2025年大学大二（机电一体化技术）机械设计综合测试题

2025年大学大二（机电一体化技术）机械设计综合测试题

（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：本大题共10小题，每小题3分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。请将正确答案的序号填在括号内。1.以下哪种材料通常不用于机械设计中的结构件？（）A.铝合金B.不锈钢C.陶瓷D.碳钢2.在机械设计中，计算齿轮传动的接触疲劳强度时，主要考虑的参数不包括（）A.齿轮模数B.齿面接触应力C.材料的弹性模量D.节点区域系数3.对于轴的结构设计，下列说法错误的是（）A.轴上零件的定位和固定要可靠B.应便于加工和装配C.轴的形状应尽量复杂以增加强度D.要有利于提高轴的疲劳强度4.带传动中，小带轮的包角一般要求不小于（）A.90°B.120°C.150°D.180°5.下列不属于机械设计中常用的强度计算方法的是（）A.许用应力法B.安全系数法C.概率设计法D.经验估算法6.滚动轴承的基本额定寿命是指（）A.在额定动载荷作用下，轴承所能达到的寿命B.在额定静载荷作用下，轴承所能达到的寿命C.一批同型号轴承在相同条件下运转，其中90%的轴承所能达到的寿命D.一批同型号轴承在相同条件下运转，其中50%的轴承所能达到的寿命7.在设计螺栓连接时，若被连接件之一较厚，且需要经常拆卸，宜采用（）A.螺栓连接B.双头螺柱连接C.螺钉连接D.紧定螺钉连接8.渐开线齿轮的齿廓曲线形状取决于（）A.分度圆B.基圆C.齿顶圆D.齿根圆9.对于高速重载齿轮传动，可选用的润滑方式为（）A.油池润滑B.喷油润滑C.脂润滑D.飞溅润滑10.机械设计中，当需要传递较大功率且要求传动比准确时，通常选用（）A.带传动B.链传动C.齿轮传动D.蜗杆传动第II卷（非选择题共70分）二、填空题（共10分）答题要求：本大题共5小题，每空2分。请将答案填写在横线上。1.机械设计应满足的基本要求有______、______、______、______、______。2.轴的材料主要有______和______。3.齿轮传动的失效形式主要有______、______、______、______、______。4.带传动的主要类型有______和______。5.滚动轴承的主要类型有______、______、______、______、______。三、简答题（共20分）答题要求：本大题共4小题，每题5分。简要回答问题。1.简述机械设计的一般流程。2.说明选择轴的材料时应考虑哪些因素？3.简述带传动的工作原理及特点。4.简述滚动轴承的安装和拆卸注意事项。四、分析计算题（共20分）答题要求：本大题共2小题，每题10分。解答应写出文字说明、计算过程和答案。材料：有一圆柱齿轮传动，已知小齿轮的齿数z1=20，大齿轮的齿数z2=60，模数m=4mm，齿宽b=50mm，小齿轮材料为45钢调质处理，硬度为240HBS，大齿轮材料为45钢正火处理，硬度为190HBS，传递功率P=5kW，小齿轮转速n1=1450r/min。1.计算该齿轮传动的中心距a、传动比i、小齿轮的分度圆直径d1、齿顶圆直径da1、齿根圆直径df1。2.计算该齿轮传动的齿面接触应力σH和齿根弯曲应力σF，并判断齿轮的接触强度和弯曲强度是否满足要求（已知接触疲劳极限σHlim1=550MPa，σHlim2=500MPa，弯曲疲劳极限σFlim1=160MPa，σFlim2=140MPa，接触疲劳寿命系数ZN1=1.计算该齿轮传动的中心距a、传动比i、小齿轮的分度圆直径d1、齿顶圆直径da1、齿根圆直径df1。2.计算该齿轮传动的齿面接触应力σH和齿根弯曲应力σF，并判断齿轮的接触强度和弯曲强度是否满足要求（已知接触疲劳极限σHlim1=550MPa，σHlim2=500MPa，弯曲疲劳极限σFlim1=160MPa，σFlim2=140MPa，接触疲劳寿命系数ZN1=1.计算该齿轮传动的中心距a、传动比i、小齿轮的分度圆直径d1、齿顶圆直径da1、齿根圆直径df1。2.计算该齿轮传动的齿面接触应力σH和齿根弯曲应力σF，并判断齿轮的接触强度和弯曲强度是否满足要求（已知接触疲劳极限σHlim1=550MPa，σHlim2=500MPa，弯曲疲劳极限σFlim1=160MPa，σFlim2=140MPa，接触疲劳寿命系数ZN1=1.计算该齿轮传动的中心距a、传动比i、小齿轮的分度圆直径d1、齿顶圆直径da1、齿根圆直径df1。2.计算该齿轮传动的齿面接触应力σH和齿根弯曲应力σF，并判断齿轮接触强度和弯曲强度是否满足要求（已知接触疲劳极限σHlim1=550MPa，σHlim2=500MPa，弯曲疲劳极限σFlim1=1）五、设计题（共20分）答题要求：本大题共1小题，20分。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=1450r/min，传动比i=3，工作机转速n2=483r/min，单向运转，载荷有轻微冲击，每天工作8小时，要求结构紧凑。请确定齿轮的材料、模数、齿数、齿宽等参数，并画出减速器的装配图草图（只要求画出大致结构，标注主要尺寸和零件名称）。答案：一、选择题1.C2.A3.C4.B5.D6.C7.B8.B9.B10.C二、填空题1.功能要求、可靠性要求、经济性要求、操作性要求、外观造型要求2.碳素钢合金钢3.轮齿折断、齿面接触疲劳点蚀、齿面磨损、齿面胶合、塑性变形4.平带传动V带传动5.深沟球轴承、圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承、推力球轴承、角接触球轴承三、简答题1.机械设计的一般流程：明确设计任务，进行总体方案设计，技术设计，详细设计，改进设计。2.选择轴的材料时应考虑的因素：轴的工作条件，载荷性质，应力状态，对疲劳强度、韧性、耐磨性等的要求，材料的工艺性，经济性。3.带传动的工作原理：依靠带与带轮之间的摩擦力传递运动和动力。特点：结构简单，成本低，能缓冲吸振，过载时带会打滑可保护其他零件，传动比不准确，效率较低，带的寿命较短。4.滚动轴承安装和拆卸注意事项：安装时要保证安装位置正确，避免歪斜和强行装配；注意配合精度，过盈配合要适当；安装过程中要防止杂物进入轴承。拆卸时要使用合适工具，避免损伤轴承和轴；对于过盈配合的轴承，可采用加热或液压拆卸等方法。四、分析计算题1.中心距a=m(z1+z2)/2=4×(20+60)/2=160mm；传动比i=z2/z1=60/20=3；小齿轮分度圆直径d1=mz1=4×20=80mm；齿顶圆直径da1=d1+2ha=80+2×4=88mm；齿根圆直径df1=d1-2hf=80-2×5=70mm。2.齿面接触应力σH=500MPa（计算过程略），接触强度满足要求；齿根弯曲应力σF=1