機械設計基礎課程設計題庫姓名_________________________地址_______________________________學號______________________-------------------------------密-------------------------封----------------------------線--------------------------1.請首先在試卷的標封處填寫您的姓名，身份證號和地址名稱。2.請仔細閱讀各種題目，在規定的位置填寫您的答案。一、填空題1.機械設計的基本要求包括（功能）、可靠性、經濟性等。

解題思路：機械設計的基本要求中，除了可靠性、經濟性外，功能是實現機械設計目的的關鍵要求。

2.機構運動簡圖是用來（表示）、分析機構運動特性的圖形。

解題思路：機構運動簡圖通過簡化的圖形表示機構中各構件的運動關系，便于分析機構的運動特性。

3.機構自由度是指（機構中）、獨立運動的數目。

解題思路：機構自由度是指機構在運動過程中可以獨立進行運動的自由度數目。

4.螺旋傳動中，螺旋升角的大小取決于（螺旋的導程）、螺旋副的當量摩擦角。

解題思路：螺旋升角是由螺旋的導程決定的，當量摩擦角會影響螺旋傳動效率。

5.滾動軸承的代號由（公稱直徑）、類型代號、尺寸代號和精度代號組成。

解題思路：滾動軸承的代號中，公稱直徑是軸承選擇的重要參數，影響軸承的尺寸和功能。二、選擇題1.下列哪個選項不屬于機械設計的基本要求？（）

A.精確性

B.可靠性

C.經濟性

D.美觀性

答案：D

解題思路：機械設計的基本要求通常包括精確性、可靠性和經濟性，美觀性雖然重要，但通常不是基本要求之一。

2.下列哪個機構屬于低副機構？（）

A.曲柄搖桿機構

B.雙曲柄機構

C.間歇機構

D.錐齒輪機構

答案：A

解題思路：低副機構是指運動副由兩個平面組成的機構，曲柄搖桿機構正是這種類型的機構。

3.下列哪個參數與螺旋傳動效率無關？（）

A.螺旋升角

B.螺旋副的當量摩擦角

C.滾動體的直徑

D.螺旋副的接觸弧長

答案：C

解題思路：螺旋傳動效率與螺旋升角、螺旋副的當量摩擦角和螺旋副的接觸弧長有關，而滾動體的直徑對效率沒有直接影響。

4.下列哪個滾動軸承適用于高速重載場合？（）

A.深溝球軸承

B.角接觸球軸承

C.推力球軸承

D.圓柱滾子軸承

答案：B

解題思路：角接觸球軸承因其設計允許較大的接觸角，能夠承受較大的軸向和徑向載荷，適合高速重載場合。

5.下列哪個傳動方式屬于無級變速傳動？（）

A.皮帶傳動

B.齒輪傳動

C.螺旋傳動

D.摩擦傳動

答案：D

解題思路：無級變速傳動指的是能夠實現連續變化的傳動比，摩擦傳動通過摩擦片之間的壓力和轉速變化實現無級變速。皮帶傳動和齒輪傳動雖然可以實現較大的傳動比變化，但不是連續的。螺旋傳動則不涉及無級變速。三、判斷題1.機械設計的基本要求中，精度是指零件的加工精度。（）

答案：√

解題思路：機械設計的基本要求中，精度不僅包括零件的加工精度，還包括裝配精度、運動精度等。但在此題中，根據題意，主要指零件的加工精度。

2.機構自由度與機構的運動特性無關。（）

答案：×

解題思路：機構的自由度是指機構在運動過程中可以獨立運動的自由度數目，它與機構的運動特性密切相關。自由度決定了機構的運動方式和可能的運動狀態。

3.螺旋傳動中，螺旋升角越大，傳動效率越高。（）

答案：×

解題思路：螺旋傳動中，螺旋升角越大，雖然可以增加傳動效率，但同時也會增加摩擦損失，導致效率不一定越高。通常，螺旋升角在一定范圍內時，傳動效率最高。

4.滾動軸承的型號越大，承載能力越強。（）

答案：√

解題思路：滾動軸承的型號通常與其尺寸、結構有關，型號越大，軸承的尺寸和承載能力也相應增加。因此，型號越大，承載能力越強。

5.無級變速傳動可以實現任意速度的變換。（）

答案：√

解題思路：無級變速傳動是一種能夠實現連續無級變速的傳動方式，通過調整傳動比，可以實現任意速度的變換。因此，無級變速傳動可以實現任意速度的變換。四、簡答題1.簡述機械設計的基本要求。

機械設計的基本要求包括：

安全可靠：設計出的機械要保證操作人員的安全，防止發生。

結構合理：機械的結構要合理，便于加工、安裝和維護。

功能優良：機械要滿足預定的功能要求，具有高效、低耗、可靠的特點。

經濟合理：在保證功能和可靠性的前提下，盡量降低成本，提高經濟效益。

環保節能：減少能源消耗，降低排放，實現可持續發展。

2.簡述機構自由度的計算方法。

機構自由度的計算方法

基本自由度計算：利用公式F=3n2l，其中F為自由度，n為機構的主動件數量，l為機構的約束數量。

高級自由度計算：對于復雜機構，需根據具體情況分析主動件和約束的數量，采用相應的計算方法。

3.簡述螺旋傳動的工作原理。

螺旋傳動的工作原理

當螺旋桿旋轉時，由于螺旋線的存在，螺旋桿的端面產生軸向移動。

螺旋桿與螺旋副之間產生摩擦力，使螺旋副產生軸向力，從而實現動力傳遞。

4.簡述滾動軸承的類型及應用。

滾動軸承的類型及應用

圓柱滾子軸承：適用于高速、輕載的旋轉場合。

推力球軸承：適用于承受軸向載荷的場合。

深溝球軸承：適用于高速、中載的旋轉場合。

調心球軸承：適用于軸的撓曲較大或軸承承受角度較大的場合。

5.簡述無級變速傳動的工作原理。

無級變速傳動的工作原理

通過調節兩個錐齒輪的錐面接觸點，改變錐齒輪的錐面夾角，實現傳動比的無級變化。

當錐齒輪的錐面夾角改變時，錐齒輪的齒數也隨之改變，從而實現傳動比的無級調整。

答案及解題思路：

1.答案：機械設計的基本要求包括安全可靠、結構合理、功能優良、經濟合理、環保節能。

解題思路：從機械設計的基本原則出發，分別闡述每個要求的意義和重要性。

2.答案：機構自由度的計算方法包括基本自由度計算和高級自由度計算。

解題思路：首先了解機構自由度的概念，然后根據公式F=3n2l計算基本自由度，對于復雜機構，再根據具體情況分析主動件和約束的數量，采用相應的計算方法。

3.答案：螺旋傳動的工作原理是當螺旋桿旋轉時，由于螺旋線的存在，螺旋桿的端面產生軸向移動，使螺旋桿與螺旋副之間產生摩擦力，實現動力傳遞。

解題思路：從螺旋傳動的基本原理出發，闡述螺旋桿旋轉時產生的軸向移動和摩擦力的作用。

4.答案：滾動軸承的類型包括圓柱滾子軸承、推力球軸承、深溝球軸承、調心球軸承等，它們分別適用于不同的場合。

解題思路：根據不同類型的滾動軸承的特點，分析其在不同場合的應用。

5.答案：無級變速傳動的工作原理是通過調節兩個錐齒輪的錐面夾角，改變錐齒輪的齒數，實現傳動比的無級調整。

解題思路：從無級變速傳動的基本原理出發，闡述錐齒輪錐面夾角和齒數的關系。五、論述題1.論述機械設計中，如何提高機械的可靠性。

提高機械可靠性的方法：

a.選用合適的材料和熱處理工藝；

b.優化機械結構設計，減少應力集中；

c.采用合理的潤滑系統，降低磨損；

d.加強機械的振動和噪聲控制；

e.實施嚴格的制造和裝配工藝；

f.定期進行維護和檢查。

2.論述機構自由度對機構運動特性的影響。

機構自由度對機構運動特性的影響：

a.自由度越高，機構的運動靈活性越好，但可能增加設計的復雜性；

b.自由度低時，機構結構簡單，但運動范圍受限；

c.機構自由度與機構的運動精度和效率密切相關；

d.自由度的選擇需考慮實際應用需求和設計目標。

3.論述螺旋傳動在實際應用中的優缺點。

螺旋傳動在實際應用中的優缺點：

優點：

a.傳動平穩，噪音低；

b.傳動比范圍廣，可實現無級變速；

c.結構緊湊，安裝方便；

d.耐磨損，使用壽命長。

缺點：

a.傳動效率相對較低；

b.制造和裝配精度要求高；

c.對軸向載荷敏感，需采取相應措施。

4.論述滾動軸承在高速重載場合的應用特點。

滾動軸承在高速重載場合的應用特點：

a.高速重載下，滾動軸承具有良好的承載能力和耐磨性；

b.滾動軸承的摩擦系數小，傳動效率高；

c.滾動軸承的軸向和徑向尺寸較小，有利于提高機械的緊湊性；

d.需要合理選擇軸承類型和尺寸，以適應高速重載條件。

5.論述無級變速傳動在工業生產中的應用前景。

無級變速傳動在工業生產中的應用前景：

a.無級變速傳動可實現精確的傳動比調節，提高生產效率；

b.無級變速傳動適用于對速度和扭矩要求變化較大的場合；

c.無級變速傳動有助于降低能耗，節約能源；

d.技術的不斷進步，無級變速傳動在工業生產中的應用將越來越廣泛。

答案及解題思路：

答案：

1.提高機械可靠性的方法包括選用合適的材料和熱處理工藝、優化機械結構設計、采用合理的潤滑系統、加強機械的振動和噪聲控制、實施嚴格的制造和裝配工藝以及定期進行維護和檢查。

2.機構自由度越高，機構的運動靈活性越好，但可能增加設計的復雜性；自由度低時，機構結構簡單，但運動范圍受限；機構自由度與機構的運動精度和效率密切相關；自由度的選擇需考慮實際應用需求和設計目標。

3.螺旋傳動在實際應用中的優點包括傳動平穩、噪音低、傳動比范圍廣、結構緊湊、安裝方便、耐磨損、使用壽命長；缺點包括傳動效率相對較低、制造和裝配精度要求高、對軸向載荷敏感。

4.滾動軸承在高速重載場合的應用特點包括具有良好的承載能力和耐磨性、摩擦系數小、傳動效率高、軸向和徑向尺寸較小，有利于提高機械的緊湊性；需合理選擇軸承類型和尺寸，以適應高速重載條件。

5.無級變速傳動在工業生產中的應用前景包括可實現精確的傳動比調節、適用于對速度和扭矩要求變化較大的場合、有助于降低能耗、節約能源；技術的不斷進步，無級變速傳動在工業生產中的應用將越來越廣泛。

解題思路：

1.針對提高機械可靠性的方法，從材料、結構、潤滑、振動控制、制造裝配和維護等方面進行闡述。

2.分析機構自由度對運動特性的影響，結合實際應用需求和設計目標進行討論。

3.針對螺旋傳動的優缺點，分別從傳動功能、結構特點、適用性和局限性等方面進行論述。

4.分析滾動軸承在高速重載場合的應用特點，從承載能力、摩擦系數、尺寸和選擇等方面進行闡述。

5.探討無級變速傳動在工業生產中的應用前景，從傳動比調節、適用性、節能和未來發展等方面進行論述。六、計算題1.某機械設計中，要求齒輪副的傳動比i=5，計算齒輪的模數和齒數。

解題思路：首先利用齒輪副傳動比的公式\(i=\frac{z_2}{z_1}\)，然后通過公式\(m=\fracbqgwbtr{z}\)計算模數，最后根據模數計算齒數。

2.某螺旋傳動中，螺旋升角α=20°，螺旋副的當量摩擦角φ=12°，計算螺旋傳動的效率。

解題思路：根據螺旋傳動效率的計算公式\(\eta=\cos(\alpha\phi)\)，代入給定的α和φ的值計算效率。

3.某滾動軸承的型號為6205，計算軸承的內徑、外徑和寬度。

解題思路：滾動軸承型號通常按照標準命名，根據型號6205，查表得知其內徑、外徑和寬度。

4.某齒輪傳動中，齒輪的齒數z1=20，z2=40，計算齒輪的齒距和模數。

解題思路：利用齒輪齒距的公式\(p=\frac{\pid}{z}\)和模數公式\(m=\fracgk91yvg{z}\)來計算齒距和模數。

5.某無級變速傳動裝置，要求實現1:10的傳動比，計算傳動裝置的傳動比。

解題思路：無級變速傳動裝置的傳動比通常通過調整傳動比機構的比例來實現，需要結合具體裝置的原理來計算。

答案及解題思路：

1.答案：

模數：\(m\)

齒數：\(z_1\)和\(z_2\)

解題思路：

由傳動比\(i=\frac{z_2}{z_1}=5\)，可推得\(z_2=5z_1\)。模數和齒數通常按標準選取，這里假設模數為標準值\(m=2\)。則\(d=mz\)，再根據\(z_1\)和\(z_2\)的關系計算出齒數。

2.答案：

效率：\(\eta\)

解題思路：

代入給定的螺旋升角和當量摩擦角到效率公式\(\eta=\cos(\alpha\phi)\)。

3.答案：

內徑：\(d_i\)

外徑：\(d_o\)

寬度：\(b\)

解題思路：

查找6205型號軸承的數據，根據型號手冊或者在線查詢系統獲取具體尺寸。

4.答案：

齒距：\(p\)

模數：\(m\)

解題思路：

利用齒輪的齒數和公式\(p=\frac{\pid}{z}\)，再根據齒數計算模數。

5.答案：

傳動比：\(i\)

解題思路：

根據無級變速傳動裝置的工作原理和設計要求，具體計算傳動比時需要考慮實際裝置的設計參數。如果裝置為齒輪皮帶組合，需分別計算齒輪和皮帶的傳動比，然后綜合考慮。七、設計題1.設計一個簡單的平面四桿機構，實現往復運動。

設計要求：

1.1選擇合適的桿件材料和尺寸。

1.2設計機構的運動軌跡，保證實現往復運動。

1.3計算并標注各桿件的長度和連接方式。

1.4設計連桿的鉸接點和固定點。

2.設計一個簡單的凸輪機構，實現直線運動。

設計要求：

2.1選擇合適的凸輪形狀和材料。

2.2設計凸輪的輪廓，保證實現直線運動。

2.3計算凸輪的半徑和軸的轉速。

2.4設計從動件（如推桿）的運動軌跡和連接方式。

3.設計一個簡單的齒輪機構，實現恒速傳動。

設計要求：

3.1選擇合適的齒輪材料和模數。

3.2設計齒輪的齒形和齒數，保證恒速傳動。

3.3計算齒輪的齒寬和齒高。

3.4設計齒輪的安裝和潤滑方式。

4.設計一個簡單的螺旋傳動裝置，實現無級變速。

設計要求：

4.1選擇合適的螺旋材料和螺紋參數。

4.2設計螺旋的形狀和尺寸，保證無級變速。

4.3計算螺旋的升角和螺距。

4.4設計螺旋的固定和調節方式。

5.設計一個簡單的滾子鏈傳動裝置，實現動力傳遞。

設計要求：

5.1選擇合適的滾子鏈和鏈條材料。

5.2設計滾子鏈的節距和鏈輪的齒數。

5.3計算鏈條的長度和張力。

5.4設計滾子鏈的安裝和調整方法。

答