機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)考試題庫及答案一、選擇題（每題2分，共30分）1.平面機(jī)構(gòu)中，若引入一個轉(zhuǎn)動副，將約束（）個自由度。A.1B.2C.3D.02.螺紋連接中，用于承受橫向載荷的普通螺栓連接，其失效形式主要是（）。A.螺栓桿被剪斷B.螺紋牙被壓潰C.螺栓桿拉斷D.接合面滑移3.標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動中，若中心距保持不變，增大模數(shù)m，則（）。A.齒數(shù)z減少，齒根彎曲強(qiáng)度提高B.齒數(shù)z增加，齒面接觸強(qiáng)度提高C.齒數(shù)z減少，齒面接觸強(qiáng)度降低D.齒數(shù)z增加，齒根彎曲強(qiáng)度降低4.帶傳動工作時，帶內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力不包括（）。A.拉應(yīng)力B.離心應(yīng)力C.彎曲應(yīng)力D.扭轉(zhuǎn)應(yīng)力5.滾動軸承的基本額定壽命是指（）。A.一批同型號軸承中10%發(fā)生點蝕前的壽命B.單個軸承發(fā)生點蝕前的壽命C.一批同型號軸承中90%發(fā)生點蝕前的壽命D.單個軸承達(dá)到額定動載荷時的壽命6.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7.蝸桿傳動中，為了提高效率，應(yīng)優(yōu)先采用（）。A.小模數(shù)蝸桿B.多頭蝸桿C.單頭蝸桿D.大直徑系數(shù)蝸桿8.下列哪種螺紋主要用于連接？（）A.梯形螺紋B.鋸齒形螺紋C.三角形螺紋D.矩形螺紋9.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D.分度圓附近10.軸的材料通常優(yōu)先選用（）。A.鑄鐵B.合金鋼C.碳素鋼D.有色金屬11.滑動軸承中，軸承材料的主要作用是（）。A.提高剛度B.減少摩擦和磨損C.增強(qiáng)散熱D.提高強(qiáng)度12.機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條件是（）。A.自由度F>0B.自由度F=原動件數(shù)C.自由度F≥1D.自由度F=013.V帶傳動中，帶輪的最小直徑取決于（）。A.帶的型號B.傳動比C.帶的速度D.傳遞的功率14.聯(lián)軸器與離合器的主要區(qū)別是（）。A.聯(lián)軸器可補(bǔ)償兩軸偏移，離合器不能B.聯(lián)軸器需在停車時分離，離合器可在運(yùn)轉(zhuǎn)時分離C.聯(lián)軸器傳遞轉(zhuǎn)矩大，離合器傳遞轉(zhuǎn)矩小D.聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，離合器結(jié)構(gòu)簡單15.齒輪傳動的重合度ε>1，說明（）。A.同時有兩對齒嚙合B.至少有一對齒嚙合C.傳動比不穩(wěn)定D.齒廓曲線不連續(xù)二、填空題（每空1分，共20分）1.平面機(jī)構(gòu)自由度計算公式為F=__________，其中n為活動構(gòu)件數(shù)，PL為低副數(shù)，PH為高副數(shù)。2.螺紋連接的防松方法可分為__________防松、__________防松和__________防松三類。3.帶傳動的主要失效形式是__________和__________。4.齒輪傳動的設(shè)計準(zhǔn)則中，軟齒面齒輪（硬度≤350HBS）通常先按__________強(qiáng)度設(shè)計，再校核__________強(qiáng)度；硬齒面齒輪（硬度>350HBS）通常先按__________強(qiáng)度設(shè)計，再校核__________強(qiáng)度。5.滾動軸承的基本額定動載荷C是指__________。6.軸按承載性質(zhì)可分為__________、__________和__________三類，其中只受彎矩的軸稱為__________。7.蝸桿傳動的失效形式主要是__________、__________和磨損。8.平鍵連接按結(jié)構(gòu)可分為__________、__________和導(dǎo)向平鍵三種。三、判斷題（每題1分，共10分，正確打“√”，錯誤打“×”）1.機(jī)構(gòu)的自由度一定等于原動件的數(shù)量，否則機(jī)構(gòu)無法運(yùn)動。（）2.螺紋的公稱直徑是指螺紋的小徑。（）3.V帶傳動中，帶的根數(shù)越多越好，可提高傳動能力。（）4.齒輪的模數(shù)m越大，輪齒越厚，彎曲強(qiáng)度越高。（）5.滾動軸承的基本額定壽命是指90%的軸承不發(fā)生點蝕的壽命。（）6.滑動軸承的軸瓦材料應(yīng)具有良好的減摩性和耐磨性。（）7.聯(lián)軸器必須在機(jī)器停車后才能分離兩軸，離合器可在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時分離。（）8.蝸桿傳動的傳動比i=z1/z2（z1為蝸桿頭數(shù)，z2為蝸輪齒數(shù)）。（）9.軸上鍵槽的存在會削弱軸的強(qiáng)度，應(yīng)盡量避免在軸的受載最大截面處開鍵槽。（）10.帶傳動的彈性滑動是不可避免的，而打滑是可以避免的。（）四、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述平面四桿機(jī)構(gòu)中曲柄存在的條件。2.比較普通平鍵和楔鍵連接的特點及應(yīng)用場合。3.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)度的影響因素，并分別列舉提高兩種強(qiáng)度的措施。4.滾動軸承的組合設(shè)計需要考慮哪些問題？請至少列出四點。5.帶傳動為什么需要張緊？常用的張緊方法有哪些？五、計算題（共10分）1.計算圖1所示平面機(jī)構(gòu)的自由度（需指出是否存在虛約束、局部自由度或復(fù)合鉸鏈）。（4分）（注：圖中構(gòu)件1為原動件，構(gòu)件2與3在B點鉸接，構(gòu)件4與5在C點鉸接，D處為滾子，E處為轉(zhuǎn)動副，F(xiàn)處為移動副。）2.某受軸向載荷的緊螺栓連接，螺栓材料的許用拉應(yīng)力[σ]=120MPa，螺栓小徑d1=10mm，預(yù)緊力F0=2000N，工作載荷F=1500N，剩余預(yù)緊力F'=1.5F。試校核螺栓的拉伸強(qiáng)度。（螺栓拉伸強(qiáng)度公式：σ=1.3F0/d12×4/π）（6分）答案及解析一、選擇題1.A（轉(zhuǎn)動副約束1個移動自由度，保留1個轉(zhuǎn)動自由度）2.C（普通螺栓連接靠預(yù)緊力產(chǎn)生的摩擦力承受橫向載荷，螺栓主要受拉）3.A（中心距a=m(z1+z2)/2，m增大則z減少；m增大，齒厚增加，彎曲強(qiáng)度提高）4.D（帶傳動無扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，扭轉(zhuǎn)應(yīng)力常見于軸類零件）5.C（基本額定壽命定義為90%軸承不發(fā)生點蝕的壽命）6.C（平鍵連接中，鍵、軸、輪轂的強(qiáng)度通常軸最弱，故主要失效為輪轂擠壓）7.B（多頭蝸桿導(dǎo)程角大，效率高）8.C（三角形螺紋自鎖性好，用于連接）9.C（節(jié)線附近齒面接觸應(yīng)力大且潤滑不良，易發(fā)生點蝕）10.C（碳素鋼成本低、工藝性好，優(yōu)先選用）11.B（軸承材料直接接觸軸頸，需減摩耐磨）12.B（自由度等于原動件數(shù)時，機(jī)構(gòu)有確定運(yùn)動）13.A（帶輪最小直徑由帶的型號決定，避免彎曲應(yīng)力過大）14.B（離合器可在運(yùn)轉(zhuǎn)中分離，聯(lián)軸器需停車）15.B（重合度ε>1表示同時嚙合的齒數(shù)≥1，傳動連續(xù)）二、填空題1.3n-2PL-PH2.摩擦；機(jī)械；永久3.打滑；疲勞斷裂4.接觸；彎曲；彎曲；接觸5.一批同型號軸承在額定轉(zhuǎn)速下，90%不發(fā)生點蝕的最大載荷6.心軸；轉(zhuǎn)軸；傳動軸；心軸7.點蝕；膠合8.普通平鍵；半圓鍵三、判斷題1.×（自由度需等于原動件數(shù)且F>0）2.×（公稱直徑是大徑）3.×（根數(shù)過多會導(dǎo)致載荷分布不均）4.√（模數(shù)m越大，齒厚越厚，彎曲強(qiáng)度越高）5.√（基本額定壽命定義）6.√（軸瓦材料需減摩耐磨）7.√（聯(lián)軸器與離合器的核心區(qū)別）8.×（傳動比i=z2/z1）9.√（鍵槽是應(yīng)力集中源，應(yīng)避開高載區(qū)）10.√（彈性滑動由帶的彈性變形引起，不可避免；打滑可通過控制載荷避免）四、簡答題1.曲柄存在的條件：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(jī)架。當(dāng)最短桿為連架桿時，機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；當(dāng)最短桿為機(jī)架時，機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)。2.普通平鍵：兩側(cè)面為工作面，靠擠壓傳遞轉(zhuǎn)矩，對中性好，不能承受軸向力，用于靜連接；楔鍵：上下面為工作面，靠摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩，對中性差，能承受單向軸向力，用于對中性要求不高或需軸向固定的場合。3.接觸疲勞強(qiáng)度影響因素：齒面硬度、模數(shù)、齒數(shù)、中心距等；提高措施：增大中心距、提高齒面硬度、采用變位齒輪。彎曲疲勞強(qiáng)度影響因素：模數(shù)、齒形系數(shù)、齒寬、材料等；提高措施：增大模數(shù)、增大齒寬、采用高強(qiáng)度材料。4.滾動軸承組合設(shè)計需考慮：①軸向固定（兩端固定、一端固定一端游動）；②軸承的配合與裝拆；③潤滑與密封；④溫度補(bǔ)償（避免熱膨脹卡死）；⑤載荷分布（避免偏載）。5.帶傳動需要張緊的原因：帶在工作一段時間后會松弛，導(dǎo)致摩擦力減小，易打滑；張緊可保持足夠的初拉力。常用張緊方法：調(diào)整中心距（定期張緊、自動張緊）、使用張緊輪（內(nèi)側(cè)張緊小帶輪、外側(cè)張緊大帶輪）。五、計算題1.自由度計算：-活動構(gòu)件數(shù)n=5（構(gòu)件1-5，滾子D為局部自由度，不計入n）；-低副PL=6（B、C、E轉(zhuǎn)動副，F(xiàn)移動副，滾子D與構(gòu)件5的轉(zhuǎn)動副為局部自由度，不計；復(fù)合鉸鏈無）；-高副PH=0；-局部自由度F'=1（滾子D）；-自由度F=3n-2PL-PH-F'=3×5-2×6-0-1=15-12-1=2？（注：需根據(jù)實際機(jī)構(gòu)圖修正，假設(shè)D為局部自由度，正確計算應(yīng)為F=3×5-2×6-0-1=2，但原動件數(shù)為1，機(jī)構(gòu)無確定運(yùn)動，可能存在虛約束。若實際圖中構(gòu)件2、3、4、5構(gòu)成平行四邊形，則存在1個虛約束，PL=7，F(xiàn)=3×5-2×7-0-1=15-14-1=0，需重新核對。此處假設(shè)無虛約束，正確F=1）2.螺栓拉伸強(qiáng)度校核：剩余預(yù)緊力F'=1.5×1500=2250N；總拉