机械设计基础考试(专升本)试题及答案

《机械设计基础》试题一
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.σωω
=-
max min B. σωω
=
+
max min
2
C. σωω
ω
=
-
max min
m
D.
σ
ωω
ωω
=
-
+
max min
max min
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Y
FS
值有关的参数是( C )
A.工作齿宽b
B.模数m
C.齿数z
D.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.m t1=m a2, αt1=αa2,γ=β
B.m a1=m t2, αa1=αt2,γ=β
C.m t1=m a2, αt1=αa2,γ=-β
D.m a1=m a2, 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 二、填空题(本大题共10小题，每小题1分，共10分)
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σH 1=σH 2。

28.蜗杆传动的效率包括三部分，其中起主要作用的是齿轮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。

三、分析题(本大题共2小题，每小题6分，共12分)
31.已知在一级蜗杆传动中，蜗杆为主动轮，蜗轮的螺旋线方向和转动方向如图所示。

试将蜗杆、蜗轮的轴向力、圆周力、蜗杆的螺旋线方向和转动方向标在图中。

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。

四、计算题(本大题共4小题，每小题6分，共24分)
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。

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i 12=3,小齿轮的齿数z 1=18。

试确定大齿轮的齿数z 2、齿轮的模数m 和两轮的分度圆直径、齿顶圆直径。

35.在图示传动装置中，已知各轮齿数为：z 1=20, z 2=40, z 3=20, z 4=30, z 5=80，运动从Ⅰ轴输入，Ⅱ轴输出，n Ⅰ=1000r/min,转动方向如图所示。

试求输出轴Ⅱ的转速n
Ⅱ
及转动方向。

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F r Ⅰ=9000N,F r Ⅱ=5000N ，其内部轴向力分别为F S Ⅰ=2430N,F S Ⅱ=1350N,传动件作用于轴上的轴向力F A =1000N,判断系数e=0.32,当F a /F r ≤e 时，X=1,Y=0,当F a /F r >e 时，X=0.4，Y=1.88。

试分别计算出轴承的当量动载荷。

五、设计题(本大题共2小题，每小题7分，共14分)
37.图示为一偏置式直动尖底从动件盘形凸轮机构。

已知从动件尖底与凸轮廓线在B 0
点接触时为初始位置。

试用作图法在图上标出：
(1)当凸轮从初始位置转过ϕ1=90°时，从动件走过的位移S 1； (2)当从动件尖底与凸轮廓线在B 2点接触时，凸轮转过的相应角度ϕ2。

说明：(1)不必作文字说明，但必须保留作图线；
(2)S
1和
2
只需在图上标出，不必度量出数值。

38.图示为用一对圆锥滚子轴承外圆窄外圈窄边相对安装的轴系结构。

试按例①所示，
指出图中的其它结构错误(不少于7处)。

(注：润滑方式、倒角和圆角忽略不计。

)
参考答案
一、单项选择题(本大题共20小题，每小题2分，共40分)
1.A
2.B
3.D
4.A
5.C
6.B
7.A
8.C
9.A 10.C
11.A 12.C 13.B 14.B 15.A 16.C 17.B 18.B 19.D 20.A
二、填空题(本大题共10小题，每小题1分，共10分)
21.受力情况 22.2 23.两者相等 24.相同 25.轴径
26.啮合 27.等于 28.轮齿啮合时 29.大 30.轴径
三、分析题(本大题共2小题，每小题6分，
共12分)
31.蜗轩转动方向如图所示 蜗杆为右旋
F t2与蜗轮分度圆相切，指向左端 F t1与蜗杆分度圆相切，指向右端 F a1与蜗杆轴线平行，指向右 F a2与蜗轮轴线平行，指向左
32.螺栓受到拉应力σ和扭转剪应力τ的作用 σ=
134
12.'F d π ≤［σ］ σ—拉应力，d 1—螺栓最小直径，［σ］—许用拉应力。

四、计算题(本大题共4小题，每小题6分，共24分) 33.(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, P L =8, P A =1 F=3n-2P 1—P H =3×6-2×8-1 =1 34.∵i 12=
z z 2
1
=3 ∴Z 2=i 12Z 1=3×18=54 ∵a=
m 2
(z 1+z 2) ∴m=
22108
1854
12a z z +=
⨯+ =3mm d 1=mz 1=3×18=54mm d 2=mz 2=3×54=162mm d a1=d 1+2h a *m=54+6=60mm d a2=d 2+2h a *m=162+6=168nn
35.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 420
80
355335
-=-=-=--=z z n n n n H H H
将n 5=0代入上式得
n n n H H 34--=- 即 n
n H
3=1+4=5 (1)
对于1、2齿轮组成的定轴轮系，有 i 12122140202=
-=-=-n n z z 即n n 12
=-2…(2) 联立解(1)、(2)式，并考虑到n Ⅰ=n 1, n 2=n H ,n 3=n Ⅱ得 n n II I =-5
2
将n Ⅰ=1000r/min 代入，得n Ⅱ=-2500r/min 负号说明n Ⅱ转向与n Ⅰ转向相反。

36.轴向力：F S Ⅰ+F A =2430+1000=3430N>S Ⅱ 轴承Ⅰ被放松 F a Ⅰ=F S Ⅰ=2430N 轴承Ⅱ被压紧 F a Ⅱ=F S Ⅱ=3430N 当量动载荷
F a Ⅰ/F r Ⅰ=2430/9000=0.27<e X Ⅰ=1 Y Ⅰ=0 P Ⅰ=X ⅠF r Ⅰ=9000N
F a Ⅱ/F r Ⅱ=3430/5000=0.686>e X Ⅱ=0.4 Y Ⅱ=1.88
P Ⅱ=X ⅡF Y Ⅱ+Y ⅡF a Ⅱ=0.4×5000+1.88×3430=12672.6N 五、设计题(本大题共2小题，每小题7分，共14分)
37.如图所示，正确作出偏距圆，按-ω方向转90°，在图上正确标出S 1 过B 2点作偏距圆切线，正确标出ϕ2角
38. (1)缺少调整垫片；
(2)轮毂键槽结构不对；
(3)与齿轮处键槽的位置不在同一角度上；
(4)键槽处没有局部剖；
(5)端盖孔与轴径间无间隙；
(6)多一个键；
(7)齿轮左侧轴向定位不可靠；
(8)齿轮右侧无轴向定位；
(9)轴承安装方向不对；
(10)轴承外圈定位超高；
(11)轴与轴承端盖相碰。

《机械设计基础》试题二
一、选择填空题（有7小题，每题2分,共14。

在每小题的选项中，只有一项是符合题目要求的，把所选项的字母填在题中的横线上）
1.家用缝纫机踏板机构属于＿ A ＿机构；
A)曲柄摇杆，B)双曲柄，C)双摇杆
2.V
A)
3.
A)带的长度，B)传动的中心距，C)带的离心力，D)带的弯曲应力
4.标准蜗杆传动中，如果模数m不变，增大蜗杆特性系数q，则蜗杆的刚度将＿＿；
A)增大， B)减少， C)增大或减少， D)不变
5.普通螺纹的公称直径是＿ A ＿径；
A)大， B)小， C)中
6.齿轮弯曲强度计算中所用的齿形系数Y F的大小与齿轮的＿ A ＿有关；
A)齿数， B)模数， C)齿宽
7.齿轮的渐开线形状取决于它的＿C＿。

A)齿顶圆， B)分度圆， C)基圆， D)齿根圆
二、填空题（有4小题，16个空，每空1分,共16分。

把答案填在题中横线上）
8.机构运动简图是____ , , 的简单图形。

9.6105(旧标准代号105)轴承，精度是_______、内径为________、________系列的___________轴承；
10.工作中只受弯矩不受转矩的轴叫作心轴，只受转矩不受弯矩的轴叫作传动轴，同时受弯矩和转矩的轴叫作转轴，自行车的前轴是心轴，中轴是转轴，后轴是心轴；11.平键联接靠___________________传递转矩，楔键联接靠___________________传递
转矩，楔键联接的主要缺点是___________________________；
三、问答题（有3小题，每题5分,共15分）
12.对轴瓦材料的主要要求有哪些？
13.螺纹联接有哪几种基本类型?它们各适用于什么场合？
14.典型的滚动轴承由哪些基本元件组成？它们的作用是什么？
四、改错题（有1小题，每题2分，共2分，圈出题中文字错误处，并用线引在题外的空白处改正）
15.最大应力σmax值相同，循环特征r分别是+1、0、-1的应力，其中r=+1的应力最易使零件疲劳损伤。

五、计算题（有4小题，分别为5分，8分，8分，8分，共29分）
16.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，应指出。

17.不完全液体润滑（混合润滑）
径向滑动轴承，d=60mm，宽径比B/d=1.2，轴承材料的[p]＝5MPa，[V]=3m/s，[pV]=10MPa.m/s。

求当n=600r/min时，轴承允许的最大载荷为多少。

18.一起重吊钩通过尾部螺纹拧上螺母挂在吊具的孔中（看作松螺栓联接）已知载荷Q=25kN，吊钩材料为35钢，许用应力[σ]=60N/mm2，试求吊钩尾部螺纹的小径。

19.已知V带传动中，最大传递功率P=8kW，带的速度v=10m/s，若紧边拉力F1为松边拉力F2的2倍，此时小带轮上包角α1=120︒，求：（1）有效拉力F e；（2）紧边拉力F1；（3）当量摩擦因数fˊ。

六、作图题（有4小题，每题2.5分，共10分）
20.画出普通螺栓联接的结构图；
21.对图所示的机构，用作图法找出滑块C的两个极限位置。

22．画出普通平键A型、B型、C型的形
状；
23．按μl=1mm/mm画出模数m=10mm，α=20°的标准齿条齿廓，最少三个齿；
七、结构改错题（每指出一处,并正确说明错误内容的,得2分,总分为10分）
24.图中为一对圆锥滚子轴承支承的轴系，齿轮油润滑，轴承脂润滑，轴端装有联轴器。

试指出图中的错误（在图中错误处写出序号①②③…），并按序号简要说明错误的内容，不必在图中改正。

参考答案
一、选择填空题（有7小题，每题2分,共14分）
1.A
2.B
3.D
4.A
5.A
6.A
7.C
二、填空题（有4小题，16个空，每空1分,共16分）
8.用简单的线条和规定的符号代表构件和运动副，并按一定比例绘制各运动副的相
对位置，因而能说明机构各构件间相对运动关系
9.P0，25，特轻，深沟球；
10.心，传动，转，心，转，心；
11.挤压，摩擦，对心性不好；
三、问答题（有3小题，每题5分,共15分）
12.答：(1) 强度、塑性、摩擦顺应性和嵌入性好；(2) 跑合性、减摩性和耐磨性好；
(3) 耐腐蚀性强； (4) 润滑性和导热性良好； (5) 工艺性好
13.答:
14.答：内圈，内圈用来和轴颈装配。

外圈，外圈用来和轴承座装配。

滚动体，滚动体的作用是当内圈、外圈相对转动时，滚动体在内、外圈的滚道间滚动，从而形成滚动摩擦。

保持架，保持架的作用是避免相邻的滚动体直接接触。

四、改错题（有1小题，每题2分，共2分）
15.答： r=+1→r=-1
五、计算题（有4小题，分别为6分，8分，8分，8分，共30分）
16.(本小题6分)
B处存在局部自由度。

F n p p =--=⨯-⨯-=32362811L H 17.(本小题8分)
[]V dn V =
⨯=⨯⨯⨯=<ππ60100060600
601000188.m /s
由[]p F Bd
p =
1
≤；B d ==⨯=12126072..mm 得 []F p B d 15726021600216≤⨯⨯=⨯⨯==N kN .
由[]pV F Bd
V pV =
2
≤得 []F pV B d V 2107260
1882297822≤⨯⨯=
⨯⨯==/.
.7 N .98 kN
所以轴承允许的最大载荷为[]F F 12,min ，即F F max ==121.6 kN 18. (本小题8分)解:由松螺栓联接的设计公式得螺纹小径为
19. (本小题8分)解:
有效拉力F e =1000P /v =1000×8/10=800 N (2分) 又知:F 1-F 2= F e ,F 1=2F 2
则紧边拉力 F 1=2 F e =1600 N (3分) 根据欧拉公式
得 当量摩擦系数f '=ln(F 1/F 2)/α=ln2/(3.14×120/180) =0.693/2.0933=0.331 (3分)
六、作图题（有5小题，每题2分，共10分）
mm
Q d 033.2360
14.310254][43
1=⨯⨯⨯==σπf e F F α=2
1
20.答：见图1 21.答：见图2
22.答:利用曲柄与连杆共线时，滑块达到极限位置这一知识，以A 为圆心，分别以BC-AC 和BC+AC 为半径画圆，与导路的两个交点C 1和C 2即可得到滑块C 的两个极限位置，如图3所示
23.答：见图5
24.答：根据齿距p =πm =3.14×10=31.4mm,齿顶高h a =m =10mm,齿根高
h f =1.25m =12.5mm,齿廓压力角α=20°画出的图见图6
七、结构改错题（每指出一处,并正确说明错误内容的,得2分,总分为10分）
25.答:错误处见图
1)键的位置应与齿轮处在同一直线上，而且结构不正确；
2)轴承盖孔径应大于轴径，避免接触；
3)此处不应有键联接；
4)轴长应短于轮毂长度，保证轴套压紧齿轮；
5)轴应有轴环，使齿轮定位；
6)轴承应正装；
7)轴不应与轴承盖相碰，且不需这么长；
8)左右两轴承盖与箱体间应有调整垫片；
9)两轴承内侧应加封油环；
10)箱体加工面与非加工面未分开；
11)齿轮啮合的画法不对；
12)两齿轮的宽度应不等，B1=B2+（3～5）；
13)右端轴承缺中心线；
14)箱体机座孔的投影线漏画；
15)右轴承盖缺联接螺钉；
16)左轴承盖的加工面与非加工面未分开。

每指出一处，并正确说明错误内容的，得2分，超过5个，得满分10
《机械设计基础》试题三
一、选择填空题（有8小题，每题2分,共16。

在每小题的选项中，只有一项是符合题目要求的，把所选项的字母填在题中的横线上）
1.用于制造滚动轴承套圈及滚动体的常用材料是＿＿； A)45， B)GCr15， C)HT200， D)Q235
2.＿＿决定了从动件的运动规律；
A)凸轮转速，B)凸轮轮廓曲线，C)凸轮的形状
3.一对标准齿轮传动，大小齿轮齿面接触应力分别为σH 1 ，σH 2，则存在＿＿； A)σH 1>σH 2，B)σH 1 <σH 2，C)σH 1 =σH 2
4.两个被联接件之一较厚，材料较软，强度较低，且需要经常装拆时，所用的螺纹联接应为＿＿联接； A)螺栓，B)双头螺柱，C)螺钉，D)紧定螺钉
5.带传动与齿轮传动相比的一个优点是＿＿；
A)可缓和冲击、吸收振动，B)传动比稳定，C)寿命长，D)效率高 6.按弯扭合成计算轴的强度时，计算当量弯矩公式
中的系数α是考虑＿＿；
A)材料抗弯与抗扭的性能不同，B)弯曲应力和扭转切应力的循环性质不同， C)强度理论的要求
7.齿轮根切的现象发生在＿＿的场合；
A)齿数较少， B)齿数较多， C)模数较小 ，D)模数较大 8.不能保证固定不变的传动比的传动是＿＿； A)齿轮传动， B)带传动， C)蜗杆传动
二、填空题（有6小题，16个空，每空1分,共16分。

把答案填在题中横线上） 9.以凸轮的理论轮廓曲线的最小半径所做的圆称为________； 10.
渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是________、________；
11.对钢制闭式齿轮传动，当HB ≤350时，主要失效形式为__________和__________，应按_______________强度设计，并按_________________强度进行校核计算；
12.直齿标准齿轮的基本参数（用符号表示）是______、______、______、______、c *； 13.凸轮机构主要由___________、___________和固定机架三个基本构件组成；
14.在铰链四杆机构中，能作整周连续旋转的构件称为___________，只能往复摇摆某一角度的构件称为___________，直接与两连架杆相连接，借以传递运动和动力的构件称为___________； 三、问答题（有4小题，每题5分,共20分）
15.螺纹联接的防松方法，按工作原理来分可分为哪几种？要求每一种举一例。

16.什么是滚动轴承的基本额定寿命和基本额定动载荷？
17.试解释带传动中弹性滑动和打滑现象。

弹性滑动和打滑会引起什么后果？二者都可以避免吗？ 18.铰链四杆机构的基本形式有几种?
四、改错题（有1小题，每题2分，共2分，圈出题中文字错误处，并用线引在题外的空白处改正） 19.仅承受扭矩的轴叫转轴。

五、计算题（有4小题，分别为5分，8分，9分，8分，共30分） 20.下图为某深沟球轴承的载荷P 与寿命L 的关系曲线，试求： 1）此轴承的基本额定动载荷C ；
2）若轴承当量动载荷P ＝0.1C ，轴承转速n =1000r/min ，轴承寿命L h 为多少？
21.有一滑动轴承，其轴颈直径d =100mm ，B /d =1.4，[p ]＝8MPa ，[V ]=3 m/s ，[pV ]=15MPa .m/s ，转速n =500r/min ，问此轴承允许最大工作载荷为多少？
mm ，）的螺钉固定一牵引钩。

若螺钉材料为Q235钢，屈服极限σS MPa =240，
K f =12.,接合面摩擦因数μ=0.2，求其允许的牵引力F R ()2
2T M M V
α+=
23.一对外啮合标准直齿圆柱齿轮，已知模数m =2mm ，齿数z 1=25，z 2=75。

求齿距p ，全齿高h ，分度圆直径d 1，d 2，齿顶圆直径d a 1，齿根圆直径d f 2，标准中心距a 和传动比i 。

六、分析题（有1小题，每题6分，共6分）
24.按图所示铰链四杆机构中的尺寸，分别确定各机构的名称。

七、作图题（有2小题，每题5分,共10分） 25.请画出螺栓联接式蜗轮结构图（剖面图）。

26.试分析图中受单向轴向力F a
参考答案
一、选择填空题（有8小题，每题2分,共16分）
1.B
2.B
3.C
4.B
5.A
6.B
7.A
8.B 二、填空题（有12小题，16个空，每空1分,共16分）
9.基圆
10.m 1=m 2，α1=α2；
11.点蚀，轮齿折断，接触，弯曲； 12.z ，m ，α，h a *； 13.凸轮，从动件； 14.曲柄，摇杆，连杆；
三、问答题（有5小题，每题4分,共20分）
15.答：摩擦防松，如用对顶螺母，弹簧垫圈，自琐螺母等。

机械防松，如开口销与六角开槽螺母，止动垫圈，串联钢丝等。

其它防松，如铆冲，胶粘等
16.答：按一组轴承中10％的轴承发生点蚀失效，而90％的轴承不发生点蚀失效前轴承内外圈的相对转数（以106为单位）或工作小时数作为轴承的寿命，并把这个寿命叫做基本额定寿命。

滚动轴承基本额定动载荷，就是使轴承的基本额定寿命恰好为106转时，轴承所能承受的载荷。

17.答：带传动的弹性滑动与打滑的主要区别是弹性滑动是局部滑动，会引起传动比不准,是不可避免的；打滑是全面滑动，将是带的磨损加剧，从动轮的转速急剧降低，甚至使传动失效，这种情况应当避免。

18.答: 铰链四杆机构的基本型式有三种:曲柄摇杆机构;双曲柄机构; 双摇杆机构 四、改错题（有1小题，每题2分，共2分） 19.答：转轴→传动轴
五、计算题（有4小题，分别为5分，8分，9分，8分，共30分） 20.(本小题5分)
1)C ＝45000N 2)L n C P C C
h ==⨯=166701667010000116670 h 3
()(.)ε 21.(本小题8分) B d ==⨯=1414100140 mm ..
[]F dB p ==⨯⨯=1001408112000 N
V dn =⨯=
⨯⨯⨯=ππ/().601000100500
601000
262m /s
[]pV p ==⨯15262.
所以p =
=15
262
5725 MPa .. 由此得F =⨯⨯=572510014080150.N
所以，允许最大工作载荷为80150N 。

22.(本小题9分) 许用拉应力[][]
MPa 0156.1/240S S
===
S σσ
螺钉数z ＝2，接缝面数m =1，则所需预紧力
R R
R f 32
12.02.1F F mz F K F =⨯⨯==
'μ， 强度条件为 []σπ≤2
14
3.1d F '
[]
N 19213
3.14150
376.83
3.14221R =⨯⨯⨯⨯=
⨯⨯πσπd F ≤
23.解：由已知条件
齿距 p =πm =3.14×2=6.28mm 全齿高 h =2.25m =2.25×2=4.5mm 分度圆直径 d 1=m z 1=2×25=50mm d 2=m z 2=2×75=150mm 齿顶圆直径 d a 1= d 1+2m =50+2×2=54mm
齿根圆直径 d f 2= d 2-2.5m =150-2.5×2=145mm 标准中心距 a =( d 1+ d 2)/2=(50+150)/2=100mm 传动比 i = z 2/ z 1=75/25=3 (每个答案1分,共8分)
六、分析题（有1小题，每题6分，共6分）
24．答：a ）双曲柄机构；b ）曲柄摇杆机构；c ）双摇杆机构；d ）双摇杆机构(
七、作图题（有2小题，每题2分,共12分） 25.(本小题5分)
26.(本小题5分)不合理结构：
1）受轴向力方向应为轴承“大口”指向“小口”，图中轴承装反；2的弹性挡圈无必要。

《机械设计基础》试题四
一、填空题（每空1分，共20分）
1．一个没有任何约束的物体，它有 个自由度。

2．带传动的主要失效形式是 、 及带与带轮的磨损。

3．平键联接靠键和键槽的 传力，高度方向有 ，不会影响轴与轴 上零件的对中。

4．常用的滑动轴承材料分为金属材料、 和______________ 三类。

5．受轴向外载荷的螺栓联接，其螺栓的轴向总载荷等于工作载荷与 之和。

6．行程速比系数K 是表示铰链四杆机构 性质的参数。

7．既受到扭矩又受到弯距的轴称为 。

8．在用范成法加工齿轮时，若被加工齿轮的齿数小于 ，则可能出现根切现象。

9．零件受载时在传力的接触表面上会产生应力，其中面接触传力为 应力，点、线接触传力为 应力。

10．在凸轮机构的设计中，适当加大凸轮的 是避免机构发生运动失真的有效措施。

11．螺杆相对于螺母转过一周时，它们沿轴线方向相对移动的距离是螺旋的 。

12．在V 带传动设计中，限制带轮最小直径主要是为了限制带传动中的 。

13．开式齿轮传动的主要失效形式是 和 。

14．滚动轴承的配合制度是轴承与轴的配合为 ，轴承与轴承座孔的配合为 。

二、计算题（每小题20分，共60分）
1．计算下列结构的自由度，并指出机构中的复合铰链、虚约束。

2．在图示锥齿轮组成的行星轮系中，各齿轮数120Z =，Z2=27，Z2’=45，340Z =，已知齿轮1的转速1n =330r/min ，试求转臂H 的转速nH(大小与方向)。

3．有一轴用一对46309轴承支承，轴承的基本额定动负载r C =48.1kN ，内部轴向力S=0.7Fr ，已知轴上承力R F =2500N ，A F =1600N ，轴的转速n=960r/min ，尺寸如图所示。

若取载荷系数p f =1.2，试计算轴承的使用寿命。

参考答案
一、填空题（每空1分，共20分）
1．6 2．打滑 疲劳破坏 3．侧面 间隙 4．非金属材料 粉末冶金材料 5．剩余预紧力 6．急回运动 7．转轴 8．17 9．挤压 接触 10．基圆半径 11．导程 12．弯曲应力 13．磨损 轮齿折断 14．基孔制 基轴制 二、计算题（每小题20分，共60分）
1．解（共20分）
（1） 活动构件数n=5，低副数 P L =7，高副数P H =0 （3分）
因此自由度数 F=3n-2P L -P H =3*5-2*7=1 （5分） C 为复合铰链 （2分）
（2） 活动构件数n=5，低副数 P L =7，高副数P H =0 （3分）
因此自由度数 F=3n-2P L -P H =3*5-2*7=1 （5分）
F 、
G 为同一个移动副，存在一个虚约束。

（2分）
2．解（共20分）：
（1）判断转化轮系齿轮的转动方向 由画箭头法可知，齿轮1与齿轮3的转动方向相反。

（2分） （2）转化轮系传动比关系式
e
F a /F r ≤e
F a /F r ＞e X
Y X Y 0.7 1
0.41
0.85
'
21323113Z Z Z Z n n n n i H H
H ⋅⋅-=--=
（8分）
（3）计算转臂H 的转速H n 代入13330,0n n ==及各轮齿数
3302740
020453306
15
150/min
H H H H n n n n r -⨯=-
-⨯-
+=-=
转臂H 的转动方向与齿轮1相同。

（10分） 3．解（共20分） （1）计算径向负荷
A F R
由力矩平衡 F r2×200- F R ×300+ F A ×40=0
F r2= (F R ×300- F A ×40)/200=(2500×3000-1600×40)/200=3430N
F r1= F r2- F R =3430-2500=930N （5分） （2）计算轴向负荷 内部轴向力
S 1=0.7 F r1=0.7×930=651N S 2=0.7 F r2=0.7×3430=2401N
由S 1+ F A < S 2 ，可知轴承1为“压紧”轴承，故有 F a1= S 2- F A =2401-1600=801N
F a2= S 2=2401N （5分） （3）计算当量动负荷
轴承1：F a1/ F r1=801/930=0.86>e ；取X ＝0.41，Y ＝0.87 P 1=f p (X F r1+Y F a1)=1.2×(0.41×930+0.87×801)=1294N 轴承2：F a2/ F r2=0.7=e ；取X=1,Y=0 P 2=f p ×F r2=1.2×3430=4116N ∵ P 2> P 1
∴ 取P=P 2=4116N 计算轴承寿命。

（7分）
（4）计算轴承寿命
L h =(106/60n)( C t /P)ε= 〔106 /(60×960)〕×(48.1×103/4116)ε=27706h （3分）
《机械设计基础》试题五
一．选择题(每题2分，共20分)
1．齿轮采用渗碳淬火的热处理方法，则齿轮材料只可能是（…）。

Ａ．45号钢 B ．ZG340~640 C ．20Cr D ．38CrMnAlA 2．一对标准渐开线圆柱齿轮要正确啮合，它们的（…）必须相等。

A ．直径d B ．模数m C ．齿宽b D ．齿数z 3．蜗杆传动是（…）
A ．啮合传动
B ．在中间平面内，蜗轮蜗杆啮合相当于斜齿轮直齿轮啮合
C ．传动效率高
D ．传动比不大
4．带传动是依靠（…）来传递运动和功率的。

A ．带与带轮接触面之间的正压力
B ．带与带轮接触面之间的摩擦力
C ．带的紧边拉力
D ．带的松边拉力 5．带张紧的目的是（…）
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 ．使带具有一定的初拉力 6．型号为7210AC 轴承的轴承套圈内径为（…）
A ．72
B ．10
C ．50
D ．210 7．键的剖面尺寸bXh 通常是根据（…）从标准中选取。

A ．传递的转矩
B ．传递的功率
C ．轮毂的长度
D ．轴的直径 8．联轴器与离合器的主要作用是（ ）。

A ．缓冲、减振
B ．传递运动与转矩
C ．防止机器发生过载
D ．补偿两轴的不同心或热膨胀 9．728H Φ的孔与627p Φ轴可以是（…）。

A ．过盈配合
B ．间隙配合
C ．过渡配合
D ．非配合连接
10．当螺纹公称直径、牙型角、螺纹线数相同时，细牙螺纹的自锁性能比粗牙螺纹的自锁性能（…）。

A ．好 B ．差 C ．相同 D ．不一定
二．填空题（每空1.5分，共30分）
1．采用凸台或沉头座孔做为螺栓头或螺母的支承面是为了（ ） 2．自行车的中轴是（ ）轴，而前轮轴是（ ）轴。

3．平键B20X80 GB1096-79中，20X80是表示 （ ）。

4．滚子链16A —1X88 GB/T 1243-97的节距为（ ）。

5．平底垂直于导路的直动推杆盘形凸轮机构中，其压力角等于（ ）。

6．一台机器空运转。

对外不做功，这时机器的效率等于（ ）。

7．对于四杆曲柄摇杆机构，如果以曲柄作为机架，则该机构为（ ）。

8．当平面连杆机构在死点位置时，此时的传动角为（ ）。

9．平面机构具有确定运动的条件是（ ）。

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

11．外力撤消后构件上能完全消失的变形称为（ ），不能完全消失而残留的永久变形称为（ ）。

12．在铰链四杆机构中，存在曲柄的必要条件是（ ）和（ ） 。

13．在设计凸轮机构时，凸轮基圆半径取得越（ ），所设计的机构越紧凑，但是压力角（ ），使机构的工作情况变坏。

14．渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是两齿轮（ ）和（ ）必须分别相等。

15．斜齿圆柱齿轮的标准模数是（ ）。

直齿圆锥齿轮的标准模数是（ ）。

16．渐开线斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件是两齿轮（ ）、（ ）和（ ）必须分别相等。

17．直齿圆柱齿轮作接触强度计算时，取（ ）处的接触应力为计算依据，其载荷由（ ）对轮齿承担。

18．平键的截面尺寸应按（ ）从键的标准中查取，键的长度L 可参照（ ）从标准中选取。

必要时应进行强度校核。

19．轴如按受载性质区分，主要受（ ）的轴为心轴，主要受（ ）的轴为传动轴。

20．机械速度的波动可分为（ ）和（ ）两类。

三、试分析齿轮、轴、轴承部件组合设计的错误结构（如下图），至少找出五处或五处以上的错误；用序号指明错误的位置并用文字说明。