機械類專業(yè)理論基礎試題(帶答案)一、單項選擇題（每題2分，共20分）1.下列關于靜力學公理的描述中，錯誤的是（）A.二力平衡公理僅適用于剛體B.加減平衡力系公理適用于任何物體C.力的可傳性原理表明，力對剛體的作用效果與作用點在作用線上的位置無關D.作用力與反作用力公理指出，兩力大小相等、方向相反、作用線相同，但分別作用在兩個物體上2.某軸的材料為45鋼（σs=355MPa），工作應力σ=200MPa，若安全系數(shù)n=1.5，則其計算安全系數(shù)為（）A.1.78B.1.5C.2.0D.1.23.平面四桿機構中，若最短桿與最長桿長度之和小于等于其余兩桿長度之和，且最短桿為機架，則該機構為（）A.曲柄搖桿機構B.雙曲柄機構C.雙搖桿機構D.導桿機構4.下列齒輪傳動中，能實現(xiàn)兩交錯軸傳動的是（）A.直齒圓柱齒輪B.斜齒圓柱齒輪C.直齒圓錐齒輪D.蝸桿蝸輪傳動5.材料在交變應力作用下發(fā)生破壞的主要特征是（）A.斷裂時無明顯塑性變形B.斷裂應力遠高于材料的屈服強度C.破壞過程分為彈性變形、塑性變形和斷裂三個階段D.斷口呈現(xiàn)明顯的纖維狀6.對于受軸向變載荷的緊螺栓連接，若僅增加螺栓的長度（其他參數(shù)不變），則螺栓的應力幅將（）A.增大B.減小C.不變D.先增大后減小7.滾動軸承的基本額定壽命是指（）A.一組相同軸承中90%的軸承發(fā)生點蝕前的總轉數(shù)B.單個軸承發(fā)生點蝕前的總轉數(shù)C.一組相同軸承中50%的軸承發(fā)生點蝕前的總轉數(shù)D.軸承達到極限轉速時的壽命8.下列哪項不是影響梁彎曲剛度的主要因素（）A.材料的彈性模量EB.梁的跨長LC.梁的截面形狀D.材料的泊松比μ9.凸輪機構中，為避免運動失真，滾子從動件的滾子半徑應（）A.大于凸輪理論輪廓的最小曲率半徑B.小于凸輪理論輪廓的最小曲率半徑C.等于凸輪理論輪廓的最小曲率半徑D.與凸輪理論輪廓的曲率半徑無關10.螺紋連接防松的根本目的是（）A.防止螺紋副的相對轉動B.增大螺紋副的預緊力C.提高螺紋的強度D.減小螺紋的應力集中二、填空題（每空1分，共20分）1.虎克定律的表達式為__________，其適用條件是材料處于__________階段。2.平面機構中，自由度計算公式為F=__________，其中低副的約束數(shù)為__________。3.齒輪傳動的標準安裝是指__________，此時分度圓與__________重合。4.軸按承載性質可分為__________、__________和__________，其中只承受彎矩的軸稱為__________。5.帶傳動的主要失效形式是__________和__________，設計時需驗算__________和__________。6.材料的疲勞強度是指__________，影響疲勞強度的主要因素有__________、__________和__________。7.滾動軸承的基本額定動載荷C是指__________，當軸承的當量動載荷P=C時，其基本額定壽命為__________轉。三、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述平面四桿機構存在曲柄的條件，并舉例說明工程中的應用。2.比較普通平鍵與楔鍵的工作原理及適用場合。3.什么是機械零件的接觸疲勞強度？影響接觸疲勞強度的主要因素有哪些？4.簡述帶傳動中彈性滑動與打滑的區(qū)別，并說明彈性滑動的不可避免性。5.畫出受集中載荷的簡支梁的剪力圖和彎矩圖（跨長L，集中載荷F作用于跨中）。四、計算題（每題10分，共30分）1.如圖1所示，水平梁AB受均布載荷q=10kN/m和集中載荷F=20kN作用，A為固定鉸支座，B為滾動鉸支座。求支座A、B的約束力。（圖1：梁AB長度6m，均布載荷覆蓋左半段3m，集中載荷作用于右半段中點，即距A點4.5m處）2.某矩形截面簡支梁，跨度L=4m，截面尺寸b×h=100mm×200mm（b為寬度，h為高度），材料的彈性模量E=200GPa。若梁跨中受集中載荷F=50kN，求跨中截面的最大彎曲正應力和梁的最大撓度。（提示：彎曲正應力公式σ=M/Wz，Wz=bh2/6；撓度公式y(tǒng)=FL3/(48EI)，I=bh3/12）3.一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=5mm，壓力角α=20°。求：（1）分度圓直徑d1、d2；（2）中心距a；（3）齒頂圓直徑da1、da2；（4）齒根圓直徑df1、df2（齒頂高系數(shù)ha=1，頂隙系數(shù)c=0.25）。五、分析題（共20分）1.（10分）圖2為某機械傳動系統(tǒng)示意圖，包含電動機（轉速n=1440r/min）、V帶傳動（傳動比i1=2.5）、一級圓柱齒輪減速器（傳動比i2=4）、鏈傳動（傳動比i3=3）。試分析：（1）各傳動機構的輸出轉速；（2）從傳動效率角度說明該系統(tǒng)中哪種傳動形式應盡量布置在高速級，并簡述原因。（圖2：電動機→V帶→齒輪減速器→鏈傳動→工作機）2.（10分）圖3為某軸的結構設計圖，指出其中存在的5處不合理設計并說明改進措施。（圖3：軸上安裝有齒輪、滾動軸承，軸肩高度超過軸承內圈高度；鍵槽未貫通；齒輪輪轂與軸配合處無倒角；軸承端蓋與軸直接接觸無密封；軸上有兩個相鄰的鍵槽位于同一母線上）答案與解析一、單項選擇題1.B（加減平衡力系公理僅適用于剛體）2.A（計算安全系數(shù)n=σs/σ=355/200≈1.78）3.B（最短桿為機架時為雙曲柄機構）4.D（蝸桿蝸輪用于交錯軸傳動）5.A（疲勞破壞無明顯塑性變形）6.B（增加螺栓長度可減小剛度，降低應力幅）7.A（基本額定壽命定義為90%軸承不發(fā)生點蝕的壽命）8.D（泊松比不直接影響彎曲剛度）9.B（滾子半徑需小于理論輪廓最小曲率半徑以避免失真）10.A（防松的核心是防止螺紋副相對轉動）二、填空題1.σ=Eε；線彈性2.3n-2PL-PH；23.分度圓與節(jié)圓重合；節(jié)圓4.轉軸；心軸；傳動軸；心軸5.打滑；帶的疲勞破壞；最大有效拉力；帶的疲勞強度6.材料在無限次交變應力下不發(fā)生破壞的最大應力；應力集中；尺寸效應；表面狀態(tài)7.額定壽命為10?轉時的最大載荷；10?三、簡答題1.存在曲柄的條件：（1）最短桿與最長桿長度之和≤其余兩桿長度之和（桿長條件）；（2）最短桿為連架桿或機架。應用：如內燃機曲柄滑塊機構（將活塞往復運動轉為曲軸轉動）。2.普通平鍵靠兩側面?zhèn)鬟f扭矩，對中性好，用于高精度或高速場合；楔鍵靠上下面擠壓傳遞扭矩，會破壞對中性，用于對中性要求不高、低速或有軸向力的場合。3.接觸疲勞強度指零件在接觸變應力下抵抗點蝕破壞的能力。影響因素：材料硬度（硬度越高，強度越高）、表面粗糙度（粗糙度越低，強度越高）、載荷循環(huán)次數(shù)（次數(shù)越多，強度越低）。4.彈性滑動是由于帶的彈性變形和拉力差引起的局部滑動，不可避免；打滑是過載時帶與輪面的全面滑動，應避免。彈性滑動不可避免的原因：帶是彈性體，緊邊與松邊拉力不同，導致變形量不同，必然存在相對滑動。5.剪力圖：跨中左側剪力為F/2（正），右側為-F/2（負）；彎矩圖：跨中彎矩為FL/4（拋物線頂點），兩端彎矩為0。四、計算題1.解：取梁AB為研究對象，受力分析：A點約束力FAx、FAy，B點約束力FBy（豎直向上）?！艶x=0→FAx=0∑MA=0→FBy×6-q×3×1.5-F×4.5=0代入數(shù)據(jù)：FBy×6-10×3×1.5-20×4.5=0→FBy=(67.5+90)/6=26.25kN∑Fy=0→FAy+FBy=q×3+F→FAy=30+20-26.25=23.75kN答案：FAx=0，F(xiàn)Ay=23.75kN（向上），F(xiàn)By=26.25kN（向上）2.解：跨中彎矩M=FL/4=50×4/4=50kN·m截面模量Wz=bh2/6=0.1×0.22/6≈6.67×10??m3最大彎曲正應力σ=M/Wz=50×103/(6.67×10??)≈75MPa慣性矩I=bh3/12=0.1×0.23/12≈6.67×10??m?最大撓度y=FL3/(48EI)=50×103×43/(48×200×10?×6.67×10??)≈0.004m=4mm答案：σ=75MPa，y=4mm3.解：（1）d1=mz1=5×20=100mm；d2=5×60=300mm（2）中心距a=m(z1+z2)/2=5×80/2=200mm（3）da1=d1+2ham=100+2×1×5=110mm；da2=300+2×5=310mm（4）df1=d1-2(ha+c)m=100-2×1.25×5=87.5mm；df2=300-2×1.25×5=287.5mm五、分析題1.（1）V帶輸出轉速n1=1440/2.5=576r/min；齒輪減速器輸出轉速n2=576/4=144r/min；鏈傳動輸出轉速n3=144/3=48r/min。（2）V帶傳動應布置在高速級。原因：V帶傳動在高速級時，帶的線速度較高，傳遞相同功率時所需有效拉力較小（P=Fv），可減小帶的根數(shù)和尺寸；同時，高速級載荷較小，有利于