2025年大学（机械设计制造及其自动化）机械设计阶段测评试题及答案

2025年大学（机械设计制造及其自动化）机械设计阶段测评试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题，共30分）答题要求：本卷共6题，每题5分。每题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。请将正确答案填写在题后的括号内。1.以下关于机械设计中强度计算的说法，正确的是（）A.强度计算只考虑材料的屈服强度B.强度计算需要综合考虑多种载荷工况C.强度计算与材料的硬度无关D.强度计算只针对静载荷情况答案：B2.在机械设计中，对于轴的设计，下列哪种说法是错误的（）A.轴的直径主要根据扭矩和转速来确定B.轴上的键槽会削弱轴的强度C.轴的结构设计应便于零件的安装和拆卸D.轴的材料只需考虑强度，无需考虑韧性答案：D3.以下哪种传动方式在传递大功率时效率较高（）A.带传动B.链传动C.齿轮传动D.摩擦轮传动答案：C4.对于齿轮的模数，下列说法正确的是（）A.模数越大，齿轮的承载能力越小B.模数只与齿轮的转速有关C.模数是衡量齿轮大小的一个重要参数D.模数相同的齿轮一定能正确啮合答案：C5.在设计机械零件时，选择材料的首要原则是（）A.材料的价格B.材料的美观性C.材料的性能满足使用要求D.材料的可加工性答案：C6.下列哪种联轴器适用于两轴有较大径向位移和角位移的场合（）A.刚性联轴器B.弹性联轴器C.万向联轴器D.凸缘联轴器答案：C第II卷（非选择题，共70分）（一）填空题（共15分）答题要求：本大题共5空，每空3分。请将答案填写在题中的横线上。1.机械设计的一般程序包括需求分析、方案设计、技术设计、详细设计和______。答案：设计评审与改进2.轴的结构设计应满足的要求有：便于轴上零件的安装与拆卸、定位准确可靠、具有良好的加工工艺性以及______。答案：有利于提高轴的强度和刚度3.齿轮传动的失效形式主要有轮齿折断、齿面磨损、齿面点蚀、齿面胶合和______。答案：塑性变形4.带传动中，带的应力由拉应力、离心拉应力和______组成。答案：弯曲应力5.滚动轴承的基本额定寿命是指一批相同型号的轴承，在相同条件下运转，其中______的轴承发生点蚀前所能达到的总转数。答案：90%（二）简答题（共20分）答题要求：本大题共2题，每题10分。请简要回答问题。1.简述机械设计中优化设计的基本步骤。答案：首先明确设计目标和约束条件，建立数学模型；然后选择合适的优化算法；接着求解数学模型得到最优解；最后对优化结果进行分析和验证，若不满足要求则调整模型重新优化，直至达到满意结果。2.说明选择滚动轴承类型时应考虑的主要因素。答案：载荷性质，如重载选滚子轴承，轻载选球轴承；转速，转速高选轻系列轴承；调心性能要求，两轴有较大偏斜时选调心轴承；安装空间，根据空间大小选择合适外形尺寸的轴承；经济性，综合考虑成本选择合适类型。（三）分析题（共15分）答题要求：本大题共1题，15分。请根据题目所给信息进行分析解答。有一减速齿轮传动，小齿轮材料为45钢调质处理，大齿轮材料为40Cr调质处理。传递功率P=5kW，小齿轮转速n1=1450r/min，传动比i=3。分析该齿轮传动可能出现的失效形式，并提出相应的改进措施。答案：失效形式可能有：小齿轮转速高，可能出现齿面胶合、齿面点蚀；由于载荷作用，可能出现轮齿折断。改进措施：提高齿面硬度，可对小齿轮进行表面淬火等处理；适当增大模数，提高齿根弯曲强度，降低轮齿折断风险；采用合适的润滑油，改善润滑条件，降低齿面胶合可能性。（四）设计题（共20分）答题要求：本大题共1题，20分。请根据题目要求进行设计。设计一单级圆柱齿轮减速器，已知电动机功率P=7.5kW，转速n1=1440r/min，传动比i=3.5，工作机转速n2要求平稳。请确定齿轮的材料、模数、齿数、分度圆直径等参数，并画出减速器的装配图（只要求示意，标注主要尺寸和零件名称）。材料选择：小齿轮45钢调质，大齿轮40Cr调质。计算：1.确定计算转速：n1=1440r/min，n2=n1/i=1440/3.5≈411r/min，计算转速取n2。2.计算转矩：T1=9550P/n1=9550×7.5/1440≈49.7N·m。3.初选模数：根据经验，初选m=4mm。4.计算齿数：由传动比i=z2/z1，取z1=25，则z2=i×z1=3.5×25=87.5，取z2=88。5.计算分度圆直径：d1=mz1=4×25=100mm，d2=mz2=4×88=352mm。装配图示意：画出箱体，箱体内安装一对圆柱齿轮，标注出齿轮分度圆直径、中心距等尺寸，以及箱体、齿轮、轴等零件名称。（五）论述题（共20分）答题要求：本大题共1题，20分。请根据题目要求进行论述。论述在机械设计中如何提高机械产品的可靠性。答案：在机械设计中提高机械产品可靠性可从多方面着手。首先，进行全面准确的可靠性设计，充分考虑各种可能的载荷、环境等因素，合理确定零件尺寸、材料性能等参数，运用可靠的设计方法和理论。其次，加强零部件的质量控制，严格把控原材料质量，优化加工制造工艺，提高加工精度，确保零部件质量稳定。再者，注重系统的冗余设计，增加备用元件或采用并联结构等，当部分元