機械設(shè)計制造基礎(chǔ)概念與原理題

機械設(shè)計制造基礎(chǔ)概念與原理題姓名_________________________地址_______________________________學(xué)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(guī)定的位置填寫您的答案。一、選擇題1.機械設(shè)計制造中，下列哪個是機械傳動系統(tǒng)的主要功能？

A.動力傳遞

B.負載傳遞

C.能量轉(zhuǎn)換

D.信號傳遞

答案：A

解題思路：機械傳動系統(tǒng)的主要功能是將動力從動力源傳遞到工作機械，實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換。雖然能量轉(zhuǎn)換和信號傳遞在機械系統(tǒng)中也有重要作用，但它們不是機械傳動系統(tǒng)的主要功能。

2.下列哪個不是機械設(shè)計的基本要素？

A.功能

B.結(jié)構(gòu)

C.材料

D.經(jīng)濟

答案：D

解題思路：機械設(shè)計的基本要素包括功能、結(jié)構(gòu)、材料和制造工藝等。經(jīng)濟性是設(shè)計過程中的一個考慮因素，但不是基本要素。

3.機械設(shè)計中的強度計算通常遵循哪個原則？

A.安全性原則

B.經(jīng)濟性原則

C.實用性原則

D.可靠性原則

答案：A

解題思路：機械設(shè)計中的強度計算必須遵循安全性原則，保證機械在使用過程中不會因強度不足而損壞。

4.下列哪個不屬于機械設(shè)計中的運動副？

A.軸承

B.連桿

C.螺旋副

D.導(dǎo)軌

答案：B

解題思路：運動副是指機械中用來實現(xiàn)運動的部件。軸承、螺旋副和導(dǎo)軌都是運動副，而連桿是連接運動副的部件。

5.機械設(shè)計中的耐磨性主要取決于哪個因素？

A.材料硬度

B.加工精度

C.使用條件

D.結(jié)構(gòu)設(shè)計

答案：A

解題思路：機械設(shè)計中，材料的硬度是影響耐磨性的關(guān)鍵因素。硬度越高，耐磨性越好。

6.下列哪個不是機械設(shè)計制造中的加工方法？

A.切削

B.焊接

C.沖壓

D.粘接

答案：D

解題思路：切削、焊接和沖壓是機械設(shè)計制造中常見的加工方法，而粘接通常不作為主要的加工方法。

7.機械設(shè)計制造中的裝配工藝包括哪些內(nèi)容？

A.零件加工

B.零件清洗

C.零件檢驗

D.零件安裝

答案：B、C、D

解題思路：裝配工藝包括零件清洗、零件檢驗和零件安裝等內(nèi)容，以保證裝配的準確性和可靠性。

8.下列哪個不是機械設(shè)計制造中的裝配精度？

A.位置精度

B.尺寸精度

C.形狀精度

D.軸承間隙

答案：D

解題思路：裝配精度包括位置精度、尺寸精度和形狀精度等，軸承間隙是裝配過程中的一個參數(shù)，不屬于裝配精度本身。二、填空題1.機械設(shè)計制造中，零件的______和______是保證零件互換性的基礎(chǔ)。

答案：尺寸精度和形狀精度

解題思路：互換性要求零件能在不加工或少量加工后即能互換使用，這要求零件的尺寸和形狀必須精確一致，因此尺寸精度和形狀精度是基礎(chǔ)。

2.機械設(shè)計制造中的加工誤差主要包括______誤差、______誤差和______誤差。

答案：系統(tǒng)誤差、偶然誤差和粗大誤差

解題思路：加工誤差是影響零件質(zhì)量的重要因素，根據(jù)誤差的性質(zhì)和特點，可以將其分為系統(tǒng)誤差、偶然誤差和粗大誤差三種。

3.機械設(shè)計制造中的裝配精度包括______、______、______和______。

答案：定位精度、接觸精度、形狀精度和尺寸精度

解題思路：裝配精度是指在裝配過程中，各個零件之間的相對位置和形狀、尺寸的精確度，主要包括定位精度、接觸精度、形狀精度和尺寸精度。

4.機械設(shè)計制造中的______是指零件在裝配過程中所占的位置。

答案：定位

解題思路：在裝配過程中，零件需要按照設(shè)計要求占據(jù)一定的位置，這個位置就是零件的定位。

5.機械設(shè)計制造中的______是指零件在裝配過程中所占的尺寸。

答案：尺寸

解題思路：零件在裝配過程中，其尺寸需要滿足設(shè)計要求，以保證整個裝配體的尺寸精度。三、判斷題1.機械設(shè)計制造中，零件的互換性越高，裝配效率越高。（）

解答：正確。零件的互換性是指在相同規(guī)格和功能要求下，無需任何調(diào)整或修理就能互換使用的功能。零件的互換性越高，裝配時可以減少選擇零件的時間，提高裝配效率。

2.機械設(shè)計制造中的加工誤差越小，零件的精度越高。（）

解答：正確。加工誤差是指零件實際尺寸與理論尺寸之間的偏差。加工誤差越小，零件的尺寸精度越高，從而提高了零件的整體精度。

3.機械設(shè)計制造中的裝配精度越高，機器的可靠性越高。（）

解答：正確。裝配精度是指機器各個零部件裝配后的位置精度和配合精度。裝配精度越高，各個零部件之間的配合更加緊密，減少了機器運行過程中的磨損，從而提高了機器的可靠性。

4.機械設(shè)計制造中的零件加工精度與材料硬度無關(guān)。（）

解答：錯誤。零件加工精度與材料硬度有一定關(guān)系。硬度高的材料在加工過程中更容易出現(xiàn)加工硬化現(xiàn)象，影響零件的加工精度。因此，在加工硬度高的材料時，需要采取相應(yīng)的工藝措施。

5.機械設(shè)計制造中的裝配工藝主要包括零件清洗、檢驗和安裝。（）

解答：正確。裝配工藝是機械設(shè)計制造過程中重要的一環(huán)，主要包括零件清洗、檢驗和安裝等步驟。這些步驟保證了零件的清潔、質(zhì)量和裝配精度，保證了機器的正常運行。四、簡答題1.簡述機械設(shè)計制造中的零件加工誤差的來源。

答案：

機械設(shè)計制造中的零件加工誤差主要來源于以下幾個方面：

機床精度：機床本身的結(jié)構(gòu)、制造和安裝精度對加工誤差有直接影響。

工具精度：刀具、夾具等工具的精度也會引入加工誤差。

操作者技能：操作者的操作技能和習(xí)慣也會對加工誤差產(chǎn)生影響。

加工條件：如切削速度、進給量、冷卻潤滑等加工條件的不穩(wěn)定性。

工藝系統(tǒng)：包括工件材料、熱處理、裝夾等工藝參數(shù)的不確定性。

解題思路：

分析機械設(shè)計制造過程中可能影響零件加工精度的因素，從機床、工具、操作者、加工條件以及工藝系統(tǒng)等多個角度進行闡述。

2.簡述機械設(shè)計制造中的裝配精度的分類。

答案：

機械設(shè)計制造中的裝配精度主要分為以下幾類：

位置精度：指零件在裝配后的相對位置誤差。

形狀精度：指零件本身的幾何形狀誤差。

姿態(tài)精度：指零件在裝配后的安裝角度誤差。

聯(lián)接精度：指零件之間的連接精度，如過盈配合、間隙配合等。

解題思路：

根據(jù)裝配精度的不同性質(zhì)，將其分類為位置精度、形狀精度、姿態(tài)精度和聯(lián)接精度，并簡要解釋每一類精度的含義。

3.簡述機械設(shè)計制造中的裝配工藝流程。

答案：

機械設(shè)計制造中的裝配工藝流程通常包括以下幾個步驟：

零件的清洗和檢查：保證零件的清潔和尺寸精度。

零件的預(yù)裝配：將部分零件初步裝配，以檢查配合情況。

裝配：將所有零件按照設(shè)計要求進行裝配。

調(diào)整：對裝配后的零件進行調(diào)整，以達到裝配精度要求。

檢驗：對裝配好的機器進行檢驗，保證其功能滿足設(shè)計要求。

解題思路：

按照裝配工藝的實際步驟，依次列出每個環(huán)節(jié)，并簡述每個環(huán)節(jié)的目的和內(nèi)容。

4.簡述機械設(shè)計制造中的零件加工方法。

答案：

機械設(shè)計制造中的零件加工方法主要包括：

車削加工：適用于軸類、盤類等零件的加工。

銑削加工：適用于平面、外圓、內(nèi)孔等零件的加工。

鉆削加工：適用于孔的加工。

鏜削加工：適用于已有孔的擴大或精加工。

磨削加工：適用于高精度表面的加工。

解題思路：

列舉機械設(shè)計制造中常用的加工方法，并簡要說明每種方法適用的零件類型。

5.簡述機械設(shè)計制造中的裝配精度對機器可靠性的影響。

答案：

機械設(shè)計制造中的裝配精度對機器可靠性有以下影響：

提高裝配精度可以減少運動副之間的摩擦和磨損，從而提高機器的耐用性。

良好的裝配精度可以減少零件間的相對位移，降低振動和噪聲，提高運行平穩(wěn)性。

精確的裝配可以提高機器的密封性，防止泄漏，保證機器在惡劣環(huán)境下的可靠性。

高裝配精度可以減少故障發(fā)生，提高機器的運行效率和安全性。

解題思路：

分析裝配精度對機器可靠性的正面影響，從耐用性、運行平穩(wěn)性、密封性和安全性等方面進行闡述。五、論述題1.論述機械設(shè)計制造中零件加工誤差對機器功能的影響。

（答案）

零件加工誤差是指在加工過程中，由于各種原因?qū)е铝慵嶋H尺寸、形狀、位置等與設(shè)計要求存在偏差。這些誤差對機器功能的影響主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

運動精度降低：加工誤差會導(dǎo)致運動副間的配合間隙發(fā)生變化，影響機器的運動精度和平穩(wěn)性。

動力功能下降：誤差較大的零件在運動過程中會產(chǎn)生額外的摩擦阻力，降低機器的動力功能。

承載能力減弱：加工誤差較大的零件在受力時容易發(fā)生變形，從而降低機器的承載能力。

壽命縮短：由于誤差導(dǎo)致零件間接觸不良，加劇磨損，縮短機器的使用壽命。

解題思路

在論述過程中，首先要闡述加工誤差的概念及其分類，然后分別從運動精度、動力功能、承載能力和壽命四個方面分析誤差對機器功能的影響?？梢越Y(jié)合實際案例，如汽車發(fā)動機曲軸加工誤差對發(fā)動機功能的影響進行說明。

2.論述機械設(shè)計制造中裝配精度對機器可靠性的影響。

（答案）

裝配精度是指裝配過程中，零件之間相對位置和尺寸的準確性。裝配精度對機器可靠性的影響主要表現(xiàn)在以下方面：

減少故障率：精確的裝配精度可以保證零件間配合緊密，減少因配合不良導(dǎo)致的故障。

提高工作效率：精確的裝配可以減少零件之間的相對運動，提高機器的工作效率。

延長使用壽命：精確的裝配可以降低零件間的磨損，延長機器的使用壽命。

提高產(chǎn)品功能：精確的裝配可以提高機器的整體功能，如精度、穩(wěn)定性等。

解題思路

論述裝配精度對機器可靠性的影響時，首先闡述裝配精度的概念，然后從故障率、工作效率、使用壽命和產(chǎn)品功能四個方面進行分析?？梢越Y(jié)合實際案例，如航空發(fā)動機裝配精度對飛行安全的影響進行說明。

3.論述機械設(shè)計制造中零件加工方法的選擇原則。

（答案）

零件加工方法的選擇應(yīng)根據(jù)以下原則進行：

加工精度要求：根據(jù)零件的精度要求選擇合適的加工方法。

加工成本：在保證加工精度的前提下，盡量降低加工成本。

生產(chǎn)批量：根據(jù)生產(chǎn)批量選擇合適的加工方法。

材料特性：根據(jù)材料的性質(zhì)選擇合適的加工方法。

設(shè)備條件：根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備條件選擇合適的加工方法。

解題思路

在論述零件加工方法選擇原則時，首先要介紹加工方法的基本概念，然后從加工精度、加工成本、生產(chǎn)批量、材料特性和設(shè)備條件五個方面闡述選擇原則?？梢越Y(jié)合實際案例，如汽車零部件加工方法的選擇進行說明。

4.論述機械設(shè)計制造中裝配工藝對裝配精度的影響。

（答案）

裝配工藝對裝配精度的影響主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

裝配工具的選擇：裝配工具的選擇對裝配精度有直接的影響。

裝配順序：裝配順序?qū)ρb配精度有重要影響，應(yīng)合理規(guī)劃裝配順序。

裝配方法：裝配方法的選擇對裝配精度有直接的影響。

裝配力的大小和方向：裝配力的大小和方向?qū)ρb配精度有直接影響。

解題思路

在論述裝配工藝對裝配精度的影響時，首先要介紹裝配工藝的基本概念，然后從裝配工具、裝配順序、裝配方法和裝配力四個方面進行分析?？梢越Y(jié)合實際案例，如精密儀器裝配工藝對裝配精度的影響進行說明。

5.論述機械設(shè)計制造中零件加工精度與材料硬度的關(guān)系。

（答案）

零件加工精度與材料硬度之間存在一定的關(guān)系：

材料硬度較高：加工難度較大，需要選擇合適的加工方法和切削參數(shù)。

材料硬度較低：加工相對容易，但需要注意防止零件變形。

材料硬度適中：加工較為適中，可根據(jù)實際需求選擇加工方法。

解題思路

在論述零件加工精度與材料硬度的關(guān)系時，首先要介紹材料硬度的概念，然后從材料硬度對加工難度、零件變形和加工方法選擇的影響進行分析?？梢越Y(jié)合實際案例，如金屬加工中硬度對加工精度的影響進行說明。六、計算題1.已知一軸的直徑為40mm，材料為45鋼，求其許用應(yīng)力。

解題步驟：

首先確定45鋼的屈服極限（σs），根據(jù)材料手冊，45鋼的σs約為355MPa。

然后根據(jù)許用應(yīng)力公式，許用應(yīng)力[σ]=σs/[σ]，其中[σ]為許用安全系數(shù)，通常取值為1.5。

計算[σ]=355MPa/1.5≈236.7MPa。

答案：許用應(yīng)力為236.7MPa。

2.已知一齒輪的模數(shù)為3mm，齒數(shù)為20，求其齒寬。

解題步驟：

根據(jù)齒輪設(shè)計標準，齒寬b可以按照公式b=1.6×m×z計算，其中m為模數(shù)，z為齒數(shù)。

代入已知值，b=1.6×3mm×20=96mm。

答案：齒寬為96mm。

3.已知一軸的轉(zhuǎn)速為1000r/min，軸頸直徑為50mm，求其軸承的徑向載荷。

解題步驟：

使用軸承徑向載荷公式，F(xiàn)=(C/π)×d×P，其中C為載荷系數(shù)，d為軸頸直徑，P為軸承受力系數(shù)。

載荷系數(shù)C取決于軸承類型和額定轉(zhuǎn)速，此處假設(shè)為C=0.2。

軸承受力系數(shù)P取決于工作條件，此處假設(shè)為P=1.1。

代入已知值，F(xiàn)=(0.2/π)×50mm×1.1≈31.9N。

答案：軸承的徑向載荷約為31.9N。

4.已知一齒輪的齒數(shù)分別為40和20，求其傳動比。

解題步驟：

傳動比i的計算公式為i=N1/N2，其中N1為主動齒輪齒數(shù)，N2為從動齒輪齒數(shù)。

代入已知齒數(shù)，i=40/20=2。

答案：傳動比為2。

5.已知一軸的直徑為60mm，材料為45鋼，求其許用切應(yīng)力。

解題步驟：

首先確定45鋼的剪切強度極限（τs），根據(jù)材料手冊，45鋼的τs約為275MPa。

然后根據(jù)許用切應(yīng)力公式，許用切應(yīng)力[τ]=τs/[τ]，其中[τ]為許用安全系數(shù)，通常取值為1.5。

計算[τ]=275MPa/1.5≈183.3MPa。

答案：許用切應(yīng)力為183.3MPa。

答案及解題思路：

1.許用應(yīng)力：通過材料手冊查找屈服極限，并應(yīng)用安全系數(shù)計算得到。

2.齒寬：根據(jù)齒輪設(shè)計標準公式，代入模數(shù)和齒數(shù)計算得到。

3.軸承的徑向載荷：利用軸承載荷公式，結(jié)合載荷系數(shù)和工作條件計算得到。

4.傳動比：通過傳動比公式，代入主動齒輪和從動齒輪的齒數(shù)計算得到。

5.許用切應(yīng)力：通過材料手冊查找剪切強度極限，并應(yīng)用安全系數(shù)計算得到。七、應(yīng)用題1.根據(jù)一軸的載荷、轉(zhuǎn)速和材料，選擇合適的軸承類型。

題目描述：某軸的載荷為5000N，轉(zhuǎn)速為1500rpm，材料為45鋼。請根據(jù)上述條件選擇合適的軸承類型，并簡要說明選擇理由。

答案及解題思路：

答案：考慮到載荷和轉(zhuǎn)速，建議選擇深溝球軸承或圓錐滾子軸承。

解題思路：首先分析載荷類型，5000N的軸向載荷表明需要承受較大軸向力，而1500rpm的轉(zhuǎn)速要求軸承具有一定的旋轉(zhuǎn)精度和耐磨損性。深溝球軸承適用于輕至中等載荷和較高轉(zhuǎn)速，而圓錐滾子軸承適用于中等載荷和較高轉(zhuǎn)速。根據(jù)材料45鋼的硬度，這兩種軸承都能滿足要求。

2.根據(jù)一齒輪的模數(shù)、齒數(shù)和傳動比，設(shè)計一齒輪副。

題目描述：設(shè)計一齒輪副，已知模數(shù)m=5mm，齒數(shù)z1=40，傳動比i=2.5。請計算齒數(shù)z2，并說明設(shè)計步驟。

答案及解題思路：

答案：齒數(shù)z2=z1i=402.5=100。

解題思路：