機械工程原理知識要點題庫姓名_________________________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、選擇題1.機械系統中的運動副分為哪幾類？

A.低副和高副

B.連接副和導向副

C.旋轉副和移動副

D.轉動副和滑動副

2.機械效率是指輸出功與輸入功的比值，其取值范圍是多少？

A.0機械效率≤1

B.0≤機械效率1

C.1機械效率≤10

D.機械效率≥1

3.在機械中，哪種傳動方式可以實現較大的傳動比？

A.皮帶傳動

B.齒輪傳動

C.蝸桿傳動

D.鏈傳動

4.機械振動中，阻尼比小于0.1時，系統呈現什么特性？

A.過阻尼

B.欠阻尼

C.阻尼適中

D.無阻尼

5.機械中，哪種類型的聯軸器可以承受較大的軸向力？

A.彈性聯軸器

B.無補償聯軸器

C.矩形聯軸器

D.球面聯軸器

6.機械零件中，哪種零件主要用于承受軸向載荷？

A.軸承

B.螺栓

C.彈簧

D.齒輪

7.機械中，哪種類型的彈簧適用于減震和緩沖？

A.壓縮彈簧

B.拉伸彈簧

C.扭轉彈簧

D.上述所有

8.機械中，哪種類型的齒輪適用于高速傳動？

A.直齒輪

B.斜齒輪

C.人字齒輪

D.齒條齒輪

答案及解題思路：

1.答案：A

解題思路：機械系統中的運動副根據其約束形式分為低副和高副，低副允許相對滑動，高副允許相對轉動。

2.答案：B

解題思路：機械效率是有用功與總功的比值，通常情況下，機械效率小于1，表示有能量損失。

3.答案：B

解題思路：齒輪傳動可以實現較大的傳動比，通過設計不同齒數的齒輪副，可以大幅提升傳動比。

4.答案：A

解題思路：當阻尼比小于0.1時，系統處于過阻尼狀態，振動幅度小，但衰減速度慢。

5.答案：D

解題思路：球面聯軸器可以承受較大的軸向力，因為它允許軸線有一定的偏移。

6.答案：B

解題思路：螺栓主要用于連接零件，并承受軸向載荷。

7.答案：D

解題思路：所有類型的彈簧都有減震和緩沖的作用，但具體應用取決于設計要求。

8.答案：B

解題思路：斜齒輪適用于高速傳動，因為其齒面斜度可以減少接觸應力，提高傳動效率。二、填空題1.機械系統中的運動副分為低副和高副兩大類。低副通常指的是面接觸的運動副，如滑動軸承；高副則指的是點或線接觸的運動副，如齒輪副。

2.機械效率的取值范圍是0到1之間。機械效率是指機械輸出功率與輸入功率的比值，由于機械在工作過程中會有能量損失，因此效率不可能達到100%。

3.在機械中，齒輪傳動可以實現較大的傳動比。齒輪傳動通過改變齒輪的齒數比，可以方便地實現較大的速度比和力矩比。

4.機械振動中，阻尼比小于0.1時，系統呈現過阻尼特性。阻尼比是衡量阻尼大小的一個無量綱參數，當阻尼比小于0.1時，系統響應緩慢，不易達到穩定狀態。

5.機械中，彈性聯軸器可以承受較大的軸向力。彈性聯軸器通過彈性元件的變形來傳遞動力，可以吸收一定的軸向、徑向和角向位移，因此能夠承受較大的軸向力。

6.機械零件中，軸主要用于承受徑向載荷。軸是機械傳動中的主要零件，其主要功能是傳遞扭矩和支撐旋轉部件，主要承受徑向載荷。

7.機械中，彈簧適用于減震和緩沖。彈簧具有儲存和釋放能量的特性，廣泛應用于機械系統中，用于減震、緩沖、儲能和復位等功能。

8.機械中，斜齒輪適用于高速傳動。斜齒輪傳動平穩，噪音小，適合于高速、高精度、大載荷的傳動場合。

答案及解題思路：

答案：

1.低副、高副

2.0到1之間

3.較大的傳動比

4.過阻尼特性

5.較大的軸向力

6.徑向載荷

7.減震和緩沖

8.高速傳動

解題思路：

1.根據機械運動副的分類知識，低副和高副的定義來確定填空內容。

2.機械效率的定義和計算公式確定其取值范圍。

3.齒輪傳動的基本原理和齒數比的作用來解釋傳動比的概念。

4.根據阻尼比的定義和系統響應特性來確定系統狀態。

5.彈性聯軸器的功能和結構特點來確定其適用性。

6.軸的功能和承受載荷類型來確定填空內容。

7.彈簧的應用領域和特性來確定其適用場景。

8.斜齒輪的特點和適用場合來確定填空內容。三、判斷題1.機械系統中的運動副低副和高副兩種類型。（）

答案：正確

解題思路：在機械系統中，運動副是組成機械的基本單元，根據其結構和工作特點，通常分為低副和高副兩種類型。低副主要指平面副，如滑動軸承；高副主要指點或線接觸副，如齒輪副。這種分類是機械系統設計中常見的。

2.機械效率越高，機械的輸出功越大。（）

答案：錯誤

解題思路：機械效率是指機械輸出功與輸入功的比值。效率高并不意味著輸出功大，而是說明輸入功中有較大比例轉化為有用的輸出功。輸出功的大小還取決于輸入功的大小。

3.齒輪傳動可以實現較小的傳動比。（）

答案：正確

解題思路：齒輪傳動是機械中常用的傳動方式之一，通過改變齒輪的齒數比，可以實現較小的傳動比。這在一些需要精確減速的機械系統中尤為重要。

4.機械振動中，阻尼比小于0.1時，系統呈現過阻尼特性。（）

答案：錯誤

解題思路：在機械振動中，阻尼比是描述阻尼效應強弱的一個參數。當阻尼比小于0.1時，系統通常呈現欠阻尼特性，而非過阻尼特性。

5.彈性聯軸器可以承受較小的軸向力。（）

答案：正確

解題思路：彈性聯軸器通過彈性元件連接兩軸，可以有效吸收軸向、徑向和角向的偏差，因此可以承受一定的軸向力。

6.軸主要用于承受徑向載荷。（）

答案：錯誤

解題思路：軸在機械中主要用于承受扭矩和彎矩，而不是僅限于徑向載荷。雖然軸可能會承受一定的徑向載荷，但其主要功能是傳遞扭矩。

7.彈簧適用于高速傳動。（）

答案：錯誤

解題思路：彈簧主要適用于低速和低精度要求的傳動，因為高速傳動需要更高的剛性和精度，而彈簧由于其彈性特性，通常無法滿足這些要求。

8.斜齒輪適用于低速傳動。（）

答案：正確

解題思路：斜齒輪傳動由于斜齒的設計，有利于降低傳動過程中的沖擊和噪音，因此在低速傳動中更為常用。四、簡答題1.簡述機械系統中的運動副分類及其特點。

運動副分類：轉動副、移動副、球面副、螺旋副等。

特點：轉動副允許轉動運動，移動副允許直線運動，球面副允許球面運動，螺旋副允許螺旋運動。

2.簡述機械效率的概念及其影響因素。

機械效率概念：機械效率是指輸出功率與輸入功率的比值。

影響因素：摩擦損失、能量轉換過程中的能量損失、機械零件的重量和慣性等。

3.簡述齒輪傳動的特點和適用范圍。

特點：傳動平穩、可靠，傳動比大，結構緊湊，能實現遠距離傳動。

適用范圍：廣泛應用于各種減速器、變速箱、分度箱等。

4.簡述機械振動的阻尼比及其對系統特性的影響。

阻尼比概念：阻尼比是阻尼系數與臨界阻尼系數的比值。

影響系統特性：阻尼比越小，系統越容易發生共振；阻尼比越大，系統越穩定。

5.簡述彈性聯軸器的特點和適用范圍。

特點：允許一定程度的軸向、徑向和角向位移，減少沖擊和振動。

適用范圍：廣泛應用于電機與減速器、減速器與工作機構之間的連接。

6.簡述軸在機械中的作用和分類。

作用：傳遞扭矩，支撐和定位零部件。

分類：傳動軸、心軸、轉軸等。

7.簡述彈簧在機械中的應用和特點。

應用：減震、儲能、定位、復位等。

特點：具有彈性，能承受一定的載荷。

8.簡述斜齒輪的特點和適用范圍。

特點：傳動平穩，承載能力大，制造簡單。

適用范圍：廣泛應用于各種減速器、變速箱等。

答案及解題思路：

1.答案：機械系統中的運動副分類有轉動副、移動副、球面副、螺旋副等，特點分別是允許轉動、直線、球面和螺旋運動。

解題思路：理解運動副的定義和分類，結合實際應用場景進行分析。

2.答案：機械效率是指輸出功率與輸入功率的比值，影響因素包括摩擦損失、能量轉換過程中的能量損失、機械零件的重量和慣性等。

解題思路：理解機械效率的定義，分析影響機械效率的因素。

3.答案：齒輪傳動的特點是傳動平穩、可靠，傳動比大，結構緊湊，能實現遠距離傳動，適用于減速器、變速箱、分度箱等。

解題思路：了解齒輪傳動的原理和特點，結合實際應用場景進行分析。

4.答案：機械振動的阻尼比是阻尼系數與臨界阻尼系數的比值，阻尼比越小，系統越容易發生共振；阻尼比越大，系統越穩定。

解題思路：理解阻尼比的定義和影響，結合實際應用場景進行分析。

5.答案：彈性聯軸器允許一定程度的軸向、徑向和角向位移，減少沖擊和振動，適用于電機與減速器、減速器與工作機構之間的連接。

解題思路：了解彈性聯軸器的原理和特點，結合實際應用場景進行分析。

6.答案：軸在機械中的作用是傳遞扭矩，支撐和定位零部件，分類有傳動軸、心軸、轉軸等。

解題思路：理解軸的作用和分類，結合實際應用場景進行分析。

7.答案：彈簧在機械中的應用包括減震、儲能、定位、復位等，具有彈性，能承受一定的載荷。

解題思路：了解彈簧的應用和特點，結合實際應用場景進行分析。

8.答案：斜齒輪的特點是傳動平穩、承載能力大、制造簡單，適用于減速器、變速箱等。

解題思路：了解斜齒輪的原理和特點，結合實際應用場景進行分析。五、論述題1.論述機械系統中的運動副對機械功能的影響。

解題思路：首先簡要介紹運動副的定義和類型，然后分析不同類型運動副對機械功能的影響，包括精度、剛度、速度、功率等。

答案：

機械系統中的運動副是指將兩個或多個部件連接起來，實現相對運動的裝置。運動副的類型主要有轉動副、滑動副、滾動副等。運動副對機械功能的影響主要體現在以下幾個方面：

（1）精度：運動副的制造精度直接影響到機械的精度，影響機械的運動功能。

（2）剛度：運動副的剛度決定了機械在承受載荷時的變形程度，剛度越高的運動副，機械的剛性好。

（3）速度：運動副的速度影響機械的傳動效率，速度越高的運動副，機械的傳動效率越高。

（4）功率：運動副的功率損耗直接影響到機械的能源消耗，功率損耗越低的運動副，機械的能源利用率越高。

2.論述機械效率與機械功能的關系。

解題思路：首先解釋機械效率的定義，然后分析機械效率與機械功能的關系，包括傳動效率、能量損失、可靠性等。

答案：

機械效率是指機械在完成某一任務時，有用功與總功之比。機械效率與機械功能的關系

（1）傳動效率：機械效率越高，傳動效率越高，機械在完成某一任務時，能源損失越小。

（2）能量損失：機械效率低會導致能量損失較大，影響機械的運行功能。

（3）可靠性：機械效率高的機械，其運行過程中能量損失較小，可靠性較高。

3.論述齒輪傳動在機械中的應用及其優缺點。

解題思路：首先介紹齒輪傳動的原理和應用，然后分析齒輪傳動的優缺點。

答案：

齒輪傳動是一種常用的機械傳動方式，廣泛應用于各種機械設備中。齒輪傳動具有以下優缺點：

優點：

（1）傳動平穩：齒輪傳動在傳動過程中，振動和噪音較小，有利于提高機械的工作環境。

（2）傳遞功率大：齒輪傳動可以傳遞較大的功率，適用于重載機械。

（3）傳動精度高：齒輪的制造精度較高，有利于提高機械的傳動精度。

缺點：

（1）制造復雜：齒輪的制造過程復雜，成本較高。

（2）傳動效率低：齒輪傳動存在一定的能量損失，傳動效率較低。

（3）安裝調整困難：齒輪傳動的安裝和調整較為復雜，需要較高的技術要求。

4.論述機械振動阻尼比對系統特性的影響。

解題思路：首先介紹機械振動阻尼比的概念，然后分析阻尼比對系統特性的影響，包括振動頻率、振幅、響應時間等。

答案：

機械振動阻尼比是指系統阻尼與臨界阻尼之比，表示系統振動過程中的能量消耗程度。阻尼比對系統特性的影響

（1）振動頻率：阻尼比越大，振動頻率越低。

（2）振幅：阻尼比越大，振幅越小。

（3）響應時間：阻尼比越大，系統響應時間越長。

5.論述彈性聯軸器在機械中的應用及其特點。

解題思路：首先介紹彈性聯軸器的定義和結構，然后分析其在機械中的應用和特點。

答案：

彈性聯軸器是一種利用彈性元件傳遞扭矩的聯軸器，廣泛應用于機械傳動系統中。彈性聯軸器具有以下應用和特點：

應用：

（1）吸收振動和沖擊：彈性聯軸器可以吸收由不平衡力引起的振動和沖擊，保護機械系統。

（2）補償位移：彈性聯軸器可以補償兩軸之間的位移，適應機械設備的安裝誤差。

特點：

（1）安裝方便：彈性聯軸器結構簡單，安裝方便。

（2）工作可靠：彈性聯軸器具有較高的可靠性和耐久性。

（3）功能優良：彈性聯軸器具有較高的傳動精度和較低的振動噪音。

6.論述軸在機械中的作用及其分類。

解題思路：首先介紹軸的定義和作用，然后分析軸的分類及其特點。

答案：

軸是機械傳動系統中重要的組成部分，主要作用是傳遞扭矩和支承零件。軸的分類

（1）根據軸線形狀：直線軸、曲線軸。

（2）根據軸的用途：主動軸、從動軸、傳動軸。

（3）根據軸的材料：鋼軸、鋁合金軸、復合材料軸。

（4）根據軸的結構：實心軸、空心軸、階梯軸。

7.論述彈簧在機械中的應用及其特點。

解題思路：首先介紹彈簧的定義和分類，然后分析彈簧在機械中的應用和特點。

答案：

彈簧是一種具有彈性的元件，廣泛應用于機械系統中。彈簧的應用和特點

應用：

（1）減震：彈簧可以吸收和緩解機械運行過程中的振動和沖擊。

（2）緩沖：彈簧可以緩解機械運動過程中的沖擊和壓力。

（3）儲能：彈簧可以將機械的動能轉化為勢能，儲存能量。

特點：

（1）彈性好：彈簧具有很好的彈性，可以吸收和緩解沖擊和振動。

（2）質量輕：彈簧結構簡單，質量輕，有利于提高機械的運行效率。

（3）成本低：彈簧制造工藝簡單，成本低。

8.論述斜齒輪在機械中的應用及其優缺點。

解題思路：首先介紹斜齒輪的定義和特點，然后分析斜齒輪在機械中的應用和優缺點。

答案：

斜齒輪是一種齒面呈斜線的齒輪，具有以下應用和優缺點：

應用：

（1）減速：斜齒輪主要用于減速傳動，具有較好的減速效果。

（2）傳力：斜齒輪可以傳遞較大的扭矩，適用于重載機械。

優缺點：

優點：

（1）傳動平穩：斜齒輪傳動平穩，振動和噪音較小。

（2）制造方便：斜齒輪的制造工藝較為簡單，易于生產。

缺點：

（1）效率低：斜齒輪傳動效率低于直齒輪。

（2）傳動比有限：斜齒輪的傳動比范圍有限。六、計算題1.計算機械效率為0.8時的輸出功和輸入功。

已知機械效率η=0.8，假設輸入功為W_in。

輸出功W_out=η×W_in。

2.計算一個齒輪傳動的傳動比為5時，輸入軸和輸出軸的轉速。

已知傳動比i=5，假設輸入軸轉速為n_in。

輸出軸轉速n_out=n_in/i。

3.計算一個阻尼比為0.2的機械振動系統的固有頻率。

已知阻尼比ζ=0.2，假設系統的無阻尼固有頻率為ω_n。

阻尼振動系統的固有頻率ω_d=ω_n/√(1ζ2)。

4.計算一個彈性聯軸器的軸向力。

已知彈性聯軸器的剛度K和軸向變形量Δ。

軸向力F=K×Δ。

5.計算一個軸的扭轉剛度。

已知軸的扭轉角θ，軸的長度L，極慣性矩I_p。

扭轉剛度GIP=I_p×ω/θ。

其中ω為扭矩。

6.計算一個彈簧的彈性系數。

已知彈簧的變形量Δ和作用在其上的力F。

彈性系數k=F/Δ。

7.計算一個斜齒輪的當量齒數。

已知斜齒輪的實際齒數z和斜齒輪的螺旋角β。

當量齒數z_eq=z/cos(β)。

8.計算一個齒輪傳動的功率損失。

已知齒輪傳動的輸入功率P_in，效率η。

輸出功率P_out=P_in×η。

功率損失P_loss=P_inP_out。

答案及解題思路：

1.輸出功W_out=0.8×W_in；輸入功W_in需要具體數值才能計算。

解題思路：機械效率定義為輸出功與輸入功的比值，根據公式直接計算。

2.輸出軸轉速n_out=n_in/5；輸入軸轉速n_in需要具體數值才能計算。

解題思路：傳動比定義為輸出軸轉速與輸入軸轉速的比值，根據公式直接計算。

3.固有頻率ω_d=ω_n/√(10.22)；無阻尼固有頻率ω_n需要具體數值才能計算。

解題思路：阻尼振動系統的固有頻率計算公式，根據阻尼比和未阻尼固有頻率計算。

4.軸向力F=K×Δ；剛度K和變形量Δ需要具體數值才能計算。

解題思路：彈性聯軸器的軸向力與剛度和變形量成正比，根據胡克定律計算。

5.扭轉剛度GIP=I_p×ω/θ；扭矩ω和扭轉角θ需要具體數值才能計算。

解題思路：扭轉剛度計算公式，根據扭矩和扭轉角計算。

6.彈性系數k=F/Δ；力F和變形量Δ需要具體數值才能計算。

解題思路：彈簧的彈性系數計算公式，根據力和變形量計算。

7.當量齒數z_eq=z/cos(β)；實際齒數z和螺旋角β需要具體數值才能計算。

解題思路：斜齒輪當量齒數計算公式，根據實際齒數和螺旋角計算。

8.功率損失P_loss=P_inP_out；輸入功率P_in和效率η需要具體數值才能計算。

解題思路：功率損失計算公式，根據輸入功率和效率計算。七、應用題1.根據實際需求，選擇合適的運動副類型和傳動方式。

題目：某工廠需要設計一臺用于搬運重物的機械臂，重物質量為500kg，提升速度要求為2m/s，求選擇合適的運動副類型和傳動方式。

答案：

運動副類型：選用鉸鏈副，因其可以實現兩軸間的相對轉動。

傳動方式：選用鏈傳動，因其能在重載和高速下有效傳遞動力。

解題思路：

首先根據重物質量和提升速度計算所需的扭矩和功率，然后根據扭矩和功率選擇合適的運動副類型和傳動方式。

2.設計一個機械系統，分析其運動副的類型和傳動方式。

題目：設計一個簡單的機械手，能夠完成抓取、移動和放置物體的動作，分析其運動副的類型和傳動方式。

答案：

運動副類型：包括轉動副（用于手腕的旋轉）、滑動副（用于手爪的直線移動）和球面副（用于機械手的轉動）。

傳動方式：采用伺服電機直接驅動，通過同步帶或鏈條將電機的旋轉運動傳遞給各個運動副。

解題思路：

首先確定機械手的動作要求，然后根據動作分析所需的運動副類型，最后選擇合適的傳動方式來實現動力傳遞。

3.分析一個機械系統中的振動問題，提出解決方案。

題目：分析一臺齒輪減速器的振動問題，并提出解決方案。

答案：

振動原因：齒輪嚙合不均、軸承磨損、齒輪不平衡等。

解決方案：檢查齒輪嚙合情況，更換磨損軸承，對齒輪進行平衡處理。

解題思路：

通過振動測試確定振動源，分析可能的振動原因，然后針對性地提出解決方案。

4.設計一個彈性聯軸器，計算其彈性系數和軸向力。

題目：設計一個彈性聯軸器，用于連接兩根直徑為100mm的軸，兩軸之間最大轉速差為100