湖北2022年專升本《機械設計基礎》模擬題（2）

《機械設計基礎》試題三

一、選擇填空題(有8小題，每題2分,共16。在每小題的選項中，只有一項是符合題目要求的，把所選項的字母填在題中的橫線上)

1.用于制造滾動軸承套圈及滾動體的常用材料是__;

A)45， B)GCr15， C)HT200， D)Q235

2.__決定了從動件的運動規(guī)律;

A)凸輪轉速，B)凸輪輪廓曲線，C)凸輪的形狀

3.一對標準齒輪傳動，大小齒輪齒面接觸應力分別為H1 ，H2，則存在__;

A)H1H2，B)H1 H2，C)H1 =H2

4.兩個被聯(lián)接件之一較厚，材料較軟，強度較低，且需要經常裝拆時，所用的螺紋聯(lián)接應為__聯(lián)接;

A)螺栓，B)雙頭螺柱，C)螺釘，D)緊定螺釘

5.帶傳動與齒輪傳動相比的一個優(yōu)點是__;

A)可緩和沖擊、吸收振動，B)傳動比穩(wěn)定，C)壽命長，D)效率高

6.按彎扭合成計算軸的強度時，計算當量彎矩公式

中的系數α是考慮__;

A)材料抗彎與抗扭的性能不同，B)彎曲應力和扭轉切應力的循環(huán)性質不同，

C)強度理論的要求

7.齒輪根切的現象發(fā)生在__的場合;

A)齒數較少， B)齒數較多， C)模數較小 ，D)模數較大

8.不能保證固定不變的傳動比的傳動是__;

A)齒輪傳動， B)帶傳動， C)蝸桿傳動

二、填空題(有6小題，16個空，每空1分,共16分。把答案填在題中橫線上)

9.以凸輪的理論輪廓曲線的最小半徑所做的圓稱為________;

10.漸開線直齒圓柱齒輪的正確嚙合條件是________、________;

11.對鋼制閉式齒輪傳動，當HB350時，主要失效形式為__________和__________，應按_______________強度設計，并按_________________強度進行校核計算;

12.直齒標準齒輪的基本參數(用符號表示)是______、______、______、______、c*;

13.凸輪機構主要由___________、___________和固定機架三個基本構件組成;

14.在鉸鏈四桿機構中，能作整周連續(xù)旋轉的構件稱為___________，只能往復搖擺某一角度的構件稱為___________，直接與兩連架桿相連接，借以傳遞運動和動力的構件稱為___________;

三、問答題(有4小題，每題5分,共20分)

15.螺紋聯(lián)接的防松方法，按工作原理來分可分為哪幾種?要求每一種舉一例。

16.什么是滾動軸承的基本額定壽命和基本額定動載荷?

17.試解釋帶傳動中彈性滑動和打滑現象。彈性滑動和打滑會引起什么后果?二者都可以避免嗎?

18.鉸鏈四桿機構的基本形式有幾種?

四、改錯題(有1小題，每題2分，共2分，圈出題中文字錯誤處，并用線引在題外的空白處改正)

19.僅承受扭矩的軸叫轉軸。

五、計算題(有4小題，分別為5分，8分，9分，8分，共30分)

20.下圖為某深溝球軸承的載荷P與壽命L的關系曲線，試求：

1)此軸承的基本額定動載荷C;

2)若軸承當量動載荷P=0.1C，軸承轉速n=1000r/min，軸承壽命Lh為多少?

21.有一滑動軸承，其軸頸直徑d=100mm，B/d=1.4，[p]=8MPa，[V]=3?m/s，[pV]=15MPa.m/s，轉速n=500r/min，問此軸承允許最大工作載荷為多少?

22.如圖所示用兩個M10(小徑，中徑，)的螺釘固定一牽引鉤。若螺釘材料為Q235鋼，屈服極限，裝配時控制預緊力(安全系數取),考慮摩擦傳力的可靠性系數(防滑系數),接合面摩擦因數=0.2，求其允許的牽引力FR(取計算直徑dc=d1)。

23.一對外嚙合標準直齒圓柱齒輪，已知模數m=2mm，齒數z1=25，z2=75。求齒距p，全齒高h，分度圓直徑d1，d2，齒頂圓直徑da1，齒根圓直徑df2，標準中心距a和傳動比i。

六、分析題(有1小題，每題6分，共6分)

24.按圖所示鉸鏈四桿機構中的尺寸，分別確定各機構的名稱。

七、作圖題(有2小題，每題5分,共10分)

25.請畫出螺栓聯(lián)接式蝸輪結構圖(剖面圖)。

26.試分析圖中受單向軸向力Fa的角接觸球軸承結構中的不合理結構處，并畫出正確結構。

參考答案

一、選擇填空題(有8小題，每題2分,共16分)

1.B 2.B 3.C 4.B 5.A 6.B 7.A 8.B

二、填空題(有12小題，16個空，每空1分,共16分)

9.基圓

10.m1=m2，α1=α2;

11.點蝕，輪齒折斷，接觸，彎曲;

12.z，m，α，ha*;

13.凸輪，從動件;

14.曲柄，搖桿，連桿;

三、問答題(有5小題，每題4分,共20分)

15.答：摩擦防松，如用對頂螺母，彈簧墊圈，自瑣螺母等。

機械防松，如開口銷與六角開槽螺母，止動墊圈，串聯(lián)鋼絲等。

其它防松，如鉚沖，膠粘等

16.答：按一組軸承中10%的軸承發(fā)生點蝕失效，而90%的軸承不發(fā)生點蝕失效前軸承內外圈的相對轉數(以106為單位)或工作小時數作為軸承的壽命，并把這個壽命叫做基本額定壽命。滾動軸承基本額定動載荷，就是使軸承的基本額定壽命恰好為106轉時，軸承所能承受的載荷。

17.答：帶傳動的彈性滑動與打滑的主要區(qū)別是彈性滑動是局部滑動，會引起傳動比不準,是不可避免的;打滑是全面滑動，將是帶的磨損加劇，從動輪的轉速急劇降低，甚至使傳動失效，這種情況應當避免。

18.答: 鉸鏈四桿機構的基本型式有三種:曲柄搖桿機構;雙曲柄機構; 雙搖桿機構

四、改錯題(有1小題，每題2分，共2分)

19.答：轉軸→傳動軸

五、計算題(有4小題，分別為5分，8分，9分，8分，共30分)

20.(本小題5分)

21.(本小題8分)

22.(本小題9分)

23.解：由已知條件

齒距 p=πm=3.14×2=6.28mm

全齒高 h=2.25m=2.25×2=4.5mm

分度圓直徑 d1=m z1=2×25=50mm

d2=m z2=2×75=150mm

齒頂圓直徑 da1= d1+2m=50+2×2=54mm

齒根圓直徑 df2= d2-2.5m=150-2.5×2=145mm

標準中心距 a=( d1+ d2)/2=(50+150)/2=100mm

傳動比 i= z2/ z1=75/25=3

(每個答案1分,共8分)

六、分析題(有1小題，每題6分，共6分)

24.答：a)雙曲柄機構;b)曲柄搖桿機構;c)雙搖桿機構;d)雙搖桿機構(答對一個得1分,共4分)

七、作圖題(有2小題，每題2分,共12分)

25.(本小題5分)

26.(本小題5分)不合理結構：

1)受軸向力方向應為軸承“大口”指向“小口”，圖中軸承裝反;2)沿軸向力傳遞路線，角接觸軸承外圈左側的彈性擋圈無必要。

正確結構如圖。

《機械設計基礎》試題四

一、填空題(每空1分，共20分)

1.一個沒有任何約束的物體，它有 個自由度。

2.帶傳動的主要失效形式是 、 及帶與帶輪的磨損。

3.平鍵聯(lián)接靠鍵和鍵槽的 傳力，高度方向有 ，不會影響軸與軸

上零件的對中。

4.常用的滑動軸承材料分為金屬材料、 和______________ 三類。

5.受軸向外載荷的螺栓聯(lián)接，其螺栓的軸向總載荷等于工作載荷與 之和。

6.行程速比系數K是表示鉸鏈四桿機構 性質的參數。

7.既受到扭矩又受到彎距的軸稱為 。

8.在用范成法加工齒輪時，若被加工齒輪的齒數小于 ，則可能出現根切現象。

9.零件受載時在傳力的接觸表面上會產生應力，其中面接觸傳力為 應力，點、線接觸傳力為 應力。

10.在凸輪機構的設計中，適當加大凸輪的 是避免機構發(fā)生運動失真的有效措施。

11.螺桿相對于螺母轉過一周時，它們沿軸線方向相對移動的距離是螺旋的 。

12.在V帶傳動設計中，限制帶輪最小直徑主要是為了限制帶傳動中的 。

13.開式齒輪傳動的主要失效形式是 和 。

14.滾動軸承的配合制度是軸承與軸的配合為 ，軸承與軸承座孔的配合為 。

二、計算題(每小題20分，共60分)

1.計算下列結構的自由度，并指出機構中的復合鉸鏈、虛約束。

2.在圖示錐齒輪組成的行星輪系中，各齒輪數，Z2=27，Z2’=45，，已知齒輪1的轉速=330r/min，試求轉臂H的轉速nH(大小與方向)。

3.有一軸用一對46309軸承支承，軸承的基本額定動負載=48.1kN，內部軸向力S=0.7Fr，已知軸上承力=2500N， =1600N，軸的轉速n=960r/min，尺寸如圖所示。若取載荷系數=1.2，試計算軸承的使用壽命。

參考答案

一、填空題(每空1分，共20分)

1.6 2.打滑 疲勞破壞 3.側面 間隙 4.非金屬材料 粉末冶金材料

5.剩余預緊力 6.急回運動 7.轉軸 8.17 9.擠壓 接觸 10.基圓半徑

11.導程 12.彎曲應力 13.磨損 輪齒折斷 14.基孔制 基軸制

二、計算題(每小題20分，共60分)

1.解(共20分)

(1)活動構件數n=5，低副數 PL =7，高副數PH =0 (3分)

因此自由度數 F=3n-2PL-PH=3*5-2*7=1 (5分)

C為復合鉸鏈 (2分)

(2)活動構件數n=5，低副數 PL =7，高副數PH =0 (3分)

因此自由度數 F=3n-2PL-PH=3*5-2*7=1 (5分)

F、G為同一個移動副，存在一個虛約束。 (2分)

2.解(共20分)：

(1)判斷轉化輪系齒輪的轉動方向

由畫箭頭法可知，齒輪1與齒輪3的轉動方向相反。 (2分)

(2)轉化輪系傳動比關系式

3.解(共20分)

《機械設計基礎》試題五

一.選擇題(每題2分，共20分)

1.齒輪采用滲碳淬火的熱處理方法，則齒輪材料只可能是(…)。

A.45號鋼 B.ZG340~640 C.20Cr D.38CrMnAlA

2.一對標準漸開線圓柱齒輪要正確嚙合，它們的(…)必須相等。

A.直徑d B.模數m C.齒寬b D.齒數z

3.蝸桿傳動是(…)

A.嚙合傳動 B.在中間平面內，蝸輪蝸桿嚙合相當于斜齒輪直齒輪嚙合

C.傳動效率高 D.傳動比不大

4.帶傳動是依靠(…)來傳遞運動和功率的。

A.帶與帶輪接觸面之間的正壓力 B.帶與帶輪接觸面之間的摩擦力

C.帶的緊邊拉力 D.帶的松邊拉力

5.帶張緊的目的是(…)

A.減輕帶的彈性滑動 B.提高帶的壽命

C.改變帶的運動方向 D.使帶具有一定的初拉力

6.型號為7210AC軸承的軸承套圈內徑為(…)

A.72 B.10 C.50 D.210

7.鍵的剖面尺寸bXh通常是根據(…)從標準中選取。

A.傳遞的轉矩 B.傳遞的功率 C.輪轂的長度 D.軸的直徑

8.聯(lián)軸器與離合器的主要作用是( )。

A.緩沖、減振 B.傳遞運動與轉矩

C.防止機器發(fā)生過載 D.補償兩軸的不同心或熱膨脹

9.的孔與軸可以是(…)。

A.過盈配合 B.間隙配合 C.過渡配合 D.非配合連接

10.當螺紋公稱直徑、牙型角、螺紋線數相同時，細牙螺紋的自鎖性能比粗牙螺紋的自鎖性能(…)。

A.好 B.差 C.相同 D.不一定

二.填空題(每空1.5分，共30分)

1.采用凸臺或沉頭座孔做為螺栓頭或螺母的支承面是為了( )

2.自行車的中軸是( )軸，而前輪軸是( )軸。

3.平鍵B20X80 GB1096-79中，20X80是表示 ( )。

4.滾子鏈16A—1X88 GB/T 1243-97的節(jié)距為( )。

5.平底垂直于導路的直動推桿盤形凸輪機構中，其壓力角等于( )。

6.一臺機器空運轉。對外不做功，這時機器的效率等于( )。

7.對于四桿曲柄搖桿機構，如果以曲柄作為機架，則該機構為( )。

8.當平面連桿機構在死點位置時，此時的傳動角為( )。

9.平面機構具有確定運動的條件是( )。

10.機械效率等于( )功與( )功之比，它反映了( )功在機械中的有效利用程度。

11.外力撤消后構件上能完全消失的變形稱為( )，不能完全消失而殘留的永久變形稱為( )。

12.在鉸鏈四桿機構中，存在曲柄的必要條件是( )和( ) 。

13.在設計凸輪機構時，凸輪基圓半徑取得越( )，所設計的機構越緊湊，但是壓力角( )，使機構的工作情況變壞。

14.漸開線直齒圓柱齒輪的正確嚙合條件是兩齒輪( )和( )必須分別相等。

15.斜齒圓柱齒輪的標準模數是( )。直齒圓錐齒輪的標準模數是( )。

16.漸開線斜齒圓柱齒輪的正確嚙合條件是兩齒輪( )、( )和( )必須分別相等。

17.直齒圓柱齒輪作接觸強度計算時，取( )處的接觸應力為計算依據，其載荷由( )對輪齒承擔。

18.平鍵的截面尺寸應按( )從鍵的標準中查取，鍵的長度L可參照( )從標準中選取。必要時應進行強度校核。

19.軸如按受載性質區(qū)分，主要受( )的軸為心軸，主要受( )的軸為傳動軸。

20.機械速度的波動可分為( )和( )兩類。

三、試分析齒輪、軸、軸承部件組合設計的錯誤結構(如下圖)，至少找出五處或五處以上的錯誤;用序號指明錯誤的位置并用文字說明。(15分)

四、計算題(1題，共15分)

如圖所示的輪系中，已知z1 =z2 =z4 =z5 =20，z3 =z6 =60，齒輪1的轉速n1 =1440(r/min),求齒輪6的轉速(大小及方向)(方向用箭頭表示)。

五、已知一正常齒制的標準直齒圓柱齒輪，齒數z1=20，模數m = 2mm，擬將該齒輪作某外嚙合傳動的主動齒輪，現須配一從動齒輪，要求傳動比i=3.5，試計算從動齒輪的幾何尺寸及兩輪的中心距。(20分)

參考答案

一.選擇題

1.C 2.B 3.A 4.B 5.D 6.C 7.D 8.B 9.D 10.A

二.填空題

1.防止螺栓承受彎矩。2.階梯軸，固定心軸。3.鍵寬X鍵高。4.25.4。

5.0度。6.0。7.雙曲柄機構。8.0。9.自由度=原動件數。10.有用功，總功，總。

11.彈性變形，塑性變形。 12.有一最短桿，最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和。13.小，增大。14.模數，壓力角15.法面模數mn 大端模數m

16.模數，壓力角和螺旋角17.節(jié)點，一。18.軸徑d，輪轂長度。19.彎矩，扭矩。

20.周期性 非周期性。

三.結構改錯題

1.解題要點

此軸承組合設計有以下四個方面的錯誤：

(1)轉動件與靜止件接觸：軸與軸蓋;套筒與軸承外圈

(2)軸上零件未定位、未固定：筒頂不住齒輪(過定位);卡圈不需要

(3)工藝不合理：

加工：精加工面過長且加工不方便;聯(lián)軸器孔未打通;箱體加工面與非加工面沒有分開

安裝：軸肩過高，無法拆卸軸承;鍵過長，套筒無法裝入

調整：無墊片，無法調整軸承游隙

(4)潤滑與密封：齒輪用油潤滑，軸承用脂潤滑而擋油盤;缺缺密封件

四.計算題

解題要點：

(1)本題所示為一個定軸輪系。

(2)其轉動比為

五、計算題

《機械設計基礎》試題六及答案

一、填空題 (每空1分，共30分)

1. 機構具有確定運動的條件是 自由度F>0 且 原動件數等于自由度F 。

2. 在曲柄搖桿機構中，以搖桿為主動件，曲柄為從動件，則曲柄與連桿處于共線位置時稱為 死點 ，此時機構的傳動角為 0°，壓力角為 90°。

3. 在凸輪機構四種常用的推桿運動規(guī)律中， 等速 運動規(guī)律有剛性沖擊; 正弦加速度 運動規(guī)律無沖擊。

4. 帶傳動工作時，最大應力發(fā)生在 緊邊進入小帶輪處 ，最大值為

5. 帶傳動的設計準則為：在保證帶傳動不發(fā)生 打滑 的前提下，帶具有一定的 疲勞 強度和使用壽命。

6. 一對漸開線齒輪正確嚙合條件為： 模數相等 、 壓力角相等及 ，齒輪連續(xù)嚙合條件為：重合度大于1 。

7. 圖示減速器中，1為蝸桿，2為蝸輪，3、4均為斜齒輪，主動軸蝸桿為順時針旋轉，蝸輪為右旋，則蝸桿螺旋線方向為 右旋 ，若希望蝸輪2和小齒輪3的軸向力能抵消一部分，則齒輪3的螺旋線方向為右旋 ，齒輪4的軸向力方向為 向上 。

8. 按軸工作時所承受的載荷不同，可把軸分成 心軸 ， 轉軸 ， 傳動軸 。

9. 代號為7312C的滾動軸承，其類型名稱為 角接觸球軸承 ，內徑為

60 mm，寬度系列代號為 0 ，直徑系列代號為 3 。

10. 螺紋連接中，按其工作原理不同，螺紋防松方法有 摩擦防松 、 機械防松 和 破壞螺紋副關系防松 等。

11. 軸承的基本額定動載荷是指軸承的 基本額定壽命 恰好為時，軸承所能承受的載荷值。

二、問答題(每題6分，共24分)

1.請說明平面機構速度瞬心的概念，并簡述三心定理。

答：瞬心是指互相作平面相對運動的兩構件在任一瞬時，其相對速度為0的重合點，或者是絕對速度相等的重合點。(3分)三心定理：作平面運動的三個構件共有三個瞬心(1.5分)，它們位于同一直線上(1.5分)。

2.簡述閉式齒輪傳動的設計準則

答：1)對于軟齒面閉式齒輪傳動，通常先按齒面接觸疲勞強度進行設計(2分)，然后校核齒根彎曲疲勞強度(1分)。2)對于硬齒面閉式齒輪傳動，通常先按齒根彎曲疲勞強度進行設計(2分)，然后校核齒面接觸疲勞強度(1分)。

3.平鍵連接的工作原理是什么?主要失效形式有哪些?平鍵的截面尺寸bxh是如何確定的?

答：平鍵的工作面為兩側面，工作時靠鍵與鍵槽側面的擠壓來傳遞轉矩。(2分)

主要失效形式是工作面的壓潰和鍵的剪斷。(2分)截面尺寸根據軸徑d由標準查出。(2分)

4.簡述形成流體動壓油膜的必要條件。

答：形成動壓油膜的必要條件是：1)相對運動表面之間必須形成收斂形間隙;(2分)2)要有一定的相對運動速度，并使?jié)櫥蛷拇罂诹魅?，從小口流?(2分)3)間隙間要充滿具有一定粘度的潤滑油。(2分)

三、分析計算題：(共34分)

1.(8分) 如圖示螺栓聯(lián)接的受力-變形圖。若保證殘余預緊力的大小等于其預緊力F’的一半。求該聯(lián)接所能承受的最大工作載荷和螺栓所受的總拉力。

解：在受力-變形圖中標出殘余預緊力、預緊力及工作載荷，(4分)

由圖中幾何關系可知螺栓連接最大工作載荷為:

2.(8分) 計算圖中所示機構的自由度數，若該機構存在局部自由度、復合鉸鏈、虛約束等請在圖中指明。

答： 活動構件數：n=7低副數：PL=9

高副數：PH=1 F=3n-2PL-PH=2(5分)

F處存在局部自由度(1分)，E處或E’處存在虛約束(1分)，C處存在復合鉸鏈(1分)。

4.(10分) 如圖所示輪系中，若已知各輪齒數，求 的大小, 并說明輪1與轉臂H的轉向相同還是相反。

四、結構題(12分)

試分析圖示齒輪軸軸系結構上的結構錯誤，在圖中編號并指出錯誤原因。軸承采用脂潤滑。

位置1、兩軸承類型一致，角接觸軸承應成對使用;

位置2、旋轉件和靜止件接觸;

位置3、齒輪安裝軸段的長度應小于齒輪寬度;

位置4、無鍵槽;

位置5、聯(lián)軸器軸段無軸向定位，應設計成階梯軸;

位置6、與軸承內圈配合軸段太長，應設計成階梯軸;

位置7、機箱體應加凸臺以減小加工面積;

位置8、應加調整墊片;

位置9、鍵槽孔太長;

位置10、缺甩油環(huán);

位置11、軸肩太高，軸承內圈無法拆卸;

位置12、無密封。

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