机械设计基础试题及答案

1、机械设计基础试题及答案A卷一、简答与名词解释（每题5分，共70分）1. 简述机构与机器的异同与其相互关系答.共同点：人为的实物组合体；各组成部分之间具有确定的相 对运动；不同点:机器的主要功能是做有用功、变换能量或传递能量、 物料、信息等；机构的主要功能是传递运动和力、或变换运动形式。 相互关系：机器一般由一个或若干个机构组合而成。2. 简述“机械运动”的基本含义答.所谓“机械运动”是指宏观的、有确定规律的刚体运动。3. 机构中的运动副具有哪些必要条件？答.三个条件：两个构件；直接接触；相对运动。4. 机构自由度的定义是什么？ 一个平面自由构件的自由度为多少？答.使机构具有确定运动所需输入的独

2、立运动参数的数目称机构自 由度。平而自由构件的自由度为3。5. 机构具有确定运动的条件是什么？当机构的原动件数少于或多于 机构的自由度时，机构的运动将发生什么情况？答.机构具有确定运动条件：自由度=原动件数目。原动件数目自 由度，构件运动不确定；原动件数目自由度，机构无法运动甚至构1/14机械设计基础试题及答案件破坏。6. 较链四杆机构有哪几种基本型式？答.三种基本型式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。7. 何谓连杆机构的压力角、传动角？它们的大小对连杆机构的工作 有何影响？以曲柄为原动件的偏置曲柄滑块机构的最小传动角miny 发生在什么位置？答.压力角a ：机构输岀构件（从动件）上作用

3、力方向与力作用点速 度方向所夹之锐角；传动角Y：压力角的余角。匕+丫三90。压力 角（传动角）越小（越大），机构传力性能越好。偏置曲柄滑块机构 的最小传动角Ymin发生在曲柄与滑块移动导路垂直的位置8. 什么是凸轮实际轮廓的变尖现象和从动件（推杆）运动的失真现 象？它对凸轮机构的工作有何影响？如何加以避免？答.对于盘形凸轮，当外凸部分的理论轮廓曲率半径P与滚子半径 r,相等时：P=rr，凸轮实际轮廓变尖（实际轮廓曲率半径P二0）。 在机构运动过程中，该处轮廓易磨损变形，导致从动件运动规律失真。 增大凸轮轮廓半径或限制滚子半径均有利于避免实际轮廓变尖现象 的发生。9. 渐开线齿廓啮合有哪些主要特

4、点？答.传动比恒定;实际中心距略有改变时，传动比仍保持不变（中2/14机械设计基础试题及答案心距可分性）；啮合过程中，相啮合齿廓间正压力方向始终不变（有 利于传动平稳性）。10试说明齿轮的分度圆与节圆、压力角与啮合角之间的区别，什么 情况下会相等（重合）？答.分度圆：模数和压力角均取标准值得圆定义为齿轮分度圆；每个 齿轮均有一个分度圆；节圆：一对齿轮啮合时、两个相切并相对作纯 滚动的圆定义为节圆。只有当一对齿轮啮合时节圆才存在。压力角：指分度圆上的标准压力角（常取20）；啮合角：一对齿轮 啮合时，节圆上的压力角为啮合角。标准齿轮、标准安装（无侧隙）时，分度圆与节圆重合；压力角与啮 合角相等。1

5、1. 常用螺纹按牙型分为那几种？主要用途怎样？答.常用螺纹有三角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹。其 中三角形螺纹自锁性好，适用于联接；其余适用于传动。12. 开式齿轮传动强度计算的准则是什么？答.开式齿轮强度由于磨损严重、一般不会发生点蚀。故通常按齿根 弯曲疲劳强度设计，并将模数增大1030%,以弥补磨损的影响。13. 简述带传动中紧边拉力、松边拉力和有效拉力、张紧力之间的关 系O3/14机械设计基础试题及答案答:F,-F0 = Fq-F2 (或耳+尺=2兀)14. 简述典型的滚动轴承由那些基本元件组成，其中必不可少的元件 是什么？答.滚动轴承一般由滚动体、内圈、外圈和保持架组成，其中

6、滚动体 必不可少。二、计算与作图（每题6分，共30分）15计算下列机构的自由度，若有虚约束、复合较链和局部自由度,需指出。(1) (2)（1）无复合较链、局部自由度和虚约束 n=7, P=10, P=0F二3n-2P -P 二3 X 7-2 X 10-0=1L H（2）局部自由度：1n=8, P=U, Ph=14/14机械设计基础试题及答案F二3n-2P -P =3X8-2X11-1X 1=1L H16. 如图所示一偏置曲柄滑块机构，曲柄AB为原动件，长度为2沪25mm,偏距6=10 mm,己知最大压力角,试求：解：曲柄与滑块道路垂直时压力角达到最大。根据己知条件先求出连 杆长度厶C,则问题易

7、解。连杆氏度:I me = b = = 70 Sind 唤(1) 77 =+一? 一 -/ =50.6(2) 0 = aicsin- -arcsin= 6.7973, A： = 1.08(b-a)(a + b)17. 补全图中不完整的从动件位移、速度和加速度线图，并判断哪些位置有刚性冲击，哪些位置有柔性冲击。 刎3 2x(,3 x 43 5力3 2乂 m解:5/14机械设计基础试题及答案在4=0、*/3、4力/3和灯/3位论处勺柔性冲击：在J,=2.?/3和位M处何刚性冲击。18. 己知一对渐开线标准外啮合直齿圆柱齿轮传动的模数沪5 mm、 压力角a二20、中心距干350 mm、传动比花二5/

8、9,试求两轮的齿 数、分度圆直径、齿顶圆直径、基圆直径以与分度圆上的齿厚和齿槽 宽。解：由：“企血= 350 i!2 =T-=7联立求解即得：6=50. Z. =90小齿轮：1 = 250 m/n , daX = 260 mm、= 234.9232 nnn , 】=幻=7.S54 mm:大齿轮计舜略。19试分析图(a), (b), (c), (d)中的结构错误，分别说明理由并 画出正确的结构图。(a)b)6/14机械设计基础试题及答案（C）图（3图（d）：装有轮毂的轴段长度应比轮毂宽度短（13mm）,轴上零件周7/14机械设计基础试题及答案1. 简述构件和零件的区别与联系。答.构件是机械中的运

9、动单元，零件是机械中的制造单元；构件是由 一个或若干个零件刚性组合而成。2. 简述“机械设计基础”课程的主要研究对象和内容。答.研究对象：常用机构（平面连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等） 和通用零（部）件（螺栓、键、齿轮、带、链、轴、轴承、联轴器、 离合器等）。研究内容：机构的组成与其工作原理、结构分析、运动 分析等；零（部）件结构、设计计算、类型选择、使用维护等。3. 什么是机构中的原动件、从动件、输出构件和机架？答.原动件：运动参数由外界输入的活动构件；从动件：除原动件外 的其余活动构件；输出构件：输出预期运动的从动件；机架：机构运 动的参考物，视作相对固定的构件。4. 运动副是如何进行分类

10、的？答.按两构件运动平而的相互关系分：平面运动副、空间运动副;按两构件接触方式分：低副（而接触）、高副（点、线接触）。5. 简述机构运动简图的主要作用，它能表示出原机构哪些方面的特 征？答.机构运动简图主要用于进行机构的结构分析和运动分析。机构运 动简图反映了原机构中的构件类型和数目、运动副类型、数目与其相 互位置关系等特征。8/14机械设计基础试题及答案6. 从运动副类型的角度看，什么是连杆机构？机构中的连杆一般做 什么运动？答.所有运动副均为低副的机构称连杆机构。机构中的连杆一般做平 而复杂运动。7. 何谓偏心轮机构？它主要用于什么场合？答偏心轮是由曲柄通过扩大转动副半径方式演化得到，曲柄

11、长度即 为偏心距。偏心轮的强度和刚度都比曲柄好，因此适用于转速不高而 载荷较大场合。8. 什么是凸轮机构传动中的刚性冲击和柔性冲击？答.在机构运动的某些位置，从动件加速度发生突变。当突变值为无 穷大时，将引起刚性冲击；当突变值有限时，则引起柔性冲击。9. 何谓根切？有何危害？如何避免根切？答.采用范成法加工齿轮时，刀具齿顶线（圆）超过被加工齿轮的啮 合极限点时，齿根渐开线齿廓被切去一部分，该现象称为根切。根切 使重合度下降、齿根强度减弱。通过使刀具远离轮坯中心或增加被加 工齿轮的齿数可避免根切。10. 平行轴斜齿轮机构的啮合特点是什么？其正确啮合条件与连续 传动条件与直齿轮有何异同？答.斜齿轮

12、传动主要特点：齿廓接触线变化短一长一短、重合度大、 不发生根切的最少齿数小，使其传动平稳性好、承载能力大、结构紧9/14机械设计基础试题及答案凑。正确啮合条件：除两轮模数、压力角相等外，两轮螺旋角大小相 等、旋向相反（外啮合）或相同（内啮合）。连续传动条件与直齿轮 相同。11. 常用联接螺纹是左旋还是右旋？是单头还是多头？为什么？答.常用联接螺纹为右旋、单头。右旋螺纹符合多数人的右手习惯; 单头螺纹的自锁性最好。12. 一对圆柱齿轮传动，大、小齿轮齿而接触应力是否相等？大、小 齿轮的接触强度是否相等？答.由赫兹应力计算公式知，大、小齿轮齿面接触应力和相等。但 大、小齿轮的接触强度不一定相等，只

13、有当大、小齿轮材料、热处理 均相同时（许用应力相等），强度相等。13试说明带传动的弹性滑动是如何产生的？为什么这种滑动是不 可避免的？答.由于紧边与松边拉力不等，且带为弹性体，当带绕过主动轮时, 由于拉力减小，使带的弹性变形量减小，导致带的运动滞后于主动轮; 在从动轮处，带的则超前于带轮；因此产生带的弹性滑动。由于带传 动必须要求带的紧边与松边保持一定的拉力差，因此弹性滑动不可避 免。弹性滑动主要引起传动比不固定，并增加带的磨损。14滚动轴承的固定常用的有哪两种形式？分别适用于什么场合？ 答.两端固定，适用于轴较短、工作中温度变化不大的场合；10 / 14机械设计基础试题及答案一端固定、一端游

14、动，适用于轴较长、工作中温度变化较大的场合。二、计算与作图（每题6分，共30分）15计算下列机构的自由度，若有虚约束、复合较链和局部自由度,需指出。(1)局部口由度:2,虚约束:2【1=5, Pl=6, Ph=2F=3 ii-2Pl-Ph=3 x 5 -2 x 6-1 x2=l(2)复合饺链：1,局部自由度：1 n=9r Pl=12, Ph=2F=3n-2PL-PH=3x9-2x 12-1x2=1 16.设计一偏置曲柄滑块机构，己知滑块的行程速度变化系数用1. 5, 滑块的冲程7=50 mm,导路的偏距严20 mm,求曲柄长度日和连杆 长度bo11 / 14机械设计基础试题及答案BH2=(b-a)2+(b+a)2-2(b-a)(b+a)cosG 一 另冇: