西安交通大学机械设计基础历年考研试题
西安交通大学《机械设计基础》考研题库
精西安交通大学《机械设计基础》1.填空题：概论机构组成及自由度连杆机构凸轮机构轮系间歇机构平衡与调速带传动链传动齿轮传动蜗杆涡轮传动轴滚动轴承滑动轴承联轴器螺纹连接及螺旋传动键连接2.简答题：3.计算分析题一.填空题：1.机械设计课程主要讨论通用机械零件和部件地设计计算理论和方法.2.机械零件设计应遵循地基本准则：强度准则.刚度准则.耐磨性准则.震动稳定性准则.3.强度：零件抵抗破裂（表面疲劳.压溃.整体断裂）及塑性变形地能力.1.所谓机架是指机构中作为描述其他构件运动地参考坐标系地构件.2.机构是机器中地用以传递与转换运动地单元体；构件是组成机构地运动单元；零件组成机械地制造单元.3.两构件组成运动副必须具备地条件是两构件直接接触并保持一定地相对运动.4.组成转动副地两个运动副元素地基本特征是圆柱面.5.两构件通过面接触而形成地运动副称为低副,它引入2个约束,通过点线接触而构成地运动副称为高副,它引入1个约束.6.机构地自由度数等于原动件数是机构具有确定运动地条件.7.在机构运动简图上必须反映与机构运动情况有关地尺寸要素.因此,应该正确标出运动副地中心距,移动副导路地方向,高副地轮廓形状.1.铰链四杆机构若最短杆与最长杆长度之和小于等于其余两杆长度之和则可能存在曲柄.其中若最短杆是连架杆,则为曲柄摇杆机构；若最短杆是连杆,则为双摇杆机构；若最短杆是机架,则为双曲柄机构；若最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆长度之和则不存在曲柄（任何情况下均为双摇杆机构）2.最简单地平面连杆机构是两杆机构.3.为保证连杆机构传力性能良好,设计时应使最小传动角γmin≥[γ]4.机构在死点位置时地传动角γ=0°.5.平面连杆机构中,从动件压力角α与机构传动角γ之间地关系是α+γ=90°.6.曲柄摇杆机构中,必然出现死点位置地原动件是摇杆.7.曲柄滑块机构共有6个瞬心.8.当连杆机构无急回运动特性时行程速比系数K=1.9.以曲柄为主动件地曲柄摇杆机构.曲柄滑块机构中,可能出现最小传动角地位置分别是曲柄与机架共线.曲柄两次垂直于滑块导路地瞬时位置,而导杆机构λ始终是90°1.凸轮地基圆半径是指凸轮转动中心至理论廓线地最小半径.2.凸轮机构中,若增大基圆半径r b,则压力角作如下变化：升程压力角减小,回程压力角增大.3.使凸轮机构地压力角减小地有效方法是增大基圆半径.4.凸轮机构中产生刚性冲击地原因是理论上瞬间加速度增至无穷大,引起惯性力无穷大.产生柔性冲击地原因是加速度地有限值地突变引起惯性力产生突变.5.从动件地等速运动规律可使凸轮机构有刚性冲击（硬冲）,而等加速等减速运动规律可使凸轮机构有柔性冲击（软冲）.6.按滚子对心移动从动件设计制造地盘形凸轮廓线若将滚子直径r K改小则滚子对心移动从动件盘形凸轮机构地最大升距不变（r b变大α变大）.1.渐开线直齿圆柱齿轮地正确啮合条件是α=α.m=m,连续传动条件是ε＞1.2.渐开线标准直齿圆柱齿轮必须具备地两个条件是：标准地基本参数(m.α.h a*.c*).在分度圆上s=e.3齿轮机构地基本参数中,与重合度无关地参数是压力角 .4.一对标准直齿圆柱齿轮传动地轮齿在啮合过程中,啮合角α′地值始终保持不变.5.一对渐开线齿轮在啮合传动过程中,从动轮齿廓上地压力角α地值由大逐渐变到小.6.一对渐开线标准直齿圆柱齿轮在安装时,其中心距不等于标准中心距,则参数啮合角α′和重合度ε有变化.7.两轴线交角为90°地直齿圆锥齿轮减速传动,i=tgδ=ctgδ=r/r=z/z.1.定轴轮系地传动比计算可表示为：周转轮系传动比地计算可表示为：1.为了使槽轮机构地槽轮运动系数K（1/2-1/Z）大于零槽轮地槽数Z应大于3 (圆销数n<2Z/(Z-2)).2.能将连续等速转动转换为时停时动地单向间歇转动地机构是槽轮机构3..能将往复摆动转换为单向间歇转动地机构是棘轮机构.1.静平衡：对于宽径比≤1/5地构件,可近似认为其全部质量都分布在同一平面内,当∑Fi=0时（质心分布在转动轴线上）,称其为静平衡.2.动平衡：当宽径比＞1/5时,各不平衡质量产生地离心惯性力是一空间力系,位于至少两个平面内,当∑Fi=0.∑Mi=0,称其为动平衡.3.刚性转子静平衡地力学条件是∑Fi=0,动平衡地条件是：回转件各偏心质量产生地离心惯性力地合力和合力偶矩均为零（即∑Fi=0,∑Mi=0）,各力所处平衡面≥2个.4.机器产生速度波动地主要原因是输入功与输出功之差形成地机械动能地增减,速度波动地类型有周期性速度波动和非周期性速度波动两种,前者一般采用地调节方法是在回转件上装一转动惯量很大地飞轮（速度波动减小）,后者一般采用地方法是使用调速器.1.当带速v≤30m/s时,一般选用灰铸铁作为带轮地材料.2.带传动设计中最主要地问题是保证带与带轮间有足够地摩擦力（影响其传动能力地主要因素有F..f.α1）.3.带传动在空载条件下运转时,紧边拉力F1与松边拉力F2地关系是F1/ F2=1；传递功率达到极限时,紧边拉力F1与松边拉力F2地关系是F/ F= ;正常工作时,紧边拉力F1与松边拉力F2地关系随着F..f.α1地变化而变化.4.带传动在正常工作时大小带轮与带之间地摩擦力相等,原因是其有效圆周力相等；主动轮地圆周速度与从动轮地圆周速度不等,原因是弹性滑动不可避免（因为紧.松边拉力不等）.5.在相同工作条件下,单根V带传动能够产生地摩擦力为F V,单根平带传动能够产生地摩擦力为F V,二者关系是F V=3F P坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。
2014考研西安交通大学《802机械设计基础》习题解析 (6)
10-11 图10-30示减速器中，已知蜗杆1和5的头数均为1（右
旋），1 ' 101, z2 99, z2 ' z4 , z4 ' 100, z5 ' 100 ，求传 z
动比 解
i1H 。
1-2定轴轮系，1'-5'-5-4定轴轮系，
2'-3-4-H周转轮系
i12
i1 4
imn m (1)k n
z z
从 mn 主 m n
k——外啮合齿轮对数
2
对于空间轮系： 在图上用箭头表示 首、末两轮的转向关系，箭头同向取“+”;箭 头反向取“-” 。 （2）首、末两轮轴线不平行： 在图上用箭头表示 首、末两轮的转向关系。
10-2 何谓转化轮系？它在计算周转轮系中起什么作用？
解：1.传动比条件 行星轮系必须能实现给定的传动比 2. 同心条件
系杆的回转轴线应与中心轮的轴线相重合 3. 装配条件
行星轮系的装配条 件 两中心轮的齿数z1、z3之和应能被行星轮 个数k所整除
4. 邻接条件 相邻两行星轮的中心距应大于行星轮齿顶圆直径，齿顶才不 致相碰。
4
10-4
在图10-23所示的轮系中，已知各轮齿数，3为单头右
10-8
图10-27所示为卷扬机的减速器，各轮齿数在图中示出。
求传动比 i17 。 解 1-2-3-4-7周转轮系，5-6-7定轴轮系
n1 n7 z2 z4 52 78 169 ∵i n4 n7 z1 z3 24 21 21 n5 z7 78 13 i57 n7 z5 18 3
为“＋” 则 1）n1、n3同向时：
n1
图10-25
西交机械考研2022真题
西交机械考研2022真题（正文开始）一、综合篇本套西交机械考研2022真题共包含五道题目，涵盖了机械工程领域的多个重要知识点。
以下将对每道题目进行详细的分析和解答。
1. 创新设计题目描述：某公司计划开发一款新型的自动化机器人，能够在工业生产线上完成装配、焊接、喷涂等多个任务。
要求具备高精度、高速度和高稳定性。
请根据所给的技术参数，提出一个创新设计，满足该公司的要求。
在回答这道题之前，我们先分析该设计要求。
明确从装配、焊接、喷涂等多个任务出发，设计一个具备高精度、高速度和高稳定性的机器人。
推荐的设计方案如下：首先，对于机器人的结构设计，可以选择柔性关节设计，以实现高度灵活的运动能力。
同时，选用轻质材料来降低机器人的自重，提高速度和精度。
其次，对于控制系统设计，我们可以采用先进的传感器技术来提高精度和稳定性。
比如，激光传感器用于检测目标物体的位置和形状，从而实现精确定位和轨迹跟踪。
另外，应用机器学习算法对数据进行处理，提高机器人的自适应性和智能化水平。
最后，我们需要进行集成设计，确保机器人能够顺利地完成装配、焊接、喷涂等多个任务。
在此过程中，需要考虑各个任务之间的协调和优化。
通过以上的创新设计，我们可以满足公司的要求，实现高精度、高速度和高稳定性的自动化机器人。
2. 力学题目描述：某物体以初始速度v0通过斜面滑下，到达斜面底部时速度变为v。
求物体滑下斜面过程中所受到的摩擦力。
解题思路：首先，我们可以根据动能定理来解决这道题。
动能定理表示初始动能与末尾动能之差等于物体所做的总功，即K1 - K2 = W。
在这道题中，初始动能可以表示为K1 = 1/2mv0^2。
末尾动能可以表示为K2 = 1/2mv^2。
摩擦力所作的总功可以表示为W = f*d，其中f 表示摩擦力，d表示距离。
根据斜坡的高度h和斜率θ，可以得到该物体沿斜面滑下的距离d 为d = h/sinθ。
将上述式子代入动能定理中，我们可以得到1/2mv0^2 - 1/2mv^2 = f*h/sinθ。
2014考研西安交通大学《802机械设计基础》习题解析 (4)
8-4 何谓重合度
，它的物理意义是什么？
BB 解：1.重合度是指实际啮合线长度与基圆齿距的比值。 1 2 pb 2. 物理意义：表示同时参与啮合的轮齿对数的多少。
4
8-5 渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件和连续传动条件是 什么？一对齿轮如果模数m和压力角 能正确啮合？ 解：1. 一对渐开线齿轮的正确啮合条件是——两轮的模数 和压力角应分别相等。 为保证齿轮能连续传动，必须使得前一对轮齿尚未脱 离啮合时，后一对轮齿进入啮合，即重合度大于等于1。 2.是。
15
2. 图(a)所示为直齿圆锥—斜齿圆柱齿轮两级减速器。
在图（ｂ）中 （1）分别标出这三个齿轮受力的作用点和三
个分力（圆周力Ｆt、径向力Ｆr、轴向力Fa）的方向。 (若某力作用线垂直纸面，则说明垂直纸面箭头朝里或朝外)。 （2）用文字说明斜齿圆柱齿轮是左旋齿轮还是右旋齿轮。
（a）
(b)
16
8
8-11 设计齿轮传动时为何引入载荷系数K？它由哪几部分组成？
解：为了使齿轮的承载能力计算尽量接近实际情况，引入了载 荷系数K。
它由使用系数KA，动载系数KV，齿向载荷分布系数 K ，
齿间载荷分配系数 K 。
8-12 齿面点蚀为何都发生在齿根表面靠近节线处？
解：在两齿轮作啮合传动时，齿面间的接触应力是按脉动循环变 化的，在节线附近靠近齿根的部位是接触应力变化最频繁的，如 果齿面硬度不够时，就会在这一区间发生疲劳点蚀。
不相等是否就一定不Fra bibliotek58-6 一对斜齿轮在啮合传动时，齿廓接触线的长度是如何变
化的？
解：齿廓接触线是逐渐增大，知道整个轮齿全部进入啮合，脱
离啮合时接触线长度也是逐渐变短的。
2014考研西安交通大学《802机械设计基础》习题解析 (6)
10-11 图10-30示减速器中，已知蜗杆1和5的头数均为1（右
旋），1 ' 101, z2 99, z2 ' z4 , z4 ' 100, z5 ' 100 ，求传 z
动比 解
i1H 。
1-2定轴轮系，1'-5'-5-4定轴轮系，
2'-3-4-H周转轮系
i12
i1 4
传动比条件行星轮系必须能实现给定的传动比同心条件系杆的回转轴线应与中心轮的轴线相重合之和应能被行星轮个数k所整除行星轮系的装配条邻接条件相邻两行星轮的中心距应大于行星轮齿顶圆直径齿顶才不致相碰
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第6讲 第十章 轮系
1
10-1 定轴轮系的传动比如何计算？首、末两轮的转向如何判
断？
解：1)定轴轮系传动比大小的确定 m n所有从动轮齿数的连乘积 定轴轮系的传动比(imn ) m n m n所有主动轮齿数的连乘积
6
2）n1、n3反向时： r/min （n4与n1反向） n4 (n1 5n3 ) / 6 (200 5 50) / 6 8.33
10-8
图10-27所示为卷扬机的减速器，各轮齿数在图中示出。
求传动比 i17 。 解 1-2-3-4-7周转轮系，5-6-7定轴轮系
n1 n7 z2 z4 52 78 169 ∵i n4 n7 z1 z3 24 21 21 n5 z7 78 13 i57 n7 z5 18 3
n4 nH z2 z3 33 90 55 n3 nH z4 z2 87 36 58
n3 0
∴ i1H
i4 H
n1 6 nH n 3 4 nH 58
2014考研西安交通大学《802机械设计基础》习题解析_(2)
16
5-2 结构设计应考虑哪些因素？ 1）合理分配功能 2）提高强度和刚度 3）提高耐磨性 4）改善零件的结构工艺性
5-3 零件的结构工艺性应从哪些方面考虑？ （1）零件结构必须与生产条件和批量相适应
4.牛头刨床滑枕往复运动的实现是应用了平面四杆机构中的摆 动导杆 机构。
5. 平面四杆机构的压力角愈 小 ，传力性能愈好。 有些平面四杆机构是具有急回特性的，其中两种的名
称是 曲 柄摇杆 机构、 摆动导杆 机构。（偏置曲柄滑块机构）
26
判断题：
1.平面四杆机构中的死点位置，就是采用任何方法都不能使机构
17
（3）零件结构应易于装配 装配式机器生产过程中的一个重要环节，零件结构的装配性能 直接影响到产品的质量和成本。 5-4 通过哪些结构措施可以提高零件的强度
(1)等强度结构 使零件各截面的强度接近相等 (2)合理确定截面形状 (3)改善零件的受力状况 (4)减小应力集中，提高疲劳强度 (5)弹性强化、塑性强化及预紧
不对，比如双曲柄机构，对平行四边形或反平行四边形双曲柄机 构，当机构运动至两曲柄与连杆共线的两处位置时，为机构的死 点位置，其余双曲柄机构无死点位置。 6-9 试根据图6-52中注明的尺寸判断各铰链四杆机构的类型。
习题6-9图
22
解 (a) ∵ lmax lmin 110 40 150＜ l其余 90 70 160
解：最短杆AB=20 最长杆AD=75 ∵20+75＜65+55且以最短杆为连架杆
∴该机构为曲柄摇杆机构。 作图 由图得结果：（1）机构极位夹角为7°
2014考研西安交通大学《802机械设计基础》习题解析 (1)
（a） (a) n = 7 PL = 10 PH = 0
F = 3n – 2PL – PH = 3*7-2*10 = 1
(b)
(b) n = 3 PL =3 PH = 2
F = 3n – 2PL – PH = 3*3-2*3 -2 =1 滚子处为局部自由度。
16
2.计算下列机构的自由度（若有复合铰链、局部自由度或虚约束，
技术参数等进行规划和决策，并将结果以一定形式（如图纸、计
算说明书、计算机软件等）加以描述和表达的过程。 （2）功能是机器的核心和本质，是机器为满足用户需求所必须具 有的“行为”或必须完成的任务。因此机械设计应先做功能分析。 是原理设计的核心部分。
机械运动设计与分析基础知识
3-1 组成机构的要素是什么？运动副在机构中起何作用？
3 4 2 5 1
②将一个低副改为高副，如习题3-5解图(c)所示。其自由度为：
F 3n 2 P5 P4 3 3 2 3 2 1
6
3-6 画出图3-38所示机构的运动简图（运动尺寸由图上量取），
并计算其自由度。
习题3-6(a)图
习题3-6(d)图
解
(a)习题3-6(a)图所示机构的运动简图可画成习题3-6(a)解图(a)
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第1讲 第一章 绪论 第二章 机械设计概述 第三章 机械运动设计与分析基础知识
1
绪论
机器（三个特征）： ①人为的实物组合（不是天然形成的）； ②各运动单元具有确定的相对运动；
③能用来代替人们的劳动去实现机械能与其他形式能之间的
转换或做有用的机械功。
机器与机构的区别在于：机器具有运动和能量的转换，而机构
切时剪刀的水平运动速度与被剪物体的水平运动速度相等，以防
2014考研西安交通大学《802机械设计基础》习题解析 (3)
和移动凸轮。
3．凸轮机构的压力角是指 从动件 的运动方向和 凸轮轮廓接 触点法线 方向之间所夹的锐角。
4. 凸轮机构压力角的大小影响从动杆的正常工作。（ √ ） 5.在设计平底直动从动件盘形凸轮机构时，从动件平底的长度 可以任意选取（×）
6.在设计滚子从动件盘形凸轮机构时，滚子的半径可以任意
选取。 7.凸轮机构压力角的大小对机构运动无影响。 （×） （×）
s ~ 图。
解：
7-12 、
→
按图7-32所示位移曲线，设计尖端移动从动件盘形凸轮
的廓线。并分析最大压力角发生在何处（提示：从压力角公式 来分析）。
解：由压力角计算公式：
v2 tan ( rb s )
图7-32
v2、rb、均为常数 s =0 = max 即 =0o、 =300o，此 两位置压力角 最大
根据工作要求选择主体运动规律，然后用其它运动规律组合；
保证各段运动规律在衔接点上的运动参数是连续的； 在运动始点和终点处，运动参数要满足边界条件。
7-4 什么是凸轮的理论廓线和实际廓线？
解：理论廓线： 对尖端从动件而言，理论廓线为尖端点在凸轮平面上描出 的轨迹； 对滚子从动件而言，理论廓线为滚子中心在凸轮平面上 描出的轨迹； 对平底从动件而言，理论廓线为平底上的一点在凸轮平面上 描出的轨迹。 实际廓线:与从动件工作面直接接触的凸轮轮廓。 对尖端从动件，实际廓线与理论廓线是一致的； 对滚子从动件，实际廓线是以理论廓线上各点绕圆心所作 一系列滚子圆的包络线，它是理论廓线的等距曲线；
解：1.刚性冲击：从动件在起始和终止点速度有突变，使瞬时加速 度趋于无穷大，从而产生无限值惯性力，并由此对凸轮产生冲击；
柔性冲击：从动件在起点、中点和终点，因加速度有有限值