完整版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.計算平面機構自由度時，若機構中存在局部自由度，應如何處理？A.計入活動構件數(shù)B.忽略不計C.作為高副處理D.作為低副處理2.普通平鍵連接的主要失效形式是：A.鍵的剪切破壞B.鍵的彎曲破壞C.輪轂的擠壓破壞D.鍵與輪轂的接觸疲勞破壞3.V帶傳動中，帶的離心拉應力發(fā)生在：A.緊邊B.松邊C.整個帶長D.帶輪接觸弧段4.標準直齒圓柱齒輪的齒形系數(shù)YFa主要取決于：A.模數(shù)B.齒數(shù)C.壓力角D.齒寬系數(shù)5.滾動軸承的基本額定壽命是指同一批軸承中，（）的軸承能達到的壽命。A.90%B.95%C.99%D.100%6.螺紋連接防松的根本目的是防止：A.螺紋副的相對轉動B.螺紋的塑性變形C.螺紋的疲勞斷裂D.螺母的軸向移動7.凸輪機構中，從動件的運動規(guī)律為等速運動時，會產(chǎn)生：A.柔性沖擊B.剛性沖擊C.無沖擊D.彈性變形8.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9.滑動軸承的主要失效形式是：A.點蝕B.膠合C.磨損D.斷裂10.軸的材料主要采用：A.鑄鐵B.青銅C.碳素鋼或合金鋼D.鋁合金二、填空題（每空1分，共20分）1.平面機構具有確定運動的條件是機構的自由度______原動件的數(shù)量。2.螺紋的公稱直徑是指______直徑（對于外螺紋為大徑，內(nèi)螺紋為小徑）。3.V帶傳動中，帶的根數(shù)z應滿足______，以避免各帶受力不均。4.齒輪傳動的主要失效形式包括齒面磨損、齒面膠合、齒面接觸疲勞折斷和______。5.滾動軸承按滾動體形狀分為球軸承和______軸承。6.鍵連接按用途可分為______鍵、導向鍵和滑鍵。7.凸輪機構中，從動件的常用運動規(guī)律有等速運動、等加速等減速運動和______運動。8.軸按受載性質(zhì)可分為心軸、轉軸和______。9.螺栓連接的強度計算中，受軸向載荷的緊螺栓連接需考慮______的影響，其總拉力為殘余預緊力與工作載荷之和。10.帶傳動的彈性滑動是由于帶的______引起的，是不可避免的。11.標準直齒圓柱齒輪的齒頂高系數(shù)ha=______，頂隙系數(shù)c=______。12.滾動軸承的基本額定動載荷C是指軸承在額定壽命L10=______轉時能承受的最大載荷。13.平鍵連接的工作面是鍵的______面。14.蝸桿傳動的主要失效形式是齒面磨損和______，通常發(fā)生在______（蝸桿/蝸輪）上。15.軸的強度計算中，對于彎扭組合變形的轉軸，需采用______強度理論進行校核。三、判斷題（每題1分，共10分）1.機構的自由度一定等于原動件的數(shù)量。（）2.螺紋連接中，采用雙螺母防松屬于摩擦防松。（）3.V帶傳動的包角越大，傳動能力越強。（）4.齒輪的模數(shù)越大，齒厚越厚，彎曲強度越高。（）5.滾動軸承的基本額定壽命是指單個軸承的壽命。（）6.平鍵連接能傳遞軸向力。（）7.凸輪機構中，從動件的運動規(guī)律由凸輪輪廓決定。（）8.滑動軸承適用于高速、高精度或重載場合。（）9.軸的直徑設計應滿足強度、剛度和振動穩(wěn)定性要求。（）10.蝸桿傳動中，蝸桿頭數(shù)越多，傳動效率越高。（）四、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述平面連桿機構中“死點”的概念及消除方法。2.比較普通平鍵與楔鍵連接的工作原理及優(yōu)缺點。3.分析V帶傳動中影響傳動能力的主要因素。4.說明齒輪傳動中齒面接觸疲勞強度和齒根彎曲疲勞強度的設計準則。5.滾動軸承的壽命計算中，基本額定壽命L10和額定動載荷C的關系是什么？若軸承實際承受的載荷為P，如何計算其壽命？五、計算題（共20分）1.（8分）計算圖1所示平面機構的自由度（需標注活動構件數(shù)n、低副數(shù)PL、高副數(shù)PH）。已知機構中存在1個局部自由度，無虛約束。（注：圖1描述：構件1為原動件，通過轉動副A與機架連接；構件2與1在B點轉動副連接，構件3與2在C點轉動副連接，同時與機架在D點轉動副連接；構件4與3在E點轉動副連接，與構件5在F點轉動副連接；構件5與機架在G點轉動副連接；構件6為滾子，與5在H點轉動副連接，與凸輪7在K點高副接觸；凸輪7與機架在L點轉動副連接。）2.（6分）某液壓油缸缸蓋采用8個M16（d1=13.835mm）的普通螺栓連接，缸徑D=200mm，油壓p=3MPa，殘余預緊力F'=1.5F（F為單個螺栓的工作載荷）。螺栓材料的許用拉應力[σ]=120MPa，試校核螺栓的強度（螺栓總拉力F0=F'+F）。3.（6分）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，齒寬b=80mm，小齒輪轉速n1=1450r/min，傳遞功率P=10kW。設齒輪材料的彈性系數(shù)ZE=189.8MPa1/2，接觸疲勞許用應力[σH1]=600MPa，[σH2]=550MPa，試校核齒面接觸疲勞強度（接觸應力公式：σH=ZE√(2KT1(u+1)/(bd12u))，其中u=z2/z1，T1=9550×103P/n1）。---答案及解析一、選擇題1.B（局部自由度不影響機構運動，計算時需排除）2.C（平鍵連接靠側面擠壓傳遞轉矩，主要失效為輪轂或鍵的擠壓破壞）3.C（離心力作用于整個帶長）4.B（齒形系數(shù)與齒數(shù)相關，齒數(shù)越少，YFa越大）5.A（基本額定壽命定義為90%軸承不發(fā)生點蝕的壽命）6.A（防松的核心是阻止螺紋副相對轉動）7.B（等速運動在起點和終點會產(chǎn)生剛性沖擊）8.D（接觸強度與分度圓直徑相關，直徑越大，接觸應力越?。?.C（滑動軸承主要因磨損導致間隙增大失效）10.C（軸需承受復雜載荷，常用碳素鋼或合金鋼）二、填空題1.等于2.大徑（外螺紋）或小徑（內(nèi)螺紋）3.z≤10（一般不超過10根）4.輪齒折斷（彎曲疲勞折斷或過載折斷）5.滾子6.普通（或固定）7.簡諧（或正弦加速度）8.傳動軸9.螺栓的預緊力和工作載荷的聯(lián)合作用（或殘余預緊力）10.彈性變形（緊邊與松邊拉力差引起的伸長量不同）11.1；0.2512.10?13.側14.膠合；蝸輪15.第三（或第四，視教材而定，通常第三）三、判斷題1.×（機構需自由度≥1且等于原動件數(shù)才有確定運動）2.√（雙螺母通過增加摩擦力防松）3.√（包角越大，接觸弧越長，摩擦力總和越大）4.√（模數(shù)越大，齒厚越厚，抗彎曲能力越強）5.×（基本額定壽命是90%軸承的壽命）6.×（平鍵連接只能傳遞轉矩，不能傳遞軸向力）7.√（凸輪輪廓直接決定從動件運動規(guī)律）8.√（滑動軸承摩擦系數(shù)小，適合高速、高精度或重載）9.√（軸的設計需綜合考慮強度、剛度和振動）10.√（蝸桿頭數(shù)越多，導程角越大，效率越高）四、簡答題1.死點：當連桿與從動件共線時，機構的傳動角γ=0°，驅動力無法使從動件運動的位置。消除方法：①在從動件上安裝飛輪（利用慣性通過死點）；②采用多組機構錯位排列（如四缸發(fā)動機）；③施加外力輔助（如手動裝置）。2.工作原理：平鍵靠側面擠壓傳遞轉矩；楔鍵靠上下面的摩擦力傳遞轉矩，同時可傳遞軸向力。優(yōu)點：平鍵對中性好，裝拆方便；楔鍵能傳遞軸向力。缺點：平鍵不能傳遞軸向力；楔鍵安裝后軸與輪轂產(chǎn)生偏斜，對中性差。3.影響因素：①包角α（α越大，摩擦力總和越大，傳動能力越強）；②摩擦系數(shù)f（f越大，摩擦力越大）；③預緊力F0（F0越大，摩擦力越大，但過大易導致帶磨損加?。?；④帶的類型（V帶比平帶摩擦力大，因楔形增壓效應）。4.接觸疲勞強度設計準則：σH≤[σH]，防止齒面發(fā)生點蝕；彎曲疲勞強度設計準則：σF≤[σF]，防止輪齒發(fā)生彎曲疲勞折斷。設計時，軟齒面（≤350HBS）一般先按接觸強度設計，再校核彎曲強度；硬齒面（>350HBS）一般先按彎曲強度設計，再校核接觸強度。5.關系：L10=(C/P)^ε×10?轉（ε為壽命指數(shù)，球軸承ε=3，滾子軸承ε=10/3）。實際壽命計算：若已知載荷P，額定動載荷C，則壽命Lh=10?/(60n)×(C/P)^ε（n為軸承轉速，單位r/min）。五、計算題1.解：活動構件數(shù)n=7（構件1-7，其中構件6為滾子，屬局部自由度，不計入n）；低副數(shù)PL：轉動副有A、B、C、D、E、F、G、L共8個（H為滾子與構件5的轉動副，屬局部自由度，不計入PL）；高副數(shù)PH=1（K點凸輪與滾子接觸）；自由度F=3n-2PL-PH=3×7-2×8-1=21-16-1=4。因原動件數(shù)為1（構件1），F(xiàn)=4≠1，故機構無確定運動。2.解：油缸總壓力F總=πD2p/4=π×2002×3/4=94247.78N；單個螺栓工作載荷F=F總/8=94247.78/8≈11780.97N；總拉力F0=F'+F=1.5F+F=2.5F=2.5×11780.97≈29452.43N；螺栓應力σ=4F0/(πd12)=4×29452.43/(π×13.8352)≈4×29452.43/(600.7)≈196.1MPa；因σ=196.1MPa>[σ]=120MPa，故螺栓強度不足。3.解：轉矩T1=9550×103P/n1=9550×103×10/1450≈65862.07N·mm；齒數(shù)比u=z2/z1=60/20=3；分度圓直徑d1=mz1=4×20=80mm；接觸應力σH=ZE√(2KT