《机械设计基础2》试题样卷库(问答题答案)

《机械设计基础2》试题样卷库简答题答案

课程概论

1、机械设计基础的性质与任务。

答案：机械设计基础是一门重要的技术基础课，是一门具体研究机器或机构的原理、特性、设计计算的技术基础课程。它是研究机械类产品的设计、开发、制造，满足经济发展和社会需求的基础知识课程。机械设计工作涉及工程技术的各个领域。一台新的设备在设计阶段，要根据设计要求确定工作原理及合理的结构，进行运动、动力、强度、刚度分析，完成图样设计，还要研究在制造、销售、使用以及售后服务等方面的问题。设计人员除必须具有机械设计及与机械设相关的深厚的基础知识和专业知识外，还要有饱满的创造热情。

2、机器的主要特征。

答案：(1)它们都是人为实体（构件）的组合。

(2)各个运动实体（构件）之间具有确定的相对运动。

(3)能够实现能量的转换，代替或减轻人类完成有用的机械功。

3、一部完整的机器由以下四部分组成

答案：根据功能的不同，一部完整的机器由以下四部分组成：

(1)原动部分：机器的动力来源。

(2)工作部分：完成工作任务的部分。

(3)传动部分：把原动机的运动和动力传递给工作机。

(4)控制部分：使机器的原动部分、传动部分、工作部分按一定的顺序和规律运动，完成给定的工作循环。

4、什么叫机构？机构的主要特征。

答案：机构是由两个以上具有确定相对运动的构件组成的。

机构的主要特征：

(1)它们都是人为实体（构件）的组合;

(2)各个运动实体之间具有确定的相对运动。

从结构和运动学的角度分析，机器机构之间并无区别，都是具有确定相对运动的各种实物的组合，所以，通常将机器和机构统称为机械。

5、机械分类。

答案：根据用途不同，机械可分为：

(1)动力机械实现机械能与其他形式能量间的转换。

(2)加工机械改变物料的结构形状、性质及状态。

(3)运输机械改变人或物料的空间位置。

(4)信息机械获取或处理各种信息。

6、什么叫构件？

答案：构件所谓构件，是指机构的基本运动单元。它可以是单一的零件，也可以是几个零件联接而成的运动单元。

7、什么叫构件？

答案：零件是组成机器的最小制造单元。

8、材料的选择基本原则。

答案：合理选择材料是机械设计中的重要环节。选择材料首先必须保证零件在使用过程中具有良好的工作能力，同时还要考虑其加工工艺性和经济性。

9、机械零件的失效及主要失效形式

答案：机械零件由于某种原因丧失正常工作能力称为失效。对于通用的机械零件，其强度、刚度、磨损失效是主要失效形式，对于高速传动的零件还应考虑振动问题。

10、机械零件的设计准则。

答案：(1)强度设计准则

(2)刚度准则

(3)耐磨性准则

(4)振动稳定性准则

(5)可靠性准则

11、机械零件设计的一般步骤

答案：机械零件的设计大体要经过以下几个步骤：

(1)根据零件的使用要求（功率、转速等），选择零件的类型及结构形式。

(2)根据机器的工作条件，分析零件的工作情况，确定作用在零件上的载荷。

(3)根据零件的工作条件（包括对零件的特殊要求，如耐高温、耐腐蚀等），综合考虑材料的性能、供应情况和经济性等因素，合理选择零件的材料。

(4)分析零件的主要失效形式，按照相应的设计准则，确定零件的基本尺寸。

(5)根据工艺性及标准化的要求，设计零件的结构及其尺寸。

(6)绘制零件工作图，拟定技术要求。

机械机构

12、什么叫平面机构？

答案：若组成机构的所有构件都在同一平面或平行平面中运动，则称该机构为平面机构。工程中常见的机构大多属于平面机构。

13、什么叫运动副？

答案：机构是具有确定相对运动的多构件组合体，为了传递运动和动力，各构件之间必须以一定的方式连接起来，并且具有确定的相对运动。两构件之间直接接触并能产生一定相对运动的连接称为运动副。

两构件之间直接接触并能产生一定相对运动的连接称为运动副。

14、什么叫平面运动副？

答案：两构件只能在同一平面内做相对运动的运动副称为平面运动副。

15、平面运动副的分类。

答案：按两构件间接触性质不同，平面运动副通常可分为低副和高副。

16、低副及分类。

答案：两构件形成面与面接触的运动副称为低副，又分转动副和移动副。

17、什么叫高副？

答案：两构件以点或线的形式相接触而组成的运动副称为高副。

18、转动副和移动副的运动特点有何区别和联系？

答案：转动副是具有一个独立相对转动的运动副；移动副是沿一个方向独立相对移动的运动副。它们都是平面低副，具有一个自由度。

19、机构中的构件类型。

答案：机构中的构件有三类：

固定不动的构件称为机架（或固定构件）；

按给定的运动规律独立运动的构件称为原动件；

机构中其他活动构件称为从动件。

从动件的运动规律取决于原动件的运动规律及运动副的结构和构件尺寸。

20、什么叫机构运动简图？

答案：在研究机构运动特性时，为使问题简化，可不考虑构件和运动副的实际结构，只考虑与运动有关的构件数目、运动副类型及相对位置。用规定的线条和符号表示构件的运动副，并按一定的比例确定运动副的相对位置及与于东有关的尺寸，这种表明机构的组成和各构件间运动关系的简单图形称为机构运动简图。

21、什么叫机构示意图？

答案：不严格按比例绘制的机构运动简图称为机构示意图。

22、什么叫构件的自由度？

答案：运动构件相对于参考系所具有的独立运动的数目，称为构件的自由度。

23、什么叫构件的约束？

答案：当两构件组成运动副后，它们之间的某些相对运动受到限制，对于相对运动所加的限制称为约束。每加上一个约束，自由构件便失去一个自由度。运动副的约束数目和约束特点取决于运动副是低副还是高副。

24、什么叫平面机构的自由度？平面机构的自由度的计算。

答案：设一个平面构由N个构件组成，其中必有一个构件为机架，则活动构件数为n=N-1。它们在未组成运动副之前，共有3n个自由度。用运动副连接后便引入了约束，减少了自由度。若机构中有P L个低副、P H个高副。则平面机构的自由度F的计算公式为：

F=3n-2P L-P H

25、机构具有确定的相对运动的条件是什么？

答案：机构的原动件数等于机构的自由度数

26、什么叫复合铰链？怎么处置。

答案：两个以上的构件在同一处以同轴线的转动副相连，称为复合铰链。

一般地，k个构件形成复合铰链应具有（k-1）个转动副，计算自由度时应注意找出复合铰链。

27、什么叫局部自由度？怎么处置。

答案：机构中某些构件所产生的局部运动并不影响其他构件的运动。这些构件所产生的这种局部运动的自由度称为局部自由度。

在计算机构自由度时，局部自由度应略去不计。

28、什么叫虚约束？虚约束常出现在那些场合。

答案：机构中与其他约束重复而对机构运动不起新的限制作用的约束，称为虚约束。计算机构自由度时，应除去不计。

虚约束常出现在下列场合:

(1)两构件间形成多个具有相同作用的运动副。

①构件在同一轴线上组成多个转动副。计算机构自由度时应按一个转动副计算。

②两构件组成多处接触点公法线重合的高副同样应只考虑一处高副，其余为虚约束。

③两构件组成多个导路平行或重合的移动副。

(2)两构件上连接点的运动轨迹互相重合。

在计算机车车轮联动机构的自由度时应除去不计。

29、什么叫连杆机构？

答案：连杆机构是由若干构件通过低副连接而形成的机构，又称为低副机构。

30、什么叫平面连杆机构？

答案：活动构件均在同一平面或在相互平行的平面内运动的连杆机构称为平面连杆机构。

31、平面连杆机构的特点。

答案：平面连杆机构的特点是：低副中的两运动副元素为面接触，压强小，易于润滑，磨损小，寿命长；能获得较高的运动精度；可以实现预期的运动规律和轨迹等要求。但当要求从动件精确实现特定的运动规律时，设计计算较繁杂，而且运动副中的间隙会引起运动积累误差，故往往难以实现。有些构件所产生的惯性力难以平衡，高速时会引起较大的振动和动载荷。因此，平面连杆机构常与机器的工作部分相连，起执行和控制作用。

32、平面连杆机构的类型。

答案：

33、什么叫铰链四杆机构？

答案：运动副都是转动副的平面四杆机构称为铰链四杆机构。

34、铰链四杆机构的组成名称。

答案：铰链四杆机构中，固定不动的构件为机架；

与机架相联的构件为连架杆，不与机架直接相联的构件称为连杆。

连架杆中，能绕机架的固定铰链作整周转动的称为曲柄，仅能在一定角度范围内往复摆动的称为摇杆。

35、平面四杆机构存在曲柄的条件

答案：(1)连架杆和机架中必有一杆为最短杆（简称最短杆条件）。

(2)最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和（简称长度和条件）此条件亦称杆长条件。

36、什么叫急回特性？

答案：当主动件等速转动时，做往复运动的从动件在返回行程中的平均速度大于工作行程的平均速度的特性。

37、什么叫压力角和传动角？对机构传力性能有何影响。

答案：作用在从动件摇杆CD上的力F，与该力作用点C运动线速度v c 之间所夹的锐角α称为压力角。

传动角：压力角的余角即连杆与从动件间所夹的锐角。

压力角越小，传动角越大，机构的传力效果越好。由此可见，压力角和传动角是反映机构传力性能的重要标志。

38、什么叫死点位置？

答案：在曲柄摇杆机构中，若摇杆为主动件，当摇杆处于两极限位置时，从动曲柄与连杆共线，主动摇杆通过连杆传给从动曲柄的作用力通过曲柄的转动中心，此时曲柄的压力角α=90°，传动角γ=0°，因此无法推动曲柄转动，机构的这个位置称为死点位置。

39、加大四杆机构原动件上的驱动力，能否是该机构越过死点位置？为什么？

答案：不能。根据机构死点的概念，因此时传动角为0°，驱动力有效分力为0，机构无法运动。加大驱动力后，传动角仍为0°，驱动力有效分力仍为0。

40、机构的“死点”位置在什么情况下需要克服？在什么情况下应当利用？

答案：运动时克服，固定夹紧时利用。

41、在什么情况下凸轮机构的从动杆才能得到运动的停歇？

答案：向径、高度无变化

42、简述带传动的优点？

答案：适于中心矩较大的场合；带具有良好的扰性，可缓和冲击、吸收振动；过载时带与带轮间会出现打滑，打滑虽使传动失效，当可防止损坏其他零件；结构简单、成本低廉；

43、何谓带传动的弹性滑动和打滑？二者的性质有何不同？

答案：传动带是弹性体，受到拉力后会产生弹性伸长，伸长量随拉力大小的变化而改变。带由紧边绕过主动轮进入松边时，带的拉力由F1减小为F2,其弹性伸长量也由δ1减小为δ2，带在紧边和松边时弹性伸长量不同,因此必然在包角范围内产生收缩或伸长,与带轮表面产生相对滑动。这说明带在绕过带轮的过程中，相对于轮面向后收缩了（δ1-δ2），带与带轮轮面间出现局部相对滑动，导致带的速度逐步小于主动轮的圆周速度，这种由于带的弹性变形而产生的带与带轮间的滑动称为弹性滑动。

弹性滑动和打滑是两个截然不同的概念。打滑是指过载引起的全面滑动，是一种全面的相对滑动，是可以避免的。而弹性滑动是由于拉力差引起的，只要传递圆周力，就必然会发生弹性滑动，弹性滑动是带传动固有特性，所以弹性滑动是不可以避免的。

44、在机械传动系统中，为什么经常将带传动布置在高速级？带传动正常运行的条件是什么？

答案：因为带传动具有缓冲吸振，传动平稳，噪声小的特点。正常运行的条件是带和带轮间不发生打滑，带在一定限度内不发生疲劳损坏。

45、带速越高，带的离心力越大，不利于传动，但在多级传动中，常将带传动放在高速级，这是为什

么？

答案：带传动放在高速级可使传动紧凑，同时有过载保护作用。

46、带传动中的弹性滑动和打滑有什么不同？可以避免吗？传动比不准确的原因是什么？可以解决吗？

答案：弹性滑动是带传动不可避免的物理现象，由弹性带引起的。打滑是由于过载引起的，可以避免。传动比不准确的原因是由于带有弹性滑动，如改变带的材质可以解决。

47、带传动张紧的目的？常用的张紧形式有哪几种？

答案：（1）v 带工作一段时间后，就会由于塑性变形而松弛，有效拉力降低，为了保证带传动的正常工作，应定期张紧。（2）滑道式定期张紧、摆架式定期张紧、利用自身重量的自动张紧、调位式内张紧轮张紧等。

48、一对渐开线直齿圆柱齿轮的啮合条件是什么？

答案：两齿轮的模数与压力角分别相等，且均为标准值。o

m m m 20,2121====αα

49、什么叫标准齿轮？

答案：压力角200模数为标准值，分度圆齿厚等于齿槽宽的齿轮

50、试述齿廓啮合基本定律。

答案：所谓齿廓啮合基本定律是指：作平面啮合的一对齿廓，它们的瞬时接触点的公法线，必于两齿轮的连心线交于相应的节点C ，该节点将齿轮的连心线所分的两个线段的与齿轮的角速成反比。

51、为什么要限制齿轮的最少齿数？

答案：范成法加工齿轮齿数低于17发生根切

52、两轴相互平行的情况下采用什么类型的齿轮传动，并叙述其优点。

答案：直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮（传动平稳、承载大）

53、一对标准直齿轮，安装中心距比标准值略大，试定性说明以下参数变化情况：（1）齿侧间隙；（2）节圆直径；（3）啮合角；（4）顶隙。

答案：（1）齿侧间隙增加；（2）节圆直径变大；（3）啮合角变大；（4）顶隙变大

54、分度圆上压力角的变化，对齿廓的形状有无影响？

答案：有影响

55、齿轮的失效形式主要有那几种?

答案：轮齿折断、齿面点蚀、齿面磨损、齿面胶合以及塑性变形等。

56、简述螺纹联接的基本类型主要有哪四种？

答案：螺栓联接、螺钉联接、双头螺柱联接、紧定螺钉联接。

57、提高螺栓联接强度的措施有哪些？

答案：降低螺栓总拉伸载荷的变化范围；改善螺纹牙间的载荷分布；减小应力集中；避免或减小附加

应力。

58、螺纹联接的基本类型有哪些？各有什么特点及各用于什么场合？

答案：螺纹联接的基本类型有螺栓联接，双头螺柱联接，螺钉联接和紧定螺钉联接。

螺栓联接又分为普通螺栓联接和铰制孔用螺栓联接两种，普通螺栓联接结构特点是被联接件上的通孔和螺栓杆间留有间隙，故孔的加工精度要求低，结构简单，装拆方便，适用于被联接件不太厚和两边都有足够装配空间的场合。

铰制孔用螺栓联接的孔和螺栓杆多采用基孔制过渡配合，故孔的加工精度要求高，适用于利用螺杆承受横向载荷或需精确固定被联接件相对位置的场合。

双头螺柱联接，是将双头螺柱的一端旋紧在一被联接件的螺纹孔中，另一端则穿过另一被联接件的孔，再放上垫圈，拧上螺母。双头螺柱联接适用于被联接零件之一太厚，不便制成通孔，或材料比较软且需经常拆装的场合。

螺钉联接是将螺钉穿过一被联接件的孔，并旋人另一被联接件的螺纹孔中。螺钉联接适用于被联接零件之一太厚而又不需经常拆装的场合。

紧定螺钉联接是利用拧入零件螺纹孔中的螺钉末端顶住另一零件的表面或顶入该零件的凹坑中，以固定两零件的相互位置，并可传递不大的载荷。

59、螺纹联接为什么要防松？

答案：联接螺纹都能满足自锁条件，且螺母和螺栓头部支承面处的摩擦也能起防松作用，故在静载荷下，螺纹联接不会自动松脱。但在冲击、振动或变载荷的作用下，或当温度变化很大时，螺纹副间的摩擦力可能减小或瞬间消失，影响联接的安全性，甚至会引起严重事故。所以在重要场合，必须采取有效的防松措施。

60、试述螺纹联接防松的方法。

答案：螺纹连接的防松方法按工作原理可分为摩擦防松、机械防松及破坏螺纹副防松。

摩擦防松有：弹簧垫圈、双螺母、椭圆口自锁螺母、横向切口螺母

机械防松有：开口销与槽形螺母、止动垫圈、圆螺母止动垫圈、串连钢丝

破坏螺纹副防松有：冲点法、端焊法、黏结法。

61、普通平键联接的类型有几种，轴端联接一般采用哪一种类型的平键？键的尺寸是如何选出的。试举一例。

答案：普通平键分为圆头(A型) 、平头(B型)和半圆头(C型)。轴端联接一般采用半圆头(C型)。键的尺寸是根据键联接的轴径和长度由标准中查得。如轴径为60时，轴长为60时，键的尺寸应为b=18mm，h=11mm，L=50mm 标记为键16×50 GB1096—79

62、滚动轴承的基本类型有哪些？

答案：调心球轴承、调心滚子轴承、圆锥滚子轴承、推力球轴承、深沟球轴承、角接触球轴承、推力

圆柱滚子轴承、圆柱滚子轴承、滚针轴承等。

63、自行车的前轴、中轴、后轴各是心轴还是转轴？

答案：前轴、后轴只承受弯矩，不传递转矩，故为心轴，中轴承受弯矩和转矩，故为转轴。

64、制造轴的材料有几种？若轴的刚度不够，是否可采用高强度合金钢提高轴的刚度？为什么？

答案：轴的材料主要有碳素钢和合金钢。若轴的刚度不够，不应采用高强度合金钢来提高轴的刚度。因合金钢在常温下的弹性模量与普通碳素钢基本相同。