2025年考研工学机械设计专项训练（含答案）

2025年考研工学机械设计专项训练（含答案）考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每小题2分，共10分。下列每小题备选项中，只有一个是符合题意的，请将正确选项的代表字母填写在题后的括号内。）1.在平面四杆机构中，若取不同长度杆件组成不同尺寸的铰链四杆机构，则可能得到的机构类型是（）。A.只能是曲柄摇杆机构B.只能是双曲柄机构C.只能是双摇杆机构D.以上三种机构均可能2.一对渐开线直齿圆柱齿轮要能正确啮合，必须满足的条件是（）。A.模数m必须相等B.压力角α必须相等C.齿数z1和z2必须成简单整数比D.以上所有条件都必须满足3.在进行齿轮接触强度计算时，通常将齿面接触应力σH视为（）。A.静应力B.动应力C.循环变应力D.脉动变应力4.对于重要的轴类零件，通常选用（）作为其基本变形形式。A.拉伸B.压缩C.弯曲D.扭转5.在滚动轴承中，通常通过（）来限制轴的轴向移动。A.深沟球轴承B.角接触球轴承C.推力球轴承D.圆锥滚子轴承二、填空题（每小题2分，共10分。请将答案填写在题中的横线上。）6.平面四杆机构的自由度计算公式是________。7.齿轮传动的齿廓啮合基本定律是________。8.在轴上安装零件时，常采用________、过盈配合和花键连接等方式实现轴向固定。9.滚动轴承的基本额定寿命是指一批相同轴承在相同条件下运转，其中________%的轴承发生疲劳破坏前的总转数或工作小时数。10.常用的轴系支承形式有________和固定支承两种。三、判断题（每小题2分，共10分。请判断下列说法的正误，正确的划“√”，错误的划“×”。）11.机构自由度为零的机构一定不能运动。（）12.齿轮传动的中心距一定等于两齿轮的分度圆半径之和。（）13.提高齿轮传动的齿面接触强度，主要途径是增大模数或提高齿面硬度。（）14.轴的刚度不足会导致轴的强度不够。（）15.键连接主要用于轴和轮毂之间的周向固定和传递扭矩。（）四、简答题（每小题5分，共15分。）16.简述凸轮机构中，偏置直动从动件盘形凸轮机构存在“失真”现象的原因及避免方法。17.简述选择滚动轴承类型时应考虑的主要因素。18.简述提高轴强度和刚度的常用措施。五、计算题（第19题8分，第20题7分，共15分。）19.一对标准直齿圆柱齿轮传动，已知：主动轮转速n1=1450r/min，齿数z1=20，模数m=4mm，传动比i=3.5。试计算：（1）从动轮的转速n2；（2）若主动轮分度圆压力角α=20°，求主动轮齿顶圆上的线速度v1；（3）若该对齿轮材料的许用接触应力[σH]=600MPa，传动中作用在主动轮上的转矩T1=70N·m，试计算齿面接触强度是否足够。（注：仅要求列出计算公式和结果，无需校核安全系数）20.一根传递功率P=10kW的实心钢轴，转速n=200r/min，轴上承受的扭矩T=280N·m。若材料的许用弯曲应力[σ]%=80MPa，试计算此轴所需的最小直径d。（注：仅要求列出计算公式和结果）六、分析题（10分。）21.某轴系结构如下图所示（此处无图，请自行想象一个包含轴、轴承、密封、联轴器等的典型轴系结构），轴材料为45钢调质。试分析该轴系中可能存在的应力集中源，并简述减小应力集中的常用措施。试卷答案一、选择题1.D2.D3.C4.D5.C二、填空题6.F=2n-p-1(n为活动构件数，p为低副数)7.齿廓啮合基本定律：两齿轮传动时，其齿廓曲线在任意接触点处的公法线必须与连心线交于一定点。8.平键连接9.1010.浮动支承三、判断题11.√12.×(中心距a=(m(z1+z2))/2，与分度圆半径之和z1m+z2m不同)13.√14.×(刚度不足影响变形，强度与材料、截面、应力有关)15.√四、简答题16.原因：当凸轮轴线偏置时，从动件在回程时，实际轮廓曲线会变尖或出现交叉，导致运动失真，接触应力增大，寿命降低。避免方法：选用对心直动从动件凸轮机构；或适当增大偏距e，但需保证不产生失真。17.选择因素：*载荷大小和性质（径向、轴向、冲击载荷）；*转速高低；*安装空间和精度要求；*工作条件（温度、润滑）；*经济性。18.提高强度措施：提高材料强度级别；增大截面尺寸或采用强度更高的截面形状（如空心轴）；增强局部结构强度（如键槽、轴肩、退刀槽）。提高刚度措施：选择弹性模量更高的材料；增大截面尺寸；采用刚度更好的截面形状；合理安排轴上零件位置；增加支承点。五、计算题19.解：（1）n2=n1/i=1450/3.5=414.3r/min（2）v1=π*m*z1*n1/60=π*4*20*1450/60=3041.6mm/min=3.04m/s（3）根据公式σH=ZE*√(T1/(d1^2*β*α*η)),安全系数通常需大于1，此处仅计算应力值。假设齿宽b=10mm，载荷分布系数Kd≈1，动载系数Kh≈1，齿形系数YFa=4.1（假设），节点系数ZH=2.5，材料弹性模量ZE=188.9MPa√mm。σH=188.9*√(70*10^6/(20^2*10*2.5*1*1))=188.9*√(70*10^6/50000)=188.9*√1400=188.9*37.4≈7045.3MPa结果：σH≈7045.3MPa>[σH]=600MPa，仅从接触强度看，按此简单模型计算，强度足够。实际需考虑安全系数。20.解：Wp=π*d^3/16[σ]b=σs/Ss=0.6*σs/Ss(假设安全系数Ss=1.5，σs=360MPa)[σ]b=0.6*360/1.5=144MPaT≤[σ]b*Wp*ηT280*10^3≤144*(π*d^3/16)*ηT(假设效率ηT≈0.98)280*10^3≤28.27*d^3*0.98280*10^3/27.66≈10.1*d^3d^3≈27.66/10.1≈2.74d≈1.39cm=13.9mm结果：所需最小直径d≥13.9mm，取d=14mm。六、分析题21.应力集中源：*轴肩和轴环的过渡圆角处；*键槽处；*键连接的配合表面边缘；*