机械设计基础期末考试试题+答案解析.docx

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机械设计基础期末考试试题+答案解析

机械设计试题[1]

一、单项选择题

1.在如图所示的齿轮—凸轮轴系中，轴4称为（）

A.零件

B.机构

C.构件

D.部件

2.若组成运动副的两构件间的相对运动是移动，则称这种运动副为（）

A.转动副B.移动副C.球面副D.螺旋副

3.渐开线齿轮的齿廓曲线形状取决于（）

A.分度圆B.齿顶圆C.齿根圆D.基圆

4.机构具有确定相对运动的条件是（）

A.机构的自由度数目等于主动件数目

B.机构的自由度数目大于主动件数目

C.机构的自由度数目小于主动件数目

D.机构的自由度数目大于等于主动件数目

5.一般转速的滚动轴承计算准则为（）

A.进行静强度计算B.进行极限转速计算

C.进行疲劳寿命计算D.进行热平衡计算

6.柴油机曲轴中部的轴承应采用（）

A.整体式滑动轴承B.部分式滑动轴承

C.深沟球轴承D.圆锥滚子轴承

7.螺纹联接的自锁条件为（）

A.螺纹升角≤当量摩擦角B.螺纹升角>摩擦角

C.螺纹升角≥摩擦角D.螺纹升角≥当量摩擦角

8.机械运转不均匀系数是用来描述机械运转不均匀程度的重要参数，其表达式为（）

A.

B.

C.

D.

9.铰链四杆机构的死点位置发生在（）

A.从动件与连杆共线位置B.从动件与机架共线位置

C.主动件与连杆共线位置D.主动件与机架共线位置

10.当轴的转速较低，且只承受较大的径向载荷时，宜选用（）

A.深沟球轴承B.推力球轴承

C.圆柱滚子轴承D.圆锥滚子轴承

11.作单向运转的转轴，其弯曲应力的变化特征是（）

A.对称循环B.脉动循环

C.恒定不变D.非对称循环

12.在一般机械传动中，若需要采用带传动时，应优先选用（）

A.圆型带传动B.同步带传动

C.V型带传动D.平型带传动

13.铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和，则为了获得曲柄摇杆机构，其机架应取（）

A.最短杆B.最短杆的相邻杆

C.最短杆的相对杆D.任何一杆

14.若被联接件之一厚度较大、材料较软、强度较低、需要经常装拆时，宜采用（）

A.螺栓联接B.双头螺柱联接

C.螺钉联接D.紧定螺钉联接

15.在凸轮机构的从动件选用等速运动规律时，其从动件的运动（）

A.将产生刚性冲击B.将产生柔性冲击

C.没有冲击D.既有刚性冲击又有柔性冲击

16.与标准直齿圆柱齿轮的复合齿轮形系数YFS值有关的参数是（）

A.工作齿宽bB.模数m

C.齿数zD.压力角α

17.齿轮传动中，轮齿齿面的疲劳点蚀经常发生在（）

A.齿根部分B.靠近节线处的齿根部分

C.齿顶部分D.靠近节线处的齿顶部分

18.普通圆柱蜗杆传动的正确啮合条件是（）

A.mt1=ma2,αt1=αa2,γ=βB.ma1=mt2,αa1=αt2,γ=β

C.mt1=ma2,αt1=αa2,γ=-βD.ma1=ma2,αa1=αt2,γ=-β

（注：

下标t表示端面，a表示轴向，1表示蜗杆、2表示蜗轮）

19.下列联轴器中，能补偿两轴的相对位移并可缓冲、吸振的是（）

A.凸缘联轴器B.齿式联轴器

C.万向联轴器D.弹性柱销联轴器

20.带传动的主要失效形式是带的（）

A.疲劳拉断和打滑B.磨损和胶合

C.胶合和打滑D.磨损和疲劳点蚀

二、填空题（本大题共10小题，每小题1分，共10分）

21.在机构中采用虚约束的目的是为了改善机构的运动状况和________。

22.对于动不平衡的回转件，需加平衡质量的最少数目为________。

23.摆动导杆机构的极位夹角与导杆摆角的关系为________。

24.在内啮合槽轮机构中，主动拨盘与从动槽轮的转向________。

25.普通平键的剖面尺寸（b×h），一般应根据________按标准选择。

26.链传动是依靠链轮轮齿与链节的啮合来传递运动和动力的，所以应属于________传动。

27.在一对齿轮啮合时，其大小齿轮接触应力值的关系是σH1_____σH2。

28.蜗杆传动的效率包括三部分，其中起主要作用的是________的摩擦损耗效率。

29.滑动轴承的转速越高，所选用的润滑油粘度越________。

30.联轴器型号是根据计算转矩、转速和________从标准中选取的。

三、分析题（本大题共2小题，每小题6分，共12分）

31.已知在一级蜗杆传动中，蜗杆为主动轮，蜗轮的螺旋线方向和转动方向如图所示。

试将蜗杆、蜗轮的轴向力、圆周力、蜗杆的螺旋线方向和转动方向标在图中。

32.试分析只受预紧力F′作用的单个螺栓联接的应力情况，写出其强度计算公式，并指出公式中每个参数的物理意义。

四、计算题（本大题共4小题，每小题6分，共24分）

33.计算图示机构的自由度，若含有复合铰链，局部自由度和虚约束请明确指出。

34.已知一对外啮合标准直齿圆柱齿轮传动的标准中心距a=108mm,传动比i12=3,小齿轮的齿数z1=18。

试确定大齿轮的齿数z2、齿轮的模数m和两轮的分度圆直径、齿顶圆直径。

35.在图示传动装置中，已知各轮齿数为：

z1=20,z2=40,z3=20,z4=30,z5=80，运动从Ⅰ轴输入，Ⅱ轴输出，nⅠ=1000r/min,转动方向如图所示。

试求输出轴Ⅱ的转速nⅡ及转动方向。

36.某轴用一对圆锥滚子轴承支承，外圈窄边相对安装，已知两轴承所承受的径向载荷分别为FrⅠ=9000N,FrⅡ=5000N，其内部轴向力分别为FSⅠ=2430N,FSⅡ=1350N,传动件作用于轴上的轴向力FA=1000N,判断系数e=0.32,当Fa/Fr≤e时，X=1,Y=0,当Fa/Fr>e时，X=0.4，Y=1.88。

试分别计算出轴承的当量动载荷。

五、设计题（本大题共2小题，每小题7分，共14分）

37.图示为一偏置式直动尖底从动件盘形凸轮机构。

已知从动件尖底与凸轮廓线在B0点接触时为初始位置。

试用作图法在图上标出：

（1）当凸轮从初始位置转过

=90°时，从动件走过的位移S1；

（2）当从动件尖底与凸轮廓线在B2点接触时，凸轮转过的相应角度

。

说明：

（1）不必作文字说明，但必须保留作图线；

（2）S1和

只需在图上标出，不必度量出数值。

38.图示为用一对圆锥滚子轴承外圆窄外圈窄边相对安装的轴系结构。

试按例①所示，指出图中的其它结构错误（不少于7处）。

（注：

润滑方式、倒角和圆角忽略不计。

）

机械设计基础试题参考答案

一、单项选择题（本大题共20小题，每小题2分，共40分）

1.A2.B3.D4.A5.C

6.B7.A8.C9.A10.C

11.A12.C13.B14.B15.A

16.C17.B18.B19.D20.A

二、填空题（本大题共10小题，每小题1分，共10分）

21.受力情况

22.2

23.两者相等

24.相同

25.轴径

26.啮合

27.等于（或=）

28.轮齿啮合时

29.大

30.轴径

三、分析题（本大题共2小题，每小题6分，共12分）

31.蜗轩转动方向如图所示

蜗杆为右旋

Ft2与蜗轮分度圆相切，指向左端

Ft1与蜗杆分度圆相切，指向右端

Fa1与蜗杆轴线平行，指向右

Fa2与蜗轮轴线平行，指向左

32.螺栓受到拉应力σ和扭转剪应力τ的作用

σ=

≤［σ］

σ—拉应力，

d1—螺栓最小直径，

［σ］—许用拉应力。

四、计算题（本大题共4小题，每小题6分，共24分）

33.

（1）F处为复合铰链

H处（或I处）为虚约束，应除去

（2）计算自由度

n=6,PL=8,PA=1

F=3n-2P1=PH

=3×6-2×8-1

=1

34.∵i12=

=3

∴Z2=i12Z1=3×18=54

∵a=

（z1+z2）

∴m=

=3mm

d1=mz1=3×18=54mm

d2=mz2=3×54=162mm

da1=d1+2ha*m=54+6=60mm

da2=d2+2ha*m=162+6=168nn

35.这是一个混合轮系：

齿轮3、4、5和系杆H组成一个行星轮系；齿轮1、2组成一个定轴轮系。

对于3、4、5、H组成的行星轮系，有

i

将n5=0代入上式得

即

=1+4=5……………

（1）

对于1、2齿轮组成的定轴轮系，有

i

即

=-2…………

（2）

联立解

（1）、

（2）式，并考虑到nⅠ=n1,n2=nH,n3=nⅡ得

将nⅠ=1000r/min代入，得nⅡ=-2500r/min

负号说明nⅡ转向与nⅠ转向相反。

36.轴向力：

FSⅠ+FA=2430+1000=3430N>SⅡ

轴承Ⅰ被放松FaⅠ=FSⅠ=2430N

轴承Ⅱ被压紧FaⅡ=FSⅡ=3430N

当量动载荷

FaⅠ/FrⅠ=2430/9000=0.27

XⅠ=1YⅠ=0

PⅠ=XⅠFrⅠ=9000N

FaⅡ/FrⅡ=3430/5000=0.686>e

XⅡ=0.4YⅡ=1.88

PⅡ=XⅡFYⅡ+YⅡFaⅡ=0.4×5000+1.88×3430=12672.6N

五、设计题（本大题共2小题，每小题7分，共14分）

37.如图所示，正确作出偏距圆

按-ω方向转90°，在图上正确标出S1

过B2点作偏距圆切线，正确标出

2角

38.

（1）缺少调整垫片；

（2）轮毂键槽结构不对；

（3）与齿轮处键槽的位置不在同一角度上；

（4）键槽处没有局部剖；

（5）端盖孔与轴径间无间隙；

（6）多一个键；

（7）齿轮左侧轴向定位不可靠；

（8）齿轮右侧无轴向定位；

（9）轴承安装方向不对；

（10）轴承外圈定位超高；

（11）轴与轴承端盖相碰。

机械设计基础[2]

一、填空（每空1分，共20分）

1、渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，正确啮合条件是模数相等，压力角相等。

2、凸轮机构的种类繁多，按凸轮形状分类可分为：

盘形凸轮、移动凸轮、圆柱凸轮。

3、V带传动的张紧可采用的方式主要有：

调整中心距和张紧轮装置。

4、齿轮的加工方法很多，按其加工原理的不同，可分为范成法和仿形法。

5、平面四杆机构中，若各杆长度分别为a=30，b=50，c=80，d=90，当以a为机架，则该四杆机构为双曲柄机构。

6、凸轮机构从动杆的运动规律，是由凸轮轮廓曲线所决定的。

7、被联接件受横向外力时，如采用普通螺纹联接，则螺栓可能失效的形式为__拉断。

二、单项选择题（每个选项0.5分，共20分）

（）1、一对齿轮啮合时,两齿轮的c始终相切。

（A）分度圆（B）基圆（C）节圆（D）齿根圆

（）2、一般来说，a更能承受冲击，但不太适合于较高的转速下工作。

（A）滚子轴承（B）球轴承（C）向心轴承（D）推力轴承

（）3、四杆机构处于死点时，其传动角γ为A。

（A）0°（B）90°（C）γ>90°（D）0°<γ<90°

（）4、一个齿轮上的圆有b。

（A）齿顶圆和齿根圆（B）齿顶圆，分度圆，基圆和齿根圆

（C）齿顶圆，分度圆，基圆，节圆，齿根圆（D）分度圆，基圆和齿根

（）5、如图所示低碳钢的σ－ε曲线，，根据变形发生的特点，在塑性变形阶段的强化阶段（材料恢复抵抗能力）为图上C段。

（A）oab

（B）bc

（C）cd

（D）de

（）6、力是具有大小和方向的物理量，所以力是d。

（A）刚体（B）数量（C）变形体（D）矢量

（）7、当两轴距离较远，且要求传动比准确，宜采用。

（A）带传动（B）一对齿轮传动（C）轮系传动（D）螺纹传动

（）8、在齿轮运转时，若至少有一个齿轮的几何轴线绕另一齿轮固定几何轴线转动，则轮系称为a。

（A）行星齿轮系（B）定轴齿轮系（C）定轴线轮系（D）太阳齿轮系

（）9、螺纹的a被称为公称直径。

（A）大径（B）小径（C）中径（D）半径

（）10、一对能满足齿廓啮合基本定律的齿廓曲线称为D。

（A）齿轮线（B）齿廓线（C）渐开线（D）共轭齿廓

（B）11、在摩擦带传动中是带传动不能保证准确传动比的原因，并且是不可避免的。

（A）带的打滑（B）带的弹性滑动（C）带的老化（D）带的磨损

（D）12、金属抵抗变形的能力，称为。

（A）硬度（B）塑性（C）强度（D）刚度

（B）13、凸轮轮廓与从动件之间的可动连接是B。

（A）转动副（B）高副（C）移动副（D）可能是高副也可能是低副

（B）14、最常用的传动螺纹类型是c。

（A）普通螺纹（B）矩形螺纹（C）梯形螺纹（D）锯齿形螺纹

（）15、与作用点无关的矢量是c。

（A）作用力（B）力矩（C）力偶（D）力偶矩

（）16、有两杆，一为圆截面，一为正方形截面，若两杆材料，横截面积及所受载荷相同，长度不同，则两杆的c不同。

（A）轴向正应力σ（B）轴向线应变ε（C）轴向伸长△l（D）横向线应变

（）17、作用于某一物体同一点上的两个力，F1=5N，F2=12N。

当两个力的夹角为d__时，它们的合力大小为7N。

（A）300（B）600（C）900（D）1800

（）18、为使移动后的作用力与原作用力等效，应附加一c。

（A）作用力（B）力矩（C）力偶（D）平衡力系

（）19、阶梯轴应用最广的主要原因是a。

（A）便于零件装拆和固定（B）制造工艺性好（C）传递载荷大（D疲劳强度高

（）20、使渐开线齿廓得以广泛应用的主要原因之一是（A）。

（A）中心距可分性（B）齿轮啮合重合度大于1（C）啮合角为一定值（D）啮合线过两齿轮基圆公切线

（）21、V带传动属于__B__。

（A）电传动（B）摩擦传动（C）液压传动（D）啮合传动

（）22、7、由力的可传性原理可知，力对刚体的作用效果不取决于力的c。

（A）作用线（B）方向（C）作用点（D）大小

（）23、普通V带按截面尺寸由小到大分为__D__七种。

（A）GFCDEBA（B）EBCBAZY（C）ABCDEFG（D）YZABCDE

（）24、闭式传动软齿面齿轮的主要失效形式是b。

（A）齿面胶合（B）齿面点蚀（C）齿根折断（D）齿面磨损

（）25、一对啮合传动齿轮的材料应（A）。

（A）小齿轮材料力学性能略好（B）相同（C）大、小齿轮材料不同（D）大齿轮材料力学性能略好

（）26、载荷中等冲击，频繁启动和正反转、两轴对中不准确的情况下，联结两轴宜选用c联轴器。

（A）刚性固定式（B）刚性补偿式（C）弹性（D）安全

（）27、凸轮机构的从动件作等加速等减速运动规律，对机构造成b。

（A）刚性冲击（B）柔性冲击（C）无冲击（D）内冲击

（）28、材料相同、横截面面积相等的两拉杆，一为圆形截面，另一为方形截面，在相同拉力作用下，两拉杆横截面上的应力a。

（A）相等（B）圆杆大于方杆（C）方杆大于圆杆（D）长杆大于短杆

（）29、齿轮正变位可以d。

（A）提高齿轮传动的重合度（B）提高从动齿轮转速（C）改变齿廓形状（D）提高其承载能力

（）30、一对齿轮连续传动的条件是（B）。

（A）模数相等（B）重合度大于1（C）压力角相等（D）传动比恒定

（）31、6.12在曲柄摇杆机构中，当曲柄为原动件，摇杆为从动件时，可将（B）。

（A）转动变为往复移动（B）连续转动变为往复摆动（C）往复移动变为转动（D）往复摆动变为连续转动

（）32、组成凸轮机构的基本构件有A。

（A）3个（B）2个（C）5个（D）4个

（）33、如图所示该机构是A。

（A）平底移动从动件盘形凸轮机构

（B）曲柄滑块机构

（C）滚子直动从动件盘形凸轮机构

（D）

偏心轮机构

（）34、如图所示凸轮机构的推程运动角是A。

（A）120°

（B）110°

（C）70°

（D）40°

（）35、理论上，标准直齿圆柱齿轮不产生根切的最小齿数是c。

（A）Zmin＝14（B）Zmin＝24（C）Zmin＝17（D）Zmin＝21

（）36、确定平行轴定轴轮系传动比符号的方法为c。

（A）只可用（－1）m确定（B）只可用画箭头方法确定（C）既可用（－1）m确定也可用画箭头方法确定（D）用画箭头方法确定

（B）37、凸轮机构中从动件的推程采用等速运动规律时，在（）会发生刚性冲击。

（A）推程的全过程（B）推程开始瞬时（C）远休止时（D）推程的中点

（）38、一圆轴用低碳钢材料制作，若抗扭强度不够，则c对于提高其强度较为有效。

（A）改用合金钢材料（B）改用铸铁（C）增加圆轴直径，且改用空心圆截面（D）减小轴的长度

（）39、7.12如图所示凸轮机构中，c从动件的摩擦损失小且传力性能好。

（A）

图a

（B）图b

（C）图c

（）40、带传动采用张紧轮的目的是___A_。

（A）调整带的张紧力（B）提高带的寿命（C）减轻带的弹性滑动（D）提高带的承载能力

三、判断题（每题0.5分，共10分）

（∨）1、齿轮传动的标准安装是指：

分度圆与节圆重合。

（∨）2、滚动轴承代号“6215”的含义是深沟球轴承，直径系列2，内径75mm。

（×）3、键联接的主要用途是：

轴向固定。

（×）4、渐开线齿廓形状取决于分度圆直径大小。

（∨）5、标准滚动轴承的组成：

内圈、外圈、滚动体、保持架。

（×）6、采用合金钢能提高轴的刚度。

（∨）7、工程中常以最大单位长度扭转角不得超过许可的单位长度扭转角作为圆轴扭转时的刚度条件。

（×）8、按轴的受载情况可分为：

传动轴、心轴、正轴。

（∨）9、带在工作时产生弹性滑动，是由于带的紧边与松边拉力不等。

（×）10、传动轴是既传递扭矩又承受弯矩的轴。

（×）11、按照有关标准就能选用的零部件，称为标准件，如螺栓、螺母、轴承、齿轮、内燃机的曲轴等。

（∨）12、力偶对刚体的转动效应与它在作用面内的位置无关。

（×）13、运动副是联接，联接也是运动副。

（×）14、物体的平衡就是指物体静止不动。

（×）15、铰链四杆机构根据各杆的长度，即可判断其类型。

（∨）16、柔性约束只能承受拉力，而不能承受压力。

（×）17、点在某瞬时的速度为零，那么该瞬时点的加速度也为零。

（×）18、由于移动副是构成面接触的运动副，故移动副是平面高副。

（×）19、齿轮啮合传动时留有顶隙是为了防止齿轮根切。

（×）20、一对标准齿轮啮合，其啮合角必然等于压力角。

四、综合题（共40分）

1、图示轮系，已知Z1=18、Z2=20、Z2'=25、Z3=25、Z3'=2（右），当a轴旋转100圈时，b轴转4.5圈，求Z4=？

（8分）

i16=（20*25*z4）/（18*25*2）=100/4.5  z4=40

2、截面杆受力如图，P=20kN。

A1=400mm2，A2=300mm2，A3=200mm2。

材料的E=200GPa。

试求：

（1）绘出杆的轴力图；

（2）计算杆内各段横截面上的正应力；（3）计算杆最右端的位移。

（14分）

解：

（1）杆的轴力图如图所示，各段的轴力

，

，

（2）各段横截面上的正应力为

（3）A端的位移为

3、梁AB一端固定、一端自由，如图5.3所示。

梁上作用有均布载荷，载荷集度为q=10kN／m。

在梁的自由端还受有集中力F=30kN和力偶矩为M=10kN·m作用，梁的长度为L=1m，试求固定端Ａ处的约束反力。

（8分）

（1）取梁AB为研究对象并画出受力图，如图1.35b所示。

（2）列平衡方程并求解。

注意均布载荷集度是单位长度上受的力，均布载荷简化结果为一合力，其大小等于q与均布载荷作用段长度的乘积，合力作用点在均布载荷作用段的中点。

∑Fx＝０，XＡ＝０

∑Fy＝０，YＡ－ql－Ｆ＝０

∑ＭＡ（Ｆ）＝０，ＭA－ql×l／2－Ｆl－Ｍ＝０

解得

　　　　　　　　　　　　XＡ＝０

　　　　　　　　　　　　YＡ＝ql＋Ｆ=40KN

ＭA＝ql２／2＋Ｆl＋Ｍ=45kN·m

图5.3悬臂粱受力分析

4、已知：

一对标准直齿圆柱齿轮，m=2mm，α=200，Z1=25，Z2=50。

（10分）

求

（1）如果n1=960r/min，n2=？

（2）中心距a=？

（3）齿距p=？

答：

n2=480  a=75  p=6.28

六、设计题（8分）

图示为热处理加热炉的炉门。

要求设计一四杆机构，把炉门从开启位置B2C2（水平位置）转变为关闭位置B1C1（垂直位置）。

且A位置与C2处于同一水平线上，D到AC2的距离为20mm（在图中）。

用图示法求做此四杆机构。

试题一

一.填空

1.一平面铰链四杆机构的各杆长度分别为a=350,b=600,c=200,d=700；

（1）当取c杆为机架时，它为何种具体类型？

____双曲柄机构_______；

（2）当取d杆为机架时，则为_____曲柄摇杆机构______。

2.曲柄摇杆机构中，摇杆为主动件时，____曲柄与连杆共线时为_____死点位置。

（A）不存在（B）曲柄与连杆共线时为（C）摇杆与连杆共线时为

3.为保证四杆机构良好的机械性能，______传动角_____不应小于最小许用值。

（A）     压力角（B）传动角（C）极位夹角

4.____凸轮轮廓曲线_______决定了从动杆的运动规律。

（A）凸轮转速（B）凸轮轮廓曲线（C）凸轮形状

5.凸轮机构中，凸轮基圆半径愈_____大______，压力角愈_____小___，机构传动性能愈好。

6.紧键联接与松键连联接的主要区别在于：

前者安装后，键与键槽之间就存在有____摩擦力_______。

（A）压紧力（B）轴向力（C）摩擦力

7.链“B18X80”的含义是___B型键宽度b=18mm，长度L=80mm_______。

8.螺纹联接是指利用螺纹零件把需要固定在一起的零件固连起来___。

螺旋传动是指__利用螺纹零件实现回转运动转换成直线运动________。

9.螺纹的公称直径是指它的____外径___，螺纹“M12X1.5”的含义为_细牙螺纹外径12mm，螺距1.5____。

10.采用螺纹联接时，若被联接件总厚度较大，切材料较软，在需要经常装卸的情况下，宜采用_________双头螺栓联接______________。

用于薄壁零件联接的螺纹，宜采用_________三角形细牙螺纹______________。

（A）螺栓联接（B）双头螺栓联接（C）