《机械设计基础》试题库及答案 2真题

机械设计基础

一、填空（每空1分）

T-1-1-01-2-3、构件是机器的 运动 单元体；零件是机器的 制造 单元体；部件是机器的 装配 单元体。

T-2-2-02-2-4、平面运动副可分为和，低副又可分为和。

T-2-2-03-2-2、运动副是使两构件接触，同时又具有确定相对运动的一种联接。平面运动副可分为 低副和 高副 。

T-2-2-04-2-1、平面运动副的最大约束数为。

T-2-2-05-2-1、机构具有确定相对运动的条件是机构的自由度数目主动件数目。 T-2-2-06-2-1、在机构中采用虚约束的目的是为了改善机构的 工作情况和 受力情况 。 T-2-2-07-2-1、平面机构中，两构件通过点、线接触而构成的运动副称为 高副 。

T-3-2-08-2-2、机构处于压力角α=90°时的位置，称机构的死点位置。曲柄摇杆机构，当曲柄为原动件时，机构 无 死点位置，而当摇杆为原动件时，机构 有 死点位置。 T-3-2-09-2-2、铰链四杆机构的死点位置发生在从动件与连杆位置。

T-3-2-10-2-1、在曲柄摇杆机构中，当曲柄等速转动时，摇杆往复摆动的平均速度不同的运动特性称为：回特性 。

T-3-2-11-2-1、摆动导杆机构的极位夹角与导杆摆角的关系为。 T-4-2-12-2-3、凸轮机构是由 机架、凸轮、从动件 三个基本构件组成的。 T-5-1-13-2-1、螺旋机构的工作原理是将螺旋运动转化为运动。 T-6-2-14-2-1、为保证带传动的工作能力，一般规定小带轮的包角α。 T-6-7-15-2-3、链传动是由 主动链轮 、从动链轮 、绕链轮上链条 所组成。 T-6-7-16-2-3、链传动和带传动都属于传动。

T-7-2-17-3-6、齿轮啮合时，当主动齿轮的 齿根_推动从动齿轮的 齿顶 ，一对轮齿开始进入啮合，所以开始啮合点应为从动轮 齿顶圆 与啮合线的交点；当主动齿轮的 齿顶 推动从动齿轮的 齿根 ，两轮齿即将脱离啮合，所以终止啮合点为主动轮 齿顶圆 与啮合线的交点。

T-7-3-18-2-2、渐开线标准直齿圆柱齿轮正确啮合的条件为和分别相等。 T-7-2-19-3-2、_齿面磨损__和_因磨损导致的轮齿折断__是开式齿轮传动的主要失效形式。 T-7-2-20-2-2、渐开线齿形常用的加工方法有 仿形法 和 范成法 两类。 T-7-2-21-2-2、在一对齿轮啮合时，其大小齿轮接触应力值的关系是σ高 ，可用于高速重载的场合。

T-8-2-23-2-3、在蜗轮齿数不变的情况下，蜗杆的头数，则传动比就越大。 T-8-2-24-2-3、蜗杆传动的中间平面是指：通过_蜗杆_轴线并垂直于__蜗轮__轴线的平面。 T-8-2-25-2-3、普通圆柱蜗杆和蜗轮传动的正确啮合条件是α

a1t2、λH1σH2。

T-7-10-22-2-2、斜齿圆柱齿轮的重合度直齿圆柱齿轮的重合度，所以斜齿轮传动平稳，承载能力

=β_。

T-10-2-26-2-3、若键的标记为键C20×70GB1096-79,则该键为型平键，b=，L=。

T-10-1-27-2-2、轮系运动时，所有齿轮几何轴线都固定不动的，称轮系轮系，至少有一个齿轮几何轴线不固定的，称 周转星轮 系。

T-11-2-28-2-3、轴的作用是支承轴上的旋转零件，传递运动和转矩，按轴的承载情况不同，可以分为 转轴、心轴、传动轴 。

T-10-1-29-2-3、机械静联接又可以分为 可拆 联接和 不可拆 联接，其中键联接、螺纹联接、销联接属于 可拆 连接。

T-10-2-30-2-3、.螺纹联接防松的目的是防止螺纹副的相对运动，按工作原理的不同有三种防松方式：擦力 防松、 机械 防松、 其它方法 防松。 T-10-2-31-2-1、平键的工作面是键的。 T-10-2-32-2-1、楔键的工作面是键的 上下两面 。

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T-12-4-33-2-1、滑动轴承中所选用的润滑油，其粘度越大，则其承载能力越。 T-10-2-34-2-1、普通平键的剖面尺寸(b×h)，一般应根据 轴的直径 按标准选择。

T-12-2-35-2-2、滚动轴承内圈与轴颈的配合采用制，外圈与轴承孔的配合采用制。 三、选择题 (将正确答案的序号填在括号中)（每题2分） A-1-1-01-3-2、在如图所示的齿轮—凸轮轴系中，轴4称为(A)

A.零件 B.机构 C.构件 D.部件

A-2-2-02-3-2、平面运动副所提供的约束为（C） A.1 B.2 C.1或2

A.面接触

D.3

B.点或线接触

C.点或面接触

D.线或面接触

A-2-2-03-3-2、若两构件组成低副，则其接触形式为（A） A-2-4-04-3-2、机构具有确定相对运动的条件是(A)

A.机构的自由度数目等于主动件数目 B.机构的自由度数目大于主动件数目 C.机构的自由度数目小于主动件数目 D.机构的自由度数目大于等于主动件数目

A-3-2-05-3-2、铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和，则为了获得曲柄摇杆机构，其机架应取(B)

A.最短杆 B.最短杆的相邻杆 C.最短杆的相对杆 D.任何一杆 A-4-2-06-3-2、在凸轮机构的从动件选用等速运动规律时，其从动件的运动(A) A.将产生刚性冲击 B.将产生柔性冲击 C.没有冲击 D.既有刚性冲击又有柔性冲击 A-6-5-07-3-2、带传动的主要失效形式是带的(A)

A.疲劳拉断和打滑 B.磨损和胶合 C.胶合和打滑 D.磨损和疲劳点蚀 A-6-3-08-3-2、带传动中弹性滑动现象的产生是由于（C）

A.带的初拉力达不到规定值 B.带与带轮的摩擦系数过小 C.带的弹性变形 D.带型选择不当 A-6-3-09-3-2、 (A )是带传动中所固有的物理现象，是不可避免的。 A.弹性滑动

B.打滑 C.松驰 D.疲劳破坏

A-7-2-10-3-2、渐开线齿轮的齿廓曲线形状取决于(D)

A.分度圆 B.齿顶圆 C.齿根圆 D.基圆 A-7-7-11-3-2、闭式硬齿面齿轮传动的主要失效形式是（B） A.齿面胶合

B.轮齿疲劳折断 C.齿面磨粒磨损 D.轮齿过载折断

A-7-7-12-3-2、齿面接触疲劳强度设计准则针对的齿轮失效形式是（A） A.齿面点蚀 B.齿面胶合 C.齿面磨损 D.轮齿折断

A-7-11-13-3-2、为了实现两根相交轴之间的传动，可以采用（C）

A.蜗杆传动 B.斜齿圆柱齿轮传动 C.直齿锥齿轮传动 D.直齿圆柱齿轮传动 A-7-7-14-3-2、齿轮传动中，轮齿齿面的疲劳点蚀经常发生在(B)

A.齿根部分 B.靠近节线处的齿根部分 C.齿顶部分 D.靠近节线处的齿顶部分 A-7-10-15-3-2、一对正确啮合的斜齿圆柱齿轮传动的(A)均为标准值。 A.法面模数、分度圆上的法面压力角 B.端面模数、分度圆上的端面压力角

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C.端面模数、分度圆上的端面压力角、分度圆上的螺旋角 D.法面模数、分度圆上的法面压力角、分度圆上的螺旋角 A-8-2-16-3-2、普通圆柱蜗杆和蜗轮传动的正确啮合条件是(B)

A.mt1=ma2, αt1=αC.mt1=ma2, αt1=α

a2,λa2,λ

=β B.ma1=mt2, α= -β D.ma1=ma2, α

a1=αt2,λa1=αt2,λ

=β = -β

（注：下标t表示端面，a表示轴向，1表示蜗杆、2表示蜗轮）

A-8-2-17-3-2、蜗杆传动的传动比i等于（D）

d2A.d1

n2B.n1

d1C.d2

n1D.n2

A-10-1-18-3-2、普通平键的长度应（B） A .稍长于轮毂的长度 A.传递扭矩的大小

B .略短于轮毂的长度 C.是轮毂长度的三倍 D.是轮毂长度的二倍 B.传递功率的大小 C.轮毂的长度 D.轴的直径

A-10-1-19-3-2、键的截面尺寸b×h主要是根据( D )来选择。

A-10-2-20-3-2、当两个被联接件之一太厚不宜制成通孔，且联接不需要经常拆装时，宜采用（C） A.螺栓联接 B.螺钉联接 C.双头螺柱联接 D.紧定螺钉联接 A-12-2-21-3-2、滚动轴承在一般转速下的主要失效形式是（C） A.过大的塑性变形 B.过度磨损 C.疲劳点蚀 D.胶合 A-13-1-22-3-2、联轴器和离合器均具有的主要作用是（B）

A.补偿两轴的综合位移 B.联接两轴，使其旋转并传递转矩 C.防止机器过载 D.缓和冲击和振动 A-13-1-23-3-2、下列联轴器中，能补偿两轴的相对位移并可缓冲、吸振的是(D ) A.凸缘联轴器 B.齿式联轴器 C.万向联轴器 D.弹性柱销联轴器 四、问答题(每题5分)

W-4-2-01-2-5、说出凸轮机构从动件常用运动规律，冲击特性及应用场合。

答：等速运动规律、等加速等减速运动规律、简谐运动规律（余弦加速度运动规律）；等速运动规律有刚性冲击，用于低速轻载的场合；等加速等减速运动规律有柔性冲击，用于中低速的场合；简谐运动规律（余弦加速度运动规律）当有停歇区间时有柔性冲击，用于中低速场合、当无停歇区间时无柔性冲击，用于高速场合。

W-6-3-01-2-5、说明带的弹性滑动与打滑的区别。

弹性滑动是由于带传动时的拉力差引起的，只要传递圆周力，就存在着拉力差，所以弹性滑动是不可避免的；而打滑是由于过载引起的，只要不过载，就可以避免打滑，所以，打滑是可以避免的。 W-7-1-01-2-5、简述齿廓啮合基本定律。

不论齿廓在任何位置接触，过接触点所做的公法线一定通过连心线上一定点，才能保证传动比恒定不变。 W-8-6-01-2-5、为什么闭式蜗杆传动必须进行热平衡计算？

蜗杆传动存在着相对滑动，摩擦力大，又因为闭式蜗杆传动散热性差，容易产生胶合，所以要进行热平衡计算。

W-10-2-01-2-5、说明螺纹连接的基本类型及应用。

螺栓连接、双头螺柱连接、螺钉连接、紧定螺钉连接。螺栓连接用于被连接件不厚、通孔且经常拆卸的场合；双头螺柱连接用于被连接件之一较厚、盲孔且经常拆卸的场合；螺钉连接用于被连接件之一较厚、盲孔且不经常拆卸的场合。

W-12-3-01-2-5、轴上零件的周向固定各有哪些方法？（指出四种以上方法） 周向固定：键连接、花键连接、过盈配合连接

W-12-3-01-2-5、轴上零件的轴向固定方法主要有哪些种类?各有什么特点?（指出四种以上） 轴向固定：轴肩、轴环、轴套、轴端挡板、弹性档圈

轴肩、轴环、轴套固定可靠，可以承受较大的轴向力；弹性档圈固定可以承受较小的轴向力；轴端挡板用

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于轴端零件的固定。 五、计算题

J-2-5-01-4-10、说明机构具有确定相对运动的条件，并判断机构运动是否确定？（10分）

解：机构具有确定相对运动的条件是：

机构的自由度数等于机构中（接受外界给定运动规律的） 原动件的个数。 n=3，PL=3，PH＝2

机构自由度 F＝3n－2PL－PH＝1 ， 因为W＝1＝F，所以机构的运动确定。

J-2-5-02-4-15、说明机构具有确定相对运动的条件，并判断机构运动是否确定？（15分） 解答:机构具有确定相对运动的条件是：机构的自由度数 等于机构中(接受外界给定运动规律的)原动件的个数。 机构中，n=7，PL=9，PH=1 F＝3n－2PL－PH=2＝W>0， 所以机构运动确定。

C、G处复合铰链，E处虚约束，F处局部自由度

J-2-5-03-4-15、计算图示机构的自由度，若含有复合铰链、局部自由度和虚约束请明确指出。（15分）

解答: C处为复合铰链,则 n=5, PL=7, PH=0 F=3n-2PL-PH=3*5-2*7=1

J-2-5-04-4-15、计算图示机构的自由度，若含有复合铰链，局部自由度和虚约束请明确指出。（15分）

解答: F处为复合铰链,H(或I ) 处为虚约束,则

n=6, PL=8, PH=1

F=3n-2PL-PH=3*6-2*8-1=1

J-3-2-05-3-10、图示四杆机构中，已知a=62mm,b=152mm,c=122mm,d=102mm。取不同构件为机架，可得到什么类型的铰链四杆机构？ （15分）

解：因为最短构件与最长构件长度之和小于 等于另外两构件的长度之和，满足构件的长度 和条件，所以取AB为机架，得双曲柄机构； 取BC或AD为机架，得曲柄摇杆机构； 取CD为机架，得双摇杆机构；

J-3-2-06-3-10、已知图示机构中，LAB=82mm，LBC=50mm，LCD=96mm，LAD=120mm问：

（1）此机构中，当取构件AD

为机架时，是否存在曲柄？如果存在，指出是哪一构件？（必须根据计算结

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果说明理由）

（2）当分别取构件AB、BC、CD为机架时，各将得到什么机构？（10分）

解答：因为LBC+ LAD=50+120=170 mm

LBC +LCD=82+96=178 mm

所以LBC+ LAD< LBC +LCD符合曲柄存在的杆长之和条件. 1) 当取AD为机架时, 不存在曲柄, 得到双摇杆机构; 2) 当分别取AB或CD为机架时,均得到曲柄摇杆机构; 当取BC为机架时, 得到双曲柄杆机构

. LAD=100mm。

（1）该机构是否有曲柄？如有，请指出是哪个构件（必须根据计算结果说明理由）； （2）当分别取构件AB、BC、CD为机架时，各将得到什么机构？（10分） 解答：因为LAB+LBC=50+110=160mm LAB+LBC=80+100=180mm

所以LAB+LBC< LAB+LBC符合曲柄存在的杆长之和条件. 1)当取AD为机架时, 得到曲柄摇杆机构; 2)当取AB为机架时,得到双曲柄杆机构; 当取BC为机架时;得到曲柄摇杆机构; 当取CD为机架时;得到双摇杆机构

.

J-7-3-08-3-10、已知一对外啮合渐开线标准直齿圆柱齿轮的标准中心距a=200mm，齿数Z1=20，Z2=80，齿顶高系数ha* =1，压力角=20° 。试求这对齿轮的模数m，传动比i12，节圆直径及啮合角。

J-3-2-07-3-10、如图所示铰链四杆机构，已知各构件的长度LAB=50mm, LBC=110mm, LCD=80mm,

m

a z1 z2 2解： m

2a2*200

4

(z1 z2)20 80

i12

z280 4z120

节圆直径=分度圆直径

d 1=mz1=4×20=80mm d 2=mz2=4×80=320mm mm

J-7-3-09-4-15、某标准直齿圆柱齿轮，已知齿距p=12.56mm，齿数z=20，正常齿制。求该齿轮的分度圆直径d、齿顶圆直径da、、齿根圆直径df、基圆直径db、、齿高h及齿厚s。(cos20º≈0.94) 解答：

p＝12.56 mm，m=4 mm; 分度圆直径d=m·z=4×20=80 mm;

基圆直径db=d ·cos20º=75.2 mm; 齿顶圆直径da=m·(Z+2ha*)=88 mm; 齿根圆直径df= m·(Z－2ha*－2c*)=70 mm; 齿高h= m ·(2ha*+c*) =9 mm; 齿厚s=6.28mm J-7-3-10-3-10、已知一对外啮合标准直齿圆柱齿轮传动的标准中心距a=108mm,传动比i12=3,小齿轮齿数Z1=18。试确定大齿轮的齿数Z2、齿轮的模数m和两轮的分度圆直径。 解:由 i12=

啮合角 压力角 20

Z2Z1

=3 ,得Z2=3*18=54,

又由m

2a2*108

3 mm,

Z1 Z218 54

分度圆直径: d1 mz1 3*18 54 mm,

d2 mz1 3*54 162 mm。

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J-9-1-11-3-10、如下图所示轮系中，已知Z1=16，Z2=36，Z3=25，Z4=50，Z5=2，Z6=20，若n1=600r/min，求蜗轮的转速n6及各轮的转向。（10分）

J-9-1-12-4-20、在图示传动装置中，已知各轮齿数为：Z1=20, Z2=40, Z3=20, Z4=30, Z5=80，运动从Ⅰ轴输入，Ⅱ轴输出，nⅠ=1000r/min,转动方向如图所示。试求输出轴Ⅱ的转速nⅡ及转动方向。（20分）

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解:由Z3、Z4、Z5、H系杆组成星行轮轮系，可得：

Hi35

n3 nHz*zz80

45 5 4

n5 nHz3*z4z320

n3 nH

4

0 nH

其中：n5=0，所以：

即：

n3 nHn

4或：3 5；

nHnH

nnz40又：i12 1 1 2 2

n2nHz120

又因为：iⅠⅡ

n1n1/nH 2

n3n3/nH5

所以：

1000 2

，

n35

解得:nⅡ=n3=－2500 r/min，

负号表示nⅡ与nⅠ方向相反，如图所示。

J-12-2-13-4-20、某轴用一对圆锥滚子轴承支承，外圈窄边相对安装，已知两轴承所承受的径向载荷分别

为FrⅠ=9000N,FrⅡ=5000N，其内部轴向力分别为FSⅠ=2430N,FSⅡ=1350N,传动件作用于轴上的轴向力FA=1000N,判断系数e=0.32,当Fa/Fr≤e时，X=1,Y=0,当Fa/Fr>e时，X=0.4，Y=1.88。试分别计算出轴承的当量动载荷。

解：

轴向力：FSⅠ+FA=2430+1000=3430N>SⅡ 轴承Ⅰ被放松 FaⅠ=FSⅠ=2430N 轴承Ⅱ被压紧 FaⅡ=FSⅡ=3430N 当量动载荷

FaⅠ/FrⅠ=2430/9000=0.27<e XⅠ=1 YⅠ=0 PⅠ=XⅠFrⅠ=9000N

FaⅡ/FrⅡ=3430/5000=0.686>e XⅡ=0.4 YⅡ=1.88

PⅡ=XⅡFYⅡ+YⅡFaⅡ=0.4×5000+1.88×3430=12672.6N

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六、设计题(每小题20分)

J-4-3-14-4-20、图示为一偏置式直动尖底从动件盘形凸轮机构。已知从动件尖底与凸轮廓线在B0点接触

时为初始位置。试用作图法在图上标出：

(1)当凸轮从初始位置转过 1=90°时，从动件走过的位移S1； (2)当从动件尖底与凸轮廓线在B2点接触时，凸轮转过的相应角度 2。 说明：(1)不必作文字说明，但必须保留作图线； (2)S1和 2只需在图上标出，不必度量出数值。

解答：

如图所示，正确作出偏距圆

按-ω方向转90°，在图上正确标出S1 过B2点作偏距圆切线，正确标出 2角

七、分析题(本题20分)

J-8-2-15-4-20、.已知在一级蜗杆传动中，蜗杆为主动轮，蜗轮的螺旋线方向和转动方向如图所示。试将

蜗杆、蜗轮的轴向力、圆周力、蜗杆的螺旋线方向和转动方向标在图中。

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解：蜗轩转动方向如图所示 蜗杆为右旋

Ft2与蜗轮分度圆相切，指向左端Ft1与蜗杆分度圆相切，指向右端 Fa1与蜗杆轴线平行，指向右 Fa2与蜗轮轴线平行，指向左

J-11-2-16-4-20、图示为用一对圆锥滚子轴承外圆窄外圈窄边相对安装的轴系结构。试按例①所示，指出图中的其它结构错误(不少于7处)。 (注：润滑方式、倒角和圆角忽略不计。)

解答：

(1)缺少调整垫片；(2)轮毂键槽结构不对；(3)与齿轮处键槽的位置不在同一角度上；

(4)键槽处没有局部剖；(5)端盖孔与轴径间无间隙； (6)多一个键； (7)齿轮左侧轴向定位不可靠； (8)

齿轮右侧无轴向定位；(9)轴承安装方向不对； (10)轴承外圈定位超高；(11)轴与轴承端盖相碰。

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