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机械设计基础试题(含答案)

机械设计基础试卷1

一、选择题:本大题共15个小题,每小题3分,共45分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目的要求,把所选择项前的字母填在题后的括号内。

1.下列铰链四杆机构中,能实现急回运动的是

A.双摇杆机构 B.曲柄摇杆机构

C.双曲柄机构 D.对心曲柄滑块机构【】

2.平面连杆机构中,当传动角γ较大时,则

A.机构的传力性能较好 B. 机构的传力性能较差

C.可以满足机构的自锁要求 D.机构的效率较低

3.当一对渐开线齿轮制成后,即使两轮的中心距稍有改变,其角速度比仍保持原值不变,原因是:

A. 压力角不变

B. 啮合角不变

C.节圆半径不变 D. 基圆半径不变【】

4.渐开线齿轮实现连续传动时,其重合度为

A.ε<0 B.ε=0 C.ε<1 D. ε≥1 【】

5. 塑性材料制成的零件进行静强度计算时,其极限应力为

A.σB B. σs C. σ0 D. σ-1【】

6. 下列四种螺纹中,自锁性能最好的是

A.粗牙普通螺纹 B.细牙普通螺纹

C.梯形螺纹 D.锯齿形螺纹【】

7.普通平键联接在选定尺寸后,主要是验算其

A.挤压强度 B. 剪切强度

C.弯曲强度 D. 耐磨性【】

8.一对相啮合的圆柱齿轮的Z2>Z1,b1>b2,其接触应力的大小是

A.σH1<σH2 B. σH1 >σH2

C. σH1=σH2

D. 可能相等,也可能不等

9.实际齿数相同时,直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮和直齿圆锥齿轮三者齿形系数之间的关系为

A.直齿圆柱齿轮的最大 B. 斜齿圆柱齿轮的最大

C.直齿圆锥齿轮的最大 D. 三者数值相同【】

10.在润滑良好的条件下,为提高蜗杆传动的啮合效率,可采用的方法为:

A.减小齿面滑动速度υs B. 减少蜗杆头数Z1

C.增加蜗杆头数Z1 D. 增大蜗杆直径系数q 【】

11. 带传动中,弹性滑动

A.在张紧力足够时可以避免

B.在传递功率较小时可以避免

C.在小带轮包角足够大时可以避免

D.是不可避免【】

12.带传动作减速传动时,带的最大应力σmax等于

A.σ1+σb1+σc

B. σ1+σb2+σc

C. σ2+σb1+σ c

D. σ2+σb2+σc 【】

13. 转轴的变曲应力为

A.对称循环变应力 B.脉动循环变应力

C.非对称循环变应力 D.静应力【】

14.在基本额定动载荷C作用下,滚动轴承的基本额定寿命为106转时,其可靠度为A.10% B. 80% C.90% D.99% 【】

15.在圆柱形螺旋拉伸(压缩)弹簧中,弹簧指数C是指

A.弹簧外径与簧丝直径之比值

B.弹簧内径与簧丝直径之比值

C.弹簧自由高度与簧丝直径之比值

D.弹簧中径与簧丝直径之比值【】

二、填空题:本大题共10个小题,每空1分,共20分。把答案填在题中

16.槽轮机构的主要参数是和。

17.机械速度的波动可分为和两类。

18.轴向尺寸较大的回转件,应进行平衡,平衡时要选择个回转平面。

19.当一对齿轮的材料、齿数比一定时,影响齿面接触强度的几何尺寸参数主要是和。

20.直齿圆柱齿轮作接触强度计算时,取处的接触应力为计算依据,其载荷由

对轮齿承担。

21.蜗杆传动作接触强度计算时,铝铁青铜ZCuAl10Fe3制作的蜗轮,承载能力取决于抗

能力;锡青铜ZCuSn10P1制作的蜗轮,承载能力取决于抗能力。

22.若带传动的初拉力一定,增大和都可提高带传动的极限摩擦力。

23.滚子链传动中,链的链速是常数,而其链速是变化的。

24.轴如按受载性质区分,主要受的轴为心轴,主要受的轴为传动轴。

25.非液体摩擦滑动轴承进行工作能力计算时,为了防止过度磨损,必须使;而为了防止过热必须使。

三、分析题:本大题2个小题,共15分

26.(本题满分5分)

图1所示链铰四杆机构中,各构件的长度为a=250mm,b=650mm, C=450mm,d=550mm。试问:该机构是哪种铰链四杆机构,并说明理由。

机械设计基础试题(含答案)

27.(本题满分10分)

图2所示展开式二级斜齿圆柱齿轮传动,I轴为输入轴,已知小齿轮1的转向n1和齿轮1、2的轮齿旋向如图所示。为使中间轴II所受的轴向力可抵消一部分,试确定斜齿轮3的

轮齿旋向,并在图上标出齿轮2、3所受的圆周力F t2、F t3和轴向力F a2、F a3的方向。(垂直纸面的力,向纸内画稍,向纸外画⊙)

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机械设计基础试题(含答案)

四、计算题;本大题共5个小题,共48分。

28.(本题满分6分)

计算图3所示机构的自由度(若图中含有复合铰链、局部自由度和虚约束等情况时,应具体指出)。

29.(本题满分12分)

一对标准渐开线直齿圆柱齿轮外啮合传动,已知标准中心距a=160mm,传动比i12=3,大齿轮齿数Z2=60,齿顶高系数h*a=1,径向间隙系数C*=0.25,分度圆压力角a=20°.试求出:

(1)齿轮的模数m,小齿轮1的分度圆半径r1;基圆半径r b1;分度圆上的齿厚S。

(2)若实际安装中心距a=164mm时,计算啮合角a,及小齿轮的节圆半径r1

30. (本题满分10分)

已知图4所示轮系中各齿轮的齿数为:Z 1=20,Z 2=30,Z 3=80,Z 4=25,Z 5=50。求轮系的传动比i 15。

机械设计基础试题(含答案)

31.(本题满分10分)

图5表示两平板用2个M20的普通螺栓联接,承受横向载荷F=6000N ,若取接合面间的摩擦系数?=0.2,可靠性系数K S =1.2,螺栓材料的的许用应力[σ]=120N/mm 2,螺栓的小径d 1=17.294mm 。试校核螺栓的强度。

机械设计基础试题(含答案)

图5

32.(本题满分10分)

一对70000AC 型角接触球轴承背对背反安装在图6所示轴系中,轴承1的径向载荷R 1=2000N ,轴承2的径向载荷R 2=4000N ,轴上作用的轴向外载荷F A =800N ,轴承附加轴向力S 的计算式为S=0.68R 。求轴承1和轴承2的轴向载荷A 1和A 2。

机械设计基础试题(含答案)

机械设计基础试题(含答案)

R 1

R 2

图6

五、作图题:本大题只有1个小题,满分10分

33.已知一对心直动尖顶移动从动件盘形凸轮机构如图7所示,凸轮为以B点为中心的圆盘,A点为其回转中心。试用作图法画出:

(1)凸轮的基圆和基圆半径r0;

(2)凸轮机构的从动件尖顶在图示位置C点与凸轮接触时,从动件的位移S;(3)从动件尖顶在图示C点和D点接触时压力角α。

机械设计基础试题(含答案)

六、结构改错题:本大题只有1个小题,满分12分

34.在图8上直接改正轴系结构的错误。(齿轮传动油润滑,滚动轴承脂润滑,轴端安装V带轮)

机械设计基础试题参考答案及评分标准

一、选择题:每小题3分,共45分。

1.B

2.A

3.D

4.D

5.B

6.B

7.A

8.C

9.A 10.C 11.D 12.A 13.A 14.C 15.D

二、填空题:每空1分,共20分。

16.槽数z 拨盘圆销数K 17. 周期性 非周期性 18.动 两 19. 分度圆直径d 1(或中心距a ) 齿宽b 20. 节点 一

21. 胶合 点蚀 22.包角1α 摩擦系数 23. 平均 瞬时 24.弯矩 扭矩

25. []

[]υυp p p p ≤≤

三、分析题:共15分

26.(本题满分5分)最短杆与最长杆长度之和(250+650)小于其余两杆长度之和(450+550),满足存在曲柄的必要条件,且最短杆为连架杆。 ……………(3分) 故该铰链四杆机构为曲柄摇杆机构。

……………(2分)

27.(本题满分10分) 答案参见第27题答案图 斜齿轮3、4的轮齿旋向

……………(2分) F t 2、F a 2、F t 3、F a 3的方向

……………(8分)

机械设计基础试题(含答案)

第27题答案图

四、计算题:共48分。

28.(本题满分6分) 解 115243=-?-?=F

……………(4分) E 、F 处之一为虚约束

……………(2分)

29.(本题满分12分) 解(1)小齿轮齿数 203

60

21===i z z 模数 mm z z a m 460

20160

2221=+?=+=

……………(2分)

分度圆半径 mm mz r 402

20

421=?==

……………(2分)

基圆半径 mm r r b 59.3720cos 40cos 11=?==α

……………(2分) 分度圆齿厚 mm m

s 28.62

4

14.32=?==

π

……………(2分)

(2)9168.020cos 160cos cos ='

?

='=

'a a ααα ?='54.23α

节圆半径?='='54.23cos /59.37cos /11αb r r =41.00mm (或mm i a r 00.413

116411=+=+'=

') ……………(2分)

30.(本题满分10分)

解 该轮系为混合轮系。由齿轮1、2、3和转臂H 组成行星轮系,齿轮3固定,03=ω。 则 420

80

133113-=-=-=--=

z z i H H H

ωωωω

得51

1==

H

H i ωω 由题图知 51144==∴

=H H

i i ωω

……………(6分)

由题图轮4、5组成定轴轮系,则

225

50455445-=-=-==

z z i ωω ……………(2分)

()1025451415-=-?=?=i i i

……………(2分)

31.(本题满分10分)

解 一个螺栓的横向工作载荷 N z F R 30002

6000

=== ……………(1分) 预紧力 N fm R K Q s p 180001

2.03000

2.1=??==

……………(4分)

强度校核 67.994

294.1718000

3.143.12

21=??==

ππσd Q p N/mm 2 []σσ≤ 强度满足

……………(4分)

32.(本题满分10分)

解 N R S 1360200068.068.011=?==

N R S 2720400068.068.022=?==

S 1、S 2方向见第32题答案图

1235202720800S N S F A >=+=+Θ

∴ 轴承1“压紧”,A 1=F A +S 2=3520N

……………(5分)

轴承2“放松”,A2=S2=2720N ……………(5分)

机械设计基础试题(含答案)

第32题答案图

五、作图题:本题满分10分。

33.答案见第33题答案图。

基圆和基圆半径r0……………(3分)

从动件在C点接触时位移s……………(3分)

在C点和D点接触时压力角α……………(4分)

机械设计基础试题(含答案)

第33题答案图

六、结构改错题:本题满分12分

34.答案见第34题答案图

机械设计基础试题(含答案)

第34题答案图

①应画出键;②去掉套筒,画出定位轴肩;

③画出密封件;④轴承改为面对面正安装;

⑤缩短装齿轮的轴段长度;⑥键长应短于轮毂长度;

⑦左右两轴承内侧加档油环;⑧左右两轴承盖与箱体间加垫片。

每改正1处错误……………(2分)

(改正6处错误得满分)

机械设计基础试卷2

一、选择题:本题共16个小题,每小题3分,共48分,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。把所选项前的字母填在题后的括号内。

1.在曲柄摇杆机构中,为提高机构的传力性能,应该

A.增大传动角γ B. 减小传动角γ

C.增大压力角α D. 减小极位夹角θ

2.渐开线标准齿轮的根切现象,发生在

A.模数较大时 B. 模数较小时

C.齿轮较少时 D. 齿数较多时

3.斜齿圆柱齿轮的法面模数m n与端面模数m t的关系式,应该是

A.m n=m t sinβ B. m n=m t/cosβ

C.m n=m t cosβ D. m n=m t cosα

4.调节周期性速度波动的方法是在机械中加一个飞轮,其作用是使

A .机械运转速度的波动可以消除

B .机械运转速度的波动可以减小

C .机械运转的平均角速度ωm 可以减小

D .机械运转的平均角速度ωm 可以增大 5.动平衡的条件是,回转件中各个质量产生的

A .离心力的合力等于零

B .离心力的合力和合力偶矩均等于零

C .离心力的合力偶矩等于零

D. 离心力的合力和合力偶矩均不等于零 6.仅受预紧力F ˊ作用的紧螺栓联接,其螺栓的计算应力σca =1.3F ˊ/2

14

d ,将拉应力增大30%的原因是考虑

A .安装时可能产生的偏心载荷

B .载荷可能有波动

C .拉伸和扭转的复合作用

D .螺栓材料的机械性能不稳定 7.在一般工作条件下,齿面硬度HB ≤350的闭式钢制齿轮传动,通常的主要失效形式为

A .轮齿疲劳折断 B. 齿面疲劳点蚀

C .齿面胶合 D. 齿面塑性变形 8.齿轮传动中,轮齿的齿面疲劳点蚀,通常首先发生在

A .齿顶部分 B. 靠近节线的齿顶部分

C .齿根部分 D. 靠近节线的齿根部分 9.标准斜齿圆柱齿轮传动中,查取齿形系数Y F 数值时,应按

A .法面模数m n B. 齿宽b

C. 实际齿数Z

D. 当量齿数x U

10. 普通圆柱蜗杆分度圆直径的计算式是

A .d 1=m a1q B. d 1=m n q

C. d 1=m a1z 1

D. d 1=m n z 1 11. 带传动在工作时产生弹性滑动,是由于

A .包角α太小 B. 初拉力F 0太小

C .紧边与松边拉力不等 D. 传动过载 12.在一定转速下,要减轻滚子链传动的运动不均匀性和动载荷,应该

A .增大节距p 和增加齿数Z 1

B .增大节距p 和减少齿数Z 1

C.减小节距p和减少齿数Z1

D.减小节距p和增加齿数Z1

13.转轴弯曲应力σb的应力循环特征为

A.r=-1 B. r=0

C.r=+1 C. -1<r<+1

14.在下列四种型号的滚动轴承中,只能承受径向载荷的是

A.6208 B. N208 C. 3208 D. 5208

15.在下列四种类型的联轴器中,能补偿两轴的相对位移以及可缓和冲击、吸收振动的是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

16.计算圆柱形压缩螺旋弹簧工作圈数n时,主要根据

A.强度条件 B. 刚度条件

C.稳定性条件 D. 安装和结构条件

二、填空题:本大题共8个小题,每空1分,共16分。把答案填在题中横线上。

17.在铰链四杆机构中,存在曲柄的必要条件是和。

18.在设计凸轮机构时,凸轮基圆半径取得越,所设计的机构越紧凑,但是压力角,使机构的工作情况变坏。

19.渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是两齿轮和必须分别相等。

20.斜齿圆柱齿轮的标准模数是。直齿圆锥齿轮的标准模数是。

21.平键的截面尺寸应按从键的标准中查取,键的长度L可参照从标准中选取。必要时应进行强度校核。

22.对一般精度的直齿圆柱齿轮传动作弯曲强度计算时,将轮齿看作,并假定全部载荷作用于。

24.普通V带传动的设计准则是,保证带以及具有一定的。

24.按照滑动轴承工作时的摩擦状态,可分为滑动轴承和滑动轴承两种主要类型。

三、分析题:本大题只有1个小题,满分14分。

25.图1所示蜗杆传动——斜齿圆柱齿轮传动组成的传动装置,蜗杆为主动件,若蜗杆1的转动方向如图中n1所示,蜗杆齿的螺旋线方向为右旋。

试分析:

(1)为使中间轴I所受的轴向力能抵消一部分,确定蜗轮2、斜齿轮3和斜齿轮4的轮齿旋向;

(2)在图1的主视图上,画出蜗轮2的圆周力F t2、径向力F r2和斜齿轮3的圆周力F t3、径向力F r3的方向:在左视图上画出蜗轮2的轴向力F a2和斜齿轮3的轴向力F a3方向。

机械设计基础试题(含答案)

四、计算题:本大题共5个小题,共50分)

26(本题满分4分)

计算图2所示机构的自由度(若图中含有复合铰链、局部自由度和虚约束等情况时,应具体指出。)

图2

27.(本题满分14分)

一对渐开线标准圆柱直齿轮外啮合传动,已知齿轮的齿数Z1=30,Z2=40,分度圆压力角20

α°,齿顶高系数*a h=1,径向间隙系数C*=0.25,标准中心距a=140mm。试求出:齿=

轮的模数m;两个齿轮的分度圆半径r1、r2;基圆半径r b1、r b2;齿顶圆半径r a1、r a2。

28.(本题满分10分)

已知图3所示轮系中各齿轮的齿数为:Z1=20,Z2=40,2z'=20, Z3=80。试求轮系的传动比i1H。

机械设计基础试题(含答案)

29.(本题满分12分)

图4所示一对角接触球轴承支承的轴系,轴承正安装(面对面),已知两个轴承的径向载荷分别为F r1=2000N,F r2=4000N,轴上作用的轴向外载荷K A=1000N,轴承内部派生轴向力S的计算式为S=0.7F r,当轴承的轴向载荷与径向载荷之比F a/F r>e时,X=0.41,Y=0.87;F a/F r≤e时,X=1,Y=0,e=0.68;载荷系数f p=1.0.试计算:

(1)两个轴承的轴向载荷F a1、F a2;

(2)两个轴承的当量动载荷P1、P2

机械设计基础试题(含答案)

30.(本题满分10分)

用于紧联接的一个M16普通螺栓,小径d 1=14.376mm, 预紧力F ˊ=20000N,轴向工作载荷F =10000N,螺栓刚度C b =1 ×106N/mm,被联接件刚度C m =4×106N/mm,螺栓材料的许用应力[σ]=150N/mm 2; (1)计算螺栓所受的总拉力F (2)校核螺栓工作时的强度。

五、作图题(本大题只有1个小题,满分10分)

31.按图5给出的条件,设计一曲柄摇杆机构。已知摇杆DC 在两个极限位置时与机架的夹角分别为1

=135°。φ2=60°,摇杆DC 的长度L DC =50mm ,机架AD 的长度

L AD =70mm 。试:用作图法求出曲柄AB 的长度L AB 、连杆BC 的长度L BC ,以及行程速比

系数K 。(取比例尺μ1=1mm

mm )

φ2

φ2

六、结构改错题:本大题只有1个小题,满分12分。

32.在图6上直接改正轴系结构的错语。(轴端安装联轴器)

图6

机械设计基础试题参考答案及评分标准

一、选择题:每小题3分,共48分。

1. A

2.C

3.C

4.B

5.B

6.C

7.B

8.D

9.D 10.A 11.C 12.D 13.A 14.B 15.D 16.B

二、填空题:每空1分,共16分。

17.有一最短杆最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和18.小增大19. 模数压力角

20.法面模数m n大端模数m

21.轴径d轮毂长度22. 悬臂梁齿顶

23.不打滑疲劳寿命24. 非液体摩擦液体摩擦

三、分析题:本题满分14分。

25.答案见第25题答案图。

(1)蜗轮2、齿轮3、齿轮4的旋向………………(6分)

(2)F a2、F a3的方向………………(4分)

(3)F r2、F t2、F r3、F t3的方向………………(4分)

机械设计基础试题(含答案)

第25题答案图

四、计算题:共50分。

26.(本题满分4分)

解 115243=-?-?=F ………………(3分) 滚子处局部自由度

………………(1分)

27.(本题满分14分) 解 ),(2

21z z m

a +=

Θ ∴ 模数 mm z z a m 440

30140

2221=+?=+=

………………(4分)

分度圆半径 mm mz r 60230

4211=?==

………………(1分) mm mz r 802

404222=?==

………………(1分) 基圆半径 mm r r b 382.5620cos 60cos 11=??==α

………………(2分) mm r r b 175.7520cos 80cos 22=??==α

………………(2分) 齿顶圆半径 mm m h r r a a 644160*

11=?+=+=

………………(2分) mm m h r r a a 844180*

22=?+=+=

………………(2分)

28.(本题满分10分) 解

12

13

231z z z z H H =--ωωωω

8202080401-=??-=--H H ωωω

………………(6分)

81-=--H

H

ωωω

∴ i 1H =9

………………(4分)

29.(本题满分12分)

解 (1)S 1=0.7F r1=0.7×2000=1400N

S 2=0.7F r2=0.7×4000=2800N

S 1、S 2方向如第29题答案图。

机械设计基础试题(含答案)

Θ S 1+K A =1400+1000=2400N

………………(3分) 轴承2“放松”,F a2=S 2=2800N

………………(3分)

(2)Θ

e F F r a >==9.02000

1800

11 ∴N F Y F X f P a r p 2386)180087.0200041.0(0.1)(11111=?+??=+=

………………(3分)

Θ

e F F r a >==7.04000

280022