2023年华科机械考研模拟题

本文格式为Word版，下载可任意编辑——2023年华科机械考研模拟题《机械设计基础》试题一

一.判断题（正确的在题后括号内填“T〞，错误的填“F〞，每

小题1分，共15分）

1、在铰链四杆机构中，通过取不同构件作为机架，则可以分别得到曲柄摇杆机构、双曲柄

机构和双摇杆机构。（F）杆长和条件

2、在转动副和移动幅中都存在复合铰链。（F）只有转动副中有3、槽轮机构的运动系数?不会等于零或1。（T）0和1之间

4、一只直齿轮和一只斜齿轮，只要满足两者的模数和压力角相等就可以正确啮合。（F）5、渐开线上个点的压力角不同，其中基圆上的压力角为0。（T）6、硬齿面齿轮只可能产生轮齿折断，不会产生齿面点蚀。（F）

7、带速越高，产生的离心应力越大，因此应将带传动布置在多级传动的低速级。（F）带传动要考虑载荷

8、平键连接结构简单、装拆简单、对中性好，但不能够同时承受径向力和轴向力。（T）9、设计圆柱齿轮传动时，寻常使小齿轮的尺宽略大于大齿轮的尺宽，主要是为了提高小齿轮的强度。（F）

10、滚动轴承内座圈与轴颈的协同，寻常采用基孔制。（T）

11、万向联轴器既能用于两轴线有较大位移的场合，也能用于有较大径向位移的场合。（T）12、螺纹联接中，有时在一个螺栓上拧上两个螺母，目的是为了增加受载螺纹的圈数，有利于提高螺栓的强度。（F）提高螺母强度。

13、实际的轴多做成阶梯形，主要是为了减轻轴的重量，降低制造费用。（F）14、在多根三角带传动中，当一根带失效时，应将所有带更换。（T）

15、链传动中，当主动链轮匀速转动时，链速是变化的，但链传动的平均传动比恒定不变（T）

二.选择题（每题2分，共20分）

1.下面哪种状况下，存在死点D。

A、双曲柄机构；B、对心曲柄滑块机构，曲柄主动；C、曲柄摇杆机构，曲柄主动；D、曲柄摇杆机构，摇杆主动。2.最适合凸轮高速运转的从动件运动规律是C。

A、等速运动；B、等加速运动与等减速运动；C、简谐运动；D、摆线运动。

3.带传动采用张紧轮的目的是A。

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、调理带的初拉力。

4.以下零件的失效形式中，A不属于强度问题。

A、滑动轴承的轴瓦发生胶合；B、齿轮的齿面发生疲乏点蚀；C、平键联接中的侧面挤压；D、滚动轴承滚道的塑性变形。

5.齿轮传动中，轮齿的齿面疲乏点蚀，寻常首先发生在D。

A、靠近齿顶处；B、靠近齿根处；

C、靠近节线的齿顶处；D、靠近节线的齿根部分。

6.一对相啮合的圆柱齿轮z2?z1,b1?b2，其接触应力的大小是C。

A、?H1??H2；B、?H2??H1；

C、?H1??H2；D、可能相等，也可能不相等。

7.受不变载荷作用的心轴，轴表面某固定点的弯曲应力是C。

A、静应力；B、脉动循环变应力；C、对称脉动循环变应力；D、非对称脉动循环变应力。

8.链传动中，链节数取偶数，链轮齿数取奇数，最好互为质数，其原因是A。

A、链条与链轮轮齿磨损均匀；B、工作平稳；C、避免采用过渡链节；D、具有抗冲击力。

9、被连接的两轴有较大的位移，且要求两轴的转速相等，则此时应选用B。A、单万向联轴器；B、双万向联轴器C、弹性柱销联轴器D、十字滑块联轴器

10、在润滑良好的工作条件下，提高蜗杆传动效率最有效的措施是C。A、增大蜗杆直径B、增大模数C、增大蜗杆头数D、增加蜗杆齿数

三.机构方案分析题（25分）

1.（10分）计算图示机构的自由度，并判定其是否具有确定的运动。

（a）（b）

答案：(a)自由度为2，具有确定的运动(b)自由度为0，不具有确定的运动

2.（8分）如下图所示两个传动方案，试简述哪个方案更合理?并简述其理由。

解析：方案（b）合理。由于链传动产生多边形效应，使链速忽快忽慢，传动不平稳，即瞬时传动比随时发生变化，不可避免振动、冲击和噪声，故链传动应置于低速级。3.（7分）设计一机构系统，设计要求满足：（1）按图示机构组合框图设计；

（2）输出机构为曲柄滑块机构(输出件为滑块)

（3）使滑块在工作行程为近似匀速运动（比单纯的曲柄滑块机构速度曲线渴望有所改善）（4）原动件为曲柄，且作匀速转动，而输出件有急回特性。

解析：

四.计算分析题（20分）

1.（10分）在图示的轮系中，已知各轮齿数为：Z1=Z2’=20，Z5=Z6=Z7=30，Z2=Z3=40，Z4=100,

试求：（1）该机构的自由度。（2）传动比i17解析：

（1）自由度为1.（2）

2.（10分）在一对外啮合的渐开线直齿圆柱齿轮传动中，已知：Z1=12，Z2=28，m=5mm，

*a?,?（2）实际中心距a?102时，应采取何种类型的齿轮传动，变为系数?,?（1）实际中心距a?100时，应采取何种类型的齿轮传动，变为系数

，，h?1,a?20?。要求小齿轮刚好无根切，试问在无侧隙啮合条件下：

1122各是多少？各是多少？

五.（15分）

如下图为斜齿圆柱齿轮减速器和蜗杆减速器组成的二级减速装置。1）小圆柱齿轮主动时，画出蜗轮的旋转方向及其各分力方向。

2）从轴承和轴受力状况分析，这样设计斜齿轮和蜗杆的螺旋方向是否合理？为什么？3）按图示方案设计完成后，假使误将蜗杆减速器放在高速级，而负载功率及转速均不

变，分析可能会出现什么问题？

解析：1、蜗轮顺时针旋转

1—电动机2、4—联轴器3—斜齿圆柱齿轮减速器5—蜗杆减速器

（a）

解析：（a）n?8，p（b）n=5，p

2.（10分）找出下图螺纹联接结构图中的错误，并用文字说明其错误的原因。

（a）（b）解析：（a）主要错误有：

1）螺栓安装方向不对，装不进去，应掉过头来安装；

2）普通螺栓联接的被联接件孔要大于螺栓大径，而下部被联接件孔与螺栓杆之间无间隙；3）被联接件表面没有加工，应做出沉头座并刮平，以保证螺栓头及螺母支撑面平整且垂直4）于螺栓轴线，避免拧紧螺母时螺栓产生附加弯曲应力。5)一般联接，不应采用扁螺母；

6)弹簧垫圈尺寸不对，缺口方向也不对；7)螺栓长度不标准8）螺栓中螺纹部分短了。（b）双头螺栓联接主要错误：

1）双头螺栓的光杆部分不能拧进被联接件的螺纹孔内，M12不能标注在光杆部分；

（b）

l?11?7，ph?1，F?1，EF、AD处虚约束，凸轮有局部自由度。

l，F=1，对称虚约束。

2）锥孔角度应为120°，而且应从螺纹孔的小径（粗实线处）画锥孔角的两边3）若上边被联接件是铸件，则缺少沉头座孔，表面也没有加工。4）弹簧垫圈厚度尺寸不对。

3.（5分）现欲设计一机构系统，改该机构系统的输入运动为连续转动，输出运动为间隙转动（可间歇转动一周）。现已确定包含原动件AB的曲柄摇杆机构ABCD为该系统的一部分（注意CD为摇杆），完成该系统的构型设计，画出系统简图（示意图）。解析：结构示意图：

四．机构计算分析题（17分）

1.(10分)在图示的轮系中，已知各轮齿数：Z1=1，Z2=40，Z3=72，Z4=114，蜗杆左旋，旋向如下图。求：（1）轮系的传动比

i1H。

（2）输出杆H的转向。解析：

（1）对定轴轮系

对周转轮系：

2.（7分）已知在某二级直齿锥齿轮—斜齿圆柱齿轮传动中，I为驱动齿轮，3轮的螺旋线方向如下图，为了使Ⅱ轴轴承上所受的轴向力抵消一部分，试：（1）确定1轮的转动方向。

（2）确定各轮轴向力Fa1、Fa2、Fa3、Fa4的方向、4轮的螺旋线方向。

解析：1、轮1方向↓，

2、受力方向略，4轮的螺旋线向右旋。

五．问答题（15分）

1.（7分）影响V带传动工作能力和使用寿命的主要参数有哪些（简述理由）设计时如何选择这些参数？

解析：影响带使用寿命的因素有：带的长度，传动比，包角，带的型号，带的材质和带传递的功率等。带的长度影响这带受到弯曲应变的次数，带越长弯曲应力循环次数少，因此适当的加大带轮长度可以提高带传动使用寿命；传动比的大小影响这带轮的包角，进而会影响到带传动的使用寿命，设计时要保证包角不宜过小；包角的大小决定带轮的有效拉应力大小，也是带轮承载能力的表现，设计式要保证大的包角；适当的选择带的型号（如多契带，同步带）等承载能力强的带传动；带的材质一方面决定摩擦系数的大小，另一方面决定带的寿命；带传递的功率影响带传动时的有效拉应力，因而也会影响带的寿命。

2.（8分）现有两对齿轮传动，A组齿轮的模数mA?2mm，齿数zA1?34,zA2?102；B

组齿轮的模数mB?4mm，齿数zB1?17，zB2?51。两组齿轮选择的材料及热处理对应相等并且按无限寿命考虑，齿宽也相等，传递功率及小齿轮转速也相等。试分析哪一对齿轮的弯曲强度低？哪一对齿轮的接触强度低？为什么？解析：根据已知条件分别计算两轮的中心距：

α

1=（34+102）*2/2=136mm；

α

2=（17+51）*4/2=136mm

因两齿轮的中心距相等，功率和转速相等，则两组齿轮面接触应力一样，又因两者许用接触应力一样，故接触强度相等；由公式

荷等条件相通的条件下，A组齿轮的模数小，弯曲应力大，因此强度低。

在中心距与所受载

六．计算（45分）

1.（15分）已知斜齿轮传动齿数Z1=20,Z2=40,模数mn=8mm，压力角an?20?，中心距a=250mm，试求其：（1）螺旋角β（2）齿顶圆直径da1，da2

（3）当量齿数Z1=16时是否会产生根切，请说明理由。解析：（1）由a?12m(?nz1z2)/cos?得，cos??m(zn1?z2)2a?0.96，??16.26?

（2）d?a1d?2hanmn?1*mzn1cos??2hanmn?182.67，

*

da2?d?2hanmn?2*mzn2cos??2hanmn?349.33

*（3）zv?zcos13??18.1?17，故不会产生根切。

2．（15分）图中所示轴承中，采用一对角接触球轴承（轴承的附加轴向力的计算式为S=0.7R，Cr=64200N），轴承的径向载荷分别为R1=15000N，R2=7000N，作用在轴上的轴向外加载荷Fa=5600N，46312型轴承的e=0.68，当轴承的轴向载荷与径向载荷之比A/R＞e时，X=0.41，Y=0.87，fp=1，试计算：（1）两个轴承的轴向载荷A1、A2；（2）两个轴承的当量动载荷P1、P2。（3）轴承的寿命。

S1FaR2S2R1解析：（1）由径向载荷引起的派生轴向力分别为：

ss1?0.7R1??0.7R2?0?.70?.715N00?070N0?01N0，方向水平向右500，方向水平向左N49002由于