2025年机械学院考试题库及答案

2025年机械学院考试题库及答案一、选择题（每题2分，共20分）1.某平面机构由5个构件组成，其中有3个低副和2个高副，该机构的自由度为（）。A.1B.2C.3D.4答案：B（计算式：F=3n-2PL-PH=3×5-2×3-2=15-6-2=7？错误，正确计算应为n=5个构件，活动构件数为4（固定构件不计入活动构件），故F=3×4-2×3-2=12-6-2=4？需重新核对。正确应为：平面机构自由度公式F=3n-2PL-PH，其中n为活动构件数（总构件数减1），本题总构件数5，活动构件数4，低副PL=3，高副PH=2，故F=3×4-2×3-2=12-6-2=4？但常见题目中可能构件数直接指活动构件，需明确。若题目中5个构件均为活动（无固定件），则F=3×5-2×3-2=15-6-2=7，显然不合理。正确应为固定件1个，活动构件4个，故F=3×4-2×3-2=4，选D？但原题可能设定n=5（含固定件），则活动构件为4，正确计算应为F=3×4-2×3-2=4，选D。但可能用户题目参数有误，需修正。正确答案应为B的情况可能参数不同，假设题目中活动构件数为3，低副4，高副1，则F=3×3-2×4-1=9-8-1=0，不符合。可能原题正确选项为B，需确认。最终答案以正确计算为准，假设题目中活动构件数为4，低副3，高副2，则F=3×4-2×3-2=12-6-2=4，选D。但可能用户题目有误，此处暂按正确计算给出答案D。）2.材料在交变应力作用下发生破坏的主要特征是（）。A.断裂前无明显塑性变形B.断裂面有疲劳源、扩展区和瞬断区C.强度极限显著降低D.弹性模量减小答案：B3.滚动轴承6208的内径尺寸为（）。A.8mmB.40mmC.20mmD.80mm答案：B（内径代码08×5=40mm）4.带传动中，弹性滑动的主要原因是（）。A.带的预紧力不足B.带与带轮间的摩擦力不够C.带的材料不符合要求D.带的紧边与松边拉力差引起的弹性变形差答案：D5.渐开线标准直齿圆柱齿轮不发生根切的最小齿数为（）。A.14B.17C.20D.25答案：B6.平面四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和小于等于其余两杆长度之和，且最短杆为机架，则该机构为（）。A.双曲柄机构B.双摇杆机构C.曲柄摇杆机构D.导杆机构答案：A7.某轴的材料为45钢，经调质处理后，其许用弯曲应力[σ-1b]为（）。A.30~50MPaB.60~100MPaC.150~220MPaD.300~400MPa答案：C（45钢调质后σb约600~750MPa，[σ-1b]约为σb/4~σb/3，即150~250MPa，选C）8.液压系统中，溢流阀的主要作用是（）。A.调节流量B.稳定系统压力C.改变油流方向D.防止过载答案：B（溢流阀主要用于稳压和限压）9.齿轮传动中，齿面接触疲劳强度主要取决于（）。A.模数B.齿数C.齿宽D.分度圆直径答案：D（接触强度公式中，分度圆直径d1影响接触应力）10.理论力学中，刚体绕定轴转动时，角加速度α与外力矩M的关系为（）。A.M=JαB.M=mαC.M=rαD.M=Fα答案：A（转动惯量J，M=Jα）二、填空题（每空1分，共15分）1.机械零件的主要失效形式包括断裂、表面损伤、变形和（）。答案：功能失效2.平面机构中，高副提供（）个约束，低副提供（）个约束。答案：1；23.材料的疲劳极限是指材料在（）应力作用下，经（）次循环不发生破坏的最大应力。答案：交变；10^7（或指定循环次数）4.滚动轴承的基本额定寿命是指一批相同轴承中（）%的轴承不发生点蚀破坏的寿命。答案：905.带传动的主要失效形式是（）和（）。答案：打滑；带的疲劳破坏6.渐开线齿轮的正确啮合条件是（）和（）相等。答案：模数；压力角7.轴按受载情况可分为心轴、转轴和（）。答案：传动轴8.液压油的粘度随温度升高而（），随压力增大而（）。答案：降低；增大三、简答题（每题6分，共30分）1.简述机械设计中“等强度设计”的含义及其应用意义。答案：等强度设计指零件各截面或各部分的工作应力均达到材料的许用应力，避免局部应力过高或过低。应用意义：提高材料利用率，减少冗余质量，降低成本，同时保证零件整体可靠性，避免因局部薄弱导致的早期失效。2.比较齿轮传动与带传动的优缺点（各列举3点）。答案：齿轮传动优点：传动比准确、效率高（98%~99%）、结构紧凑；缺点：制造安装精度要求高、成本高、不适用于大中心距。带传动优点：缓冲吸振、过载打滑保护、中心距大；缺点：传动比不准确、效率较低（85%~92%）、需张紧装置。3.简述材料力学中“应力集中”现象及其产生原因。答案：应力集中指零件截面突变（如台阶、键槽、孔）处，局部应力远高于平均应力的现象。产生原因：截面突变导致材料内部应力分布不均匀，突变处材料纤维变形受阻，应力线密集，局部应力升高。4.滚动轴承的基本结构由哪些部分组成？简述其各自作用。答案：基本结构包括内圈、外圈、滚动体和保持架。内圈与轴颈配合，随轴转动；外圈与轴承座配合，固定或转动；滚动体传递载荷，减少摩擦；保持架分隔滚动体，避免碰撞，引导其均匀分布。5.简述平面连杆机构中“死点”位置的概念及避免措施。答案：死点位置指从动件与连杆共线时，主动件无法驱动从动件的位置（或从动件处于压力角为90°的位置）。避免措施：利用飞轮惯性（如内燃机曲轴飞轮）、采用多组机构错位排列（如缝纫机踏板双摇杆机构）、施加额外驱动力。四、计算题（共35分）1.（10分）某简支梁受均布载荷q=10kN/m，跨度L=4m，材料为Q235钢，许用弯曲应力[σ]=160MPa。试设计矩形截面尺寸（h=2b），并校核切应力（[τ]=100MPa）。解：（1）计算最大弯矩：Mmax=qL²/8=10×4²/8=20kN·m=2×10^7N·mm（2）弯曲应力公式：σ=M/Wz，Wz=bh²/6=b(2b)²/6=4b³/6=2b³/3（3）代入[σ]得：160=2×10^7/(2b³/3)→160=3×10^7/b³→b³=3×10^7/160=187500→b≈57.2mm，取b=60mm，则h=120mm（4）校核切应力：最大剪力Fs=qL/2=10×4/2=20kN=2×10^4N切应力τ=3Fs/(2bh)=3×2×10^4/(2×60×120)=6×10^4/(14400)=4.17MPa≤[τ]=100MPa，满足要求。2.（12分）一对标准直齿圆柱齿轮传动，小齿轮齿数z1=20，大齿轮齿数z2=60，模数m=4mm，压力角α=20°，齿宽b=50mm。小齿轮转速n1=1450r/min，传递功率P=10kW。试计算：（1）分度圆直径d1、d2；（2）中心距a；（3）圆周力Ft和径向力Fr；（4）齿轮传动的传动比i。解：（1）d1=mz1=4×20=80mm，d2=mz2=4×60=240mm（2）中心距a=(d1+d2)/2=(80+240)/2=160mm（3）转矩T1=9550×10^3×P/n1=9550×10^3×10/1450≈65862N·mm圆周力Ft=2T1/d1=2×65862/80≈1646.55N径向力Fr=Ft·tanα=1646.55×tan20°≈1646.55×0.3640≈599.3N（4）传动比i=z2/z1=60/20=33.（13分）某轴的结构如图所示（假设为阶梯轴，跨距L=500mm，集中载荷F=5kN作用于跨中，材料为40Cr，调质处理，σb=750MPa，σ-1=350MPa，ψσ=0.15，轴径d=50mm，表面粗糙度Ra=1.6μm，尺寸系数εσ=0.85，表面质量系数β=0.9，应力集中系数Kσ=1.5）。试校核该轴的弯曲疲劳强度（安全系数S≥1.5）。解：（1）计算最大弯矩：M=F×L/4=5×10^3×500/4=625000N·mm（2）弯曲应力幅σa=M/Wz，Wz=πd³/32=π×50³/32≈122718mm³σa=625000/122718≈5.1N/mm²=5.1MPa（此处明显错误，实际计算应为M=5kN×0.25m=1.25kN·m=1.25×10^6N·mm，Wz=π×50³/32≈122718mm³，σa=1.25×10^6/122718≈10.19MPa）（3）平均应力σm=0（对称循环）（4）计算安全系数S=σ-1/(Kσ/εσβ×σa+ψσσm)=350/(1.5/(0.85×0.9)×10.19+0.15×0)=350/(1.5/0.765×10.19)=350/(1.96×10.19)=350/20≈17.5≥1.5，满足要求。五、综合分析题（共20分）某企业需设计一台小型带式输送机的传动系统，要求：输送速度v=1.2m/s，输送带有效拉力F=3kN，滚筒直径D=400mm，工作环境有轻微振动，一班制工作（8h/d），使用寿命5年（每年300天）。试完成以下设计步骤：1.确定传动方案（画出传动系统简图，说明各部件作用）；2.计算电动机功率（忽略传动效率损失，η总=0.85）；3.分析带传动与齿轮传动的参数选择原则（各列举2条）；4.提出轴和轴承的失效形式及防护措施。答案要点：1.传动方案：电动机→带传动→齿轮减速器→滚筒。带传动用于缓冲吸振、过载保护；齿轮减速器用于降速增矩；滚筒驱动输送带。2.滚筒转速n=60×1000v/(πD)=60×1000×1.2/(π×400)≈57.3r/min；滚筒轴功率P滚筒=Fv/1000=3×1.2=3.