機械設計基礎概念題集萃姓名_________________________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（可靠性）和（經濟性）。

2.機械設計中的自由度是指（機構中獨立運動的數量）。

3.螺旋傳動的主要優點是（傳遞大轉矩、結構緊湊、傳動平穩、工作可靠）。

4.滾動軸承按其結構可分為（向心軸承）和（推力軸承）。

5.機械零件的失效形式主要有（磨損、疲勞、變形、斷裂）。

6.機構運動簡圖的基本要素包括（構件、運動副、機架）。

7.材料的力學功能主要包括（強度、塑性、硬度、韌性、疲勞功能）。

8.機械設備的潤滑方式有（油浴潤滑、滴油潤滑、噴射潤滑、固體潤滑）。

答案及解題思路：

答案：

1.可靠性、經濟性

解題思路：機械設計的基本要求通常包括保證機械設備的可靠運行以及降低成本，提高經濟效益。

2.機構中獨立運動的數量

解題思路：自由度是指機構中可能發生的獨立運動數量，是機構分析中的一個基本概念。

3.傳遞大轉矩、結構緊湊、傳動平穩、工作可靠

解題思路：螺旋傳動因其結構特點和功能特性，在需要傳遞大轉矩的場合應用廣泛。

4.向心軸承、推力軸承

解題思路：滾動軸承按其承受載荷的方式不同，可分為向心軸承和推力軸承。

5.磨損、疲勞、變形、斷裂

解題思路：機械零件在長期運行過程中可能出現的失效形式，包括材料表面或內部結構的損壞。

6.構件、運動副、機架

解題思路：機構運動簡圖的基本要素包括構成機構的各個部分及其相互間的運動關系。

7.強度、塑性、硬度、韌性、疲勞功能

解題思路：材料的力學功能是評價材料在受力條件下抵抗變形和破壞能力的重要指標。

8.油浴潤滑、滴油潤滑、噴射潤滑、固體潤滑

解題思路：機械設備潤滑方式的選擇取決于工作環境、載荷、轉速等因素，以滿足潤滑要求。二、選擇題1.機械設計的基本要求不包括（）。

A.穩定性

B.可靠性

C.經濟性

D.美觀性

解題思路：機械設計的基本要求通常包括功能性、可靠性、經濟性、安全性、耐用性等方面，而美觀性雖然也是設計中需要考慮的，但通常不作為基本要求。因此，正確答案是D.美觀性。

2.機械設計中，下列哪個參數表示機構自由度？（）

A.線速度

B.角速度

C.自由度

D.位移

解題思路：機構的自由度指的是在不破壞約束的情況下，機構中各個運動部件可以獨立運動的自由度數目。因此，正確答案是C.自由度。

3.下列哪種機構可以實現精確的運動？（）

A.間歇運動機構

B.齒輪機構

C.凸輪機構

D.絲杠機構

解題思路：絲杠機構是一種能夠實現精確的直線運動和旋轉運動的機構，因此在需要精確運動的場合較為常見。正確答案是D.絲杠機構。

4.滾動軸承按其結構可分為哪些類型？（）

A.單列軸承

B.雙列軸承

C.深溝球軸承

D.圓柱滾子軸承

解題思路：滾動軸承按照結構類型可以分為多種，如單列軸承、雙列軸承、深溝球軸承和圓柱滾子軸承等。正確答案是A.單列軸承,B.雙列軸承,C.深溝球軸承,D.圓柱滾子軸承。

5.機械零件的失效形式不包括（）。

A.腐蝕

B.疲勞斷裂

C.潤滑不良

D.超載斷裂

解題思路：機械零件的失效形式主要包括疲勞斷裂、腐蝕、磨損等，而潤滑不良是導致失效的原因之一，不是失效形式。正確答案是C.潤滑不良。

6.機構運動簡圖的基本要素不包括（）。

A.機構名稱

B.機構運動軌跡

C.機構尺寸

D.機構運動速度

解題思路：機構運動簡圖通常包含機構名稱、運動軌跡、尺寸等信息，但并不直接標示機構運動速度。正確答案是D.機構運動速度。

7.材料的力學功能不包括（）。

A.強度

B.塑性

C.硬度

D.熱穩定性

解題思路：材料的力學功能通常包括強度、塑性、硬度、韌性等，而熱穩定性屬于材料的物理功能。正確答案是D.熱穩定性。

8.機械設備的潤滑方式不包括（）。

A.潤滑脂潤滑

B.液體潤滑

C.氣體潤滑

D.真空潤滑

解題思路：潤滑方式通常包括潤滑脂潤滑、液體潤滑、氣體潤滑等，真空潤滑不是常見的潤滑方式。正確答案是D.真空潤滑。三、判斷題1.機械設計的基本要求包括可靠性、可維護性和安全性。（√）

解題思路：機械設計的基本要求確實包括可靠性，即機械在規定條件下完成規定功能的能力；可維護性，即機械在維修過程中易于更換和修復；安全性，即機械在運行過程中不會對操作人員或周圍環境造成傷害。

2.機械設計中的自由度是指機構獨立運動的數目。（√）

解題思路：機械設計中的自由度是指在一個機構中，能夠獨立變化的運動參數的數目，這決定了機構的運動狀態。

3.螺旋傳動的主要優點是傳動平穩、噪聲小。（√）

解題思路：螺旋傳動因其傳動比穩定、承載能力大、傳動平穩、結構簡單等優點，廣泛應用于各種傳動系統中。

4.滾動軸承按其結構可分為球軸承和滾子軸承。（√）

解題思路：滾動軸承按滾動體的不同，確實可以分為球軸承和滾子軸承，滾子軸承按滾子的形狀又可分為圓柱滾子軸承、圓錐滾子軸承等。

5.機械零件的失效形式主要有磨損、斷裂和變形。（√）

解題思路：機械零件在長期運行中，因各種因素可能會出現磨損、斷裂和變形等失效形式。

6.機構運動簡圖的基本要素包括機構名稱、機構運動軌跡和機構尺寸。（×）

解題思路：機構運動簡圖的基本要素應包括機構的組成元素、運動副、運動關系等，而不包括機構名稱、機構運動軌跡和機構尺寸。

7.材料的力學功能主要包括強度、塑性和硬度。（√）

解題思路：材料的力學功能主要包括強度、塑性、硬度、韌性等，這些功能決定了材料在受力時的行為。

8.機械設備的潤滑方式有潤滑脂潤滑、液體潤滑和氣體潤滑。（√）

解題思路：機械設備的潤滑方式確實包括潤滑脂潤滑、液體潤滑和氣體潤滑，這些潤滑方式適用于不同的工況和設備。四、簡答題1.簡述機械設計的基本要求。

答案：

機械設計的基本要求包括：可靠性、安全性、經濟性、可維護性、環保性、人機工程、模塊化設計等。這些要求保證機械產品能夠滿足使用需求，同時兼顧生產成本、用戶操作舒適性和對環境的影響。

解題思路：

在回答時，應首先概述機械設計的基本要求，然后逐一解釋每個要求的具體含義和重要性。

2.簡述機構的自由度。

答案：

機構的自由度是指機構在運動過程中獨立運動的能力。對于一個由n個低副和m個高副組成的機構，其自由度F可以用公式F=3(n1)2m計算。

解題思路：

首先定義自由度的概念，然后給出計算公式，并解釋公式中的各個參數的含義。

3.簡述螺旋傳動的主要優點。

答案：

螺旋傳動的主要優點包括：傳動平穩、噪音低、傳動效率高、結構緊湊、安裝方便、過載能力強、可實現自鎖等。

解題思路：

列舉螺旋傳動的幾個主要優點，并簡要說明每個優點的具體表現。

4.簡述滾動軸承的分類。

答案：

滾動軸承按其結構可分為：球軸承、滾子軸承、圓錐滾子軸承、推力球軸承、推力滾子軸承等。按滾動體的形狀可分為：球軸承、滾子軸承等。

解題思路：

描述滾動軸承的分類方法，包括按結構和按滾動體形狀的分類，并列舉常見的軸承類型。

5.簡述機械零件的失效形式。

答案：

機械零件的失效形式主要有：疲勞斷裂、磨損、變形、腐蝕、塑性變形、斷裂等。

解題思路：

列舉機械零件常見的失效形式，并簡要說明每種失效形式的特點。

6.簡述機構運動簡圖的基本要素。

答案：

機構運動簡圖的基本要素包括：運動副、構件、原動件、從動件、機架等。

解題思路：

描述機構運動簡圖的基本構成部分，并說明每個部分的作用。

7.簡述材料的力學功能。

答案：

材料的力學功能包括：強度、剛度、韌性、塑性、疲勞功能、硬度、沖擊韌性等。

解題思路：

列舉材料的力學功能指標，并簡要解釋每個指標的含義。

8.簡述機械設備的潤滑方式。

答案：

機械設備的潤滑方式主要有：油脂潤滑、油浴潤滑、滴油潤滑、噴射潤滑、氣霧潤滑、固體潤滑等。

解題思路：

描述機械設備的潤滑方式，并說明每種潤滑方式的特點和應用場景。五、論述題1.試論述機械設計中可靠性的重要性。

答案：

機械設計中的可靠性是指機械產品在規定的條件和時間內，完成預定功能的能力?？煽啃詫τ跈C械設計的重要性體現在以下幾個方面：

提高機械產品的市場競爭力：可靠性高的機械產品能夠滿足用戶的需求，減少維修和更換的頻率，從而提高產品的市場信譽和用戶滿意度。

保障人身安全和設備安全：機械設計中的可靠性直接關系到操作人員的安全和設備的安全運行，避免因機械故障導致的意外。

降低維護成本：可靠性高的機械產品在運行過程中故障率低，可以減少維修成本和時間，提高生產效率。

延長機械產品使用壽命：通過提高機械設計的可靠性，可以延長機械產品的使用壽命，降低更換頻率。

解題思路：

首先闡述可靠性的定義，然后從市場競爭力、安全、維護成本和產品壽命四個方面論述其重要性。

2.試論述提高機械設計可靠性的方法。

答案：

提高機械設計可靠性的方法主要包括：

優化設計：采用合理的設計方法和計算方法，進行詳細的應力分析和強度校核。

選擇合適的材料和工藝：根據工作條件選擇具有高可靠性的材料和制造工藝。

進行可靠性試驗：通過模擬實際工況進行試驗，評估機械產品的可靠性。

加強維護管理：建立健全的維護管理體系，定期檢查和保養，保證機械產品的正常運行。

解題思路：

從設計優化、材料選擇、試驗評估和維護管理四個方面提出提高機械設計可靠性的具體方法。

3.試論述機構自由度對機械設計的影響。

答案：

機構自由度是機構運動學中一個重要的概念，它直接影響機械設計。機構自由度對機械設計的影響主要體現在以下幾個方面：

確定機構的類型：不同的自由度對應不同的機構類型，如連桿機構、凸輪機構等。

設計復雜性：自由度越高，機構的復雜性越大，設計難度也隨之增加。

機構功能：自由度影響機構的運動精度和速度，進而影響整個機械系統的功能。

解題思路：

首先解釋機構自由度的概念，然后從機構類型、設計復雜性和機構功能三個方面論述其對機械設計的影響。

4.試論述螺旋傳動在實際應用中的優勢。

答案：

螺旋傳動是一種常見的機械傳動方式，其實際應用中的優勢包括：

傳動平穩：螺旋傳動具有較大的傳動比，能夠實現平穩的傳動。

結構緊湊：螺旋傳動結構簡單，占用空間小，便于安裝和維護。

能承受較大載荷：螺旋傳動能夠承受較大的軸向和徑向載荷。

自鎖性好：螺旋傳動具有良好的自鎖功能，適用于需要自鎖的場合。

解題思路：

從傳動平穩性、結構緊湊性、承載能力和自鎖性四個方面論述螺旋傳動在實際應用中的優勢。

5.試論述滾動軸承在機械設計中的應用。

答案：

滾動軸承在機械設計中具有廣泛的應用，其應用主要體現在以下幾個方面：

減少摩擦和磨損：滾動軸承能夠將滑動摩擦轉變為滾動摩擦，減少機械部件的磨損。

降低功耗：滾動軸承的摩擦系數較低，可以降低機械設備的能耗。

提高旋轉精度：滾動軸承能夠保證軸頸和軸的相對運動精度，提高機械系統的旋轉精度。

解題思路：

從減少摩擦磨損、降低功耗和提高旋轉精度三個方面論述滾動軸承在機械設計中的應用。

6.試論述機械零件失效對機械設備的影響。

答案：

機械零件失效會導致機械設備功能下降，甚至造成設備故障，具體影響包括：

減少使用壽命：零件失效會導致機械設備提前報廢，減少使用壽命。

影響生產效率：零件失效會導致生產過程中斷，降低生產效率。

增加維修成本：零件失效需要更換和維修，增加維修成本。

威脅操作人員安全：嚴重時，零件失效可能引發安全，威脅操作人員的安全。

解題思路：

從使用壽命、生產效率、維修成本和操作人員安全四個方面論述機械零件失效對機械設備的影響。

7.試論述機構運動簡圖在機械設計中的作用。

答案：

機構運動簡圖在機械設計中的作用主要包括：

確定機構運動特性：通過繪制機構運動簡圖，可以分析機構的運動特性，如運動軌跡、速度、加速度等。

確定機構自由度：根據運動簡圖可以確定機構的自由度，從而設計合理的機構。

優化機構結構：通過運動簡圖分析，可以對機構結構進行優化，提高機構的功能。

解題思路：

從確定機構運動特性、自由度和優化機構結構三個方面論述機構運動簡圖在機械設計中的作用。

8.試論述材料力學功能對機械設計的影響。

答案：

材料力學功能對機械設計的影響主要體現在以下幾個方面：

確定材料選用：根據機械設備的工況和設計要求，選擇具有良好力學功能的材料。

確定結構設計：材料力學功能影響結構設計，如截面形狀、尺寸等。

保障機械強度：材料的力學功能直接影響機械的強度和剛度，保證機械的可靠性。

解題思路：

從材料選用、結構設計和機械強度三個方面論述材料力學功能對機械設計的影響。六、設計題1.設計一個簡易的齒輪減速器。

設計要求：

a.確定輸入轉速和輸出轉速，以及輸入扭矩和輸出扭矩。

b.選擇合適的齒輪材料。

c.設計齒輪的幾何參數，包括模數、齒數、壓力角等。

d.計算齒輪的強度，保證其在工作條件下的安全可靠性。

e.設計齒輪箱的結構，包括箱體、軸承座、齒輪軸等。

解題思路：

1.根據輸入輸出轉速和扭矩確定齒輪減速器的類型和傳動比。

2.根據齒輪材料和強度要求選擇合適的齒輪模數和齒數。

3.根據齒輪的強度計算，確定齒輪的幾何參數。

4.設計齒輪箱的結構，保證齒輪安裝、潤滑和散熱。

2.設計一個簡易的凸輪機構。

設計要求：

a.根據要求確定凸輪的運動規律。

b.選擇合適的凸輪材料和形狀。

c.設計凸輪軸的結構。

d.設計從動件的結構和運動。

解題思路：

1.確定凸輪的運動規律，如等速、等加速等。

2.根據運動規律選擇合適的凸輪形狀，如直凸輪、圓凸輪等。

3.根據材料強度要求選擇合適的凸輪材料。

4.設計凸輪軸的結構，保證其安裝和固定。

5.設計從動件的結構和運動，使其滿足要求。

3.設計一個簡易的絲杠機構。

設計要求：

a.確定輸入轉速和輸出轉速，以及輸入扭矩和輸出扭矩。

b.選擇合適的絲杠材料和螺紋參數。

c.設計螺母和螺母座的結構。

d.設計導軌和導軌座的結構。

解題思路：

1.根據輸入輸出轉速和扭矩確定絲杠機構的類型和傳動比。

2.根據材料強度要求選擇合適的絲杠材料和螺紋參數。

3.設計螺母和螺母座的結構，保證其安裝和固定。

4.設計導軌和導軌座的結構，保證其安裝和潤滑。

4.設計一個簡易的滾動軸承座。

設計要求：

a.確定軸承的類型和尺寸。

b.設計軸承座的材料。

c.設計軸承座的固定方式。

d.設計軸承座的潤滑系統。

解題思路：

1.根據軸承類型和尺寸確定軸承座的結構。

2.根據軸承負荷和材料強度要求選擇合適的軸承座材料。

3.設計軸承座的固定方式，保證其安裝和固定。

4.設計軸承座的潤滑系統，保證軸承的正常工作。

5.設計一個簡易的聯軸器。

設計要求：

a.確定聯軸器的類型和尺寸。

b.選擇合適的聯軸器材料。

c.設計聯軸器的連接方式。

d.設計聯軸器的安裝和固定方式。

解題思路：

1.根據傳動要求和聯軸器類型確定其尺寸和連接方式。

2.根據材料強度要求選擇合適的聯軸器材料。

3.設計聯軸器的安裝和固定方式，保證其安裝和固定。

6.設計一個簡易的聯軸節。

設計要求：

a.確定聯軸節的類型和尺寸。

b.選擇合適的聯軸節材料。

c.設計聯軸節的連接方式。

d.設計聯軸節的安裝和固定方式。

解題思路：

1.根據傳動要求和聯軸節類型確定其尺寸和連接方式。

2.根據材料強度要求選擇合適的聯軸節材料。

3.設計聯軸節的安裝和固定方式，保證其安裝和固定。

7.設計一個簡易的萬向節。

設計要求：

a.確定萬向節的類型和尺寸。

b.選擇合適的萬向節材料。

c.設計萬向節的連接方式。

d.設計萬向節的安裝和固定方式。

解題思路：

1.根據傳動要求和萬向節類型確定其尺寸和連接方式。

2.根據材料強度要求選擇合適的萬向節材料。

3.設計萬向節的安裝和固定方式，保證其安裝和固定。

8.設計一個簡易的導向裝置。

設計要求：

a.確定導向裝置的類型和尺寸。

b.選擇合適的導向裝置材料。

c.設計導向裝置的結構。

d.設計導向裝置的安裝和固定方式。

解題思路：

1.根據導向要求確定導向裝置的類型和尺寸。

2.根據材料強度要求選擇合適的導向裝置材料。

3.設計導向裝置的結構，保證其安裝和固定。

4.設計導向裝置的安裝和固定方式，保證其導向功能。

答案及解題思路：

1.設計一個簡易的齒輪減速器。

答案：

1.輸入轉速：n1=1500r/min，輸出轉速：n2=300r/min，輸入扭矩：T1=200N·m，輸出扭矩：T2=400N·m。

2.齒輪材料：45鋼，熱處理硬度：HRC3545。

3.齒輪幾何參數：模數m=4，齒數z1=20，z2=80，壓力角α=20°。

4.齒輪強度計算：安全系數Ks=1.2。

5.齒輪箱結構設計：箱體材料：鑄鐵HT200；軸承座：鑄鐵HT200；齒輪軸：45鋼，調質處理；潤滑系統：油浴潤滑。

解題思路：

1.根據輸入輸出轉速和扭矩確定齒輪減速器的類型和傳動比。

2.根據齒輪材料和強度要求選擇合適的齒輪模數和齒數。

3.根據齒輪的強度計算，確定齒輪的幾何參數。

4.設計齒輪箱的結構，保證齒輪安裝、潤滑和散熱。

2.設計一個簡易的凸輪機構。

答案：

1.凸輪運動規律：等速運動。

2.凸輪材料：45鋼，熱處理硬度：HRC5055。

3.凸輪軸結構：45鋼，調質處理；凸輪軸材料：45鋼，熱處理硬度：HRC5055。

4.從動件結構：擺桿機構。

解題思路：

1.確定凸輪的運動規律，如等速、等加速等。

2.根據運動規律選擇合適的凸輪形狀，如直凸輪、圓凸輪等。

3.根據材料強度要求選擇合適的凸輪材料。

4.設計凸輪軸的結構，保證其安裝和固定。

5.設計從動件的結構和運動，使其滿足要求。

3.設計一個簡易的絲杠機構。

答案：

1.輸入轉速：n1=300r/min，輸出轉速：n2=30r/min，輸入扭矩：T1=20N·m，輸出扭矩：T2=600N·m。

2.絲杠材料：40Cr，熱處理硬度：HRC3545。

3.螺母和螺母座結構：鑄鐵HT200。

4.導軌和導軌座結構：鑄鐵HT200；潤滑系統：油浴潤滑。

解題思路：

1.根據輸入輸出轉速和扭矩確定絲杠機構的類型和傳動比。

2.根據材料強度要求選擇合適的絲杠材料和螺紋參數。

3.設計螺母和螺母座的結構，保證其安裝和固定。

4.設計導軌和導軌座的結構，保證其安裝和潤滑。

4.設計一個簡易的滾動軸承座。

答案：

1.軸承類型：深溝球軸承，型號：62042RS。

2.軸承座材料：鑄鐵HT200。

3.軸承座的固定方式：螺栓連接。

4.軸承座的潤滑系統：油潤滑。

解題思路：

1.根據軸承類型和尺寸確定軸承座的結構。

2.根據軸承負荷和材料強度要求選擇合適的軸承座材料。

3.設計軸承座的固定方式，保證其安裝和固定。

4.設計軸承座的潤滑系統，保證軸承的正常工作。

5.設計一個簡易的聯軸器。

答案：

1.聯軸器類型：彈性套柱銷聯軸器，型號：JSM100。

2.聯軸器材料：鑄鐵HT200。

3.聯軸器的連接方式：銷連接。

4.聯軸器的安裝和固定方式：螺栓連接。

解題思路：

1.根據傳動要求和聯軸器類型確定其尺寸和連接方式。

2.根據材料強度要求選擇合適的聯軸器材料。

3.設計聯軸器的安裝和固定方式，保證其安裝和固定。

6.設計一個簡易的聯軸節。

答案：

1.聯軸節類型：剛性聯軸節，型號：JS100。

2.聯軸節材料：鑄鐵HT200。

3.聯軸節的連接方式：鍵連接。

4.聯軸節的安裝和固定方式：螺栓連接。

解題思路：

1.根據傳動要求和聯軸節類型確定其尺寸和連接方式。

2.根據材料強度要求選擇合適的聯軸節材料。

3.設計聯軸節的安裝和固定方式，保證其安裝和固定。

7.設計一個簡易的萬向節。

答案：

1.萬向節類型：十字軸萬向節，型號：JS100。

2.萬向節材料：鑄鐵HT200。

3.萬向節的連接方式：鍵連接。

4.萬向節的安裝和固定方式：螺栓連接。

解題思路：

1.根據傳動要求和萬向節類型確定其尺寸和連接方式。

2.根據材料強度要求選擇合適的萬向節材料。

3.設計萬向節的安裝和固定方式，保證其安裝和固定。

8.設計一個簡易的導向裝置。

答案：

1.導向裝置類型：滑動導軌，型號：JS100。

2.導向裝置材料：鑄鐵HT200。

3.導向裝置的結構：導軌和導軌座。

4.導向裝置的安裝和固定方式：螺栓連接。

解題思路：

1.根據導向要求確定導向裝置的類型和尺寸。

2.根據材料強度要求選擇合適的導向裝置材料。

3.設計導向裝置的結構，保證其安裝和固定。

4.設計導向裝置的安裝和固定方式，保證其導向功能。七、案例分析題1.分析某機械設備的故障原因，并提出改進措施。

案例描述：某型機械加工設備在連續運行一個月后，出現振動加劇、效率下降的現象。

故障分析：通過現場檢查，發覺設備的主軸軸承存在磨損，導致旋轉不平衡，進而引起振動。

改進措施：

更換新的軸承。

對軸承座進行加固處理，減少振動傳遞。

優化潤滑系統，保證軸承得到充分的潤滑。

2.分析某機械零件的失效形式，并提出預防措施。

案例描述：某