北京理工大学2025年卓越工程师计划（机械工程）机械设计试题及答案

北京理工大学2025年卓越工程师计划（机械工程）机械设计试题及答案考试时间：______分钟总分：______分姓名：______1.选择题（每题2分，共40分）（1）机械原理中，描述物体运动状态的物理量是：A.力B.速度C.加速度D.力矩（2）下列哪个机构可以实现四杆机构的曲柄摇杆机构：A.间歇运动机构B.旋转运动机构C.平移运动机构D.循环运动机构（3）在机械零件设计中，为了保证零件的强度，应优先考虑以下哪个因素：A.材料的硬度B.材料的韧性C.材料的耐磨性D.材料的抗冲击性（4）下列哪个参数是衡量齿轮传动效率的指标：A.齿轮的模数B.齿轮的齿数C.齿轮的齿距D.齿轮的齿形系数（5）在机械动力学中，描述物体在运动过程中受到的合外力与速度变化率之间关系的物理定律是：A.牛顿第一定律B.牛顿第二定律C.牛顿第三定律D.达朗贝尔定律2.填空题（每题2分，共20分）（1）机械设计的基本过程包括：______、______、______、______。（2）机械设计的基本准则包括：______、______、______、______。（3）机械设计计算中，强度计算的基本公式是：______。（4）机械设计实例中，典型机械设备的结构设计主要包括：______、______、______。3.计算题（每题10分，共50分）（1）一齿轮传动，已知主动齿轮的齿数z1=20，齿距p=5mm，转速n1=1000r/min，求从动齿轮的齿数z2和转速n2。（2）一轴上安装两个齿轮，已知主动齿轮的齿数z1=30，齿距p=5mm，转速n1=1200r/min，从动齿轮的齿数z2=40，求从动齿轮的转速n2。（3）一轴承的额定载荷为C=100kN，许用应力为[σ]=160MPa，求轴承的直径d。（4）一轴上安装一齿轮，已知齿轮的齿数z=20，齿距p=5mm，轴的转速n=1000r/min，求齿轮的圆周速度v。4.分析题（每题10分，共20分）（1）分析齿轮传动中，如何提高齿轮的传动效率。（2）分析轴在承受弯矩和扭矩作用下的应力分布情况。5.综合题（10分）一轴上安装一齿轮，已知齿轮的齿数z=30，齿距p=5mm，轴的转速n=1200r/min，轴的直径d=50mm，材料的许用应力[σ]=160MPa，求轴的强度校核。试卷答案1.选择题（1）B解析：速度是描述物体运动状态的物理量。（2）A解析：曲柄摇杆机构属于四杆机构，可实现曲柄摇杆的运动。（3）C解析：为了提高零件的强度，应优先考虑材料的耐磨性。（4）D解析：齿轮的齿形系数是衡量齿轮传动效率的指标。（5）B解析：牛顿第二定律描述了物体在运动过程中受到的合外力与速度变化率之间的关系。2.填空题（1）方案设计、结构设计、强度计算、运动分析（2）可靠性、经济性、安全性、环保性（3）σ=F/A（4）传动系统设计、支承结构设计、润滑系统设计3.计算题（1）z2=40，n2=800r/min解析：根据齿轮传动比公式n1/n2=z2/z1，得z2=(n1/n2)*z1=(1000/800)*20=40。根据齿轮转速公式n2=n1*(z1/z2)，得n2=1000*(20/40)=800r/min。（2）n2=960r/min解析：根据齿轮传动比公式n1/n2=z2/z1，得n2=(n1/z1)*z2=(1200/30)*40=960r/min。（3）d=25mm解析：根据轴承额定载荷公式C=K*(d^3/16)，得d=√(16*C/K)=√(16*100000/0.1)=25mm。（4）v=15.7m/s解析：根据齿轮圆周速度公式v=π*d*n/60，得v=π*50*1000/60=15.7m/s。4.分析题（1）提高齿轮传动效率的方法包括：优化齿轮设计、减少摩擦损失、提高材料强度和耐磨性、合理选择润滑方式等。（2）轴在承受弯矩和扭矩作用下的应力分布情况：轴的应力主要分布在靠近轴心的区域，且弯矩引起的应力与扭矩引起的应力叠加，形成复合应力。5.综合题轴的强度校核结果为：满足强度要求解析：根据轴的强度计算公式σ=(T