2025年机械设计基础练习题

2025年机械设计基础练习题考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分）1.在机械设计中，通常将工作载荷较大、转速较高、对精度要求较高的轴称为（）。A.心轴B.转轴C.传动轴D.转盘轴2.对于承受交变载荷的螺栓连接，为提高其疲劳强度，应采取的措施是（）。A.增大螺栓直径B.降低螺栓刚度C.增加螺栓预紧力D.采用强度更高的材料3.在滚动轴承中，通常用来承受径向载荷为主，并可以承受少量轴向载荷的轴承是（）。A.深沟球轴承B.推力球轴承C.圆锥滚子轴承D.调心滚子轴承4.在下列连接中，能够传递较大扭矩，且对中性较好，但装拆不便的连接是（）。A.键连接B.销连接C.螺纹连接D.过盈配合连接5.平带传动中，限制传动中心距的主要因素是（）。A.带的强度B.带的长度C.带的线速度D.带轮直径6.在下列齿轮传动中，传动比恒定，且能实现两轴交错轴传动的是（）。A.直齿圆柱齿轮传动B.斜齿圆柱齿轮传动C.直齿圆锥齿轮传动D.交错轴斜齿轮传动7.通常用于承受轴向载荷，且要求轴向定位可靠的连接是（）。A.螺栓连接B.键连接C.销连接D.螺柱连接8.在机械设计中，通常将主要用于传递运动和动力，而承受载荷相对较小的轴称为（）。A.心轴B.转轴C.传动轴D.转盘轴9.在选择滚动轴承时，主要依据是（）。A.轴的直径B.轴的转速C.所承受的载荷类型和大小D.轴承的极限转速10.弹簧的刚度系数表示（）。A.弹簧受载后产生的总变形量B.使弹簧产生单位变形量所需的载荷C.弹簧所储存的变形能D.弹簧材料的强度二、填空题（每空1分，共15分）1.轴按承载情况不同可分为______、______和______三种。2.螺栓连接的主要失效形式有螺栓的______、______和连接件被压溃等。3.滚动轴承的基本额定寿命是指一批相同的轴承在相同条件下运转，其中______个轴承发生______时，所经历的总转数或总工作小时数。4.键连接按连接形式不同可分为______和______两种。5.带传动中，带的紧边和松边拉力之差称为______。6.齿轮传动的精度主要取决于______、______和______等因素。7.在螺栓连接中，为了提高螺栓的疲劳强度，应合理选择螺栓的______和______。8.弹簧按其功能可分为______、______和______三种。三、判断题（每题1分，共10分，正确的划“√”，错误的划“×”）1.轴是组成机械的主要零件之一，它通常用来传递扭矩和承受载荷。（）2.螺纹连接只能用于静载荷场合。（）3.深沟球轴承可以同时承受较大的径向载荷和轴向载荷。（）4.键连接是一种可拆卸的连接，主要用于轴和轮毂之间的连接。（）5.带传动是一种无级变速传动，可以方便地实现变速比。（）6.直齿圆柱齿轮传动能够实现两平行轴之间的传动。（）7.销连接主要用于定位，也可以传递一定的载荷。（）8.传动轴是只用来传递扭矩的轴。（）9.选择滚动轴承时，应优先考虑其经济性。（）10.弹簧在外力作用下发生变形，当外力去掉后能恢复原状的特性称为弹性。（）四、简答题（每题5分，共20分）1.简述心轴、转轴和传动轴的区别。2.简述平键连接的工作原理和特点。3.简述选择滚动轴承类型时应考虑的主要因素。4.简述带传动中产生弹性滑动的原因及其影响。五、计算题（每题10分，共20分）1.一钢制转轴传递功率P=10kW，转速n=300r/min，轴上安装一斜齿轮，齿轮分度圆直径d=200mm，螺旋角β=15°。若轴的许用弯曲应力[σ]=160MPa，试按强度条件初步估算该轴的直径（不考虑扭转剪应力）。2.一螺栓连接，采用M10普通螺栓，螺栓材料为Q235钢，许用拉伸应力[σ]=160MPa。若连接处所需的最大紧固力F=5000N，试校核该螺栓连接是否安全。（假设螺栓预紧力为其拉伸强度的0.5倍）试卷答案一、选择题1.B2.B3.A4.D5.B6.D7.C8.C9.C10.B二、填空题1.心轴转轴传动轴2.疲劳断裂剪断3.10%疲劳破坏4.平键连接轴5.有效拉力6.齿轮精度齿轮齿形齿轮齿距7.材料热处理工艺预紧力8.拉伸弹簧压缩弹簧弹簧三、判断题1.√2.×3.√4.√5.√6.√7.√8.×9.×10.√四、简答题1.解析思路：区分三种轴的主要依据是它们的主要承载情况。心轴主要承受弯矩，不传递扭矩或传递扭矩很小；转轴主要承受扭矩，同时承受弯矩；传动轴主要承受扭矩，弯矩较小。答案：心轴主要承受弯矩，不传递扭矩或传递扭矩很小；转轴主要承受扭矩，同时承受弯矩；传动轴主要承受扭矩，弯矩较小。2.解析思路：平键连接的工作原理是键的上下表面与轴和轮毂的键槽形成配合，通过键的侧面传递扭矩。其特点是结构简单、装拆方便、连接可靠、能承受较大载荷。答案：平键连接的工作原理是利用键的侧面与轴和轮毂的键槽配合，传递扭矩。特点：结构简单、装拆方便、连接可靠、能承受较大载荷。3.解析思路：选择滚动轴承类型需综合考虑载荷类型（径向、轴向、复合）、载荷大小、转速高低、安装条件、调心要求、经济性等因素。答案：选择滚动轴承类型时应考虑载荷类型（径向、轴向、复合）、载荷大小、转速高低、安装条件、调心要求、经济性等因素。4.解析思路：弹性滑动产生的原因是带是弹性体，在紧边和松边拉力不同时，其弹性变形也不同，导致在主动轮上带的速度落后于轮缘速度，在从动轮上带的速度超前于轮缘速度。影响是降低了传动比，引起带的磨损和发热。答案：弹性滑动产生的原因是带是弹性体，紧边和松边拉力不同导致弹性变形不同，使带的速度与轮缘速度不匹配。影响：降低了传动比，引起带的磨损和发热。五、计算题1.解析思路：先根据功率和转速计算转矩T，然后利用弯曲强度公式σ=W/T估算轴径d，其中W为轴的抗弯截面系数，对于实心圆轴W=πd³/32。由于是初步估算，可假设轴为等截面圆轴，且不考虑扭转剪应力影响。解：T=9550P/n=9550*10/300=318.33Nmσ=T/W≤[σ]W=πd³/32d≥(32T/π[σ])^(1/3)=(32*318.33/π*160)^(1/3)≈31.2mm初步估算轴的直径d≥31.2mm。2.解析思路：首先计算螺栓所需的有效拉力F0，F0应大于所需紧固力F。螺栓的实际工作拉力Fa=F0-预紧力。根据螺栓材料的许用拉伸应力[σ]，校核螺栓的实际工作拉应力σ=Fa/A是否小于等于[σ]，其中A为螺栓螺纹小径处的截面积。预紧力取拉伸强度的0.5倍。解：预紧力F_pre=0.5*F=0.5*5000=2500N有效拉力F0=F+F_pre=5000+2500=7500N螺栓螺纹小径d1可查表得M10螺栓d1≈