2013机械设计基础考试题库

2013机械设计基础考试题库 打滑两种，其中 弹性滑动 是带传动正常工作时所不可避1、运动副：两构件直接接触并能产生一定相对运动的连接免的。

称为运动副。 7、对于重要的螺栓联接，在螺栓装配时应控制 预紧

2、构件：组成机构的各个相对运动部分称为构件,构件是运力 ，还应考虑联接的防松。

动的单元。 8、两构件组成运动副，按照接触特性，通常把运动副

3、自由度：构件或机构相对于参考系具有的独立运动数目分为低副和高副两类。两构件通过 点或线接触 组成的称为自由度。机构的自由度也即是机构相对于机架具有运动副称为高副。 的独立运动数目。 9、满足曲柄存在条件的铰链四杆机构，取与最短杆相4、瞬心：一刚体相对于另一个刚体作平面运动时，在任一邻的杆为机架时，为曲柄摇杆机构，取最短杆为机架时，为 瞬时，其相对运动可以看成是绕某一重合点的转动，该重合点称为速度瞬心或瞬时回转中心，简称瞬心，因此，瞬心是该两个刚体上绝对速度相同的重合点。 5周转轮系：至少有一个齿轮的几何轴线绕另一个齿轮的几何轴线转动的轮系称为周转轮系 6、机构：用来传递运动和力的、有一个构件为机架的、用构件间能够相对运动的连接方式组成的构件系统称为机构 7、瞬心：一刚体相对于另一个刚体作平面运动时，在任一瞬时，其相对运动可以看成是绕某一重合点的转动，该重合点称为速度瞬心或瞬时回转中心，简称瞬心，因此，瞬心是该两个刚体上绝对速度相同的重合点。 8、平面连杆机构：使用若干低副连接组成的平面机构，又称平面低副机构。 9、虚约束：在运动副引入的约束中，有些约束对机构自由度的影响是重复的，对机构运动不起任何限制作用。这种重复而对机构不起限制作用的约束称为虚约束或消极约束。虚约束是构件间几何尺寸满足某些特殊条件的产物。 10、接触应力：若两个零件在受载前是点接触或线接触，受载后，由于变形其接触处为一小面积，通常此面积甚小而表层产生局部应力却很大，这种应力称为接触应力。

11、高副：两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副。

12、机构：用来传递运动和力的、有一个构件为机架的、用

构件间能够相对运动的连接方式组成的构件系统称为机构。 13、铰链四杆机构：全部用转动副相连的平面四杆机构称为

平面铰链四杆机构，简称铰链四杆机构。 14周转轮系：至少有一个齿轮的几何轴线绕另一齿轮的几何轴线转动的轮系称为周转轮系

15间歇运动机构：主动件连续运动时，从动件作周期性时动

时停运动的机构称为间歇运动机构

1、凸轮机构按从动件的型式可以分类为 滚子 从动

件、平底 从动件和尖顶从动件。

2、当主动件做等速连续转动，需要从动件做单向间歇转动时，可采用 棘轮机构 、 槽轮机构 、不完全

齿轮机构和凸轮间歇运动机构等机构。

3用范成法加工齿轮时，如果齿轮的齿数太少，则切削刀具的齿顶就会切去轮齿根部的一部分，这种现象称为根

切。设计齿轮时，常采用限制小齿轮的最少齿数的方法和采

用 变位齿轮 的方法避免上述现象

4、滑动轴承的轴瓦多采用青铜材料，主要是为了提高 耐磨 能力。

5、工作时只承受弯矩不承受转矩的轴称为 心轴 。

6、带传动时皮带在皮带轮上的滑动可分为弹性滑动和

双曲柄机构 。 10、齿轮渐开线上任意点的法线必与 基圆相切。 11、在凸轮机构中，常见的从动件运动规律为匀速运动时，将出现 刚性 冲击。 12、通常，带传动适用于中小功率的传动，目前V带传动应用最广，V带传动的主要失效形式是 打滑 和疲劳断

裂。 13在齿轮的加工中，轮齿的切削加工方法按其成形原理

可分为 范成法 和仿形法两类

14普通平键用于静联接，其失效形式是 压溃 ，而滑键及导向平键为动联接，其失效形式是 磨损 15、静应力下，零件材料有两种损坏形式：断裂或塑性变形。对于塑性材料，应取材料的 屈服 极限作为极限应

力。

16、按照凸轮的形状可以把凸轮分类为 盘形 凸轮、

移动凸轮、圆柱凸轮。

17、圆锥滚子轴承30209/P5公差等级为 5 级。 18、滚动轴承是标准件，为了便于互换及适应大量生产，轴承内圈孔与轴的配合采用 基孔制 制，轴承外圈与轴承座孔的配合则采用 基轴制 制。

19、按照凸轮从动件的型式分类可分为尖顶从动件、

滚子 从动件、平底从动件 20、当主动件做等速连续转动，需要从动件做单向间歇转动时，可采用 棘轮机构 、 槽轮机构 、不完全齿轮

机构和凸轮间歇运动机构等机构。 21、链传动中，链条的节数通常取为偶数，链轮齿数通

常取为 奇 数。 1、在机构中原动件数目 机构自由度（机构自由度大于0）时，该机构具有确定的运动。（ B ） A 小于 B 等于 C 大于 D 大

于或等于

2、平面连杆机构中, 当传动角较大时,则 。（ A ） A 机构的传动性能较好 B 机构的传动性能较差 C可以满足机构的自锁要求 D 机构的效率较低 3、在机械系统中安装飞轮后可使其周期性速度波动

。（ B ） A增强 B 减小 C 不变 D 消除 4、设计普通平键联接时，键的截面尺寸bh通常根据 由标准中选取。（ C ）

A 传递转矩的大小 B 传递功率的大小 C 轴的直径 D 切向力

5、滚动轴承中， 代号为7115轴承表示轴承的内径为____________。（ C ）

A 25mm B 5mm C 75mm D 30mm

6、用螺纹联接的两个被联接件，若其中之一较厚，且经常装拆，则应选择 。（ 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

7、与齿轮传动相比较，链传动的优点是 。（ D ）

A 传动效率高 B 承载能力大 C 工作平稳，无噪声 D 传动中心距大 8、零件受对称循环应力时，对于塑性材料应取 作为材料的极限。（ C ）

A 材料的抗拉强度 B 材料的屈服极限

C 材料的疲劳极限 D 屈服极限除以安全系数

9、闭式软齿面齿轮传动的设计方法为 。（ B ）

A 按齿根弯曲疲劳强度设计，然后校核齿面接触疲劳强度

B 按齿面接触疲劳强度设计，然后校核齿根弯曲疲劳强度

C 按齿面磨损进行设计 D 按齿面胶合进行设计

10、四个杆长分别为a=60mm，b=80mm，c=100mm，d=90mm，顺次组成一个铰链四杆机构，若以杆c为机架，则此四杆机构_________。（ B ） A 无整转副，无曲柄存在 ； B 有整转副，无曲柄存在；

C 有整转副且有一个曲柄存在； D 有整转副且有两个曲柄存在。

11、在当从动件运动规律为_________，会产生刚性冲击，其冲击发生运动_________部位。（ D ） A 匀加速或匀减速 开始或转折处； B 简谐运动 开始或终止； C 匀速运动 全部推程段； D 匀速运动 开始或终止。

12、一对渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合的条件是_______。（ D ）

A 必须使两齿轮齿厚和齿宽分别相等； B 两齿轮的齿侧间隙为零；

C 必须使两齿轮齿距分别相等 ； D 两齿轮基圆齿距分别相等。

13、在普通圆柱蜗杆传动中，若其他条件不变而增加蜗杆头数，将使_____。（ A ）

A 传动效率提高； B 蜗杆强度提高 ； C 传动中心距提高； D 蜗杆周围速度提高。 14、带传动若开始打滑，是_______。（ A ）

A 首先沿着小带轮发生的 ； B 首先沿着大带轮发生的；

C 沿着两个带轮同时发生的； D 难以确定从何处首先发生的。

15、为了提高齿轮传动的抗点蚀能力，可考虑_______。

（ C ）

A 采用闭式传动 ； B 提高齿轮传动精度 。 C 适当增大传动中心距 ； D 保持传动中心距而适当增大齿轮模数。

16、一对圆柱齿轮传动，通常把小齿轮的齿宽取值略大于大齿轮的齿宽，其主要目的是________。（ C ）

A 使小齿轮的强度比大齿轮高一些； B 修正齿宽计算中的误差；

C 为了便于安装，保证接触线长度 ； D 避免沿齿向载荷分布不均。

17、从所受载荷可知，自行车后轴的类型是______。（ D ） A 传动轴 ； B 转轴 ； C 转动心轴； D 固定心轴。

18、滚动轴承的基本代号有三段构成，其中最左边的代号表示轴承的______。（ A ）

A 基本类型 ； B 游隙组别；

C 结构形式 ； D 材料、工艺的特殊要求。 19、设计滚子从动件盘状凸轮轮廓线时，若将滚子半径加大，那么凸轮凸形轮廓线上各点曲率半径 。（ B ） A 一定变大 B 一定变小

C 不变 D 可能变大也可能变小

20、尖顶从动件凸轮机构中，基圆的大小会影响 。（ D ）

A从动件的位移 B从动件的速度 C从动件的加速度 D凸轮机构的压力角

21、棘轮机构中采用了止动棘爪的目的是 。（ A ）

A 防止棘轮的反转 B 对棘轮进行双向定位

C 保证棘轮每次转过相同的角度 D对棘轮进行单向定位

22、在机械系统中安装飞轮后可使其周期性速度波动 。（ B ）

A 增强 B 减小 C 消除 D 无影响 23、齿轮的渐开线形状取决于它的 直径。（ C ）

A 齿顶圆

B 分度圆 C 基圆

D 齿根圆

24、当4个相同的零件a、b、c、d承受的max是相同的，但应力的循环特性r不同，分别如下 ，其中，最易疲劳损坏的零件是

。（ C ）

A ra1 B rb0 C rc1 D

rc=0.5

25、带传动采用张紧轮的目的是 。（ D ）

A 减轻带的弹性滑动 B 提高带的寿命

C 改变带的运动方向 D 调节带的初拉力

26、带传动在工作中产生弹性滑动的原因是 。（ D ）

A 带在带轮上出现打滑 B外载荷过大 C 初拉力过小 D带的弹性和紧边与松边有拉力差

27、带传动是依靠 来传递运动和动力的。（ B ）

A 带和带轮接触面之间的正压力 B 带和带轮之间的摩擦力

C 带的紧边拉力 D 带的松边拉力

1. 试述铰链四杆机构的曲柄存在条件。

答：铰链四杆机构存在整转副的条件是最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和；

整转副是由最短杆与其邻边组成的；而曲柄是与机架组成整转副的连架杆，整转副处于机架上才能形成曲柄。因此，要使铰链四杆机构中存在曲柄，最短杆必须是机架或连架杆。 2. 试述渐开线标准齿轮的正确啮合条件。

答：渐开线标准齿轮的正确啮合条件是

m1cos1m2cos2；由于模数和压力角已经标准化了，

实际上为满足上述关系，必须使m1m2并且12，因此，渐开线标准齿轮的正确啮合条件是两轮的模数和压力角分别相等。

3. 试述斜齿轮分度圆螺旋角β的取值范围，并说明其不能取太大值的原因。

答：斜齿轮分度圆螺旋角β的一般取值范围为：8°~20°。

斜齿轮分度圆螺旋角β取得大，则重合度增大，使传动平稳。但取得太大，其轴向力会较大，因而增加轴承的负载，故β不能取得太大。

4、何谓带传动的弹性滑动？它对传动比有何影响？

答：由于带传动两边的拉力差，会引起带的弹性变形量的改变，从而导致局部带在带轮的局部接触弧上产生相对滑动，称弹性滑动。

由于弹性滑动是带传动的一种固有特性，会造成带传动的瞬时传动比不能恒定不变。 5. 试述螺纹连接防松的方法。

答：螺纹连接防松的根本问题在于防止螺纹副的转动。放松的方法如下：

(1) 利用附加摩擦力防松。如加弹簧垫圈、采用对顶螺母、采用尼龙圈锁紧螺母等。

(2) 采用专业防松元件防松。如采用槽形螺母和开口销结构、采用圆螺母结构加止动垫片等。

(3) 其他防松方法。如冲击点防松、粘合剂防松等。 6. 试述齿廓实现定角速比传动的条件。

答：对于相互啮合的两个齿轮，其相对速度瞬心在两个齿轮的连心线上，相对速度瞬心是某瞬时两个齿轮上绝对速度相同的重合点，因此该瞬时齿轮的回转中心到相对速度瞬心之间的距离与该齿轮的瞬时角速度成反比。由此可知，两相互啮合的齿廓与实现定角速比传动，必须是相对速度瞬心为固定点，也就是说任意瞬时两相互啮合齿廓的公法线必须与两齿轮的连心线交于一个定点。

1、计算下图所示机构的自由度。

解：

该机构中两个移动副存在虚约束，应只计算一个；

活动构件数n＝4；低副数pl＝5；高副数ph＝1；

F＝3n－2pl－ph＝3×4－2×5－1×1＝1；

2、下图为一凸缘联轴器，它是利用凸台对中的，用4个螺栓联接，已知螺栓中心圆直径D0＝180mm，联轴器传递的转矩T＝4.8×105N·mm，取摩擦系数f＝0.2。现欲采用M16螺栓，材料采用Q235钢，其σs=235MPa，当d=16mm时，[σ]=0.33σs，d1=13.835mm，试对此联轴器螺栓联接进行校核。（10分）

3、下图中至少存在5

个错误，请用数字和引线标出错误之处，并对每一个错误说明错误的原因。（注：不必改正）

解：

由于螺栓联接种螺栓杆与钉孔之间有间隙，必须在工作前把螺栓拧紧，使两个半联轴器凸缘接触面上产生足够的摩擦力来传递力拒。这样的工作情况与受横向载荷螺栓联接的情况相同，可根据预加锁紧力Fs计算螺栓直径进行校核。

1、

作用在螺栓中心圆D0上的圆周力

F

2T24.810

5333N D0180

5

解：

左轴承外圈缺少固定 右轴承无法安装 右轴承外圈缺少固定 锥齿轮轴向定位不可靠 锥齿轮与轴缺少键联结 缺少垫片，不能调整轴承间隙 轴承盖上缺少密封装置

2、 3、 4、 5、 6、 7、

设Fs为一个螺栓的预加锁紧力，因该联轴器用4个螺栓联接，故得

4fFs1.2FFs

1.25333

8000N

40.241.3Fs

41.38000



0.33s

1.3Fs

4

d12

d1



41.38000

13.06mm

77.6

d16mm时，d113.835mm，与计算结果接近，

符合强度条件，可以采用M16的螺栓。

4、在图示锥齿轮组成的行星轮系中，各齿轮数Z118，Z2=27，Z2’=45，Z336，已知齿轮1的转速n1=240r/min，试求转臂H的转速nH (大小与方向)。

解：

（1）判断转化轮系齿轮的转动方向 由画箭头法可知，齿轮1与齿轮3的转动方向相反。

（2）转化轮系传动比关系式 iH

13

n1nH

Z2Z3nn3HZ1Z2' （3）计算转臂H的转速nH 代入n1240,n30及各轮齿数

240nH0n

2736H1845



2406

n1H5

nH109.1r/min

转臂H的转动方向与齿轮1相同。

2、一汽缸盖螺栓联接，

汽缸内径D =220mm，采用12个M18的普通螺栓（d115.294mm）,按工作要求剩余顶紧力 Qr1.6Qe ,Qe为单个螺栓的工作载荷。若螺栓材料的许用应力[]=140 N/mm2，试求汽缸中气体的允许压强。

解： （1）计算单个螺栓所能承受的总载荷Q，由

  13Q [  ]

d2

41

Q 22

 4d1

13[  ]  1529441314019784N

（2）计算单个螺栓所能承受的工作载荷Qe 封及调整装置

QQeQrQe16Qe26Qe

6与9处轴承内圈没有轴向定位

处齿轮没有周向定位 QeQ/26267609N 7 （3）计算汽缸盖允许的最大载荷FQ

FQZQe12760991308N

8与13处齿轮左右端面没有轴向定位 11 箱体应剖分

12 处轴承端盖应减小加工面积

处箱体与轴承端盖联接结合面应设置凸13

台，以减小加工面积

（4）计算缸内气体允许的最大压强由

FQ



4

D2pmax

pmax

4FQ

D2



491308

2402N/mm2 2

220

3、下图中至少存在5个错误，请用数字和引线标出错误之处，并对每一个错误说明错误的原因。（注：不必改正）

1、计算如图所示机构自由度，并指出其中是否含有复合铰链、局部自由度或虚约束。

1 处联轴器左端未轴向定位 2 处联轴器右端未轴向定位 3 处联轴器没有周向定位

4 处端盖轴孔处未涉及密封装置，且端盖孔与轴之间没有间隙

5 与10处轴承端盖与箱体结合面间未涉及密

解：该机构A处存在局部自由度，计算中应去除；

G、（或H）为虚约束，按一个移动副计算； 活动构件数：n6；低副数：pL8；高副数：

pH1；

机构自由度F3n2pLpH362811

2、图示刚性凸缘联轴器采用8个普通螺栓联接，螺栓分布圆直径D160mm，传递的转矩

T120Nm（静载荷）。已知联接表面的摩擦系

数f0.25，联接的可靠性系数C1.2，螺栓材料的许用应力80MPa。试确定螺栓的直径尺寸。

解：由题可知：此联接为普通螺栓联接，靠

接合面之间的摩擦力传递扭矩T； 8

个螺栓承受的总摩擦力

FT

2120

8010

3

1.5103N 每个螺栓承受的摩擦力FF815008

187.5N 螺栓所需预紧力FCFamf1.2187.510.25

900N 螺小径d.3Fa

1.3900

1

41

43.1480

4.316mm

3、一对外啮合渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，大齿轮已经损坏，现急需修复使用，今

测得中心距a276mm，小齿轮齿顶圆直径

da1105mm，其齿数z133，压力角120o，

试求大齿轮的模数m2、齿数z2、压力角2、分度圆直径d2、齿顶圆直径da2。 解：

⑴由齿顶圆直径da1d12mm(z12)，得：

m1m2m

da1105

z2332

3mm 1⑵由中心距a

m(z1z2)

2

，得：

z2a2

mz2276

13

33151 ⑶由标准直齿圆柱齿轮啮合条件，得

1220

⑷大齿轮分度圆直径d2mz23151453mm

⑸

大

齿

轮

齿

顶

圆

直

径

da2m(z22)3(1512)459mm