2025年大学大二（机械设计制造及其自动化）机械设计基础试题及解析

2025年大学大二（机械设计制造及其自动化）机械设计基础试题及解析

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题，共40分）答题要求：本卷共20小题，每小题2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题后的括号内。1.机器与机构的本质区别在于（）A.是否能完成有用的机械功或转换机械能B.是否由许多构件组合而成C.各构件间能否产生相对运动D.两者没有区别2.平面运动副的最大约束数为（）A.1B.2C.3D.43.渐开线齿轮传动的重合度ε与以下哪个因素无关（）A.齿轮的模数B.齿轮的齿数C.齿轮的齿宽D.齿轮的中心距4.一对标准直齿圆柱齿轮传动，已知两齿轮齿数分别为40和80，并且测得小齿轮的齿顶圆直径为4mm，则大齿轮的齿顶圆直径为（）A.82mmB.84mmC.86mmD.88mm5.设计V带传动时，选取V带的型号主要依据（）A.带的紧边拉力B.带的有效拉力C.计算功率和小带轮转速D.带的预紧力6.链传动中，链节数宜采用（）A.奇数B.偶数C.质数D.无所谓7.为保证带传动的工作能力，一般规定小带轮的包角α1（）A.≥90°B.≥100°C.≥120°D.≥150°8.普通平键连接工作时，键的主要失效形式为（）A.键受剪切破坏B.键侧面受挤压破坏C.剪切和挤压同时产生D.磨损9.下列不属于轴的结构设计要求的是（）A.便于轴上零件的装拆和定位B.轴应具有足够的强度和刚度C.轴上受力合理，有利于提高轴的疲劳强度D.轴的外形应美观10.下列联轴器中，能补偿两轴的相对位移并可缓冲吸振的是（）A.凸缘联轴器B.齿式联轴器C.弹性柱销联轴器D.万向联轴器11.下列滚动轴承中，只能承受径向载荷的是（）A.深沟球轴承B.圆柱滚子轴承C.角接触球轴承D.推力球轴承12.在机械设计中，一般要求零件工作时的应力σ（）A.≤σsB.≤σbC.≤[σ]D.≤σ-113.下列材料中，常用于制造轴的是（）A.45钢调质B.HT200C.ZCuSn10P1D.65Mn14.计算紧螺栓连接的拉伸强度时，考虑螺栓所受的扭转切应力，将拉伸载荷增加到原来的（）A.1.1倍B.1.3倍C.1.5倍D.2倍15.带传动中，带的弹性滑动现象是（）A.不可避免的B.可以避免的C.打滑的前奏D.有害的16.对于闭式软齿面齿轮传动，主要失效形式是（）A.齿面疲劳点蚀B.齿面磨损C.齿面胶合D.轮齿折断17.渐开线标准直齿圆柱齿轮分度圆上的压力角α为（）A.15°B.20°C.25°D.30°18.下列哪种螺纹主要用于连接（）A.梯形螺纹B.锯齿形螺纹C.普通螺纹D.矩形螺纹19.一对齿轮传动中，大、小齿轮的齿面接触应力（）A.σH1>σH2B.σH1<σH2C.σH1=σH2D.不确定20.圆柱齿轮传动中，当齿轮的直径一定时，减小模数，增加齿数，可以（）A.提高齿轮的弯曲强度B.提高齿面接触强度C.改善传动的平稳性D.改善齿根的弯曲疲劳强度第II卷（非选择题，共60分）一、填空题（每空1分，共10分）1.机器一般由______、______、______和______四个部分组成。2.平面四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和，则以最短杆为机架时，该机构为______机构。3.带传动的主要失效形式为______和______。4.链传动的主要失效形式有______、______、______和______。5.轴的结构设计应满足的要求有______、______、______和______。二、简答题（每题5分共20分）1.简述机械零件设计的一般步骤。2.简述渐开线的性质。3.简述带传动的工作原理。4.简述滚动轴承的基本额定寿命和基本额定动载荷的概念。三、分析计算题（每题10分，共20分）1.已知一标准直齿圆柱齿轮传动，模数m=4mm，齿数z1=20，z2=40，试计算两齿轮的分度圆直径d1、d2，齿顶圆直径da1、da2，齿根圆直径df1、df2。2.有一V带传动，传递功率P=5kW，小带轮转速n1=1450r/min，试计算小带轮上的有效拉力Fe。四、综合应用题（10分）某机器中有一对直齿圆柱齿轮传动，已知传递功率P=7.5kW，小齿轮转速n1=960r/min，传动比i=1.5，工作平稳，单向传动，两班制工作，预期寿命为5年（每年按250天计算）。试设计这对齿轮传动。（材料选择、参数计算等，要求写出主要计算步骤）答案1.A2.B3.C4.B5.C6.B7.C8.B9.D10.C11.B12.C13.A14.A15.A16.A17.B18.C19.C20.C填空题答案1.原动部分、传动部分、执行部分、控制部分2.双曲柄3.打滑、疲劳破坏4.链板疲劳破坏、滚子和套筒的冲击疲劳破坏、销轴与套筒的胶合磨损、链条铰链的磨损5.便于轴上零件的装拆和定位、轴应具有足够的强度和刚度、轴上受力合理，有利于提高轴的疲劳强度、尽量减小应力集中简答题答案1.机械零件设计一般步骤：确定零件的工作要求和功能；选择合适的材料；进行结构设计；计算作用在零件上的载荷；对零件进行强度、刚度等方面的计算；绘制零件工作图等。2.渐开线性质：发生线沿基圆滚过的长度等于基圆上被滚过的弧长；渐开线上任意一点的法线必切于基圆；渐开线齿廓上各点的压力角不同，离基圆越远压力角越大；渐开线的形状取决于基圆大小；基圆内无渐开线。3.带传动工作原理：带传动是依靠带与带轮之间的摩擦力来传递运动和动力的。当主动轮转动时，通过摩擦力带动从动轮转动，实现运动和动力的传递。4.滚动轴承基本额定寿命：一批相同的轴承，在相同条件下运转，其中90%的轴承在发生点蚀前所能达到的总转数或工作小时数。基本额定动载荷：滚动轴承基本额定寿命为106转时，轴承所能承受的载荷。分析计算题答案1.分度圆直径：d1=mz1=4×20=80mm，d2=mz2=4×40=160mm；齿顶圆直径：da1=d1+2ha=80+2×4=88mm（ha=m），da2=d2+2ha=160+2×4=168mm；齿根圆直径：df1=d1-2hf=80-2×1.25×4=70mm（hf=1.25m），df2=d2-2hf=160-2×1.25×4=150mm。2.有效拉力Fe=1000P/v（v=πd1n1/1000），先求v=π×d1×1450/（1000），d1未知，由P=5kW，Fe=1000×5/v，计算可得Fe。综合应用题答案1.确定齿轮材料：小齿轮选45钢调质，大齿轮选45钢正火。2.计算齿轮转速：n2=n1/i=960/1.5=640r/min。3.计算齿轮圆周速度：v=πd1n1/1000，先估算d1，根据经验公式d1≥50√P/n1，可得d1≥50√7.5/960≈13.9mm，取d1=20mm，v=π×20×960/1000≈60.3m/min。4.计算载荷系数K：查手册，根据工作平稳、单向传动、两班制工作等条件，K=1.1。5.计算模数m：由弯曲疲劳强