浙江工业大学2008机械设计试题A

2008-2009学年二学期机械设计期末考试试卷(C卷)班级:___________学号:___________姓名:___________得分:___________题目部分，(卷面共有32题,100.0分,各大题标有题量和总分)一、是非题(10小题,共10.0分)(1分)[1]根据机器的额定功率计算出作用在零件上的载荷称为名义(或公称)载荷。

( ) (1分)[2]某机械零件的失效就是指的该零件断裂。

（）(1分)[3]螺纹副在摩擦系数一定时，增加螺纹的牙型角，则当量摩擦系数减小，自锁性能变坏。

( ) (1分)[4]楔键上表面有1：100的斜度。

( )(1分)[5]锥齿轮传动的传动比等于节锥角之比。

( )(1分)[6]一般情况下，链传动的多边形效应只能减小，不能消除。

( )(1分)[7]油润滑的运动副，物理吸附膜的摩擦系数与吸附膜分子的层数有关，层数多，摩擦系数亦增加。

( )(1分)[8]切向键的工作面是键的侧面。

( )(1分)[9]锥齿轮的标准模数在整个齿宽上都相同。

( )(1分)[10]在摩擦轮传动设计中，当要求结构紧凑、传动效率高时，最好选用淬火钢与淬火钢相配的轮面材料。

( )二、选择题(8小题,共15.0分)(2分)[1]公式用于直齿圆柱齿轮的_____。

A.齿面接触疲劳强度计算B.齿根弯曲疲劳强度计算C.抗磨损计算D.抗胶合计算(2分)[2]在闭式减速硬齿锥齿轮传动中，载荷平稳，按___________作为计算齿轮工作能力准则是可能的。

A.齿根弯曲疲劳强度B.齿根弯曲静强度C.齿面接触疲劳强度D.齿面接触静强度(1分)[3]弹性套柱销联轴器，其刚度特性是属于___________。

A.定刚度的B.变刚度的C.既可以是定刚度的，也可以是变刚度的D.不属于上述三种情况(2分)[4]受翻转（倾覆）力矩的螺栓联接中，螺栓位置的布置应按以下原则______。

A.为提高承载能力，螺栓应远离被联接件的几何形心B.为使被联接件受力均匀，应使螺栓均匀分布C.为提高承载能力，应远离翻转轴线D.螺栓应布置在受拉力侧(2分)[5]滚动轴承在径向载荷作用下，内、外圈工作表面上均产生周期变化的接触应力，从两者应力变化情况来分析比较，____________。

20082009机械设计基础考卷A一、选择题（每题2分，共20分）1. 下列哪个选项是机械设计的基本要求？A. 安全性B. 经济性C. 美观性2. 下列哪个选项是机械设计的主要任务？A. 确定设计方案B. 优化设计方案C. 制作样机3. 下列哪个选项是机械设计的基本原则？A. 最小化成本B. 最大程度满足功能需求C. 确保结构稳定4. 下列哪个选项是机械设计的常用方法？A. 经验法B. 数值法C. 优化法5. 下列哪个选项是机械设计的常用工具？A. 计算机辅助设计（CAD）B. 计算机辅助工程（CAE）C. 计算机辅助制造（CAM）6. 下列哪个选项是机械设计的主要阶段？A. 需求分析B. 方案设计C. 结构设计7. 下列哪个选项是机械设计的常用材料？A. 金属材料B. 非金属材料C. 复合材料8. 下列哪个选项是机械设计的主要参数？A. 尺寸参数B. 力学参数C. 运动参数9. 下列哪个选项是机械设计的主要性能指标？A. 承载能力B. 稳定性C. 精度10. 下列哪个选项是机械设计的主要评估方法？A. 实验评估B. 理论评估C. 数值评估二、填空题（每题2分，共20分）1. 机械设计的基本要求包括：安全性、经济性、______。

2. 机械设计的主要任务包括：确定设计方案、优化设计方案、______。

3. 机械设计的基本原则包括：最小化成本、最大程度满足功能需求、______。

4. 机械设计的常用方法包括：经验法、数值法、______。

5. 机械设计的常用工具包括：计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助工程（CAE）、______。

6. 机械设计的主要阶段包括：需求分析、方案设计、______。

7. 机械设计的常用材料包括：金属材料、非金属材料、______。

8. 机械设计的主要参数包括：尺寸参数、力学参数、______。

9. 机械设计的主要性能指标包括：承载能力、稳定性、______。

10. 机械设计的主要评估方法包括：实验评估、理论评估、______。

一、填空题1. 平面运动副的最大约束数为____2_____，最小约束数为_____1_____。

2.平面机构中若引入一个高副将带入_____1____个约束，而引入一个低副将带入_____2____个约束。

平面机构中约束数与自由度数的关系是_约束数+自由度数=3_。

3. 在机器中，零件是最小制造的单元，构件是最小运动的单元。

4. 点或线接触的运动副称为高副，如齿轮副、凸轮副等。

5．机器中的构件可以是单一的零件，也可以是由多个零件装配成的刚性结构。

6．两个构件相互接触形成的具有确定相对运动的一种联接称为运动副。

7．面接触的运动副称为低副，如转动副、移动副等。

8．把两个以上的构件通过运动副的联接而构成的相对可动的系统称为是运动链，若运动链的各构件构成了首末封闭的系统称为闭链，若运动链的构件未构成首末封闭的系统称为开链。

9．平面机构是指组成机构的各个构件均在同一平面内运动。

10．在平面机构中，平面低副提供 2 个约束，平面高副提供 1 个约束。

11．机构具有确定运动时所必须给定的独立运动参数的数目称为机构的自由度。

12．机构具有确定运动的条件是机构的原动件数等于自由度数。

二、简答题1. 机构具有确定运动的条件是什么？答：1.要有原动件；2.自由度大于0；3.原动件个数等于自由度数。

2. 何谓复合铰链、局部自由度和虚约束？在计算机构自由度时应如何处理？答：复合铰链是三个或更多个构件组成两个或更多个共轴线的转动副。

在有些机构中, 其某些构件所能产生的局部运动并不影响其他构件的运动, 我们把这些构件所能产生的这种局部运动的自由度称为局部自由度。

虚约束是在机构中与其他约束重复而不起限制运动作用的约束。

在计算机构自由度时, K个构件汇交而成的复合铰链应具有（K-1）个转动副，同时应将机构中的局部自由度、虚约束除去不计。

三、计算题1. 试计算图1所示凸轮——连杆组合机构的自由度。

解由图1可知，B,E两处的滚子转动为局部自由度，即F’=2；而虚约束p’=0，则n=7，pl =8（C,F处虽各有两处接触，但都各算一个移动副），ph=2，于是由式（）得F=3n –（2pl + ph–p’）–F’= 3×7–(2×8+2– 0) –2=1这里应注意：该机构在D处虽存在轨迹重合的问题，但由于D处相铰接的双滑块为一个Ⅱ级杆组，未引入约束，故机构不存在虚约束。

第一章绪论、第二章机械设计总论 1 填空题1．机械零件一般可以分为通用零件和专用零件两大类。

2．观察一辆自行车，螺钉、链轮、链条等明显属于通用零件，而＿龙头、大梁、脚蹬＿则属于专用零件。

3．机器通常由三个部分和两个系统组成，它们是＿原动机部分＿＿、＿传动部分＿、＿执行部分＿、＿＿控制系统＿和＿辅助系统＿。

4．机械零件的主要失效形式包括＿整体断裂＿、＿过大的残余变形＿、＿零件的表面破坏＿和破坏正常工作条件引起的失效。

5．根据不同失效形式，机械零件的一般的设计准则包括＿强度准则＿、＿刚度准则＿、寿命准则、振动稳定性准则和可靠性准则。

一、填空题：1．零件材料的疲劳根据疲劳次数的明显不同可分为＿低周疲劳＿和＿高周疲劳＿，例如＿＿材料断裂试件＿和＿发动机曲轴＿。

2．材料疲劳曲线是表达 疲劳极限 与 应力循环次数 的相对关系。

3．零件的疲劳强度极限除与材料自身疲劳强度极限有关外，还与＿零件的应力集中状况、＿零件具体尺寸＿、＿零件表面质量＿以及＿零件的热处理强化方式＿四个方面有关。

4．对于单向稳定变应力进行分析时，可能发生最常见三种变化规律为＿r c =＿＿＿＿＿＿＿、＿m c σ=＿和＿min c σ=＿，例如＿心轴、大多数底座类零件、举重设备中的吊臂＿。

5．对规律性单向不稳定变应力采用 疲劳损伤累积 假说进行计算。

6．极限应力线图是以 m σ 为横坐标的，其含义是＿工作平均应力＿；以＿a σ为纵坐标的，其含义是＿工作应力幅＿。

二、选择题1、零件的截面形状一定，当截面尺寸增大时，其疲劳极限将随之 C 。

A.增加 B.不变 C.降低2、两零件的材料和几何尺寸都不相同，以曲面接触受载时，两者的接触应力值 A 。

A.相等 B.不相等 C.是否相等与材料和几何尺寸有关 3. 零件受静载荷作用时, 则在其内部 CA.只会产生静应力B.只会产生变应力C.可能产生静应力, 也可能产生变应力 三、计算题1． 某材料的对称循环弯曲疲劳强度为MPa 1801=-σ,MPa s 260=σ取循环基数为60105⨯=N ，9=m ，试计算循环次数分别为700次，25000次和620000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。

第二章 机构的结构分析一、试画出图示平面机构的机构示意图，并计算自由度（步骤：1）列出完整公式，2）带入数据，3）写出结果）。

图a ) 唧筒机构――用于水井的半自动汲水机构。

图中水管4直通水下，当使用者来回摆动手柄2时，活塞3将上下移动，从而汲出井水。

n= 3 p L = 4 p H = 0p '= 0 F '= 0F=3n －(2p l ＋p h －p ′)－F ′= 3×3－（2×4＋0－0）－0 = 1图b ) 缝纫机针杆机构 原动件1绕铰链A 作整周转动，使得滑块2沿滑槽滑动，同时针杆作上下移动，完成缝线动作。

解： 自由度计算： 画出机构示意图：n= 3 p L = 4 p H = 0p '= 0 F '= 0F=3n －(2p l ＋p h －p ′)－F ′ = 3×3－(2×4＋0－0)－0 = 1图c ）所示为一具有急回作用的冲床。

图中绕固定轴心A 转动的菱形盘1为原动件，其与滑块2在B 点铰接，通过滑块2推动拨叉3绕固定轴心C 转动，而拨叉3与圆盘4为同一构件。

当圆盘4转动时，通过连杆5使冲头6实现冲压运动。

试绘制其机构运动简图，并计算自由度。

观察方向3241 432 1解：1) 选取适当比例尺μl ，绘制机构运动简图(见图b)2) 分析机构是否具有确定运动n= 5 p L = 7 p H = 0 p '= 0 F '= 0F =3n －(2p l ＋p h －p ′)－F ′= 3×5－(2×7＋0－0)－0 ＝ 1 机构原动件数目＝ 1 机构有无确定运动？ 有确定运动想一想1．如何判断菱形盘1和滑块是否为同一构件？它们能为同一构件吗?2 为了使冲头6得到上下运动，只要有机构CDE 即可，为什还要引入机构ABC ？(可在学过第三章后再来想想)二、图a)所示为一简易冲床的初拟设计方案。

机械设计习题卡第一章绪论(1)组成机械的基本单元是什么?机械零件是组成机械的基本制造单元。

(2)何谓零件？何谓部件?零件是组成机器的不可拆的基本单元，即制造的基本单元。

一组协同工作的零件所组成的独立制造或独立装配的组合体称为“部件”。

(3)机械零件可归纳为哪两种类型?试各举两个典型实例说明，本课程的研究对象是什么?通用零件：各种机械中经常用到的一般参数的零件，如螺钉，齿轮等专用零件：在特定类型的机器中才能用到的零件，如涡轮机的叶片、飞机的螺旋桨等本课程的研究对象：普通条件下工作，且具有一般参数的通用零件(4)什么叫在普通条件下工作，且具有一般参数的通用零件？试从你所学专业的机械设备中，对联接零件，传动零件、轴系零件和其他零件各举两例。

普通工作条件无严格定义，通常指常温、常压、低速等。

一般参数也无严格定义。

国家标准《一般公差未注公差的线性和角度尺寸的公差》(GB/T1804-2000)中基本尺寸定义为0.5-4000mm，可以认为一般参数的零件的尺寸在0.5-4000mm之间。

连接零件：键、螺栓传动零件：带、齿轮轴系零件：滚动轴承、滑动轴承其他零件：弹簧、机座(5)为什么说本课程起着基础课与专业课之间的承前启后的作用？(6)在了解本课程的性质、内容和任务以后，总结本课程的特点和你所采取的学习方法。

第二章机械设计总论(1)对机器提出的主要要求包括什么？使用功能要求；经济性要求；劳动保护和环境保护要求；寿命与可靠性要求；其他专用要求等。

(2)机器设计应满足哪些基本要求?机械零件设汁应满足哪些基本要求?分析下列机械零件应满足的基本要求是什么：电动机轴，普通减速器中的齿轮轴，起重机吊钩，精密机床主轴．汽门弹簧。

农业机械中的拉曳链，联合收割机中的V带。

避免在预定寿命期内失效；结构工艺性要求；经济性要求；质量小要求；可靠性要求。

(3)设计机械的经济性要求包括哪些方面?a.零件本身的生产成本；b.尽可能采用标准化的零、部件以取代特殊加工的零、部件。

一、概念题（每题2分，共20分）1、柔性制造系统答：1）是一个以网络为基础，面对车间的开方式集成制造系统。

拥有CAD、数控编程、工夹具管理、质量管理、数据采集等功能，可根据制造任务与生产环境的变化，迅速调整，以适应多品种、中想批生产。

2、机床运动功能式答：表示机床的运动的个数、形式、功能及排列顺序。

床运动功能3、爬行答;当运动部件低速运动时，主动件匀速运动，从动件跳跃运动，这种不平稳的运动称为爬行。

4、级比和级比指数答:指主动轴转速数列公比称为级比。

级比的指数，称为级比指数。

5、模块化设计答：在对产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列通用模块，根据市场需要，对模块选择组合，可构成不同功能、不同规格的变形产品。

6、工业机器人位姿工业机器人的位置与姿态，是指机器人末端执行器的位置坐标。

其姿态是指末端执行器的三个转动角度。

7、定位误差定位误差：加工工序基准，在加工方向上的，最大位置变动量。

8、机械制造系统中的物流答：原料进厂经储存、加工、装配、包装、出厂全过程的每一个环节的移动和储存，称为生产物流。

9、生产线节拍生产节拍：指在连续完成相同的两个产品，之间的间隔时间称为生产节拍。

即完成一个产品平均时间。

10、机器人自由度工业机器人的自由度与姿态：自由度，是指机器人末端执行器的三个移动自由度，。

其姿态是指末端执行器的三个转动自由度。

二、论述题（每题10分，共40分）1、机床主要设计内容有哪些?答1）总体设计（1）主要技术指标确定。

（2）总体设计：基本参数设计、传动设计、总体部局设计、控制设计。

2）祥细设计：技术设计、施工设计。

全部零件图、技术文件。

2、工业机器人的驱动方式有那些?如何选用驱动方式？答：驱动方式：电机驱动、液压驱动、气动。

（2分）负载在1 kw 以下的工业机器人，多采用电动机驱动。

(2分)直流伺服电机与步进电应用广泛。

（2分）交流服电机是新近的发展。

（2分）液压驱动用于重型机器人，轻负荷用气动。

浙江工业大学期终考试命题稿2010/2011学年第一学期命题注意事项：一、命题稿请用A4纸电脑打印，或用教务处印刷的命题纸，并用黑墨水书写，保持字迹清晰，页码完整。

二、两份试题必须同等要求，卷面上不要注明A、B字样，由教务处抽定A、B卷。

三、命题稿必须经学院审核，并在考试前两周交教务处。

浙江工业大学2010 /2011学年第一学期试卷课程机械设计姓名___________________________ 班级学号___________________________3.下图为一轴系部件的各个零件图：(1)将下图中的轴上零件及在轴上的安装位置一一对应编号(如图中键的编号)；(2)请简述这些零件合理的安装顺序；(3)请写出图中滚动轴承的类型代号；(4)简述图中二平键的主要失效形式和计算准则、写出其工作长度计算公式。

(1)各零件的安装位置如图所示。

(3分)(2)从左往右安装零件的顺序为9-8-2-3-7-1-5；(1分)从右往右安装零件的顺序为4-6。

(1分)(3)图中为圆锥滚子轴承，类型代号为3。

(4分)(4)图中两平键为静连接，主要失效形式为工作面被压溃；(1分)其计算准则是校核工作面的挤压强度；(1分)=-，其中，L为键长，b为键宽。

(2分)有效长度l L b4.有一厚度为8mm的钢板，用4个4.6级的普通螺栓固定在机座上，板与机座间摩擦系数 =0.12，取防滑系数K s=1.2，螺栓联接的安全系数为S=1.2，板承受的最大载荷F Q为1500N。

(1)试选择螺栓的公称直径；(2) 试简述4个4.6级的普通螺栓中受力最大螺栓的主要失效形式；(3)若想用小一点直径的螺栓来固定请简述二种解决办法。

公称直径(mm) 8 10 12 16 20小径(mm) 6.647 8.576 10.106 13.835 17.294浙江工业大学2010 /2011学年第一学期试卷课程机械设计姓名___________________________ 班级学号___________________________共 7 页第 1 页浙江工业大学考试命题纸2. 一普通V 带传动传递功率为P = 7.5 kW ，带速v = 10 m/s ，紧边拉力是松边拉力的两倍，即F 1=2F 2，试求紧边拉力、松边拉力和有效拉力。

武汉工业学院2007 –2008 学年第一学期期末考试答案（A卷）课程名称机械设计课程编号（3×10=30分）二、简答题（4×5=20分）1.答：可采取减小螺栓刚度或增大被联接件刚度的方法来降低应力幅。

1）适当增加螺栓的长度；2）采用减小螺栓杆直径的腰状杆螺栓或空心螺栓；3）在螺母下面安装弹性元件。

2. 答：带传动布置在高速级，圆锥齿轮传动布置在中间级，斜齿圆柱齿轮布置在低速级。

因为带传动运行平稳，具有缓冲吸振作用，并且能够起到过载保护电机的作用；一方面斜齿轮的承载能力比锥齿轮的承载能力强，而速度越低力矩越大；另一方面锥齿轮尺寸大时加工困难，因此锥齿轮宜布置在中间级而斜齿轮布置在低速级。

3. 答：图（B）结构能够形成流体动力润滑。

因为形成流体动力润滑的三个条件：（1）相对滑动的两表面间必须形成收敛的楔形空间；（2）被油膜分开两表面必须有足够的相对滑动速度，其运动方向必须使润滑油由大口流进，从小口流出；（3）润滑油必须有一定粘度，供油要充分。

图（A）不满足条件条件（1），图（C）不满足条件（2），图（B）三个条件都满足。

4．答：图（A）对支撑刚度有利。

因为图（A）的压力点靠近圆锥齿轮，因此圆锥齿轮的悬臂长度比图（B）的悬臂长度要短一些。

三、受力分析题（15分）（1）(3分) 试确定图示蜗杆副的螺旋线方向；在图上表示蜗轮蜗杆转动的方向；（2）(12分) 分别标出各轮的圆周力、轴向力和径向力的方向。

四、分析计算题 (本题20分)1）(7分)确定轴承的轴向支座反力派生轴向力F d1=0.7F r1=0.7×1000=700NF d2=0.7F r2=0.7×2060=1442N F d2+F ae =1442+880=2322N> F d1故轴承2被“放松”，轴承1“压紧”F a 2=F d2=1442NF a 1= F a 2+F ae =1442+880=2322N2）(8分)确定轴承的当量动载荷由上表知，F a 1/ F r 1=2322/1000=2.32>e, X 1=0.41，Y 1=0.85F a 2/ F r 2= 1442/2060=0.7>e, X 2=0.41，Y 2=0.85 P 1= f p (X 1F r 1+Y 1F a 1)=1.5(0.41×1000 +0.85×2322)=3576N P 2= f p (X 2F r 2+Y 2F a 2)=1.5(0.41×2060 +0.85× 1442)=3105N3）(5分)确定轴承的使用寿命因P 1> P 2，故用轴承P 1确定使用寿命小时小时000221763576104.335000601060103366>=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛=εP C f n L t h 因此选用的轴承合适。

《机械设计基础》复习资料第一部分分类练习题一. 选择题1. 若两构件组成低副，则其接触形式为（ A ）。

A ．面接触；B ．点或线接触；C ．点或面接触；D ．线或面接触。

2. 四杆长度不等的双曲柄机构，若主动曲柄作连续匀速转动，则从动曲柄将作（ A ）。

A ．周期变速转动；B ．间歇转动；C ．匀速转动；D ．往复摆动。

3. 杆长不等的铰链四杆机构，若以最短杆为机架，则是（ D ）。

A ．曲柄摇杆机构；B ．双曲柄机构；C ．双摇杆机构；D ．双曲柄机构或双摇杆机构。

4. 铰链四杆机构的死点位置发生在( A )A.从动件和连杆共线位置；B.从动件和机架共线位置；C.主动件和连杆共线位置；D.主动件和机架共线位置。

5. 当对心曲柄滑块机构的曲柄为原动件时，机构有无急回特性和死点？ （ C ）A ．有急回特性、有死点；B ．有急回特性、无死点；C ．无急回特性、无死点；D ．无急回特性、有死点；6. 图示凸轮机构的推程运动角是多少？（AB 、CD 为以O 为圆心的圆弧） （ C ）A ．160°；B ．130° ；C ．120°；D ．110°。

7. 在下列凸轮机构中，从动件和凸轮的运动不在同一平面中的是（ D ）。

A ．直动滚子从动件盘形凸轮机构B ．摆动滚子从动件盘形凸轮机构C ．直动平底从动件盘形凸轮机构D ．摆动从动件圆柱凸轮机构 8. 铰链四杆机构中，若最短杆和最长杆长度之和小于其余两杆长度之和，且以最短杆为机架，则机构有（ B ）。

A 、一个曲柄，B 、两个曲柄，C 、无曲柄，D 、可能有一个也可能有两个。

9. 图（a ）为（ B ）；图（b ）为（ D ）。

A. 曲柄滑块机构B. 导杆机构C. 摇块机构D. 定块机构10. 凸轮机构从动件运动规律为等速运动规律时，机构受力（ 2 ）。

①无冲击②有刚性冲击 ③有柔性冲击④ 不确定冲击 11. 图示为凸轮机构在推程中从动件的位移线图，其从动件的运动规律为（ C ）。