機械設計基礎考試題庫及答案一、選擇題（每題2分，共20分）1.螺紋連接中，當被連接件之一較厚且需要經(jīng)常裝拆時，宜采用（）。A.螺栓連接B.雙頭螺柱連接C.螺釘連接D.緊定螺釘連接答案：B2.帶傳動中，彈性滑動發(fā)生的根本原因是（）。A.帶的預緊力不足B.帶與帶輪間的摩擦力不夠C.帶的彈性變形與拉力變化D.主動輪與從動輪直徑不等答案：C3.一對標準直齒圓柱齒輪傳動，小齒輪齒數(shù)z1=20，大齒輪齒數(shù)z2=60，模數(shù)m=4mm，則中心距a為（）。A.160mmB.80mmC.240mmD.320mm答案：A（a=m(z1+z2)/2=4×(20+60)/2=160mm）4.滾動軸承的基本額定壽命是指（）。A.一批軸承中10%的軸承發(fā)生點蝕前的總轉數(shù)B.一批軸承中90%的軸承發(fā)生點蝕前的總轉數(shù)C.單個軸承發(fā)生點蝕前的總轉數(shù)D.單個軸承不發(fā)生點蝕的最小轉數(shù)答案：B5.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.軸的剪切破壞答案：C（較弱零件的工作面擠壓破壞）6.下列螺紋中，自鎖性能最好的是（）。A.三角形螺紋B.梯形螺紋C.鋸齒形螺紋D.矩形螺紋答案：A（牙型角最大，當量摩擦系數(shù)最大）7.齒輪傳動中，齒面接觸疲勞強度主要取決于（）。A.模數(shù)B.齒數(shù)C.齒寬D.分度圓直徑答案：D（接觸強度公式中與分度圓直徑直接相關）8.滑動軸承的主要失效形式是（）。A.點蝕B.膠合C.磨損D.斷裂答案：C（邊界潤滑下的磨粒磨損或粘著磨損）9.聯(lián)軸器與離合器的主要區(qū)別是（）。A.聯(lián)軸器可補償兩軸偏移，離合器不能B.聯(lián)軸器只能在停機時分離，離合器可在運轉時分離C.聯(lián)軸器傳遞扭矩大，離合器傳遞扭矩小D.聯(lián)軸器用于高速軸，離合器用于低速軸答案：B10.軸的材料常用45鋼，主要原因是（）。A.價格便宜B.強度高且易加工C.耐腐蝕性好D.耐磨性好答案：B（45鋼綜合力學性能優(yōu)良，調質后滿足多數(shù)軸的強度要求）二、填空題（每空1分，共20分）1.螺紋連接的防松方法可分為______防松、______防松和______防松三類。（摩擦；機械；永久）2.帶傳動的最大有效拉力Fec與______、______和______有關。（初拉力F0；摩擦系數(shù)f；包角α）3.齒輪傳動的失效形式主要有______、______、______、______和齒面塑性變形。（齒面點蝕；齒面磨損；齒面膠合；輪齒折斷）4.滾動軸承的基本結構由______、______、______和______組成。（內圈；外圈；滾動體；保持架）5.軸按承載性質可分為______、______和______。（心軸；轉軸；傳動軸）6.鍵連接按結構形式可分為______、______和______。（平鍵；半圓鍵；楔鍵）三、判斷題（每題1分，共10分）1.螺紋的升角越小，自鎖性能越好。（√）2.帶傳動中，打滑是可以避免的，而彈性滑動是不可避免的。（√）3.齒輪的模數(shù)越大，輪齒的抗彎強度越高。（√）4.滾動軸承的基本額定動載荷C是指軸承在額定壽命L10=106轉時能承受的最大載荷。（√）5.平鍵連接中，鍵的兩側面是工作面，上表面與輪轂槽底之間有間隙。（√）6.軸的結構設計應滿足強度、剛度、加工工藝和裝配要求。（√）7.三角形螺紋多用于傳動，矩形螺紋多用于連接。（×）（三角形螺紋用于連接，矩形螺紋用于傳動）8.齒輪傳動中，小齒輪的齒寬應比大齒輪稍寬，以補償安裝誤差。（√）9.滑動軸承的潤滑油粘度越高，承載能力越強，但摩擦損失也越大。（√）10.聯(lián)軸器必須在機器停止運轉后才能分離兩軸，而離合器可在運轉中分離。（√）四、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述螺紋連接預緊的目的及預緊力的控制方法。答案：預緊目的：增強連接的可靠性和緊密性，防止受載后連接件間出現(xiàn)縫隙或相對滑移。控制方法：（1）扭矩法（通過控制擰緊力矩間接控制預緊力，公式T≈0.2Fd）；（2）測量螺栓伸長法（預緊力F=EAΔL/L，E為彈性模量，A為螺栓截面積，ΔL為伸長量，L為螺栓計算長度）；（3）液壓拉伸法（利用液壓裝置使螺栓預伸長，然后旋緊螺母）。2.比較帶傳動與齒輪傳動的優(yōu)缺點。答案：帶傳動優(yōu)點：緩沖吸振、過載打滑保護、中心距大、結構簡單；缺點：傳動比不準確、效率低（約90%-95%）、壽命短、需要張緊裝置。齒輪傳動優(yōu)點：傳動比恒定、效率高（約98%-99%）、壽命長、結構緊湊；缺點：無過載保護、對制造安裝精度要求高、不適用于大中心距。3.簡述滾動軸承類型選擇的主要依據(jù)。答案：（1）載荷性質：徑向載荷為主選深溝球軸承，軸向載荷為主選推力球軸承，聯(lián)合載荷選角接觸球軸承或圓錐滾子軸承；（2）轉速要求：高轉速選球軸承（如深溝球軸承），低轉速選滾子軸承；（3）調心性能：軸易變形或安裝誤差大時選調心球軸承或調心滾子軸承；（4）安裝空間：徑向尺寸受限時選滾針軸承；（5）經(jīng)濟性：優(yōu)先選深溝球軸承（價格低）。4.軸的結構設計中，為什么要設計軸肩和圓角？答案：軸肩用于軸向定位，固定齒輪、軸承等零件的軸向位置，確保工作時不發(fā)生竄動；圓角用于減小軸肩處的應力集中，避免因截面突變導致的疲勞裂紋。圓角半徑應盡可能大，但需小于相配合零件的倒角或圓角，以保證定位可靠性。五、計算題（共30分）1.（10分）某螺栓連接承受橫向工作載荷F=5000N，采用4個M16（d1=13.835mm）的普通螺栓連接，接合面摩擦系數(shù)f=0.15，可靠性系數(shù)Kf=1.2，許用拉應力[σ]=120MPa。試校核該螺栓連接的強度。解：（1）單個螺栓所需預緊力F0：橫向載荷由接合面摩擦力平衡，4個螺栓的總摩擦力≥KfF，即4fF0≥KfFF0≥KfF/(4f)=1.2×5000/(4×0.15)=10000N（2）螺栓的拉應力σ：σ=4F0/(πd12)=4×10000/(3.14×13.8352)≈66.2MPa[σ]=120MPa，σ<[σ]，強度足夠。2.（10分）一對標準直齒圓柱齒輪傳動，已知z1=20，z2=60，m=4mm，α=20°，b1=80mm，b2=75mm，小齒輪轉速n1=1450r/min，傳遞功率P=10kW，許用接觸應力[σH1]=600MPa，[σH2]=550MPa，試校核齒面接觸疲勞強度（節(jié)點區(qū)域系數(shù)ZH=2.5，彈性影響系數(shù)ZE=189.8MPa?，接觸疲勞強度公式σH=ZHZE√(2KT1/(bd12)×(u+1)/u)，u=z2/z1，T1=9550×103P/n1）。解：（1）計算小齒輪轉矩T1：T1=9550×103×10/1450≈65862N·mm（2）計算分度圓直徑d1：d1=mz1=4×20=80mm，u=z2/z1=3（3）計算接觸應力σH：取b=b2=75mm（齒寬取較小值），K=1（假設載荷平穩(wěn)，K=1）σH=2.5×189.8×√(2×1×65862/(75×802)×(3+1)/3)=474.5×√(131724/(75×6400)×4/3)=474.5×√(131724/(144000))=474.5×√(0.9147)≈474.5×0.956≈453MPa[σH2]=550MPa>453MPa，[σH1]=600MPa>453MPa，接觸強度足夠。3.（10分）某轉軸由一對深溝球軸承支承，已知軸承徑向載荷Fr1=3000N，F(xiàn)r2=2000N，軸向載荷Fa=500N，轉速n=1000r/min，軸承基本額定動載荷C=35kN，載荷系數(shù)fp=1.2，溫度系數(shù)ft=1.0，試計算軸承壽命Lh（深溝球軸承e=0.25，當Fa/Fr≤e時，X=1，Y=0；當Fa/Fr>e時，X=0.56，Y=1.99；當量動載荷P=fp(XFr+YFa)，壽命公式L10h=(106/60n)(C/P)3）。解：（1）確定軸承1和軸承2的軸向載荷：深溝球軸承只能承受徑向載荷，軸向載荷由外部Fa=500N，假設軸承1承受Fa1=500N，軸承2承受Fa2=0（實際需考慮軸向力平衡，此處簡化）。（2）計算當量動載荷P1、P2：軸承1：Fa1/Fr1=500/3000≈0.167≤e=0.25，故X1=1，Y1=0P1=fp(X1Fr1+Y1Fa1)=1.2×(1×3000+0×500)=3600N軸承2：Fa2/Fr2=