机械设计试题_简答题

简答题（57题）

一、平面连杆机构（11题）

1、简述铰链四杆机构中曲柄存在的条件

答：1、最短杆和最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和；

2、取最短杆的邻边为机架或取最短杆为机架

条件1、2同时满足，铰链四杆机构中存在曲柄。

2、由图示尺寸，判断铰链四杆机构的类型，写出判断依据

答：∵ 最长杆和最短杆之和 80+220＜140+180

且最短杆为机架，

∴ 机构存在曲柄，为双曲柄机构。

3、由图示尺寸，判断铰链四杆机构的类型，写出判断依据

答：∵ 最长杆和最短杆之和 90+240＜140+200

且最短杆的邻边杆为机架，

∴ 机构存在曲柄，为曲柄摇杆机构。

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4、由图示尺寸，判断铰链四杆机构的类型，写出判断依据

答：∵ 最长杆和最短杆之和 100+200＜140+180

但最短杆的对边杆为机架，

∴ 机构不存在曲柄，为双摇杆机构。

5、什么是曲柄摇杆机构的急回特性？什么是极位夹角？两者有何相互关系？ 答：急回特性指摇杆的返回速度大于其工作进程速度的特性

极位夹角指曲柄与连杆两次共线位置之间的夹角

急回特性与极位夹角关系：K=（180º+θ）/（180º-θ）

θ值越大，K值也越大，机构急回程度也就越高。

6、什么是平面连杆机构的压力角和传动角，它们的大小对机构的工作有何影响？ 答：压力角α是指作用在从动件的力与该力作用点的绝对速度之间所夹锐角，传

动角γ是指压力角的余角。

α、γ是反映机构传动性能的重要指标，α越大、γ越小，不利机构传动。

7、曲柄摇杆机构如何会产生“死点”位置？列举避免和利用“死点”位置的例子。

答：曲柄摇杆机构中，当摇杆为主动件时，从动件曲柄与连杆共线的位置出现“死

点”位置，使从动件卡死。

可以利用飞轮的惯性作用或机构错位排列的方法来渡过“死点”；利用“死点”

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的例子有飞机起落架机构、夹具的夹紧机构等。

8、画出图示机构的压力角和传动角

答：所求压力角和传动角如图

9、画出图示机构的压力角和传动角

答：所求压力角和传动角如图

10、画出图示机构的压力角和传动角

答：所求压力角和传动角如图

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11、画出图示机构的压力角和传动角

答：所求压力角α=90º（如图），传动角γ=0º。

三、凸轮机构（7题）

1、凸轮机构的基圆半径与哪些因素有关？如何来选取？

答：凸轮机构的基圆半径与凸轮尺寸和压力角有关，设计时应在保证凸轮轮廓的最

大压力角不超过许用值的前提下，考虑缩小凸轮的尺寸。

2、用作图法求出凸轮从图示位置转到D点接触时凸轮的转角（在图上标出）

答：画偏心圆、基圆，画凸轮理论廓线，由反转法求Φ，如图。

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3、用作图法求出凸轮从图示位置转到D点接触时凸轮的转角（在图上标出）

答：画偏心圆、基圆，由反转法求Φ，如图。

4、用作图法求出凸轮从图示位置转到D点接触时的压力角（在图上标出）

答：画偏心圆；由反转法求α，如图。

5、用作图法求出凸轮从图示位置转到D点接触时的压力角（在图上标出）

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答：画偏心圆；画凸轮理论廓线，由反转法求α，如图。

6、图示对心直动滚子从动件盘形凸轮机构中，凸轮的实际轮廓线为一圆，其圆心在A点，凸轮转动方向如图示，转动中心在O点，要求：

1）绘制凸轮机构的理论廓线

2）绘制基圆，标注出ro

3）在图中标注出最大升程h

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解：凸轮机构理论廓线、基圆和最大升程如图所示。

7、图示对心直动从动件盘形凸轮机构中，凸轮的实际轮廓线为一圆，其圆心在A点，凸轮转动方向如图示，转动中心在O点，要求：

1）标注出凸轮机构的理论廓线

2）绘制基圆，标注出ro

3）在图中标注出最大升程h

解：凸轮机构理论廓线、基圆和最大升程如图所示。

四、连接（8题）

1、简述普通螺纹、管螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹的用途

答：普通螺纹用于连接零件；管螺纹用于管道的连接；梯形螺纹用于传动；锯齿

形螺纹用于单向传动。

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2、简述螺栓连接、双头螺柱连接、螺钉连接和紧定螺钉连接在应用上的区别 答：螺栓连接用于被连接件厚度不大，两边都有装配空间的场合；

双头螺柱连接用于被连接件之一较厚，且需要经常拆装的场合；

螺钉连接用于被连接件之一较厚，且不需经常拆装的场合；.

紧定螺钉连接用于固定轴和轴上零件，并可传递不大载荷。

3、简述普通螺栓连接和铰制孔用螺栓连接的结构特点

答：普通螺栓连接时，被连接件上的通孔与螺杆间留有间隙，孔加工精度低，结

构简单，装拆方便，适用于一般螺栓连接的场合；

铰制孔用螺栓连接时，孔与螺杆采用基孔制过渡配合，孔加工精度高，适用

于螺杆承受轴向载荷或精确固定被连接件相对位置的场合。

4、什么是螺纹的预紧？简述螺纹预紧的目的及控制预紧力的方法

答：螺纹预紧指装配时拧紧螺纹连接，使螺栓和被连接件在承受工作载荷前就受

到力的作用。

螺纹预紧的目的是增加连接的可靠性、紧密性和防松能力。

5、为什么要控制螺纹连接的预紧力？如何在螺纹连接中控制预紧力？

答：过大的预紧力会导致螺栓在装配或偶然过载时被拉断，因此对重要的螺纹连

接，在装配时要控制预紧力。控制预紧力的方法是采用测力矩或定力矩扳手。

6、为什么螺纹连接中要考虑防松问题？螺纹连接中常用的防松方法有哪些？

答：在冲击、振动、变载荷及温度变化很大情况下，螺纹副间的摩擦力可能减小

或瞬时消失，多次重复时就会使连接松脱，影响连接的牢固和紧密，甚至引

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起事故，因此在螺纹连接中要考虑防松问题。

螺纹连接中常用的防松方法有：摩擦防松、机械防松和破坏螺纹副防松。

7、螺纹连接的防松方法按工作原理可分为哪几种？试举例说明

答：螺纹连接的防松方法按工作原理可分为摩擦防松、机械防松和破坏螺纹副防

松。采用双螺母、弹簧垫片属于摩擦防松；采用开口销、止动垫圈属于机械防松；采用冲点、胶合属于破坏螺纹副防松。

8、简述螺纹组连接结构设计的注意事项

答：主要考虑：装拆方便、连接可靠、合理布置螺栓、螺栓材料和规格相同、重

要连接中采用防松装置等。

五、带、链传动（6题）

1、简述带传动的特点

答：优点：结构简单、传动平稳、价格低廉、缓冲吸振及过载打滑等；

缺点：传动比不稳定、传动装置外形尺寸较大、效率较低、带寿命较短及不

适应高温易燃场合等。

2、简述带的弹性滑动和达滑的区别

答：弹性滑动指带的弹性变形引起的带与带轮间的相对滑动，是不可避免的。

原因：1）紧、松边拉力不等，2）带是弹性体。

造成：1）V从动轮＜V带＜V主动轮，2）传动效率下降，3）带温度升高与磨损

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打滑由过载引起，打滑造成带的严重磨损，使传动失效。

3、带传动中，为什么应使普通V带的带速控制在5-25 m/s范围内？

答：因为带速过低，在传动功率一定的情况下，使有效拉力过大，所需带的根数

过多；带速过高，则离心力过大，使带与带轮间的磨擦力减小，传动容易引起打滑。

4、简述V带传动安装和维护的注意事项

答：安装时，两带轮轴线必须平行，轮槽对齐，加装保护罩；

定期检查胶带，新带全部更换，不能新旧混用；

胶带不宜与酸、碱或油接触，工作温度不应超过60Cº。

5、简述链传动中链条失效的主要形式

答：链条失效的主要形式有：链板的疲劳破坏、链条铰链的磨损、销轴与套筒间

的胶合、滚子与套筒间的的冲击疲劳破坏、链条静力拉断。

6、带传动中，常用的张紧装置有哪几种？其具体做法如何？

答：带传动中，常用定期张紧装置、自动张紧装置及张紧轮张紧装置。

定期张紧装置通过调节螺钉（杆）来调节带的张紧程度；自动张紧装置利用

电机自重，使带在一定的张紧力下工作；张紧轮张紧装置在带的松边内侧，并尽量靠近大带轮安装张紧轮，张紧轮应比小带轮小，且轮槽尺寸与带轮相同。

六、齿轮机构（7题）

1、简述齿轮传动特点

答：优点：适用范围广、传动比准确、传动效率较高、工作可靠、使用寿命长、

结构紧凑等；

缺点：制造成本和装配精度较高、不适宜于远距离两轴之间的传动。

2、简述渐开线齿廓的啮合特性

答：渐开线齿廓能保证定传动比传动；渐开线齿廓之间的正压力方向不变；渐开

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线齿轮传动具有可分性。

3、简述渐开线齿廓根切的原因、危害及避免

答：用范成法加工齿轮，当刀具的齿顶线或齿顶圆超过理论啮合线极限点时，被

加工齿轮的齿根渐开线齿廓产生根切。

轮齿的根切将削弱轮齿的弯曲强度，降低齿轮传动的平稳性和重合度。 避免渐开线齿廓根切，可限制标准齿轮的最少齿数或采用变位齿轮。

4、简述齿轮传动中常见的失效形式

答：齿轮传动中常见失效形式有：轮齿折断、齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨损和

齿面塑性变形。

5、简述斜齿圆柱齿轮的优缺点

答：优点：传动较平稳、承载能力高、冲击振动小、适用于高速、重载场合； 缺点：产生轴向分力，使传动装置结构复杂化。

6、简述斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件

答：一对斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件是：两轮的法向模数、法向压力角相等，

两轮分度圆柱上的螺旋角大小相等，外啮合时方向相反，内啮合时方向相同。

7、简述蜗杆传动的正确啮合条件

答：蜗杆传动的正确啮合条件是：在中间平面内，蜗轮的端面模数应等于蜗杆的

轴面模数，蜗轮的端面压力角应等于蜗杆的轴面压力角，且模数和压力角均为标准值，同时蜗杆的导程角与蜗轮的螺旋角等值同向。

七、齿轮传动（8题）

1、简述齿轮传动的计算准则

答：闭式齿轮传动中，对软齿面齿轮，主要失效形式是点蚀，按齿面接触疲劳强

度设计计算，并校核其齿根弯曲疲劳强度；对硬齿面齿轮，主要失效形式是轮齿折断，按齿根弯曲疲劳强度设计计算，并校核其齿面接触疲劳强度。 开式齿轮传动中，主要失效形式是齿面磨损和轮齿折断，通常按齿根弯曲疲

劳强度设计计算，并加大模数来考虑磨损的影响。

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2、简述蜗杆传动的计算原则

答：闭式蜗杆传动，按齿面接触疲劳强度设计计算，按齿根弯曲疲劳强度校核，

考虑闭式蜗杆传动散热较困难，还应做热平衡核算；

开式蜗杆传动只按齿根弯曲疲劳强度设计计算。

3、简述蜗杆传动中提高散热能力的方法

答：在箱壳外面增加散热片；在蜗杆轴上安装风扇；在箱体内装蛇形冷却水管；

采用压力喷油循环润滑等。

4、答：轴上零件常用的定位方法如下

轴向定位：采用轴肩、套筒、圆螺母或轴端挡圈（压板）、弹性挡圈及圆锥面

等；

周向定位：采用键、花键、销连接、过盈配合及紧定螺钉等。

5、图示蜗杆传动，已知蜗杆的旋向和转向，试判断蜗轮的转向和旋向。

答：蜗杆右旋，其轴向力由右向左，蜗轮右旋，顺时针旋转，如图示。

6、图示蜗杆传动，已知蜗杆的旋向和转向，试判断蜗轮的转向和旋向。

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答：蜗杆左旋，其轴向力由下向上，蜗轮左旋，逆时针旋转，如图示。

7、图示蜗杆传动，已知蜗杆的旋向和蜗轮的转向，试判断蜗杆的转向和蜗轮的旋向。

答：蜗杆转向如图示，蜗轮右旋。

8、简述轮系的应用

答：实现相距较远的两轴之间的传动；获得大传动比；实现变速和变向传动；实

现分路传动；实现运动的合成与分解。

八、轴和轴承（10题）

1、简述轴的结构设计内容

答：拟定轴上零件的装配方案；确定轴的基本直径和各段长度；确定轴上零件的

轴向和周向定位及固定；考虑轴的结构工艺性等。

2、简述轴上零件轴向和周向定位及固定的方法

答：轴上零件轴向定位及固定的方法有轴肩、轴环、锁紧挡圈、套筒、圆螺母、

止动垫圈、弹簧挡圈、轴端挡圈及圆锥面等；

轴上零件周向固定的方法有键、花键和销连接、紧定螺钉周向固定、过盈连

接等。

3、简述提高轴的强度和刚度的措施

答：1、合理布置轴上零件，改善轴的受力状况；

2、合理设计轴的结构，减少应力集中；

3、增加轴表面强化处理，提高疲劳强度。

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4、说明滚动轴承代号62309中各数字、字母的具体含义

答：6为深沟球轴承，2为宽度系列代号，3为直径系列代号，09表示轴承内径为

45 mm

5、说明滚动轴承代号30206中各数字、字母的具体含义

答：3为圆锥滚子轴承，0为宽度系列代号，2为直径系列代号，06表示轴承内径

为30 mm

6、说明滚动轴承代号72112中各数字、字母的具体含义

答：7为角接触球轴承，2为宽度系列代号，1为直径系列代号，12表示轴承内径为60 mm

7、说明滚动轴承代号51208中各数字、字母的具体含义

答：5为推力球轴承，1为宽度系列代号，2为直径系列代号，08表示轴承内径为

40 mm

8、简述深沟球轴承、角接触球轴承、圆锥滚子轴承及推力轴承的用途

答：深沟球轴承主要承受径向力，也能承受一定的轴向载荷，应用广泛；

角接触球轴承能同时承受径向、轴向联合载荷，通常成对使用、对称安装；圆锥滚子轴承能同时承受较大的径向载荷和轴向载荷，成对使用、对称安装；推力球轴承只能承受轴向载荷，不能承受径向载荷。

9、简述滚动轴承类型选择的考虑原则

答：滚动轴承类型选择时应考虑：载荷条件、轴承转速、调心性能、安装及拆卸

要求及经济性。

10、对下列情况，试分析选用哪些类型的滚动轴承较为合理？

1）主要承受径向力，而轴向力较小时；

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2）既承受径向力，又承受较大的轴向力；

3）承受轴向力很大，而径向力也很大时；

答：根据载荷性质：1）选深沟球轴承；2）选角接触球轴承；3）选圆锥滚子轴承。

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