×1.2×99479×(3+1)/(0.8×202×m3×3))，解得m≥2.5mm（取標(biāo)準(zhǔn)值m=3mm）；（5）中心距a=m(z1+z2)/2=3×(20+60)/2=120mm。3.（1）計(jì)算軸承內(nèi)部軸向力S=0.68Fr（深溝球軸承S≈0.68Fr），則S1=0.68×3000=2040N，S2=0.68×1500=1020N。軸向載荷Fa=800N，方向假設(shè)向左。軸承1的軸向載荷Fa1=S2+Fa=1020+800=1820N，F(xiàn)a2=S1-Fa=2040-800=1240N（若S1>Fa）。檢查Fa1/Fr1=1820/3000≈0.607>e=0.22，故X1=0.56，Y1=1.99；P1=fp(X1Fr1+Y1Fa1)=1.2×(0.56×3000+1.99×1820)=1.2×(1680+3621.8)=1.2×5301.8≈6362N。Fa2/Fr2=1240/1500≈0.827>e，X2=0.56，Y2=1.99；P2=