機械設計基礎考題

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機械設計基礎

　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 螺紋聯接的基本類型有（ 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性能，___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___________七種類型傳遞能力最大的為__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.螺紋聯接的基本類型主要有__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．局部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．通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性能，（ 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鋭角 C連桿與曲柄之間所夾鋭角 D 搖桿與機架之間所夾鋭角

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

D.

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.温升過高

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.鬆鍵聯接 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、通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，傳動性能最好的是 ( 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，自鎖性能最好的是__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．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：齒麪點蝕。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、選用抗膠合性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。

8.一般來説，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

　　五．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，通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