2025年机械基础期中试题及答案

2025年机械基础期中试题及答案一、单项选择题（每题2分，共30分）1.在V带传动中，若主动轮直径D1=200mm、从动轮直径D2=400mm，忽略滑动，则理论传动比为A.1∶2  B.2∶1  C.1∶4  D.4∶1答案：B2.45钢调质处理后的硬度范围通常为A.160–190HBW  B.220–250HBW  C.28–32HRC  D.45–50HRC答案：C3.一对标准直齿圆柱齿轮，模数m=3mm，齿数z1=20，z2=40，其标准中心距为A.60mm  B.90mm  C.120mm  D.180mm答案：B4.在凸轮机构中，若从动件采用等加速—等减速运动规律，其加速度曲线形状为A.正弦曲线  B.余弦曲线  C.梯形曲线  D.三角形曲线答案：C5.滚动轴承6208的基本额定动载荷C=29.5kN，当量动载荷P=5.9kN，则其基本额定寿命约为A.8×10^6r  B.16×10^6r  C.32×10^6r  D.64×10^6r答案：D6.螺纹防松中，采用“对顶螺母”属于A.摩擦防松  B.机械防松  C.永久防松  D.液力防松答案：A7.在闭式齿轮传动中，当齿面接触疲劳强度足够而弯曲疲劳强度不足时，首先出现的失效形式是A.齿面点蚀  B.齿面胶合  C.轮齿折断  D.齿面磨损答案：C8.下列联轴器中，具有补偿两轴相对位移且能缓冲吸振的是A.凸缘联轴器  B.套筒联轴器  C.弹性柱销联轴器  D.齿式联轴器答案：C9.在蜗杆传动中，为提高传动效率，在润滑条件允许下应优先采用A.单头蜗杆  B.双头蜗杆  C.三头蜗杆  D.四头蜗杆答案：D10.当轴的刚度不足时，最有效的改进措施是A.改用合金钢  B.增大轴径  C.减小跨距  D.表面淬火答案：B11.下列关于润滑剂黏度的说法正确的是A.温度升高，黏度增大  B.压力升高，黏度减小  C.温度升高，黏度减小  D.速度与黏度无关答案：C12.在带传动设计中，限制小带轮最小直径的目的是A.防止打滑  B.降低弯曲应力  C.提高寿命  D.降低噪声答案：B13.标准平键的截面尺寸主要根据以下哪项确定A.轴径  B.轮毂长度  C.传递转矩  D.轴材料答案：A14.当滚动轴承同时承受径向和轴向载荷且转速较高时，宜选用A.深沟球轴承  B.圆柱滚子轴承  C.角接触球轴承  D.推力球轴承答案：C15.在机构自由度计算中，若出现虚约束，则A.自由度增大  B.自由度减小  C.自由度不变  D.机构无法运动答案：B二、多项选择题（每题3分，共15分；多选少选均不得分）16.下列措施可提高齿轮抗点蚀能力的有效途径有A.提高齿面硬度  B.增大模数  C.降低齿面粗糙度  D.采用正变位  E.提高润滑油黏度答案：A、C、D、E17.导致带传动弹性滑动的因素包括A.紧边与松边拉力差  B.带轮直径误差  C.带的弹性模量  D.初拉力不足  E.带速过高答案：A、C、D18.下列属于轴上零件周向固定方式的有A.平键联接  B.花键联接  C.过盈配合  D.轴肩定位  E.销联接答案：A、B、C、E19.关于滚动轴承预紧的目的，正确的有A.提高旋转精度  B.减小振动噪声  C.提高刚度  D.降低摩擦阻力  E.延长寿命答案：A、B、C、E20.下列失效形式中，主要发生在蜗杆传动中的有A.齿面胶合  B.齿面点蚀  C.轮齿折断  D.蜗轮齿面磨损  E.蜗杆磨粒磨损答案：A、D、E三、判断题（每题1分，共10分；正确打“√”，错误打“×”）21.在齿轮传动中，齿形系数YFa与模数大小无关。答案：√22.带传动工作中，紧边拉力F1与松边拉力F2满足F1/F2=e^(μα)关系时，带处于打滑临界状态。答案：√23.滚动轴承的基本额定寿命是指90%可靠度下的寿命。答案：√24.普通螺纹的牙型角为55°。答案：×25.凸轮机构的压力角越大，机构的传力性能越好。答案：×26.轴的扭转角与轴长成正比，与极惯性矩成反比。答案：√27.对于闭式硬齿面齿轮，设计时通常先按弯曲强度确定模数，再校核接触强度。答案：√28.弹性滑动可以通过提高初拉力完全消除。答案：×29.蜗杆传动中，蜗轮材料通常选用减摩性能好的锡青铜。答案：√30.在机构中，原动件数等于自由度时，机构具有确定运动。答案：√四、填空题（每空1分，共20分）31.一对标准外啮合直齿圆柱齿轮，模数m=4mm，齿数z1=18，z2=54，则分度圆直径d1=________mm，d2=________mm，标准中心距a=________mm。答案：72，216，14432.带传动中，若小带轮包角α1=150°，换算成弧度为________rad。答案：5π/6≈2.61833.螺纹的自锁条件为螺纹升角________当量摩擦角。答案：小于34.在平键联接中，若轴径d=50mm，则键宽b按GB/T1095应取________mm，键高h=________mm。答案：14，935.滚动轴承代号7312AC中，“7”表示________轴承，“AC”表示接触角为________°。答案：角接触球，2536.轴按承载方式可分为________轴、________轴和________轴三类。答案：心，转，传动37.在凸轮机构中，若基圆半径增大，则压力角将________，传力性能将________。答案：减小，改善38.蜗杆传动正确啮合条件之一是：在中间平面内，蜗杆轴向模数________蜗轮端面模数，蜗杆轴向压力角________蜗轮端面压力角。答案：等于，等于39.齿轮弯曲强度计算中，齿形系数YFa与________有关，与________无关。答案：齿数、变位系数，模数40.当机构自由度F=1，主动件数为2时，机构将发生________现象。答案：干涉或卡死五、简答题（每题6分，共18分）41.试述闭式齿轮传动与开式齿轮传动在设计准则上的主要区别，并说明理由。答案：闭式齿轮传动因润滑良好、密封可靠，主要失效为齿面点蚀和轮齿疲劳折断，设计准则为“先按接触强度确定主要尺寸，再校核弯曲强度”。开式齿轮传动暴露于环境，润滑差，主要失效为磨粒磨损和轮齿折断，磨损量无法定量计算，故按弯曲强度确定模数，并考虑磨损将齿厚减薄20–30%作为安全系数，不再校核接触强度。42.带传动中，为何需要控制最大带速？若带速过高会出现哪些问题？答案：带速过高时，离心力增大，导致带与轮面间正压力减小、摩擦力下降，传动能力降低；同时离心应力增大，使带的疲劳寿命急剧下降；此外，高速还会引起带的抖动、噪声和带的早期老化。设计时通常限制vmax≈25–30m/s，普通V带取25m/s，窄V带可取30m/s。43.简述滚动轴承轴向固定时常用的“两端固定”与“一端固定、一端游动”方案的适用场合及优缺点。答案：两端固定适用于温升不高、轴较短（跨距<300mm）的场合，结构简单，但温升大时易卡死；一端固定、一端游动适用于温升较高、轴较长的场合，固定端承受双向轴向力，游动端可自由伸缩，避免热胀卡死，但结构稍复杂。六、计算题（共47分）44.（10分）一对标准直齿圆柱齿轮，模数m=3mm，齿数z1=20，z2=60，齿宽b1=45mm，b2=40mm，输入转速n1=1440r/min，传递功率P=15kW，载荷系数KA=1.25，试验算齿面接触疲劳强度是否满足要求。已知：材料弹性系数ZE=189.8√MPa，节点区域系数ZH=2.5，重合度系数Zε=0.9，许用接触应力[σH]=580MPa。解：1)计算转矩T1=9550P/n1=9550×15/1440=99.5N·m2)分度圆直径d1=mz1=3×20=60mm3)齿宽b=40mm（取小者）4)接触应力公式σH=ZE·ZH·Zε·√[2KT1(u+1)/(bd1²u)]其中u=z2/z1=3，K=KA·KV·Kβ，取KV=1.1，Kβ=1.2，则K=1.25×1.1×1.2=1.65σH=189.8×2.5×0.9×√[2×1.65×99.5×10³×4/(40×60²×3)]=189.8×2.5×0.9×√[1313.4×10³/(432×10³)]=189.8×2.5×0.9×√3.04=189.8×2.5×0.9×1.743=743MPa5)结论：743MPa>[σH]=580MPa，不满足，需改材料或增大尺寸。45.（12分）一蜗杆传动，模数m=5mm，蜗杆头数z1=2，蜗轮齿数z2=40，蜗杆分度圆直径d1=50mm，传递功率P=7.5kW，蜗杆转速n1=960r/min，效率η=0.8，蜗轮材料许用接触应力[σH]=200MPa，试校核蜗轮齿面接触强度。已知：载荷系数K=1.2，弹性系数ZE=160√MPa，节点区域系数ZH=2.5，重合度系数Zε=0.9，蜗轮分度圆直径d2=mz2=200mm，蜗杆导程角γ=arctan(z1m/d1)=arctan(10/50)=11.31°。解：1)蜗轮转矩T2=T1·u·η=9550×7.5/960×20×0.8=1194N·m2)接触应力σH=ZE·ZH·Zε·√[2KT2/(d1d2·cosγ)]=160×2.5×0.9×√[2×1.2×1194×10³/(50×200×cos11.31°)]=360×√[2865.6×10³/(9862)]=360×√290.6=360×17.05=614MPa3)614MPa>[σH]=200MPa，严重不足，需改用青铜钢配对并增大尺寸或降低载荷。46.（12分）图示轮系，已知各轮齿数：z1=20，z2=30，z2′=25，z3=75，z3′=20，z4=40，z5=80。轮1为输入，n1=1200r/min，转向如图（箭头向上），求轮5转速n5的大小和方向。解：1)划分基本轮组：122′3为定轴轮系，3′45为周转轮系，系杆H与轮3固联。2)定轴部分：i13=n1/n3=z2z3/(z1z2′)=30×75/(20×25)=4.5n3=n1/4.5=1200/4.5=266.7r/min，方向与n1相反（向下）3)周转部分：nH=n3=266.7r/mini3′5^H=(n3′nH)/(n5nH)=z5/z3′=80/20=4因n3′=0（固定），则(0266.7)/(n5266.7)=4解得n5=266.7+266.7/4=333.3r/min，方向与n1相同（向上）。47.（13分）一传动轴传递功率P=22kW，转速n=730r/min，材料为45钢调质，许用扭转切应力[τ]=40MPa，许用单位扭转角[θ]=0.5°/m，剪切模量G=8×10^4MPa。试按强度及刚度条件分别计算轴所需最小直径，并取较大值。解：1)强度条件：d