非机械专业[机械设计基础]试题及答案[1]

一、填空题 1 两构件通过 点 或 线 接触组成的运动副称为高副。机构要能够动，其自由度必须 大于 零。 2 满足曲柄存在条件的铰链四杆机构，取与最短杆相邻的杆为机架时，为 曲柄摇杆机构 机 构，取最短杆为机架时，为 双曲柄 机构。 （正弦加速度运动）运动时，将出现 3 在凸轮机构中，当从动件的运动规律为 等速（简谐） 刚性（柔性） （无）冲击。 4V 带传动的主要失效形式是 打滑 和 发生疲劳损坏。 5 直齿圆柱齿轮作接触强度计算时，取 节点 处的接触应力为计算依据，其载荷由 一 对齿 轮承担。 。 6 斜齿圆柱齿轮的法面模数与端面模数的关系为 mn=mt*cosβ（写出关系式） 7 工作时既受弯矩又传递转矩的轴称为 转 轴。传动轴只传递转矩而不承受弯矩，心轴只承 受弯矩而不传递转矩，转轴既传递转矩又承受弯矩 对于闭式软齿面齿轮传动， 主要按 齿面接触 强度进行设计， 而按 齿根弯曲 强度进行校 核，这时影响齿轮强度的最主要几何参数是 齿轮直径 d。 8 一对标准渐开线斜齿圆柱齿轮要正确啮合，它们必须满足 模数相等、压力角相等和 螺旋 角相等方向相反。 9.凸轮机构中，从动件的运动规律取决于 凸轮轮廓的形状。 10 带轮的基准直径越小，带所产生的弯曲应力越 大。 11.两构件直接接触并能产生相对运动的活动联接称为 运动副。 12.斜齿圆柱齿轮以 法向 模数为标准模数。法向模数=端面模数*螺旋角的余弦 13.根据工作原理分类，螺栓联接采用对顶螺母防松是属于 摩擦 防松。 14.盘形凸轮的基圆半径越 大，则该凸轮机构的传动角越大，机械效率越 高。 15.普通螺栓联接在工作时主要承受拉力，它的主要失效形式是螺纹部分的 压溃或 剪断。 16.带传动中， 小带轮直径越 小， 弯曲应力越大， 弯曲应力是引起带 疲劳破坏 的主要因素。 17.磨粒磨损和弯曲疲劳折断是 开式 齿轮传动的主要失效形式。 18.在铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度和 小于或等于 其它两杆长度之和，则最短 杆相邻杆为机架时，可得曲柄摇杆机构。 19.型号为 6307 的滚动轴承，其内径 d= 35mm，公差等级为 零级。 二、选择题 1．在曲柄摇杆机构中，为提高机构的传力性能，应该____________。极位角表示极位特性， 压力角，其余角为传动角，传动角越大，传力特性越强 A．增大传动角 B．减少传动角 C．增大压力角 D．减少极位夹角 2．在铰链四杆机构中，机构的传动角γ和压力角α的关系是____________。 A．γ=180°-α B．γ=90°+α C． γ=90°-α D．γ=α 3．链条的节数宜采用____________。 A．奇数 B．偶数 C．5 的倍数 D．3 的倍数 4．带传动在工作时产生弹性滑动，是由于_

___________。 A．包角α1 太小 B．初拉力 F0 太小 C．紧边与松边拉力不等 D．传动过载 5．对于普通螺栓联接，在拧紧螺母时，螺栓所受的载荷是____________。 A．压力 B．扭矩 C．拉力 D．拉力和扭矩

6．渐开线标准齿轮的根切现象发生在 ____________。 A．齿数较少时 B．模数较小时 C．模数较大时 D．齿数较多时 7．当一对渐开线齿轮制成后，即使两轮的中心距稍有改变，其角速度比仍保持原值不变的 原因是____________。 A．压力角不变 B．啮合角不变 C．节圆半径不变 D．基圆半径不变 8．在下列四种型号的滚动轴承中，____________必须成对使用。 A．深沟球轴承 B．圆柱滚子轴承 C．推力球轴承 D．圆锥滚子轴承 9．在计算轴的弯矩时，常用当量弯矩 M e =

M 2 + (αT ) 2 ，式中α在不变的转矩作用下可

近似取为________________。对不变的转矩，α=0.3；当转矩脉动变化时，α=0.6；对频繁正 反转的轴α=1； A．0 B．0.3 C．0.6 D．1 10．下列四种联轴器，能补偿两轴相对位移，且可缓和冲击、吸收振动的是____________。 A．凸缘联轴器 B．齿式联轴器 C．万向联轴器 D．弹性套柱销联轴器 11.题 1 图为卷扬机传动示意图，图中序号 3 所示部分属于( A.动力部分 C.控制部分 B.传动部分 D.工作部分 )

12.由 m 个构件所组成的复合铰链所包含的转动副个数为( A.1 C.m B.m-1 D.m+l

)

13.无急回特性的平面四杆机构，其极位夹角为(极位角越大极位特性越强 A. θ 0°

)

A.实现任意预期的从动件运动规律 C.适合于高速场合

15.在设计直动平底从动件盘形凸轮机构时，若出现运动失真现象，则应( A.减小凸轮基圆半径 C.减小平底宽度 16.棘轮机构中采用了止回棘爪主要是为了( A.防止棘轮反转 C.保证棘轮每次转过相同的角度 B.增大凸轮基圆半径 D.增大平底宽度 ) B.对棘轮进行双向定位 D.驱动棘轮转动 )

)

17.与相同公称尺寸的三角形粗牙螺纹相比，细牙螺纹( A.自锁性好，螺杆强度低 C.自锁性差，螺杆强度高

B.自锁性好，螺杆强度高 D.自锁性差，螺杆强度低

18.普通 V 带传动中，若主动轮圆周速度为 v1，从动轮圆周速度为 v2，带的线速度为 v，则 ( ) B.v1>v>v2 D.v1=v>v2 )

A.v1=v=v2 C.v1>v=v2

19.常用来传递空间两交错轴运动的齿轮机构是( A.直齿圆柱齿轮 C.斜齿圆锥齿轮 20.选择齿轮精度的主要依据是齿轮的( A.圆周速度 C.传递功率 21.对齿轮轮齿材料性能的基本要求是( A.齿面要软，齿芯要韧 C.齿面要软，齿芯要脆 22.开式蜗杆传动的主要失效形式是( A.轮齿折断和齿面胶合 C.齿面点蚀和齿面磨损 )

B.直齿圆锥齿轮 D.蜗轮蜗杆 ) B.转

速 D.传递扭矩 ) B.齿面要硬，齿芯要脆 D.齿面要硬，齿芯要韧

B.齿面磨损和轮齿折断 D.齿面胶合和齿面点蚀 )

23.在传动中，各齿轮轴线位置固定不动的轮系称为( A.周转轮系 C.行星轮系 24.型号为 7315 的滚动轴承， 其内径是( B.定轴轮系 D.混合轮系

)3 圆锥滚子轴承 5 推力球轴承 6 深沟球轴承 7

角接触球轴承+宽度系列代号（可省略）+直径系列代号+内径写列代号（5 的倍数）+内部结 构代号 A.15mm C.75mm B.60mm D.90mm

25.当机构中主动件数目（ A.小于 C.大于 A.大于 C.小于 A.F1/F2=e C.F2/F1=e A.51000

μα

）机构自由度数目时，该机构具有确定的相对运动。 B.等于 D.大于或等于 ）其分度圆压力角。 B.等于 D.可能等于也可能大于 ） 。 B.F2/F1>e

μα μα

26.一对标准齿轮啮合传动时，其啮合角（

27.带传动中紧边拉力为 F1，松边拉力为 F2，则即将打滑时 F1 和 F2 的关系为（

μα

D.F2/F1

28 既能承受径向力又能承受较大轴向力的滚动轴承结构代号为（

） 。

C.30000 D.60000 三、判断题 1．在铰链四杆机构中，当最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆长度之和时，为双曲柄机 构。X 2．在凸轮机构中，基圆半径取得较大时，其压力角也较大。X 3．一对齿轮啮合时，其齿相互作用的轮齿上受的接触应力大小相等。V 5．在蜗杆传动中，由于蜗轮的工作次数较少，因此采用强度较低的有色金属材料 7．带传动在工作时产生弹性滑动是由于传动过载。X 8．转轴弯曲应力的应力循环特性为脉动循环变应力。V 9．推力调心球轴承既能承受径向载荷，又能承受轴向载荷。X(单列球轴承仅承受单向轴向 荷载，双列球轴承可承受双向轴向荷载) 10.四杆机构的传动角是指从动揺杆的受力方向与受力点的速度方向之间所夹的锐角。 （X （ （V ） V） ） 11.带传动的最大应力点发生在紧边绕上小带轮处，其值近似地表示为：σmax=σ1+σb2+σc。 12.螺纹的公称直径为：与外螺纹牙顶（或内螺纹牙底）相重合的假想圆柱体的直径。 13.一标准直齿圆柱齿轮传动， 主动轮 1 和从动轮 2 的材料和热处理硬度不相同， 齿数 Z1

题五、1 图

2.计算题 33 图所示机构的自由度，若含有复合铰链、局部自由度和虚约束，请明确指出。

活动构件 5 个，平面高副 0 个，低副 7 个，所以自由度=3*5-2*7=1，其中 e、f 处为虚约束， d 处仅仅是滑动副。

3.计算图示机构的自由度，如有复合

铰链、局部自由度和虚约束，必须编号明确指出。 有虚约束，两处都有复合铰链，活动构件=7，低副=10，高副=0， 自由度=3*7-2*10=1，由一个自由度有一个主动力，所以机构有确定的运动。

4.如题 37 图所示，设计一摆动导杆机构。已知机架 lAC=50mm，行程速比系数 K=2，用图解 法求曲柄的长度 lAB。 (注：写出简单的作图步骤，并保留作图线。)

5.已知图示机构中，LAB=72mm，LBC=50mm，LCD=96mm，LAD=120mm 问： （1）此机构中，当取构件 AD 为机架时，是否存在曲柄？如果存在，指出是哪一构件？ （必须根据计算结果说明理由） （2）当分别取构件 AB、BC、CD 为机架时，各将得到什么机构？ 50+120=170 大于 72+96=168，所以 机构没有整转副，所以无论那个机构作为机架都只 能得到双摇杆机构。

6．下图蜗杆传动中，标出未注明的蜗轮的螺旋线旋向、蜗轮转向，并绘出蜗杆传动中蜗杆 的三个分力方向（本题 12 分） 逆时针

7.已知在一对斜齿圆柱齿轮传动中，1 轮为主动轮，其螺旋线方向为左旋，圆周力 Ft1 方向如 题 31 图所示。在图上标出从动轮 2 的螺旋线方向，轴向力 Fa1、Fa2 及圆周力 Ft2 的方向，两 轮转向。轮 1 逆时针旋转，轮 2 顺时针旋转，轮 2 右弦，轮 2 圆周力向右（2 图中） ，轮 1 轴向力水平向右，轮 2 轴向力水平向左（1 图中）

8.图示一斜齿轮一蜗杆传动装置（转向如图） 。 (1)分析蜗杆 3 受力，用分力表示于啮合点 A； (2)判断蜗轮 4 转动方向（标明在图上） 。逆时针

9 如下图示，一钢制液压油缸，已知油压 p=1.6N/mm2，D=160 mm，采用 8 个螺栓进行联接。 。另外，螺栓材料的 根据密封性要求，对于压力容器可取残余预紧力 Qr=1.8Qe（工作载荷） 屈服强度为σs=306，安全系数可取 3。试计算其缸盖联接螺栓的直径 d。 （本题 15 分） 1. 轴向工作荷载 fe=p*a/z=1.6*160*160/8=5120n; 2. 残余预紧力：fr=1.8*fe=1.8*5120=9216,则总的轴向荷载为：fa=fe+fr=5120+9216=14336n; 3. 螺栓材料的屈服强度为σs=306，安全系数取 3，则【σs】=σs 除以 s =306/3=102mpa; 4. 故螺栓小径为：d≧√4*1.3fa/3.14/【σs】=15.25; 5. 查表，取 m20,则螺栓分布圆直径为 DO=D+2E+2B=160+2*(20+(3-6))+2B=?

10.如题 35 图所示轮系中， 已知各轮的齿数为： 1=20， 2=40，z′ =50， 3=30， 4=30，z′ =20， z z z z 2 3

试求此轮系的传动比 i1H。

11.在图示轮系中，已知 z1=40、z2=20、n1=120r/min，求使系杆转速 nH=0 时齿轮 3 的转速 n3 的大小和方向。

12.图示单个铰制孔螺栓联接，两被联接件的材料及厚度相同，已知该联接承受横向载荷为 Ft=5000N，光杆部分直径为 d0=9mm，h1=8mm

＝150MPa，试校核该螺栓联接的强度。

13．一对角接触球轴承反安装（宽边相对安装） 。已知：径向力 FrI=6750N，FrII=5700N，外

部轴向力 FA=3000N，方向如图所示，试求两轴承的当量动载荷 PI、PII，并判断哪个轴承寿 （本题 15 分） 命短些。注：内部轴向力 Fs=0.7Fr，e=0.68，X=0.41、Y=0.87。

题五、5 图

14 一工程机械的传动装置中，根据工作条件拟在某传动轴上安装一对型号为 7307AC 的角 接触球轴承，如题 36 图所示。已知两轴承的径向载荷 Frl=1000N，Fr2=2060N，外加轴向载 荷 FA=880N，内部轴向力为 FS=0.68Fr，判别系数 e=0.68，当 Fa／Fr≤e 时，X=1，Y=0；当 Fa/Fr>e 时，X=0.41，Y=0.87。试画出内部轴向力 FS1、FS2 的方向，并计算轴承的当量动载 荷 P1、P2。

.

15 某轴系部件用一对角接触球轴承支承。已知斜齿圆柱齿轮上的轴向力 FA＝1200N，方向 如图所示，轴承内部轴向力 FS1＝2800N、FS2＝2400N。(1)试画出 FS1、FS2 的方向，并确 定轴承 1 的轴向载荷 Fa1；(2)若轴向力 FA 方向向左，试确定轴承 1 的轴向载荷 Fa1。

.

16 下图为斜齿轮、轴、轴承组合结构图。齿轮用油润滑，轴承用脂润滑，指出该设计的错 误。 要求： 1． 在图中用序号标注设计错误处； 2． 在图下方的空白处标注序号，按序号列出错误，并提出修改建议；

3． 不必在图中直接改正。 看收藏的幻灯片“轴的作业” 1. 端盖与轴接触且无密封，应有一定的空隙且装有密封； 2. 套筒与轴承接触时超过轴承内圈高度，使轴承装卸不方便，应低于轴承内圈高度； 3. 套筒顶不住齿轮，应使轴肩适当向齿轮内部，使套筒只是顶在齿轮上； 4. 精加工面过长，且装卸轴承不方便，应该给轴分级； 5. 联轴器的键和齿轮的键位置不对，两者的键应该在同一条直线上； 6. 轴肩过高超过轴承内圈高度，无法拆卸轴承，应适当降低高度，使其在轴承内圈内；

题六图

17.题 38 图所示轴系结构，按示例①，编号指出其他错误(不少于 7 处)。(注：不考虑轴承的 润滑方式以及图中的倒角和圆角)。示例：①—缺少调整垫片 1.端盖直接与轴接 触，且无密封； 2.套筒太高，超过轴承内圈高度； 3.键过长，套筒无法装入； 4.精加工面过长，且装卸轴承不方便； 5.轴无分级，致使轴套无法紧固齿轮； 6.轴肩过高，超过了轴承的内圈高度，无法装卸轴承； 7.轴承不用用键周向固定； 8.缺少调整垫片，无法调整轴承间隙。

18.指出轴系中的错误结构，编号说明其错误原因。

1. 此处不用键，无周向旋转构件可固定； 2. 精加工面过长，使轴承装卸不方便； 3. 端盖直接与轴接触且无密封； 4. 无调整垫片，无法调整轴承间隙； 5. 套筒太高，超过了轴

承内圈，无法装卸轴承； 6. 套筒无法固定住齿轮； 7. 轴承左侧无轴向固定件；