機械設計的基礎試卷
機械設計（machine design），根據使用要求對機械的工作原理、結構、運動方式、力和能量的傳遞方式、各個零件的材料和形狀尺寸、潤滑方法等進行構思、分析和計算並將其轉化為具體的描述以作為製造依據的工作過程。
機械設計的基礎試卷及答案
一．填空題：
1 .凸輪主要由（ 凸輪 ），（ 從動件 ）和 ( 機架 )三個基本構件組成。
2 .凸輪機構從動件的形式有由 （ 尖頂 ）從動件，( 滾子 ）從動件和（ 平底 ）從動件。
3 .按凸輪的形狀可分為（ 盤型 ）凸輪、（ 移動 ）凸輪、（ 圓柱 ）凸輪、（ 曲面 ）
4. 常用的間歇運動機構有（ 棘輪 ）機構，（ 槽輪）機構，（凸輪間歇）機構和 ( 不完全齒 ) 機構等幾種。
5 螺紋的旋向有（ 左旋 ）和（ 右旋 ）; 牙形有 ( 三角形 ). ( 梯形 ). ( 矩形 ). ( 鋸齒形 )
6. 標準外齧合斜齒輪傳動的正確齧合條件是：兩齒輪的（法面模數 ）和（法面壓力 角 ）都相等，齒輪的（ 螺旋 ） 相等 （ 旋向 ）_相反
7 已知一平面鉸鏈四杆機構的各杆長度分別為a=150, b=500, c=300, d=400， 當取c 杆為機架時，它為（ 曲柄搖桿 ）機構；當取d杆為機架時，則為（ 雙搖桿 ）機構。
8 平面連桿機構當行程速比K（ ＞1 ）時，機構就具有急回特性。
9 曲柄搖桿機構產生“死點”位置的條件是：當為（ 曲柄 ）主動件（ 曲柄與機架 ）共線時。
13 螺紋聯接的基本型別有（ 螺栓聯接 ）、（ 雙頭螺柱聯接 ）、（ 螺釘聯接 ）、（ 緊定螺釘聯接 ）四種。
14 輪系按其軸相對機架是固定還是運動的可分為（定軸 ）輪系和（週轉 ）輪系。 15 滾動軸承代號為62305/P5；各部分的含義是：“6”表示（溝球軸承 ）；“23”表示（ 寬度係數 ）； “05”表示（ 內徑代號 ）；P5表示（ 精度公差等級 ）。
16.螺紋的公稱直徑是指它的（ 大徑 ），螺紋“M12X1.5左”的含義是 （ 左旋細牙螺紋公稱直徑12 ）。
17.螺紋的公稱直徑是指它的 ( 大徑 )。M16*2的含義是 ( 細牙螺紋外徑16螺距2 )。
18.滾動軸承代號“6215”的含義是_ （"6"_表示是普通深溝球軸承，2_是寬度系列 5是內徑代號 ).
20.一調整螺旋，採用雙線粗牙螺紋，螺距為3毫米，為使螺母相對螺桿沿軸線移動2毫米，則螺桿應轉___1/3______圈。
21.凸輪機構中的壓力角是指 __輪上接觸點的切線與從動件的運動速度方向_____間的夾角。
22.在曲柄搖桿機構中，當曲柄等速轉動時，搖桿往復擺動的平均速度不同的運動特性稱為__急回特性_________。
23.為保證四杆機構良好的機械效能，___傳動角__________不應小於最小許值
25.採用螺紋聯接時，若被聯接件總厚度較大，切材料較軟，在需要經常裝卸的情況下，宜採用_____雙頭螺栓聯接__________________。用於薄壁零件聯接的螺紋，宜採用_____三角形細牙螺紋__________________。
26.帶傳動的主動輪直徑d1=180mm,轉速n1=940rpm,從動輪直徑d2=710mm，轉速n2=233rpm,,則彈性滑動係數為ε=-0.022__。
27.以凸輪的理論輪廓曲線的最小半徑所做的圓稱為凸輪的___基圓______。
28.仿形法加工齒輪，根據被加工齒輪的__模數，齒輪__________選擇刀號。
29.圖示機構要有確定運動需要有_______1__________個原動件。
30.國標規定：三角帶有__YZABCDE___________七種型別傳遞能力最大的為__Y__型。最小的為__E__型。代號A1000表示___A型帶基準長度1000mm______。
31.A、B、C 三種類型的普通平鍵b、h、h相同，則工作中受擠壓面積最大的應屬_B___型。
32.機構的最小運動單元稱為__構件________，機器的最小製造單元稱為_零件_________。
33.螺紋聯接的基本型別主要有__螺栓聯接____________，___螺釘聯接______________，___雙頭螺柱聯接_____________， __緊定螺釘聯接_______________。
34.鏈“B18X80”的含義是____B_型鍵寬度 _ b=18mm,長度L=80mm________________。
二．判斷題：（每題1分，共20分）
1．運動副是聯接，聯接也是運動副。 錯
2．四杆機構中，曲柄的極位夾角θ越大，機構的急回特性也越顯著。對
3．在實際生產中，機構的“死點”位置對工作都是不利的，處處都要考慮克服。錯
4．分度圓上壓力角的變化，對齒廓的形狀有影響。對
5．區域性自由度是不影響其它構件運動的個別構件的獨立運動，因此對機構的自由度也沒有影響。 錯
6．機構運動簡圖只表示構件和運動副，所以作圖的時候不考慮構件的尺寸和形狀。 錯
7．鉸鏈四杆機構中最短的.構件一定是曲柄。 錯
8．透過離合器聯接的兩軸可在工作中隨時分離。 錯
9．凸輪轉速的高低，影響從動杆的運動規律。錯
10．槽輪機構的主動件一定是拔盤。錯
11．漸開線標準直齒圓柱齒輪傳動，由於安裝不準確，產生了中心距誤差，但其傳動比的大小仍保持不變。對
12．螺釘聯接用需要經常拆卸的場合。錯
13．漸開線園柱齒輪齒廓曲線上各點的壓力角都相等，且等於20°。錯
14．同一模數和同一壓力角，但不同齒數的兩個齒輪，可以使用一把齒輪刀具進行加工。對
15．齒輪傳動時，重合度越大，傳動時就會平穩。 錯
16．閉式軟齒面齒輪傳動，應先按齒面接觸疲勞強度進行設計，再按彎曲疲勞強度校核齒根的彎曲強度。對
17．蝸桿的旋向不會影響蝸輪的傳動方向。 錯
18．當軸上有多處鍵槽時，應使各鍵槽位於軸的同一母線上。對
19．滾動軸承一般由內圈、外圈、滾動體和保持架組成。對
20．工作中轉動的軸稱為轉軸。錯
三．選擇題：（每題1.5分，共35分）
1 .對於鉸鏈四杆機構，當滿足杆長之和的條件時，若取 ( C )為機架， 將得到雙曲柄機構。
A．最長杆 B．與最短杆相鄰的構件
C．最短杆 D．與最短杆相對的構件.
2 凸輪機構從動杆的運動規律，是由凸輪的（ D）所決定的。
A．壓力角 B．滾子
C．形狀 D．輪廓曲線
3 對於鉸鏈四杆機構，當滿足杆長之和的條件時，若取（B ）為機架，一定會得到曲柄搖桿機構。
A.最長杆B.與最短杆相鄰的構件 C．最短杆 D.與最短杆相對的構件 4 為保證平面四杆機構良好的傳力效能，（ B）不應小於最小許用值。壓力角 B．傳動角 C．極位夾角 D．齧合角
5 .平面四杆機構無急回特性時，行程速比係數(C )。
A．大於1 B．小於1 C．等於1
6 .機器與機構的區別在於(C )。
A. 是否由各種零件經裝配而成的組合體 B.它們各部分之間是否有確定的相對運動 C. 在工作時是否能完成有效的機械功或能量轉化
7. 曲柄搖桿機構中，曲柄為主動件，則傳動角是（ D ）。
A 搖桿兩個極限位置之間的夾角 B 連桿與搖桿之間所夾銳角 C連桿與曲柄之間所夾銳角 D 搖桿與機架之間所夾銳角
8.圖示機構中有（ A ）虛約束。
A 1個 B 2個 C 3個 D 沒有
9．在雙曲柄機構中，已知三杆長度為a=80， b=150 ，
c=120， 則d杆長度為（ C ）。
A d<110 B d<190 C 110≤d≤190
10．下列凸輪機構中，圖__B_____所畫的壓力角是正確的。
11．凸輪機構從動杆的運動規律，是由凸輪（ B ） 所決定的。
A 轉速 B 輪廓曲線 C 形狀
12．圖示機構要有確定運動，需要有（A ）原動件。
A 1個 B 2個 C 3個 D 沒有
13. 採用螺紋聯接時，若被聯接件總厚度較大，且材料較
軟，在需要經常裝卸的情況下，宜採用（ B ）。
A 螺栓聯接 B 雙頭螺栓聯接 C 螺釘聯接
1.帶傳動中V帶是以__C__作為公稱長度的。
A.外周長度 B.內周長度 C.基準長度 D.
14.常用螺紋的線數有單線雙線三線三種，其中用於聯接和用於傳動的各有_A______。
A.一種和兩種 B.一種和三種 C.兩種和兩種 D.兩種和三種
15.對於鉸鏈四杆機構，當滿足杆長之和的條件時，若取__C_______為機架，將得到雙曲柄機構。
A.最長杆 B.與最短杆相鄰的構件 C.最短杆 D.與最短杆相對的構件
16.標準三角帶型號的選定，取決於__A_____。
A.傳遞的功率 B.帶的線速度 C.帶的圓周力 D.高速軸上的扭矩
17.滾動軸承的主要失效形式是 ( A )
A.疲勞點蝕和磨損
B.磨損和塑性變形
C.疲勞點蝕和塑性變形
18.螺栓的強度計算是以螺紋的_A___來計算的。
A.小徑 B.中徑 C.大徑 D.
19.V帶傳動工作時，與帶輪輪槽接觸是_C___。
A.帶的底面 B.帶的頂面 C.帶的兩側面 D.
20.在不完全液體潤滑徑向滑動軸承的設計中，限制pv值的主要目的是防止軸承_A____
A.過度磨損 B.塑性變形 C.疲勞破壞 D.溫升過高
22.鍵的長度尺寸確定的方法是_C___確定。
A.按輪轂長度 B.按輪轂長度和標準系列 C.經強度校核後再按標準系列 D.
23.對正常齒制標準漸開線直齒圓柱齒輪，當用齒條刀具加工時，不發生根切的最小齒數，Zmin=__B__。
A.14 B.17 C.21 D.23
24.平鍵、花鍵、導向鍵和半圓鍵的聯接都屬於__B__。
A.緊鍵聯接 B.松鍵聯接 C.不可拆聯接 D.
25.載荷不大，多支點支承的軸系，宜選用__A___
A.深溝球軸承 B.調心球軸承 C.角接觸球軸承 D.圓柱滾子軸承
26.汽車下部，由發動機、變速器、透過萬向聯軸器帶動後輪差速器的軸，是__C____。
A.心軸 B.轉軸 C.傳動軸 D.
27.普通平鍵聯接傳遞動力是靠__B_____。
A.兩側面的摩擦力
B.兩側面的擠壓力
C.上下面的擠壓力
D.上下面的摩擦力
28.在下列四種型號的滾動軸承中，只能承受徑向載荷的是_B___。
A.6208 B.N208 C.30208 D.51208
29.下列四種螺紋中，傳動效能最好的是 ( D ).
A.粗牙普通螺紋
B.細牙普通螺紋
C.梯形螺紋
D.鋸齒形螺紋
30.普通平鍵有三種型式,其中_C___平鍵多用在軸的端部。
A.圓頭 B.平頭 C.單圓頭 D.
31.能滿足超越要求的機構是_B___
A.外齧合棘輪機構
B.內齧合棘輪機構
C.外齧合槽輪機構
D.內齧合槽輪機構
32.下列四種螺紋中，自鎖效能最好的是__A_。
A.粗牙普通螺紋
B.細牙普通螺紋
C.梯形螺紋
D.鋸齒形螺紋
33.在V帶傳動設計中，若V帶帶速過大，則帶的__B_將過大，而導致帶的壽命降低。
A.拉應力 B.離心拉應力 C.彎曲應力 D.
四.判斷
1.輪系按結構形式可分為定軸輪系、行星輪系和複合輪系三大類。 (錯 )
2.普通平鍵聯接是依靠鍵的上下兩平面間的摩擦力來傳遞扭矩的。 (錯 )
3.凸輪轉速的高低，影響從動件的運動規律。 (錯 )
4.V帶型號共有七種，其中Y型的截面面積最大，F型的截面面積最小。 (錯 )
5.普通平鍵聯接是依靠鍵的上下兩面的摩擦力來傳遞扭距的。 (錯 )
6.機構中的主動件和被動件都是構件。 (對 )
7.錐齒輪傳動中，齒面的軸向分力是指向小端。 (錯 )
8.至少有一個齒輪和它的幾何軸線繞另一個齒輪旋轉的輪系被稱為複合輪系。 (錯 )
五.判斷
1.平底式從動件對於較複雜輪廓曲線的凸輪，也能準確地獲得所需的運動規律。 (錯 )
2.一端固定、一端遊動支承結構比較複雜，但工作穩定性好，適用於工作溫度變化較大的長軸。 (錯)
3.軸系的兩端固定支承使結構簡單，便於安裝，易於調整，故適用於工作溫度變化不大的短軸。 (對 )
4.非液體摩擦滑動軸承，驗算壓強p≤[p]的目的在於避免軸承產生點蝕。 (錯 )
5.運動副的作用，是用來限制或約束構件的自由運動的。 (對 )
6.外齧合槽輪機構，槽輪是從動件，而內齧合槽輪機構，槽輪是主動件。 (錯 )
7.平鍵的三個尺寸都是按軸的直徑在標準中選定的。 (對 )
8.斜齒輪傳動的平穩性和同時參與齧合的齒數都比直齒輪高，所有斜齒輪多用於高速傳動。 (對 )
9．一對齒輪齧合時,兩齒輪的（ A ）始終相切。
A 分度圓 B 基圓 C 節圓 D 齒根圓
10．一般來說，（ A ）更能承受衝擊，（ B ）更適合於較高的轉速下工作。
A 滾子軸承 B 球軸承
11．高速過載齒輪傳動中，當散熱條件不良時，齒輪的主要失效形式是（ D ）。
A 輪齒疲勞折斷 B 齒麵點蝕 C 齒面磨損
D齒面膠合 E 齒麵塑性變形
12．斜齒制圓柱齒輪法面模數與端面模數的關係是（ B ）。
A mn?mt?sin? B mn?mtcos? C mn?mt?cos?
13．漸開線齒輪實現連續傳動的條件是重合度ε為（ C ）。
A ε<1 B ε=0 C ε≥1
14．下列傳動中，當其精度相當的情況下，傳動最平穩的是（ A ）。
A 齒輪傳動 B 凸輪傳動 C 帶傳動
15．帶傳動時，最大應力發生在（ C ）。
A 小帶輪的松邊 B 大帶輪的松邊
C 小帶輪的緊邊 D 大帶輪的緊邊
16．鍵聯接的主要用途是使輪與輪轂之間__C______
A 沿軸向固定並傳遞軸向力 B 沿軸向可作相對滑動並具有導向性
C 沿周向固定並傳遞扭矩 D 安裝拆卸方便
17．決定漸開線齒廓形狀的基本引數是（ C ）。
A 模數 B 模數和齒數 C 模數、齒數和壓力角
18．下面四個標準圓柱齒輪中，漸開線形狀相同是（ A.B ）；能用同一把滾刀加工的是（ A.D ）。
A m1=4mm, z1=25 B m2=4mm, z2=50
C m3=3mm, z3=60 D m4=2.5mm z4=40
19．斜齒圓柱齒輪，螺旋角取的越大，則傳動的平穩性（ A ）。
A 越高 B 越低 C 沒有影響
20．帶傳動主要是依靠（ B ）來傳遞運動和功率的，
A 帶和兩輪之間的正壓力 B 帶和兩輪接觸面之間的摩擦力
C 帶的緊邊拉力 D 帶的初拉力
22．帶在工作時產生彈性滑動，是由於（ C ）。
A 帶不是絕對撓性件 B 帶與帶輪間的摩擦係數偏低
C 帶的緊邊與松邊拉力不等 D 帶繞過帶輪產生離心力
六．簡答題：（每題5分，共10分）
1、機構的“死點”位置在什麼情況下需要克服？在什麼情況下應當利用？ 答： 運動時克服，固定夾緊時利用
2、簡述“二力平衡公理”和“作用力與反作用力公理”的區別。
答：一對平衡力是作用於同一物體的兩個力，大小相同，方向相反，作用在同一直線上。一對作用力與反作用力的受力物體必定是兩個，大小相同，方向相反，作用在同一直線上。
3、為什麼要限制齒輪的最少齒數？
答：防止加工過程中切根（範成法加工齒輪齒數低於17發生根切 ） .
4、軸的結構設計主要考慮的因素有哪些？
答：軸的毛坯種類、軸上的載荷大小和分佈情況、軸上零件的佈置及固定方式、軸承種類及位置、軸的加工和裝配工藝性等方面。（軸上零件的軸向、周向定位，裝拆，加工工藝）
5、常用螺紋的種類有哪些？各用於什麼場合
答：常用螺紋的種類有普通螺紋、管螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋和鋸齒形螺紋，前兩種 主要用於聯接，後三種主要用於傳動。
6、四杆機構曲柄存在的條件是什麼？ 答：1.連架杆與機架中必有一杆為四杆機構中的最短杆；
2.最短杆與最長杆杆長之和應小於或等於其餘兩杆之和（通常稱此為杆長和條件）。
7、齒輪的失效形式有哪些？採取什麼措施可減緩失效發生？齒輪強度設計準則是如何確定的？
答：齒輪的失效形式有五種 1：輪齒折斷。減緩措施：增大齒根的圓角半徑、提高齒面加工精
度增大軸及支承的剛度。 2：齒麵點蝕。改進措施：提高齒面硬度、降低表面粗糙度增大潤滑油粘度。 3：齒面磨損。改進措施：採用閉式傳動、降低齒面粗糙度保持良好的潤滑。 4：齒面膠合。改善措施：提高齒面硬度、降抵齒面粗糙度、選用抗膠合效能較好的齒輪副材料、採用抗膠合潤滑油、減少模數、降低齒高。 5：塑性變形。改善措施：提高齒面硬度、採用粘度高的潤滑油。 齒輪強度設計準則的確定是根椐齒輪傳動的工作方式
齒輪的材料、硬度、失效形式來定的。
8.一般來說，帶傳動的打滑多發生在大帶輪上還是小帶輪上？
答：小帶輪，因為它接觸面積小
9.在什麼情況下凸輪機構的從動杆才能得到運動的停歇？
答：向徑、高度無變化
11.螺紋聯接的自鎖條件是什麼？在公稱直徑，螺旋升角，摩擦係數相同的情況下，試比較三角形螺紋、 梯形螺紋、矩形螺紋的自鎖性（簡述理由）。
答：螺旋升角小於當量摩擦角；由於當量摩擦角的關係，三角螺紋自鎖最好，矩形最差
5.為什麼常將軸設計為階梯軸？
答：考慮軸上零件軸向定位、裝拆
七．計算題：（每題10分，共20分）
1．已知一對外齧合標準直齒圓柱齒輪傳動的標準中心距a＝150mm，傳動比i12=4, 小齒輪齒數Z1=20。試確定這對齒輪的模數m和大齒輪的齒數Z2、分度圓直徑d2、齒頂圓直徑da2、齒根圓直徑df2。
解答：Z2=iZ1=4×20=80 ha=ha*m
m=2a/(z1+z2)=2×150/100=3 mm hf= (ha*+c*)m
d2=mZ2=240mm 齒距p=πm=3.14*3=9.42mm
da2= d2+2ha*m=240+2×3=246 mm
df2= d2-2(ha*+c*)m=240-2×1.25×3=232.5mm
2. 圖示輪系中，已知z1?15，z2?25，z?2?15，z3?30，z?3?15，z?4?2（右旋），z4?30，z5?60，z?5?20（m=4mm）。若n1?500r/min，轉向如圖中箭頭所示，求齒條6線速度的大小和方向。
解：i15=z2z3z4z5/z1z2’z3’z4’=25x30x30x60/15x15x15x2=200mm
所以，n5=n1/200=500/200=2.5r/min
n5’=n5=2.5r/min
d5’=mz5’=4x20=80mm
v6=v5’=n5’πd5’/60=25x3.14x80/60=10.5mm/s
方向向右
3、圖示輪系，已知Z1=30，Z2=20，Z2`=30，`Z3=74，且已知n1=100轉/分。試求nH。 n3=0,(n1-nh)/(n3-nh)=-z2z3’/z1z2’
.N1/nh=2.64 ,nh=37.88
4.一對外齧合齒輪標準直齒圓柱掛齒輪傳動，測得其中心距為160mm.兩齒輪的齒數分別為Z1=20，Z2=44，求兩齒輪的主要幾何尺寸。
解：m=5 ，d1=100 ，d2=220 ，da1=100+10=110 da2=220+10=230 df1=100-12.5=87.5
df2=220-12.5=207.5 p=3.14*5=15.7 s=e=7.85
5. Z1=15，Z2=25，Z3=20，Z4=60。n1 =200r/min（順時針）n4=50r/min（順時針）試求H的轉速。
解：i14^H=n1-nH/n4-nH=- (z2z4/z1z3)
(200-nH)/(50-nH)=-25*60/15*20 =-5
nH=75r/min
3.有一對使用日久磨損嚴重的標準齒輪需要修復。按磨損情況，擬將小齒輪報廢，修復大齒輪，修復後的大齒輪的齒頂圓要減小8mm。已知z1=24，z2=96，m=4mm，α=20°，ha*=1，c*=0.25。試設計這對齒輪傳動。
解：根據題意要求中心距不變，修復大齒輪，即大齒輪負變位，小齒輪正變位。
根據大齒輪的磨損情況，透過對大齒輪進行負變位，把磨損部分切掉。 原齒輪2的齒頂圓直徑為：mz2+2ha*m=4×96+2×1×4=392 現齒輪2的齒頂圓直徑為：da2=392-8=384 齒輪負變位後：da2=mz2+2(ha*+x2)m 即： X2＝{(da2-mz2)/2m}-ha*＝{(384-4x96)/2x4}-1＝-1 為了保持中心距不變，可對新設計的小齒輪進行正變位，x1=-x2=1 幾何尺寸計算如下： 分度圓直徑：d1=mz1=4×24=96mm d2=mz2=4×96=384mm 齒頂圓直徑：da1=mz1+2(ha*+x1)m=4×24+2×(1+1)×4=112mm
da2=mz2+2(ha*+x2)m=4×96+2×(1-1)×4=384mm 齒根圓直徑：df1=mz1-2(ha*+c*-x1)m=4×24-2×(1+0.25-1)×4=94mm
df2=mz2-2(ha*+c*-x2)m=4×96-2×(1+0.25+1)×4=366mm
4.在圖示輸送帶的減速器中，已知z1=10，z2=32，z3=74，z4=72，z2'=30及電動機的轉速為1450r/min，求輸出軸的轉速n4。
解：由題，
1-2-3-H為行星輪系…..（1）
1-2-2’-4-H為差動輪系…….（2）
4-2’-2-3-H為行星輪系
由（1）得：i1H=n1/n4=1-i13^H=42/5
由（2）得：i14H=(n1-nH)/(n4-nH)=-(z2z4)/(z1z2’)=-192/25 聯立上式得：n4=6.3r/min，方向與n1相同
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