机械设计基础经典试题.docx
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机械设计基础经典试题
《机械设计基础》
一、单项选择题(本大题共20小题,每小题2分,共40分)在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的,请将正确选项前的字母填在题后的括号内。
1.在如图所示的齿轮—凸轮轴系中,轴4称为(A)
A零件
B.机构
C.构件
D.部件
2.若组成运动副的两构件间的相对运动是移动,则称这种运动副为(B)
A.转动副B.移动副C.球面副D.螺旋副
3.渐开线齿轮的齿廓曲线形状取决于(D)
A.分度圆B.齿顶圆C.齿根圆D.基圆
4.机构具有确定相对运动的条件是(A)
A.机构的自由度数目等于主动件数目B.机构的自由度数目大于主动件数目
C.机构的自由度数目小于主动件数目D.机构的自由度数目大于等于主动件数目
5.一般转速的滚动轴承计算准则为(C)
A.进行静强度计算B.进行极限转速计算C.进行疲劳寿命计算D.进行热平衡计算
6.柴油机曲轴中部的轴承应采用(B)
A.整体式滑动轴承B.剖分式滑动轴承C.深沟球轴承D.圆锥滚子轴承
7.螺纹联接的自锁条件为(A)
A.螺纹升角≤当量摩擦角B.螺纹升角>摩擦角C.螺纹升角≥摩擦角D.螺纹升角≥当量摩擦角
8.机械运转不均匀系数是用来描述机械运转不均匀程度的重要参数,其表达式为(C)
A.
B.
C.
D.
9.铰链四杆机构的死点位置发生在(A)
A.从动件与连杆共线位置B.从动件与机架共线位置
C.主动件与连杆共线位置D.主动件与机架共线位置
10.当轴的转速较低,且只承受较大的径向载荷时,宜选用(C)
A.深沟球轴承B.推力球轴承C.圆柱滚子轴承D.圆锥滚子轴承
11.作单向运转的转轴,其弯曲应力的变化特征是(A)
A.对称循环B.脉动循环C.恒定不变D.非对称循环
12.在一般机械传动中,若需要采用带传动时,应优先选用(C)
A.圆型带传动B.同步带传动C.V型带传动D.平型带传动
13.铰链四杆机构中,若最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和,则为了获得曲柄摇杆机构,其机架应取(B)
A.最短杆B.最短杆的相邻杆C.最短杆的相对杆D.任何一杆
14.若被联接件之一厚度较大、材料较软、强度较低、需要经常装拆时,宜采用(B)
A.螺栓联接B.双头螺柱联接C.螺钉联接D.紧定螺钉联接
15.在凸轮机构的从动件选用等速运动规律时,其从动件的运动(A)
A.将产生刚性冲击B.将产生柔性冲击C.没有冲击D.既有刚性冲击又有柔性冲击
16.与标准直齿圆柱齿轮的复合齿轮形系数YFS值有关的参数是(C)
A.工作齿宽bB.模数mC.齿数zD.压力角α
17.齿轮传动中,轮齿齿面的疲劳点蚀经常发生在(B)
A.齿根部分B.靠近节线处的齿根部分C.齿顶部分D.靠近节线处的齿顶部分
18.普通圆柱蜗杆传动的正确啮合条件是(B)(注:
下标t表示端面,a表示轴向,1表示蜗杆、2表示蜗轮)
A.mt1=ma2,αt1=αa2,γ=βB.ma1=mt2,αa1=αt2,γ=β
C.mt1=ma2,αt1=αa2,γ=-βD.ma1=ma2,αa1=αt2,γ=-β
19.下列联轴器中,能补偿两轴的相对位移并可缓冲、吸振的是(D)
A.凸缘联轴器B.齿式联轴器C.万向联轴器D.弹性柱销联轴器
20.带传动的主要失效形式是带的(A)
A.疲劳拉断和打滑B.磨损和胶合C.胶合和打滑D.磨损和疲劳点蚀
1、机械的运动单元是(B)。
A、零件B、构件C、机构D、组件
2、铰链四杆机构中与机架相连,并能实现360度旋转的机构是(A)。
A、曲柄B、连杆C、摇杆D、机架
3、渐开线齿轮的齿廓曲线形状取决于(D)。
A、分度圆B、齿顶圆C、齿根圆D、基圆
4、在轮系中惰轮的作用(B)。
A、改动传动比B、改变转向
C、改变轮系的空间尺寸D、增加轮系的效率
5、下列失效形式中,哪一种(A)为滚动轴承的主要失效形式?
A、疲劳点蚀B、滚动体破裂C、保持架断裂D、胶合
6、带传动的弹性滑动现象是由于(A)而引起的。
A、带的弹性变形B、带与带轮的摩擦系数过小
C、初拉力达不到规定值D、带型选择不当
7、在计算平面机构中自由度时,如果两个以上的构件汇交在一处构成
回转副时,则会带来(C)。
A、虚约束B、局部自由度
C、复合铰链D、视具体情况而定
8、在蜗轮蜗杆传动中,蜗轮的轮缘通常采用青铜、蜗杆常采用钢制造,
这是因为其(D)。
A、加工性能好B、强度高
C、价格便宜D、减摩耐磨性好
9、公称直径相同时,细牙螺纹与粗牙螺纹相比,因细牙螺纹的螺距小,
内径大,故细牙螺纹(B)。
A、白锁性好,强度低B、白锁性好,强度高
C、白锁性好,强度高D、白锁性差,强度低
10、在下列轴承中,只能承受径向力的轴承类型是(D)。
A、深沟球轴承B、圆锥滚子轴承
C、推力球轴承D、圆柱滚子轴承
1、设计凸轮时,若工作行程中αmax>[α],可采取哪种措施。
(B)
A、减小基圆半径rbB、增大基圆半径rbC、加大滚子半径rT
2、带传动的打滑现象首先发生在何处?
(B)
A、大带轮B、小带轮C、大、小带轮同时出现
3、平面内自由运动的构件有几个自由度?
(B)
A、1个B、3个C、无数个
4、一对齿轮要正确啮合,它们的(C)必须相等,
A、直径B、宽度C、模数D、齿数
5、为保证四杆机构良好的机械性能,(B)不应小于最小许用值。
A、压力角B、传动角C、极位夹角
6、欲提高蜗杆传动的效率,可采用哪种措施?
(A)
A、增大导程角B、增大蜗杆直径系数C、减小蜗杆头数
7、设计键联接的主要内容是:
①按轮毂长度确定键的长度②按使用要求确定键的类型③按轴径选择键的截面尺寸④对联接进行强度校核。
在具体设计时,一般按下列哪种顺序进行?
(B)
A、①—②—③—④B、②—③—①—④C、③—④—②—①
8、螺纹联接预紧的目的是什么?
(C)
A、增强联接的强度B、防止联接自行松脱C、保证联接的可靠性或密封性
9、只承受弯矩的轴是什么类型的轴?
(C)
A、传动轴B、转轴C、心轴
10、下列滚动轴承中哪类轴承的极限转速较高?
(A)
A、深沟球轴承B、圆锥滚子轴承C、推力球轴承
1、若机构由n个活动构件组成,则机构自由度为(C)
A、>3n B、=3n C、<3n
2、为使机构顺利通过死点,常采用在高速轴上装什么轮增大惯性?
(B)
A、齿轮B、飞轮C、凸轮
3、当曲柄为原动件时,下述哪种机构具有急回特性?
(C)
A、平行双曲柄机构B、对心曲柄滑块机构C、摆动导杆机构
4、凸轮机构中,从动件在推程按等速运动规律上升时,在何处发生刚性冲击?
(C)
A、推程开始点B、推程结束点C、推程开始点和结束点
5、带传动的中心距过大将会引起什么不良后果?
(A)
A、带产生抖动B、带易磨损C、带易疲劳断裂
6、渐开线在基圆上的压力角
为多大?
(A)
A、0°B、20°C、90°
7、蜗杆传动传动比的正确计算公式为(A)
A、
B、
C、
8、经校核,平键联接强度不够时,可采用下列措施中的几种?
①适当地增加轮毂及键的长度;②改变键的材料;③增大轴的直径,重新选键;④配置双键或选用花键。
(C)
A、①、②、③、④均可采用B、采用②、③、④之一
C、采用①、③、④之一D、采用①、②、④之一
9、齿轮减速器的箱体与箱盖用螺纹联接,箱体被联接处的厚度不太大,且需经常拆装,一般宜选用什么联接?
(A)
A、螺栓联接B、螺钉联接C、双头螺柱联接
10、刚性联轴器和弹性联轴器的主要区别是什么?
(A)
A、性联轴器内有弹性元件,而刚性联轴器内则没有
B、性联轴器能补偿两轴较大的偏移,而刚性联轴器不能补偿
C、性联轴器过载时打滑,而刚性联轴器不能
2、填空题(本大题共10小题,每小题1分,共10分)
1、构件是机器的__运动____单元体;零件是机器的__制造____单元体,分___通用___零件和__专用_____零件;部件是机器的_装配______单元体。
2、运动副是使两构件___、接触_____,同时又具有__确定相对运动_______的一种联接。
平面运动副可分为__低副______和___高副
3、机构处于压力角α=__90°__时的位置,称机构的死点位置。
曲柄摇杆机构,当曲柄为原动件时,机构___无___死点位置,而当摇杆为原动件时,机构__有__死点位置。
4、绘制凸轮轮廓曲线,需已知__基圆半径________、_从动件运动规律__________和凸轮的转向。
5、为保证带传动的工作能力,一般规定小带轮的包角α≥___120°_______。
6、渐开线标准直齿圆柱齿轮正确啮合的条件为_模数__和_压力角分别相等。
7.斜齿圆柱齿轮的重合度__大于__直齿圆柱齿轮的重合度,所以斜齿轮传动__平稳____,承载能力__高____,可用于__高速重载____的场合。
8.机械静联接又可以分为_可拆_____联接和_不可拆__联接,其中键联接、螺纹联接、销联接属于_可拆连接____。
9.螺纹联接防松的目的是防止______螺纹副的相对运动______,按工作原理的不同有三种防松方式:
__摩擦力防松__、__机械防松___、__永久防松__。
10.按轴的承载情况不同,可以分为转轴、_心轴_____、__传动轴_____。
21.在机构中采用虚约束的目的是为了改善机构的运动状况和_受力情况_____。
22.对于动不平衡的回转件,需加平衡质量的最少数目为__2______。
23.摆动导杆机构的极位夹角与导杆摆角的关系为__两者相等______。
24.在内啮合槽轮机构中,主动拨盘与从动槽轮的转向__相同______。
25.普通平键的剖面尺寸(b×h),一般应根据___轴径_____按标准选择。
26.链传动是依靠链轮轮齿与链节的啮合来传递运动和动力的,所以应属于__啮合______传动。
27.在一对齿轮啮合时,其大小齿轮接触应力值的关系是σH1__等于___σH2。
28.蜗杆传动的效率包括三部分,其中起主要作用的是_轮齿啮合时_______的摩擦损耗效率。
29.滑动轴承的转速越高,所选用的润滑油粘度越__大______。
30.联轴器型号是根据计算转矩、转速和_轴径_______从标准中选取的。
1、构件是机器的运动单元体;零件是机器的制造单元体;
部件是机器的装配单元体。
2、平面运动副可分为低副和高副,低副又可分为转动副和
移动副。
3、平面运动副的最大约束数为2。
4、在曲柄摇杆机构中,当曲柄等速转动时,摇杆往复摆动的平均速
度不同的运动特性称为:
急回特性。
5、为保证带传动的工作能力,一般规定小带轮的包角α≥120
。
6、凸轮机构是由机架、凸轮、从动件三个基本构件组成的。
7、轴按照受载性质区分,主要受弯矩的为心轴,主要受转矩
的轴为传动轴。
8、按照平面图形的形状,螺纹分为三角形螺纹、梯形螺纹和
锯齿形螺纹等。
9、按照工作条件,齿轮传动可分为开式传动和闭式传动
传动。
10、齿面磨损和因磨损导致的轮齿折断是开式齿轮传动的主
要失效形式。
1.平面运动副可分为__低副______和__高副_____,低副又可分为_转动副______和__移动副_____。
2.曲柄摇杆机构,当曲柄为原动件时,机构__无____死点位置,而当摇杆为原动件时,机构____有__死点位置。
3.当主动件等速连续转动,需要从动件做单向间歇转动时,可采用_槽轮机构___、___棘轮_机构。
4.如果从动件的运动规律相同,凸轮的基圆半径越大,其最大压力角_______越小_____。
5.普通V带传动的应力由三部分组成,即___拉力产生的拉应力___、___离心力产生的拉应力____和___弯曲变形产生的弯曲应力___。
带中最大应力发生在__带绕入小带轮处_,带的主要失效形式为__打滑________和__疲劳破坏______。
6.正常齿渐开线标准直齿圆柱齿轮,不发生根切的最小齿数
=___17___,而短齿,不发生根切的最小齿数
=14___。
7.齿轮传动的五种失效形式分别为__轮齿折断___、_齿面点蚀_____、_____齿面磨损__、__齿面胶合___、___塑性变形_____。
软齿面闭式齿轮传动,其主要失效形式为__齿面点蚀______;高速重载齿轮传动,其主要失效形式为_齿面胶合___;开式齿轮传动,其主要失效形式为__齿面磨损_____。
8.普通螺纹牙型角α=_60°__,螺纹的公称直径是螺纹的__大径___,同一公称直径按螺距大小,分为___粗牙__和__细牙__。
一般联接多用_粗牙___螺纹。
三、分析题(本大题共2小题,每小题6分,共12分)
32.试分析只受预紧力F′作用的单个螺栓联接的应力情况,写出其强度计算公式,并指出公式中每个参数的物理意义。
解.螺栓受到拉应力σ和扭转剪应力τ的作用σ=
≤[σ]σ—拉应力,d1—螺栓最小直径,[σ]—许用拉应力。
1、铰链四杆机构有曲柄存在的条件是?
答:
机架或连架杆中必有一杆为最短杆;最短杆与最长杆的长度之和小
于或等于其他两杆的长度之和,两者同时满足时,机构中才有曲柄
存在,否则机构只能为双摇杆机构。
3、简述螺纹的中径、螺距、导程、螺旋升角与牙型角?
答:
中径:
轴向剖面内牙厚与牙间宽相等处的假想圆柱面直径;
螺距:
相邻两牙在中径圆柱面的母线上对应两点间的轴向距离;
导程:
同一螺旋线上相邻两牙在中径圆柱面的母线上对应两点间的
轴向距离;
螺旋升角:
中径圆柱面上螺旋线的切线与垂直于螺旋线轴线平面的
夹角;
牙型角:
轴向平面内螺纹牙型两侧边之间的夹角。
3、为什么螺纹连接通常要防松?
常用的防松方法有哪些?
防止螺纹副之间的相对滑动,常用的防松方法有摩擦力防松、机械法防松、其它方法防松。
4、轴按所受载荷的不同分为哪三种?
常见的轴大多属于哪一种?
轴按所受载荷的不同,可分为转轴、心轴、传动轴,常见的轴大多属于转轴。
33.计算图示机构的自由度,若含有复合铰链,局部自由度和虚约束请明确指出。
解:
(1)F处为复合铰链,H处(或I处)为虚约束,应除去
(2)计算自由度:
n=6,PL=8,PA=1
F=3n-2P1—PH=3×6-2×8-1=1
34.已知一对外啮合标准直齿圆柱齿轮传动的标准中心距a=108mm,传动比i12=3,小齿轮的齿数z1=18。
试确定大齿轮的齿数z2、齿轮的模数m和两轮的分度圆直径、齿顶圆直径。
解:
∵i12=
=3∴Z2=i12Z1=3×18=54
∵a=
(z1+z2)∴m=
=3mm
d1=mz1=3×18=54mmd2=mz2=3×54=162mm
da1=d1+2ha*m=54+6=60mmda2=d2+2ha*m=162+6=168nn
35.在图示传动装置中,已知各轮齿数为:
z1=20,z2=40,z3=20,z4=30,z5=80,运动从Ⅰ轴输入,Ⅱ轴输出,nⅠ=1000r/min,转动方向如图所示。
试求输出轴Ⅱ的转速nⅡ及转动方向。
解:
这是一个混合轮系:
齿轮3、4、5和系杆H组成一个行星轮系;齿轮1、2组成一个定轴轮系。
对于3、4、5、H组成的行星轮系,有
i
将n5=0代入上式得
即
=1+4=5…
(1)对于1、2齿轮组成的定轴轮系,有i
即
=-2…
(2)联立解
(1)、
(2)式,并考虑到nⅠ=n1,n2=nH,n3Ⅱ得
将nⅠ=1000r/min代入,得nⅡ=-2500r/min负号说明nⅡ转向与nⅠ转向相反。
36.某轴用一对圆锥滚子轴承支承,外圈窄边相对安装,已知两轴承所承受的径向载荷分别为FrⅠ=9000N,FrⅡ=5000N,其内部轴向力分别为FSⅠ=2430N,FSⅡ=1350N,传动件作用于轴上的轴向力FA=1000N,判断系数e=0.32,当Fa/Fr≤e时,X=1,Y=0,当Fa/Fr>e时,X=0.4,Y=1.88。
试分别计算出轴承的当量动载荷。
36.轴向力:
FSⅠ+FA=2430+1000=3430N>SⅡ
轴承Ⅰ被放松FaⅠ=FSⅠ=2430N
轴承Ⅱ被压紧FaⅡ=FSⅡ=3430N
当量动载荷
FaⅠ/FrⅠ=2430/9000=0.27 XⅠ=1YⅠ=0 PⅠ=XⅠFrⅠ=9000N FⅡ/FrⅡ=3430/5000=0.686>e XⅡ=0.4YⅡ=1.88 PⅡ=XⅡFYⅡ+YⅡFaⅡ=0.4×5000+1.88×3430=12672.6N 1、一普通V带传动,已知带的型号为A,两轮基准直径分别为150mm和400mm,初定中心距a=450mm,小带轮转速为1460r/min。 试求: (1).小带轮包角; (2).选定带的基准长度Ld; (3).不考虑带传动的弹性滑动时大带轮的转速; (4).滑动率=0.015时大带轮的实际转速; (5).确定实际中心距。 解: 1)小带轮包角: 2)确定带的基准长度: 由表12.3取 3)不计弹性滑动 4)考虑滑动率时,实际转速 5)实际中心距: 2、图示四杆机构中,已知a=60mm,b=150mm,c=120mm,d=100mm。 取不同构件为机架,可得到什么类型的铰链四杆机构? (7分) 因为最短构件与最长构件长度之和小于等于另外两构件的长度之和,满足构件的长度和条件,所以取AB为机架,得双曲柄机构;取BC或AD为机架,得曲柄摇杆机构;取CD为机架,得双摇杆机构; 3、一对外啮合齿轮标准直齿圆柱齿轮传动,测得其中心距为160mm,两齿轮的齿数分别为Z1=20,Z2=44,求两齿轮的主要几何尺寸。 (7分) m=5;d1=100;d2=220;da1=100+10=110;da2=220+10=230;df1=100-12.5=87.5;df2=220-12.5=207.5;p=3.14*5=15.7;s=e=7.85 1、说明机构具有确定相对运动的条件,并判断机构运动是否确定? 1、解: 机构具有确定相对运动的条件是: 机构的自由度数等于机构中接受外界给定运动规律的原动件的个数。 机构中,n=9,Pl=12,PH=1F=3n-2Pl-PH=2=W>0,所以机构运动确定。 C处复合铰链,E处虚约束,F处局部自由度 2、已知四杆机构中各构件长度LAB=55mm,LBC=40mm,LCD=50mm,LAD=25mm。 要求: (1)指出连架杆存在曲柄的条件 (2)哪个构件固定可以获得曲柄摇杆机构? 哪个构件固定可以获得双摇杆机构? 哪个构件固定可以获得双曲柄机构? 解: 连架杆是曲柄的条件: (1)构件的长度和条件: 最短构件与最长构件长度之和小于等于另外两构件的长度之和; (2)最短构件条件: 连架杆和机架之一为最短构件。 取AD为机架,得双曲柄机构;取AB或CD为机架,得曲柄摇杆机构;取BC为机架,得双摇杆机构。 3、已知图示的轮系中各齿轮的齿数为Z1=15,Z2=20,Z2′=65,Z3=20,Z3′=15,Z4=65,试求轮系的传动比i1H。 为机架,得双摇杆机构。 解: 定轴轮系传动比i12=n1/n2=z2/z1=4/3,n2=0.75n1 行星轮系传动比i2′4H=(n2′-nH)/(n4-nH)=z3.z4/z2’.z3’=4/3将n2’=n2=0.75n1,n4=0代入上式,得i1H=n1/nH=-4/9 4、某标准直齿圆柱齿轮,已知齿距p=12.566mm,齿数z=25,正常齿制。 求该齿轮的分度圆直径d、齿顶圆直径da、、齿根圆直径df、基圆直径db、、齿高h及齿厚s。 解、P=12.566mm,m=4mm;分度圆直径d=mz=4╳25=100mm;基圆直径db=dcos20º=94mm; 齿顶圆直径da=m(Z+2ha﹡)=108mm;齿根圆直径df=m(Z-2ha﹡-2c﹡)=90mm;齿高h=(2ha﹡ +c﹡)=9mm;齿厚s=0.5p=6.283mm
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