2025專升本機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)試題及答案一、單項選擇題（每題2分，共30分）1.平面機(jī)構(gòu)中，兩構(gòu)件通過點或線接觸形成的運動副稱為（）A.低副B.高副C.移動副D.轉(zhuǎn)動副答案：B解析：低副是通過面接觸形成的運動副，移動副和轉(zhuǎn)動副都屬于低副；而高副是兩構(gòu)件通過點或線接觸形成的運動副，所以本題選B。2.機(jī)構(gòu)具有確定運動的條件是（）A.自由度大于零B.自由度大于零且等于原動件數(shù)C.自由度大于原動件數(shù)D.自由度小于原動件數(shù)答案：B解析：機(jī)構(gòu)自由度大于零，只是具備了運動的可能性，但要使機(jī)構(gòu)具有確定的運動，其自由度必須等于原動件的數(shù)目，所以選B。3.漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動的重合度ε越大，表示（）A.同時參與嚙合的輪齒對數(shù)越多B.齒廓越粗糙C.齒輪的承載能力越低D.齒輪的傳動效率越低答案：A解析：重合度ε反映了同時參與嚙合的輪齒對數(shù)的多少，ε越大，同時參與嚙合的輪齒對數(shù)越多，承載能力越強(qiáng)，與齒廓粗糙度、傳動效率無直接關(guān)系，所以選A。4.在V帶傳動設(shè)計中，限制帶輪最小基準(zhǔn)直徑的主要目的是（）A.防止帶的彎曲應(yīng)力過大B.防止帶與帶輪之間的摩擦力不足C.保證帶的壽命D.保證帶的傳動功率答案：A解析：帶輪直徑越小，帶的彎曲應(yīng)力越大，限制帶輪最小基準(zhǔn)直徑主要是為了防止帶的彎曲應(yīng)力過大，避免帶過早損壞，所以選A。5.鏈傳動中，鏈節(jié)數(shù)一般取偶數(shù)，是為了（）A.提高鏈的強(qiáng)度B.避免采用過渡鏈節(jié)C.使鏈傳動平穩(wěn)D.提高鏈的壽命答案：B解析：當(dāng)鏈節(jié)數(shù)為偶數(shù)時，鏈條首尾相連時剛好能使外鏈板與內(nèi)鏈板相接，不需要采用過渡鏈節(jié)。過渡鏈節(jié)的強(qiáng)度較低，會影響鏈條的整體強(qiáng)度，所以鏈節(jié)數(shù)一般取偶數(shù)是為了避免采用過渡鏈節(jié)，選B。6.滾動軸承的基本額定壽命是指（）A.一批相同的軸承在相同條件下運轉(zhuǎn)，其中90%的軸承所能達(dá)到的壽命B.一個軸承所能達(dá)到的壽命C.一批相同的軸承在相同條件下運轉(zhuǎn)，其中10%的軸承所能達(dá)到的壽命D.所有軸承所能達(dá)到的平均壽命答案：A解析：滾動軸承的基本額定壽命是指一批相同的軸承在相同條件下運轉(zhuǎn)，其中90%的軸承所能達(dá)到的壽命，所以選A。7.聯(lián)軸器與離合器的主要作用是（）A.緩沖、減振B.傳遞運動和轉(zhuǎn)矩C.防止機(jī)器發(fā)生過載D.補(bǔ)償兩軸的相對位移答案：B解析：聯(lián)軸器和離合器的主要功能都是將兩軸連接在一起，傳遞運動和轉(zhuǎn)矩。緩沖、減振一般是通過彈性聯(lián)軸器等實現(xiàn)的附加功能；防止機(jī)器過載是安全聯(lián)軸器的功能；補(bǔ)償兩軸相對位移也是部分聯(lián)軸器的功能，其主要作用還是傳遞運動和轉(zhuǎn)矩，所以選B。8.軸按受載性質(zhì)分類，只承受轉(zhuǎn)矩的軸是（）A.心軸B.轉(zhuǎn)軸C.傳動軸D.曲軸答案：C解析：心軸只承受彎矩；轉(zhuǎn)軸既承受彎矩又承受轉(zhuǎn)矩；傳動軸主要承受轉(zhuǎn)矩；曲軸是一種特殊的軸，用于將往復(fù)運動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運動，通常既受彎矩又受轉(zhuǎn)矩。所以只承受轉(zhuǎn)矩的軸是傳動軸，選C。9.螺紋連接防松的根本問題在于（）A.增加螺紋連接的軸向力B.增加螺紋連接的橫向力C.防止螺紋副的相對轉(zhuǎn)動D.增加螺紋連接的剛度答案：C解析：螺紋連接防松的目的是防止螺紋副在工作過程中發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，從而保證連接的可靠性。增加軸向力、橫向力或剛度都不是防松的根本問題，所以選C。10.在蝸桿傳動中，通常的傳動形式是（）A.蝸桿主動，蝸輪從動B.蝸輪主動，蝸桿從動C.兩者均可D.不確定答案：A解析：由于蝸桿的螺旋升角一般較小，具有自鎖性，通常情況下是蝸桿主動，蝸輪從動，所以選A。11.齒輪傳動中，齒面疲勞點蝕通常首先出現(xiàn)在（）A.齒頂附近B.齒根附近C.節(jié)線附近的齒根部分D.節(jié)線附近的齒頂部分答案：C解析：在齒輪傳動中，節(jié)線附近的齒根部分同時承受較大的接觸應(yīng)力和摩擦力，而且潤滑條件較差，所以齒面疲勞點蝕通常首先出現(xiàn)在節(jié)線附近的齒根部分，選C。12.平鍵連接的主要失效形式是（）A.鍵的剪斷B.鍵的磨損C.輪轂的磨損D.鍵與輪轂鍵槽工作面的壓潰答案：D解析：平鍵連接工作時，主要靠鍵與輪轂鍵槽工作面的擠壓來傳遞轉(zhuǎn)矩，其主要失效形式是鍵與輪轂鍵槽工作面的壓潰，一般情況下鍵的剪斷和磨損不是主要失效形式，輪轂的磨損也不是平鍵連接的主要失效形式，所以選D。13.對于受軸向變載荷的緊螺栓連接，在平均應(yīng)力不變的情況下，增加螺栓的剛度，則螺栓的應(yīng)力幅將（）A.增大B.減小C.不變D.不確定答案：A解析：根據(jù)緊螺栓連接的應(yīng)力分析，在平均應(yīng)力不變的情況下，增加螺栓的剛度，螺栓分擔(dān)的載荷變化量增大，應(yīng)力幅將增大，所以選A。14.帶傳動在工作時產(chǎn)生彈性滑動是由于（）A.帶的預(yù)緊力不夠B.帶的緊邊和松邊拉力不等C.帶和帶輪間的摩擦力不夠D.帶的材料不符合要求答案：B解析：帶傳動工作時，由于緊邊和松邊拉力不等，帶在緊邊和松邊的彈性變形量不同，導(dǎo)致帶與帶輪之間發(fā)生相對滑動，即彈性滑動，所以選B。15.下列四種型號的滾動軸承，只能承受徑向載荷的是（）A.6208B.30208C.51208D.7208AC答案：A解析：6208是深溝球軸承，主要承受徑向載荷，也能承受一定的軸向載荷；30208是圓錐滾子軸承，能同時承受較大的徑向載荷和軸向載荷；51208是推力球軸承，只能承受軸向載荷；7208AC是角接觸球軸承，能同時承受徑向載荷和軸向載荷。所以只能承受徑向載荷的是6208，選A。二、填空題（每題2分，共20分）1.平面四桿機(jī)構(gòu)中，若各桿長度分別為a=30mm，b=50mm，c=80mm，d=90mm，當(dāng)以a為機(jī)架時，該機(jī)構(gòu)為______機(jī)構(gòu)。答案：雙曲柄解析：根據(jù)平面四桿機(jī)構(gòu)的類型判斷條件，滿足桿長之和條件（最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和），且最短桿為機(jī)架時，機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)。本題中\(zhòng)(a+d=30+90=120mm\)，\(b+c=50+80=130mm\)，\(a+d\ltb+c\)，最短桿\(a\)為機(jī)架，所以該機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)。2.漸開線齒輪的齒廓形狀取決于______。答案：基圓半徑解析：漸開線的形成取決于基圓，基圓半徑不同，所形成的漸開線形狀也不同，所以漸開線齒輪的齒廓形狀取決于基圓半徑。3.V帶傳動中，帶的型號是根據(jù)______和______來選擇的。答案：計算功率；小帶輪基準(zhǔn)直徑解析：在V帶傳動設(shè)計中，根據(jù)計算功率和小帶輪基準(zhǔn)直徑，查V帶選型圖來選擇合適的V帶型號。4.鏈傳動的主要失效形式有______、______、______和______等。答案：鏈板疲勞破壞；滾子和套筒的沖擊疲勞破壞；銷軸與套筒的膠合；鏈條的磨損解析：鏈傳動在工作過程中，鏈板會受到交變應(yīng)力作用而發(fā)生疲勞破壞；滾子和套筒在與鏈輪嚙合時會受到?jīng)_擊，產(chǎn)生沖擊疲勞破壞；在高速重載情況下，銷軸與套筒間會因溫度過高而發(fā)生膠合；鏈條各元件之間的相對運動也會導(dǎo)致鏈條的磨損。5.滾動軸承的類型選擇主要考慮______、______和______等因素。答案：載荷大小和方向；轉(zhuǎn)速高低；調(diào)心性能要求解析：選擇滾動軸承類型時，要根據(jù)所承受的載荷大小和方向來選擇合適的軸承類型，如承受徑向載荷選深溝球軸承，承受軸向載荷選推力球軸承等；轉(zhuǎn)速高低也會影響軸承的選擇，高速時要選擇適合高速運轉(zhuǎn)的軸承；當(dāng)兩軸存在一定的相對傾斜時，需要考慮軸承的調(diào)心性能。6.軸上零件的周向固定方法有______、______、______等。答案：鍵連接；花鍵連接；過盈配合解析：鍵連接能實現(xiàn)軸與輪轂的周向固定并傳遞轉(zhuǎn)矩；花鍵連接承載能力強(qiáng)，也用于周向固定；過盈配合通過軸和輪轂的過盈量產(chǎn)生摩擦力來實現(xiàn)周向固定。7.螺紋的公稱直徑是指它的______，螺紋“M12×1.5”的含義是______。答案：大徑；公稱直徑為12mm、螺距為1.5mm的普通細(xì)牙螺紋解析：螺紋的公稱直徑一般指大徑；“M”表示普通螺紋，“12”是公稱直徑，“1.5”是螺距，普通螺紋分為粗牙和細(xì)牙，有螺距標(biāo)注的為細(xì)牙螺紋。8.蝸桿傳動的主要失效形式有______、______和______等。答案：膠合；磨損；點蝕解析：由于蝸桿傳動在嚙合過程中，齒面間相對滑動速度較大，發(fā)熱量大，容易出現(xiàn)膠合和磨損現(xiàn)象；同時也可能發(fā)生齒面疲勞點蝕。9.齒輪傳動的設(shè)計準(zhǔn)則，對于閉式軟齒面齒輪傳動，通常按______設(shè)計，按______進(jìn)行校核；對于閉式硬齒面齒輪傳動，通常按______設(shè)計，按______進(jìn)行校核。答案：齒面接觸疲勞強(qiáng)度；齒根彎曲疲勞強(qiáng)度；齒根彎曲疲勞強(qiáng)度；齒面接觸疲勞強(qiáng)度解析：閉式軟齒面齒輪傳動，齒面接觸疲勞是主要失效形式，所以先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計，再按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核；閉式硬齒面齒輪傳動，齒根彎曲疲勞折斷是主要失效形式，所以先按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計，再按齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核。10.帶傳動的張緊方法有______和______兩種。答案：調(diào)整中心距；采用張緊輪解析：調(diào)整中心距可以增大帶的初拉力，使帶張緊；當(dāng)中心距不能調(diào)整時，可以采用張緊輪來張緊帶。三、簡答題（每題10分，共30分）1.簡述平面機(jī)構(gòu)自由度的計算方法，并說明各參數(shù)的含義。答案：平面機(jī)構(gòu)自由度的計算公式為\(F=3n-2P_{L}-P_{H}\)。其中，\(F\)表示平面機(jī)構(gòu)的自由度；\(n\)表示機(jī)構(gòu)中活動構(gòu)件的數(shù)目，即除去機(jī)架后機(jī)構(gòu)中可動的構(gòu)件數(shù)量；\(P_{L}\)表示低副的數(shù)目，低副是兩構(gòu)件通過面接觸形成的運動副，如轉(zhuǎn)動副和移動副；\(P_{H}\)表示高副的數(shù)目，高副是兩構(gòu)件通過點或線接觸形成的運動副。例如，在一個簡單的平面四桿機(jī)構(gòu)中，有3個活動構(gòu)件（除去機(jī)架），4個轉(zhuǎn)動副（低副），沒有高副。則\(n=3\)，\(P_{L}=4\)，\(P_{H}=0\)，代入公式可得\(F=3×3-2×4-0=1\)，說明該機(jī)構(gòu)具有1個自由度，需要1個原動件就可以使機(jī)構(gòu)具有確定的運動。2.說明齒輪傳動中齒面接觸疲勞強(qiáng)度和齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的計算原理。答案：-齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算原理：齒輪傳動在工作時，齒面接觸處產(chǎn)生接觸應(yīng)力，當(dāng)接觸應(yīng)力超過材料的接觸疲勞極限時，齒面會出現(xiàn)疲勞點蝕。齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算的基本公式是基于赫茲公式推導(dǎo)而來的。假設(shè)兩齒輪的齒面為兩個圓柱體的接觸，通過對接觸區(qū)域的應(yīng)力分析，得到齒面接觸應(yīng)力的計算公式。在設(shè)計計算時，要保證齒面的接觸應(yīng)力小于材料的許用接觸應(yīng)力，即\(\sigma_{H}=\sqrt{\frac{F_{t}}{bd}\frac{K(u\pm1)}{u}Z_{E}^{2}Z_{H}^{2}Z_{\varepsilon}^{2}}\leq[\sigma_{H}]\)。其中\(zhòng)(F_{t}\)是圓周力，\(b\)是齒寬，\(d\)是齒輪分度圓直徑，\(K\)是載荷系數(shù)，\(u\)是齒數(shù)比，\(Z_{E}\)是彈性影響系數(shù)，\(Z_{H}\)是區(qū)域系數(shù)，\(Z_{\varepsilon}\)是重合度系數(shù)，\([\sigma_{H}]\)是許用接觸應(yīng)力。-齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算原理：齒輪在嚙合過程中，齒根處會產(chǎn)生彎曲應(yīng)力，當(dāng)彎曲應(yīng)力超過材料的彎曲疲勞極限時，齒根會發(fā)生疲勞折斷。齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算采用的是懸臂梁模型，將輪齒看作一個懸臂梁，齒根所受的最大彎曲應(yīng)力作用在危險截面上。通過對輪齒受力分析和力學(xué)計算，得到齒根彎曲應(yīng)力的計算公式\(\sigma_{F}=\frac{F_{t}}{bm}Y_{Fa}Y_{Sa}Y_{\varepsilon}\leq[\sigma_{F}]\)。其中\(zhòng)(m\)是齒輪的模數(shù)，\(Y_{Fa}\)是齒形系數(shù)，\(Y_{Sa}\)是應(yīng)力修正系數(shù)，\(Y_{\varepsilon}\)是重合度系數(shù)，\([\sigma_{F}]\)是許用彎曲應(yīng)力。3.分析滾動軸承的壽命計算和靜強(qiáng)度計算的區(qū)別和聯(lián)系。答案：-區(qū)別：-計算目的不同：滾動軸承的壽命計算是為了確定軸承在規(guī)定的可靠度、載荷和運轉(zhuǎn)條件下，能夠正常工作的時間或轉(zhuǎn)數(shù)，主要考慮軸承在長期交變載荷作用下的疲勞壽命。而靜強(qiáng)度計算是為了防止軸承在承受過大的靜載荷或沖擊載荷時，滾動體與滾道接觸處產(chǎn)生過大的塑性變形，保證軸承在靜態(tài)或緩慢擺動工況下的工作性能。-計算依據(jù)不同：壽命計算依據(jù)的是軸承的基本額定動載荷\(C\)，它是指一批相同的軸承，在相同條件下運轉(zhuǎn)，其中90%的軸承所能承受的恒定載荷，在此載荷作用下，軸承的基本額定壽命為\(10^{6}\)轉(zhuǎn)。壽命計算公式為\(L_{h}=\frac{10^{6}}{60n}(\frac{C}{P})^{\varepsilon}\)，其中\(zhòng)(L_{h}\)是軸承的壽命（小時），\(n\)是軸承的轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分鐘），\(P\)是當(dāng)量動載荷，\(\varepsilon\)是壽命指數(shù)。靜強(qiáng)度計算依據(jù)的是軸承的基本額定靜載荷\(C_{0}\)，它是指在該載荷作用下，滾動體與滾道接觸處的塑性變形量不超過規(guī)定的限度。靜強(qiáng)度計算公式為\(P_{0}\leq\frac{C_{0}}{S_{0}}\)，其中\(zhòng)(P_{0}\)是當(dāng)量靜載荷，\(S_{0}\)是安全系數(shù)。-聯(lián)系：-兩者都是為了保證滾動軸承的正常工作。無論是壽命計算還是靜強(qiáng)度計算，都是為了使軸承在工作過程中不發(fā)生失效，確保機(jī)械設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性。-在實際設(shè)計中，通常需要同時進(jìn)行壽命計算和靜強(qiáng)度計算。對于一般工作條件下的軸承，先進(jìn)行壽命計算，以確定軸承的尺寸和型號；然后進(jìn)行靜強(qiáng)度計算，校核軸承在可能出現(xiàn)的靜載荷或沖擊載荷下是否滿足要求。如果靜強(qiáng)度不滿足要求，則需要重新選擇軸承型號。四、計算題（每題10分，共20分）1.如圖所示的平面機(jī)構(gòu)，已知各構(gòu)件的尺寸，試計算該機(jī)構(gòu)的自由度，并判斷機(jī)構(gòu)是否具有確定的運動（圖中箭頭所示為原動件）。（此處假設(shè)有一個包含7個活動構(gòu)件，9個低副，1個高副，1個原動件的平面機(jī)構(gòu)）答案：首先，根據(jù)平面機(jī)構(gòu)自由度計算公式\(F=3n-2P_{L}-P_{H}\)。其中，活動構(gòu)件數(shù)\(n=7\)，低副數(shù)\(P_{L}=9\)，高副數(shù)\(P_{H}=1\)。將數(shù)值代入公式可得：\(F=3×7-2×9-1\)\(=21-18-1\)\(=2\)機(jī)構(gòu)具有確定運動的條件是自由度大于零且等于原動件數(shù)。已