2025年大学（机械工程）机械设计基础试题及答案

2025年大学（机械工程）机械设计基础试题及答案

（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.机构具有确定相对运动的条件是（）A.机构的自由度大于零B.机构的自由度等于原动件数C.机构的自由度大于原动件数D.机构的自由度小于原动件数2.平面四杆机构中，若各杆长度分别为a=30mm，b=50mm，c=80mm，d=90mm，当以a杆为机架时，其机构类型为（）A.双曲柄机构B.双摇杆机构C.曲柄摇杆机构D.以上都不对3.凸轮机构中，从动件按等加速等减速运动规律运动时，（）A.会产生刚性冲击B.会产生柔性冲击C.不会产生冲击D.会产生强烈冲击4.渐开线标准直齿圆柱齿轮传动的重合度ε一般大于（）A.0B.1C.2D.35.一对渐开线齿轮连续传动的条件是（）A.ε≥1B.ε＜1C.ε≥0D.ε＜06.普通平键连接的主要失效形式是（）A.键被剪断B.键与轮毂槽的侧面挤压破坏C.键的磨损D.键的塑性变形7.带传动中，带的弹性滑动发生在（）A.紧边B.松边C.整个带长上D.主动轮处8.链传动中，链节数宜采用（）A.奇数B.偶数C.质数D.无所谓9.设计V带传动时，限制带速v≤25m/s的目的是为了（）A.使V带轮的包角不致过小B.使V带的离心力不致过大C.使V带的弯曲应力不致过大D.使V带的工作应力不致过大10.下列联轴器中，能补偿两轴相对位移并有缓冲吸振作用的是（）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.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.一批同型号的轴承，在相同条件下运转，其中90%的轴承所能达到的寿命D.一批同型号的轴承，在相同条件下运转，其中50%的轴承所能达到的寿命12.下列属于非接触式密封的是（）A.毡圈密封B.皮碗密封C.迷宫密封D.油沟密封13.设计圆柱齿轮传动时，小齿轮的齿面硬度应比大齿轮的齿面硬度（）A.高B.低C.相等D.无所谓14.蜗杆传动中，蜗杆的头数z1一般取（）A.1B.2-4C.4-6D.6-815.斜齿圆柱齿轮传动的重合度比直齿圆柱齿轮传动的重合度（）A.小B.大C.相等D.不一定16.轴的结构设计中，应考虑的主要因素不包括（）A.轴上零件的定位和固定B.轴的加工工艺性C.轴的材料选择D.轴的受力情况17.下列属于静连接的是（）A.普通平键连接B.花键连接C.销连接D.以上都是18.带传动中，带的紧边拉力F1与松边拉力F2的关系是（）A.F1=F2B.F1＞F2C.F1＜F2D.不确定19.链传动中，链条的节距p越大，则（）A.承载能力越大，运动平稳性越好B.承载能力越大，运动平稳性越差C.承载能力越小，运动平稳性越好D.承载能力越小，运动平稳性越差20.滚动轴承的内径代号为04时，表示轴承的内径是（）A.4mmB.10mmC.20mmD.25mm第II卷（非选择题，共60分）（一）填空题（共10分，每空1分）答题要求：请在横线上填上正确的答案。1.平面机构中，一个低副引入______个约束，一个高副引入______个约束。2.凸轮机构中，凸轮是______件，从动件是______件。3.渐开线齿轮的标准压力角α=______，标准模数m的单位是______。4.带传动的打滑现象首先发生在______轮上。5.链传动的主要失效形式有______、______、______等。6.轴上零件的周向固定方法有______、______、______等。7.滚动轴承的基本额定动载荷C是指______。（二）简答题（共20分，每题5分）答题要求：简要回答问题，语言要简洁明了。1.简述机构具有确定相对运动的条件。2.简述带传动的工作原理及特点。3.简述齿轮传动的失效形式有哪些。4.简述滚动轴承的安装和拆卸注意事项。（三）分析计算题（共20分，每题10分）答题要求：写出详细的计算步骤和答案。1.已知一对外啮合渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，模数m=4mm，压力角α=20°，传动比i=3，中心距a=160mm。试求两齿轮的齿数z1、z2，分度圆直径d1、d2，齿顶圆直径da1、da2。2.有一V带传动，传递功率P=5kW，带速v=10m/s，单根V带的基本额定功率P0=1.32kW，带的型号为A型，包角α1=150°，带长Ld=1600mm，带与带轮间的当量摩擦系数fv=0.51。试求所需V带的根数z。（四）综合分析题（共10分）答题要求：根据所给材料，进行综合分析并回答问题。材料：某机械传动系统中，采用了圆柱齿轮传动、带传动和链传动。圆柱齿轮传动用于传递较大的转矩，带传动用于传递动力并起到过载保护作用，链传动用于传递较大的功率且能适应恶劣的工作环境。问题：1.分析圆柱齿轮传动、带传动和链传动各自的特点及适用场合。2.说明该传动系统中各传动方式组合的优点。（五）设计题（共10分）答题要求：根据题目要求，进行合理的设计。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=410r/min，单向运转，载荷平稳。要求：1.确定齿轮的材料、热处理方法及精度等级。2.计算齿轮的主要参数（模数、齿数、分度圆直径等）。3.画出减速器的装配图（只要求画出大致结构，标注主要尺寸和零件名称）。答案：第I卷：1.B2.A3.B4.B5.A6.B7.A8.B9.B10.C11.C12.C13.A14.B15.B16.C17.D18.B19.B20.D第II卷：（一）1.212.主动从动3.20°mm4.小5.链板疲劳破坏滚子、套筒的冲击疲劳破坏销轴与套筒的胶合磨损6.键连接花键连接过盈配合7.滚动轴承基本额定寿命为10^6转时所能承受的最大载荷（二）1.机构具有确定相对运动的条件是机构的自由度大于零且等于原动件数。2.带传动工作原理：依靠带与带轮间的摩擦力传递运动和动力。特点：结构简单、传动平稳、能缓冲吸振、过载时带会打滑起保护作用，但传动效率较低、带寿命较短、存在弹性滑动。3.齿轮传动失效形式有齿面接触疲劳点蚀、齿根弯曲疲劳折断、齿面磨损、齿面胶合、塑性变形等。4.安装注意事项：保证安装位置正确，配合精度合适；拆卸注意事项：避免损伤轴承和轴等零件，按正确方法拆卸。（三）1.由中心距公式a=m(z1+z2)/2可得160=4(z1+z2)/2，解得z1+z2=80。又i=z2/z1=3，联立可得z1=20，z2=60。d1=mz=4×20=80mm，d2=4×60=240mm，da1=d1+2ham=80+2×1×4=88mm，da2=240+8=248mm。2.单根V带的有效拉力Fe=5000/10=500N。由P0=1.32kW，查A型V带单根基本额定功率表，当α1=150°时，P0'=1.52kW。由公式z=P/(P0'-P0)(1-q)，查A型V带每米长质量q=0.1kg/m，可得z=5/(1.52-1.32)(1-0.1×10/1.32)≈3.2，取z=4根。（四）1.圆柱齿轮传动特点：传动效率高、承载能力大、传动比准确、工作可靠、寿命长，但制造和安装精度要求高。适用传递较大转矩、要求传动比准确的场合。带传动特点：结构简单、传动平稳、能缓冲吸振、过载时带会打滑起保护作用，但传动效率较低、带寿命较短、存在弹性滑动。适用于传递动力并需过载保护的场合。链传动特点：能传递较大功率、能适应恶劣工作环境、平均传动比准确，但瞬时传动比不准确、传动不平稳、有噪声。适用于传递较大功率且能适应恶劣环境的场合。2.该传动系统中，圆柱齿轮传动传递较大转矩保证传动精度，带传动起过载保护作用，链传动适应恶劣环境传递较大功率，组合优点是能充分发挥各传动方式优势，满足不同工作要求，提高传动系统可靠性和经济性。（五）1.小齿轮材料可选45钢，调质处理，硬度217-255HBS；大齿轮材料可选45钢，调质处理