机械设计基础概念题集萃

机械设计基础概念题集萃姓名_________________________地址_______________________________学号______________________-------------------------------密-------------------------封----------------------------线--------------------------1.请首先在试卷的标封处填写您的姓名，身份证号和地址名称。2.请仔细阅读各种题目，在规定的位置填写您的答案。一、填空题1.机械设计的基本要求包括（可靠性）和（经济性）。

2.机械设计中的自由度是指（机构中独立运动的数量）。

3.螺旋传动的主要优点是（传递大转矩、结构紧凑、传动平稳、工作可靠）。

4.滚动轴承按其结构可分为（向心轴承）和（推力轴承）。

5.机械零件的失效形式主要有（磨损、疲劳、变形、断裂）。

6.机构运动简图的基本要素包括（构件、运动副、机架）。

7.材料的力学功能主要包括（强度、塑性、硬度、韧性、疲劳功能）。

8.机械设备的润滑方式有（油浴润滑、滴油润滑、喷射润滑、固体润滑）。

答案及解题思路：

答案：

1.可靠性、经济性

解题思路：机械设计的基本要求通常包括保证机械设备的可靠运行以及降低成本，提高经济效益。

2.机构中独立运动的数量

解题思路：自由度是指机构中可能发生的独立运动数量，是机构分析中的一个基本概念。

3.传递大转矩、结构紧凑、传动平稳、工作可靠

解题思路：螺旋传动因其结构特点和功能特性，在需要传递大转矩的场合应用广泛。

4.向心轴承、推力轴承

解题思路：滚动轴承按其承受载荷的方式不同，可分为向心轴承和推力轴承。

5.磨损、疲劳、变形、断裂

解题思路：机械零件在长期运行过程中可能出现的失效形式，包括材料表面或内部结构的损坏。

6.构件、运动副、机架

解题思路：机构运动简图的基本要素包括构成机构的各个部分及其相互间的运动关系。

7.强度、塑性、硬度、韧性、疲劳功能

解题思路：材料的力学功能是评价材料在受力条件下抵抗变形和破坏能力的重要指标。

8.油浴润滑、滴油润滑、喷射润滑、固体润滑

解题思路：机械设备润滑方式的选择取决于工作环境、载荷、转速等因素，以满足润滑要求。二、选择题1.机械设计的基本要求不包括（）。

A.稳定性

B.可靠性

C.经济性

D.美观性

解题思路：机械设计的基本要求通常包括功能性、可靠性、经济性、安全性、耐用性等方面，而美观性虽然也是设计中需要考虑的，但通常不作为基本要求。因此，正确答案是D.美观性。

2.机械设计中，下列哪个参数表示机构自由度？（）

A.线速度

B.角速度

C.自由度

D.位移

解题思路：机构的自由度指的是在不破坏约束的情况下，机构中各个运动部件可以独立运动的自由度数目。因此，正确答案是C.自由度。

3.下列哪种机构可以实现精确的运动？（）

A.间歇运动机构

B.齿轮机构

C.凸轮机构

D.丝杠机构

解题思路：丝杠机构是一种能够实现精确的直线运动和旋转运动的机构，因此在需要精确运动的场合较为常见。正确答案是D.丝杠机构。

4.滚动轴承按其结构可分为哪些类型？（）

A.单列轴承

B.双列轴承

C.深沟球轴承

D.圆柱滚子轴承

解题思路：滚动轴承按照结构类型可以分为多种，如单列轴承、双列轴承、深沟球轴承和圆柱滚子轴承等。正确答案是A.单列轴承,B.双列轴承,C.深沟球轴承,D.圆柱滚子轴承。

5.机械零件的失效形式不包括（）。

A.腐蚀

B.疲劳断裂

C.润滑不良

D.超载断裂

解题思路：机械零件的失效形式主要包括疲劳断裂、腐蚀、磨损等，而润滑不良是导致失效的原因之一，不是失效形式。正确答案是C.润滑不良。

6.机构运动简图的基本要素不包括（）。

A.机构名称

B.机构运动轨迹

C.机构尺寸

D.机构运动速度

解题思路：机构运动简图通常包含机构名称、运动轨迹、尺寸等信息，但并不直接标示机构运动速度。正确答案是D.机构运动速度。

7.材料的力学功能不包括（）。

A.强度

B.塑性

C.硬度

D.热稳定性

解题思路：材料的力学功能通常包括强度、塑性、硬度、韧性等，而热稳定性属于材料的物理功能。正确答案是D.热稳定性。

8.机械设备的润滑方式不包括（）。

A.润滑脂润滑

B.液体润滑

C.气体润滑

D.真空润滑

解题思路：润滑方式通常包括润滑脂润滑、液体润滑、气体润滑等，真空润滑不是常见的润滑方式。正确答案是D.真空润滑。三、判断题1.机械设计的基本要求包括可靠性、可维护性和安全性。（√）

解题思路：机械设计的基本要求确实包括可靠性，即机械在规定条件下完成规定功能的能力；可维护性，即机械在维修过程中易于更换和修复；安全性，即机械在运行过程中不会对操作人员或周围环境造成伤害。

2.机械设计中的自由度是指机构独立运动的数目。（√）

解题思路：机械设计中的自由度是指在一个机构中，能够独立变化的运动参数的数目，这决定了机构的运动状态。

3.螺旋传动的主要优点是传动平稳、噪声小。（√）

解题思路：螺旋传动因其传动比稳定、承载能力大、传动平稳、结构简单等优点，广泛应用于各种传动系统中。

4.滚动轴承按其结构可分为球轴承和滚子轴承。（√）

解题思路：滚动轴承按滚动体的不同，确实可以分为球轴承和滚子轴承，滚子轴承按滚子的形状又可分为圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承等。

5.机械零件的失效形式主要有磨损、断裂和变形。（√）

解题思路：机械零件在长期运行中，因各种因素可能会出现磨损、断裂和变形等失效形式。

6.机构运动简图的基本要素包括机构名称、机构运动轨迹和机构尺寸。（×）

解题思路：机构运动简图的基本要素应包括机构的组成元素、运动副、运动关系等，而不包括机构名称、机构运动轨迹和机构尺寸。

7.材料的力学功能主要包括强度、塑性和硬度。（√）

解题思路：材料的力学功能主要包括强度、塑性、硬度、韧性等，这些功能决定了材料在受力时的行为。

8.机械设备的润滑方式有润滑脂润滑、液体润滑和气体润滑。（√）

解题思路：机械设备的润滑方式确实包括润滑脂润滑、液体润滑和气体润滑，这些润滑方式适用于不同的工况和设备。四、简答题1.简述机械设计的基本要求。

答案：

机械设计的基本要求包括：可靠性、安全性、经济性、可维护性、环保性、人机工程、模块化设计等。这些要求保证机械产品能够满足使用需求，同时兼顾生产成本、用户操作舒适性和对环境的影响。

解题思路：

在回答时，应首先概述机械设计的基本要求，然后逐一解释每个要求的具体含义和重要性。

2.简述机构的自由度。

答案：

机构的自由度是指机构在运动过程中独立运动的能力。对于一个由n个低副和m个高副组成的机构，其自由度F可以用公式F=3(n1)2m计算。

解题思路：

首先定义自由度的概念，然后给出计算公式，并解释公式中的各个参数的含义。

3.简述螺旋传动的主要优点。

答案：

螺旋传动的主要优点包括：传动平稳、噪音低、传动效率高、结构紧凑、安装方便、过载能力强、可实现自锁等。

解题思路：

列举螺旋传动的几个主要优点，并简要说明每个优点的具体表现。

4.简述滚动轴承的分类。

答案：

滚动轴承按其结构可分为：球轴承、滚子轴承、圆锥滚子轴承、推力球轴承、推力滚子轴承等。按滚动体的形状可分为：球轴承、滚子轴承等。

解题思路：

描述滚动轴承的分类方法，包括按结构和按滚动体形状的分类，并列举常见的轴承类型。

5.简述机械零件的失效形式。

答案：

机械零件的失效形式主要有：疲劳断裂、磨损、变形、腐蚀、塑性变形、断裂等。

解题思路：

列举机械零件常见的失效形式，并简要说明每种失效形式的特点。

6.简述机构运动简图的基本要素。

答案：

机构运动简图的基本要素包括：运动副、构件、原动件、从动件、机架等。

解题思路：

描述机构运动简图的基本构成部分，并说明每个部分的作用。

7.简述材料的力学功能。

答案：

材料的力学功能包括：强度、刚度、韧性、塑性、疲劳功能、硬度、冲击韧性等。

解题思路：

列举材料的力学功能指标，并简要解释每个指标的含义。

8.简述机械设备的润滑方式。

答案：

机械设备的润滑方式主要有：油脂润滑、油浴润滑、滴油润滑、喷射润滑、气雾润滑、固体润滑等。

解题思路：

描述机械设备的润滑方式，并说明每种润滑方式的特点和应用场景。五、论述题1.试论述机械设计中可靠性的重要性。

答案：

机械设计中的可靠性是指机械产品在规定的条件和时间内，完成预定功能的能力。可靠性对于机械设计的重要性体现在以下几个方面：

提高机械产品的市场竞争力：可靠性高的机械产品能够满足用户的需求，减少维修和更换的频率，从而提高产品的市场信誉和用户满意度。

保障人身安全和设备安全：机械设计中的可靠性直接关系到操作人员的安全和设备的安全运行，避免因机械故障导致的意外。

降低维护成本：可靠性高的机械产品在运行过程中故障率低，可以减少维修成本和时间，提高生产效率。

延长机械产品使用寿命：通过提高机械设计的可靠性，可以延长机械产品的使用寿命，降低更换频率。

解题思路：

首先阐述可靠性的定义，然后从市场竞争力、安全、维护成本和产品寿命四个方面论述其重要性。

2.试论述提高机械设计可靠性的方法。

答案：

提高机械设计可靠性的方法主要包括：

优化设计：采用合理的设计方法和计算方法，进行详细的应力分析和强度校核。

选择合适的材料和工艺：根据工作条件选择具有高可靠性的材料和制造工艺。

进行可靠性试验：通过模拟实际工况进行试验，评估机械产品的可靠性。

加强维护管理：建立健全的维护管理体系，定期检查和保养，保证机械产品的正常运行。

解题思路：

从设计优化、材料选择、试验评估和维护管理四个方面提出提高机械设计可靠性的具体方法。

3.试论述机构自由度对机械设计的影响。

答案：

机构自由度是机构运动学中一个重要的概念，它直接影响机械设计。机构自由度对机械设计的影响主要体现在以下几个方面：

确定机构的类型：不同的自由度对应不同的机构类型，如连杆机构、凸轮机构等。

设计复杂性：自由度越高，机构的复杂性越大，设计难度也随之增加。

机构功能：自由度影响机构的运动精度和速度，进而影响整个机械系统的功能。

解题思路：

首先解释机构自由度的概念，然后从机构类型、设计复杂性和机构功能三个方面论述其对机械设计的影响。

4.试论述螺旋传动在实际应用中的优势。

答案：

螺旋传动是一种常见的机械传动方式，其实际应用中的优势包括：

传动平稳：螺旋传动具有较大的传动比，能够实现平稳的传动。

结构紧凑：螺旋传动结构简单，占用空间小，便于安装和维护。

能承受较大载荷：螺旋传动能够承受较大的轴向和径向载荷。

自锁性好：螺旋传动具有良好的自锁功能，适用于需要自锁的场合。

解题思路：

从传动平稳性、结构紧凑性、承载能力和自锁性四个方面论述螺旋传动在实际应用中的优势。

5.试论述滚动轴承在机械设计中的应用。

答案：

滚动轴承在机械设计中具有广泛的应用，其应用主要体现在以下几个方面：

减少摩擦和磨损：滚动轴承能够将滑动摩擦转变为滚动摩擦，减少机械部件的磨损。

降低功耗：滚动轴承的摩擦系数较低，可以降低机械设备的能耗。

提高旋转精度：滚动轴承能够保证轴颈和轴的相对运动精度，提高机械系统的旋转精度。

解题思路：

从减少摩擦磨损、降低功耗和提高旋转精度三个方面论述滚动轴承在机械设计中的应用。

6.试论述机械零件失效对机械设备的影响。

答案：

机械零件失效会导致机械设备功能下降，甚至造成设备故障，具体影响包括：

减少使用寿命：零件失效会导致机械设备提前报废，减少使用寿命。

影响生产效率：零件失效会导致生产过程中断，降低生产效率。

增加维修成本：零件失效需要更换和维修，增加维修成本。

威胁操作人员安全：严重时，零件失效可能引发安全，威胁操作人员的安全。

解题思路：

从使用寿命、生产效率、维修成本和操作人员安全四个方面论述机械零件失效对机械设备的影响。

7.试论述机构运动简图在机械设计中的作用。

答案：

机构运动简图在机械设计中的作用主要包括：

确定机构运动特性：通过绘制机构运动简图，可以分析机构的运动特性，如运动轨迹、速度、加速度等。

确定机构自由度：根据运动简图可以确定机构的自由度，从而设计合理的机构。

优化机构结构：通过运动简图分析，可以对机构结构进行优化，提高机构的功能。

解题思路：

从确定机构运动特性、自由度和优化机构结构三个方面论述机构运动简图在机械设计中的作用。

8.试论述材料力学功能对机械设计的影响。

答案：

材料力学功能对机械设计的影响主要体现在以下几个方面：

确定材料选用：根据机械设备的工况和设计要求，选择具有良好力学功能的材料。

确定结构设计：材料力学功能影响结构设计，如截面形状、尺寸等。

保障机械强度：材料的力学功能直接影响机械的强度和刚度，保证机械的可靠性。

解题思路：

从材料选用、结构设计和机械强度三个方面论述材料力学功能对机械设计的影响。六、设计题1.设计一个简易的齿轮减速器。

设计要求：

a.确定输入转速和输出转速，以及输入扭矩和输出扭矩。

b.选择合适的齿轮材料。

c.设计齿轮的几何参数，包括模数、齿数、压力角等。

d.计算齿轮的强度，保证其在工作条件下的安全可靠性。

e.设计齿轮箱的结构，包括箱体、轴承座、齿轮轴等。

解题思路：

1.根据输入输出转速和扭矩确定齿轮减速器的类型和传动比。

2.根据齿轮材料和强度要求选择合适的齿轮模数和齿数。

3.根据齿轮的强度计算，确定齿轮的几何参数。

4.设计齿轮箱的结构，保证齿轮安装、润滑和散热。

2.设计一个简易的凸轮机构。

设计要求：

a.根据要求确定凸轮的运动规律。

b.选择合适的凸轮材料和形状。

c.设计凸轮轴的结构。

d.设计从动件的结构和运动。

解题思路：

1.确定凸轮的运动规律，如等速、等加速等。

2.根据运动规律选择合适的凸轮形状，如直凸轮、圆凸轮等。

3.根据材料强度要求选择合适的凸轮材料。

4.设计凸轮轴的结构，保证其安装和固定。

5.设计从动件的结构和运动，使其满足要求。

3.设计一个简易的丝杠机构。

设计要求：

a.确定输入转速和输出转速，以及输入扭矩和输出扭矩。

b.选择合适的丝杠材料和螺纹参数。

c.设计螺母和螺母座的结构。

d.设计导轨和导轨座的结构。

解题思路：

1.根据输入输出转速和扭矩确定丝杠机构的类型和传动比。

2.根据材料强度要求选择合适的丝杠材料和螺纹参数。

3.设计螺母和螺母座的结构，保证其安装和固定。

4.设计导轨和导轨座的结构，保证其安装和润滑。

4.设计一个简易的滚动轴承座。

设计要求：

a.确定轴承的类型和尺寸。

b.设计轴承座的材料。

c.设计轴承座的固定方式。

d.设计轴承座的润滑系统。

解题思路：

1.根据轴承类型和尺寸确定轴承座的结构。

2.根据轴承负荷和材料强度要求选择合适的轴承座材料。

3.设计轴承座的固定方式，保证其安装和固定。

4.设计轴承座的润滑系统，保证轴承的正常工作。

5.设计一个简易的联轴器。

设计要求：

a.确定联轴器的类型和尺寸。

b.选择合适的联轴器材料。

c.设计联轴器的连接方式。

d.设计联轴器的安装和固定方式。

解题思路：

1.根据传动要求和联轴器类型确定其尺寸和连接方式。

2.根据材料强度要求选择合适的联轴器材料。

3.设计联轴器的安装和固定方式，保证其安装和固定。

6.设计一个简易的联轴节。

设计要求：

a.确定联轴节的类型和尺寸。

b.选择合适的联轴节材料。

c.设计联轴节的连接方式。

d.设计联轴节的安装和固定方式。

解题思路：

1.根据传动要求和联轴节类型确定其尺寸和连接方式。

2.根据材料强度要求选择合适的联轴节材料。

3.设计联轴节的安装和固定方式，保证其安装和固定。

7.设计一个简易的万向节。

设计要求：

a.确定万向节的类型和尺寸。

b.选择合适的万向节材料。

c.设计万向节的连接方式。

d.设计万向节的安装和固定方式。

解题思路：

1.根据传动要求和万向节类型确定其尺寸和连接方式。

2.根据材料强度要求选择合适的万向节材料。

3.设计万向节的安装和固定方式，保证其安装和固定。

8.设计一个简易的导向装置。

设计要求：

a.确定导向装置的类型和尺寸。

b.选择合适的导向装置材料。

c.设计导向装置的结构。

d.设计导向装置的安装和固定方式。

解题思路：

1.根据导向要求确定导向装置的类型和尺寸。

2.根据材料强度要求选择合适的导向装置材料。

3.设计导向装置的结构，保证其安装和固定。

4.设计导向装置的安装和固定方式，保证其导向功能。

答案及解题思路：

1.设计一个简易的齿轮减速器。

答案：

1.输入转速：n1=1500r/min，输出转速：n2=300r/min，输入扭矩：T1=200N·m，输出扭矩：T2=400N·m。

2.齿轮材料：45钢，热处理硬度：HRC3545。

3.齿轮几何参数：模数m=4，齿数z1=20，z2=80，压力角α=20°。

4.齿轮强度计算：安全系数Ks=1.2。

5.齿轮箱结构设计：箱体材料：铸铁HT200；轴承座：铸铁HT200；齿轮轴：45钢，调质处理；润滑系统：油浴润滑。

解题思路：

1.根据输入输出转速和扭矩确定齿轮减速器的类型和传动比。

2.根据齿轮材料和强度要求选择合适的齿轮模数和齿数。

3.根据齿轮的强度计算，确定齿轮的几何参数。

4.设计齿轮箱的结构，保证齿轮安装、润滑和散热。

2.设计一个简易的凸轮机构。

答案：

1.凸轮运动规律：等速运动。

2.凸轮材料：45钢，热处理硬度：HRC5055。

3.凸轮轴结构：45钢，调质处理；凸轮轴材料：45钢，热处理硬度：HRC5055。

4.从动件结构：摆杆机构。

解题思路：

1.确定凸轮的运动规律，如等速、等加速等。

2.根据运动规律选择合适的凸轮形状，如直凸轮、圆凸轮等。

3.根据材料强度要求选择合适的凸轮材料。

4.设计凸轮轴的结构，保证其安装和固定。

5.设计从动件的结构和运动，使其满足要求。

3.设计一个简易的丝杠机构。

答案：

1.输入转速：n1=300r/min，输出转速：n2=30r/min，输入扭矩：T1=20N·m，输出扭矩：T2=600N·m。

2.丝杠材料：40Cr，热处理硬度：HRC3545。

3.螺母和螺母座结构：铸铁HT200。

4.导轨和导轨座结构：铸铁HT200；润滑系统：油浴润滑。

解题思路：

1.根据输入输出转速和扭矩确定丝杠机构的类型和传动比。

2.根据材料强度要求选择合适的丝杠材料和螺纹参数。

3.设计螺母和螺母座的结构，保证其安装和固定。

4.设计导轨和导轨座的结构，保证其安装和润滑。

4.设计一个简易的滚动轴承座。

答案：

1.轴承类型：深沟球轴承，型号：62042RS。

2.轴承座材料：铸铁HT200。

3.轴承座的固定方式：螺栓连接。

4.轴承座的润滑系统：油润滑。

解题思路：

1.根据轴承类型和尺寸确定轴承座的结构。

2.根据轴承负荷和材料强度要求选择合适的轴承座材料。

3.设计轴承座的固定方式，保证其安装和固定。

4.设计轴承座的润滑系统，保证轴承的正常工作。

5.设计一个简易的联轴器。

答案：

1.联轴器类型：弹性套柱销联轴器，型号：JSM100。

2.联轴器材料：铸铁HT200。

3.联轴器的连接方式：销连接。

4.联轴器的安装和固定方式：螺栓连接。

解题思路：

1.根据传动要求和联轴器类型确定其尺寸和连接方式。

2.根据材料强度要求选择合适的联轴器材料。

3.设计联轴器的安装和固定方式，保证其安装和固定。

6.设计一个简易的联轴节。

答案：

1.联轴节类型：刚性联轴节，型号：JS100。

2.联轴节材料：铸铁HT200。

3.联轴节的连接方式：键连接。

4.联轴节的安装和固定方式：螺栓连接。

解题思路：

1.根据传动要求和联轴节类型确定其尺寸和连接方式。

2.根据材料强度要求选择合适的联轴节材料。

3.设计联轴节的安装和固定方式，保证其安装和固定。

7.设计一个简易的万向节。

答案：

1.万向节类型：十字轴万向节，型号：JS100。

2.万向节材料：铸铁HT200。

3.万向节的连接方式：键连接。

4.万向节的安装和固定方式：螺栓连接。

解题思路：

1.根据传动要求和万向节类型确定其尺寸和连接方式。

2.根据材料强度要求选择合适的万向节材料。

3.设计万向节的安装和固定方式，保证其安装和固定。

8.设计一个简易的导向装置。

答案：

1.导向装置类型：滑动导轨，型号：JS100。

2.导向装置材料：铸铁HT200。

3.导向装置的结构：导轨和导轨座。

4.导向装置的安装和固定方式：螺栓连接。

解题思路：

1.根据导向要求确定导向装置的类型和尺寸。

2.根据材料强度要求选择合适的导向装置材料。

3.设计导向装置的结构，保证其安装和固定。

4.设计导向装置的安装和固定方式，保证其导向功能。七、案例分析题1.分析某机械设备的故障原因，并提出改进措施。

案例描述：某型机械加工设备在连续运行一个月后，出现振动加剧、效率下降的现象。

故障分析：通过现场检查，发觉设备的主轴轴承存在磨损，导致旋转不平衡，进而引起振动。

改进措施：

更换新的轴承。

对轴承座进行加固处理，减少振动传递。

优化润滑系统，保证轴承得到充分的润滑。

2.分析某机械零件的失效形式，并提出预防措施。

案例描述：某