机械设计制造及其自动化专升本2025年真题核心卷（含答案）

机械设计制造及其自动化专升本2025年真题核心卷（含答案）考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每小题2分，共20分。请将正确选项的字母填在题后的括号内）1.一对渐开线直齿圆柱齿轮要正确啮合，必须满足的条件之一是（）。A.模数相等B.压力角相等C.齿数相等D.中心距相等2.下列材料中，通常最适合用于制造承受静载荷且强度要求较高的轴的是（）。A.45钢调质B.20钢正火C.ZG45铸钢D.QT600-3球墨铸铁3.在机械设计中，通常将零件的失效形式分为疲劳失效、磨损失效、静强度失效和（）。A.蠕变失效B.塑性变形C.冲击破坏D.热变形4.一对平键连接中，平键的工作面是（）。A.上下表面B.两侧表面C.端面D.键槽底面5.在轴上安装齿轮时，为了便于拆卸，常采用（）结构。A.过盈配合B.间隙配合C.过渡配合D.零配合6.下列表面粗糙度符号中，表示去除材料表面的是（）。A.▄B.▇C.△D.×7.在机械加工中，通常将零件图上标注的尺寸按其功能在加工过程中的重要性分为（）。A.主要尺寸、辅助尺寸、未注尺寸B.轴向尺寸、径向尺寸、高度尺寸C.装配尺寸、配合尺寸、位置尺寸D.总体尺寸、局部尺寸、相对尺寸8.切削用量三要素中，对切削热量影响最大的是（）。A.切削速度B.进给量C.背吃刀量D.刀尖圆弧半径9.数控加工中，G00指令用于（）。A.直线插补B.圆弧插补C.快速定位D.进给率设定10.下列材料中，通常具有良好铸造性能和减震性能的是（）。A.碳素工具钢B.灰铸铁C.合金结构钢D.有色金属合金二、填空题（每空2分，共30分。请将正确答案填在题中的横线上）1.一对直齿圆柱齿轮传动的传动比i等于其两轮齿数之比，即i=______/______。2.轴按承载情况可分为承受扭矩的传动轴、主要承受弯矩的心轴和同时承受扭矩和弯矩的______。3.键连接是一种可拆的刚性连接，主要用于轴和轮毂之间的______连接。4.表面粗糙度参数值越小，表示零件表面______。5.机械加工工艺规程是规定产品或零件制造过程和操作方法的______。6.在切削加工中，切屑的形成过程主要包括挤压、______和断裂三个阶段。7.机械制造中常用的热处理方法有退火、正火、淬火、回火和______。8.互换性是指机器零件在装配时无需选择或修配，就能满足使用要求的______。9.数控机床按控制运动轨迹可分为点位控制机床、直线控制机床、轮廓控制机床和______机床。10.零件的尺寸公差是指零件尺寸允许的变动范围。三、简答题（每小题5分，共20分）1.简述机械设计中进行强度计算的基本思路。2.简述选择机械零件材料时需要考虑的主要因素。3.简述切削加工中，背吃刀量、进给量和切削速度对加工质量的影响。4.简述轴上零件轴向固定的常用方法及其原理。四、计算题（每小题10分，共30分）1.一对标准直齿圆柱齿轮，模数m=3mm，齿数z1=20，z2=40。试计算该对齿轮的传动比i、分度圆直径d1和d2、齿距p和中心距a。2.一根钢轴承受交变弯矩M=200N·m的作用，轴的直径d=40mm。若轴材料的疲劳极限σ-1=350MPa，安全系数n=1.5，试校核该轴的疲劳强度。（假设弯曲应力幅σa是平均应力σm为零的纯弯曲）3.某零件需加工一个孔，图纸要求孔的尺寸为Φ20±0.021mm。试计算孔的最大极限尺寸、最小极限尺寸和公差值。五、设计计算题（15分）某单级直齿圆柱齿轮减速器，输入功率P1=2.5kW，输入转速n1=960rpm，输出转速n2=300rpm。减速器选用电动机直接驱动，齿轮材料为45钢调质，载荷有轻微冲击。试简述齿轮的设计步骤，并计算该对齿轮的齿数z1、z2（假设传动比i≈3.2，模数m取标准值）。---试卷答案一、选择题1.A2.A3.A4.B5.B6.A7.A8.A9.C10.B二、填空题1.z2z12.转轴3.固定4.光滑5.工艺文件6.剪断7.化学热处理8.基本要求9.柔性10.允许偏差三、简答题1.解析思路：分析零件在服役条件下可能承受的载荷类型（静载荷、动载荷、冲击载荷等），确定主要的失效形式（疲劳、断裂、屈服、磨损等），根据失效形式选择合适的强度理论（如最大拉应力理论、最大剪应力理论、能量理论等），计算零件危险截面上的应力或应变，并与材料的许用应力或许用应变进行比较，从而判断零件是否满足强度要求。2.解析思路：考虑零件的功能要求（强度、刚度、耐磨性、耐热性、耐腐蚀性等）、使用条件（工作环境、载荷性质、工作温度等）、经济性（材料成本、加工成本、维护成本等）、工艺性（材料的可加工性、可焊性等）以及标准化、通用化程度。3.解析思路：分析背吃刀量对切削力、切削热、刀具磨损的影响；分析进给量对切削力、表面粗糙度、切削热的影响；分析切削速度对切削温度、刀具磨损、表面粗糙度的影响。例如，增大背吃刀量通常增大切削力和切削热，可能降低刀具寿命；增大进给量通常增大切削力和表面粗糙度；增大切削速度通常显著升高切削温度和刀具磨损。4.解析思路：介绍常用的轴向固定方法：轴肩、套筒、螺母、挡圈、紧定螺钉。阐述其工作原理：利用轴肩实现轴向定位，限制轴的移动；利用套筒在轴端定位，防止零件转动；利用螺母拧紧在轴上，通过垫片压紧或利用弹簧垫圈防松来固定零件；利用挡圈装在轴上的槽或孔中，压紧零件；利用紧定螺钉直接拧入零件孔中，顶紧零件端面或侧面，防止零件转动。四、计算题1.解析思路：根据传动比公式i=n1/n2=z2/z1计算i；根据分度圆直径公式d=m*z计算d1和d2；根据齿距公式p=π*m计算p；根据中心距公式a=(z1+z2)*m/2计算a。答案：i=40/20=2；d1=3*20=60mm；d2=3*40=120mm；p=π*3≈9.42mm；a=(20+40)*3/2=90mm。2.解析思路：计算弯曲应力幅σa，σa=MA/Wz，其中M为弯矩，Wz为轴的抗弯截面系数（Wz=πd^3/32对于圆轴）；计算许用应力[σa]=σ-1/n；比较σa与[σa]的大小，若σa≤[σa]，则疲劳强度足够。答案：σa=200N·m*32/(π*(40mm)^3)≈3.14MPa；[σa]=350MPa/1.5≈233.3MPa；3.14MPa≤233.3MPa，故疲劳强度足够。3.解析思路：根据孔的尺寸Φ20±0.021mm，最大极限尺寸=20+0.021=20.021mm；最小极限尺寸=20-0.021=19.979mm；公差值=最大极限尺寸-最小极限尺寸=20.021-19.979=0.042mm。答案：最大极限尺寸=20.021mm；最小极限尺寸=19.979mm；公差值=0.042mm。五、设计计算题解析思路：1.确定设计功率Pd：Pd=P1*η，其中η为减速器总效率（需根据具体各级传动类型估算，如齿轮传动效率ηg，轴承效率ηb）。假设η=0.9，则Pd=2.5*0.9=2.25kW。2.计算传动比i：i=n1/n2=960/300≈3.2（题目已给）。3.确定模数m：根据公式m=(9550*Pd)/(i*sqrt(T))，其中T为转矩，T=9550*Pd/i=9550*2.25/3.2≈6645.3N·m。假设选用正常齿标准齿轮，根据强度计算或经验选取合适的模数，此处假设选取m=3mm（与计算题1保持一致，但实际设计应选择标准模数，如3.5或4）。4.确定齿数z1：z1=n1*i/m=960*3.2/3≈1024。齿数必须为整数，且需圆整，并考虑实际模数，z1=1024。若按i≈3.2严格计算，用m=3，则z1=1024，z2=3.2*1024≈3277，齿数过大，不符合实际。应选择标准齿数，重新计算i。假设选择z1=25，则z2≈i*z1=3.2*25=