2025年大学（工学）机械设计基础期末测试题及解析

2025年大学（工学）机械设计基础期末测试题及解析

（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：本大题共20小题，每小题2分，共40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.机械设计中，确定零件材料的主要依据是（）A.零件的形状B.零件的尺寸C.零件的工作条件D.零件的加工工艺2.带传动中，带的弹性滑动（）A.在小带轮上产生B.在大带轮上产生C.在两轮上同时产生D.与两轮直径无关3.链传动中，链节数宜取（）A.奇数B.偶数C.质数D.无所谓4.普通平键连接的主要失效形式是（）A.键的剪断B.工作面的压溃C.键的磨损D.键的弯曲5.齿轮传动中，齿面接触疲劳强度主要取决于（）A.齿宽B.齿数C.模数D.分度圆直径6.一对标准直齿圆柱齿轮传动，已知传动比i=3，主动轮转速n1=1500r/min，则从动轮转速n2为（）A.500r/minB.1500r/minC.4500r/minD.不确定7.蜗杆传动中，蜗杆的头数z1增加，传动效率（）A.提高B.降低C.不变D.不确定8.滚动轴承中，滚动体与内外圈的接触应力是（）A.脉动循环变应力B.对称循环变应力C.静应力D.非对称循环变应力9.轴的结构设计中，应考虑的因素不包括（）A.轴上零件的定位和固定B.轴的加工工艺性C.轴的材料D.轴的强度和刚度10.联轴器和离合器的主要作用是（）A.连接两轴，传递运动和转矩B.补偿两轴的偏移C.缓冲吸振D.安全保护11.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12.凸轮机构中，凸轮的轮廓曲线取决于（）A.从动件的运动规律B.凸轮的转速C.凸轮的形状D.从动件的尺寸13.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，机构为（）A.曲柄摇杆机构B.双曲柄机构C.双摇杆机构D.不确定14.机械零件的磨损过程不包括（）A.磨合阶段B.稳定磨损阶段C.剧烈磨损阶段D.疲劳磨损阶段15.提高零件疲劳强度的措施不包括（）A.增加表面粗糙度B.进行表面强化处理C.改善零件结构形状D.减少应力集中16.带传动中，带的预紧力过大，会导致（）A.带的磨损加剧B.带的寿命降低C.轴和轴承上的载荷增大D.以上都是17.链传动中，链条的节距增大，承载能力（）A.提高B.降低C.不变D.不确定18.齿轮传动中，齿面胶合通常发生在（）A.低速重载B.高速重载C.低速轻载D.高速轻载19.滚动轴承中，润滑油的主要作用不包括（）A.降低摩擦阻力B.减少磨损C.冷却D.提高承载能力20.轴的材料应具有的性能不包括（）A.足够的强度B.良好的韧性C.高的硬度D.良好的加工工艺性第II卷（非选择题共60分）二、填空题（共10分）答题要求：本大题共5小题，每空2分，共10分。请在每小题的横线上填上正确答案。1.带传动的主要类型有______和______。2.齿轮传动的重合度越大，表明同时参与啮合的轮齿对数______，传动越______。3.蜗杆传动的主要失效形式有______、______、磨损和胶合。4.滚动轴承的基本额定寿命是指一批相同型号的轴承，在相同工作条件下，______的轴承所能达到的寿命。5.轴的结构设计应满足的要求有______、______、便于加工和装配等。三、简答题（共20分）答题要求：本大题共4小题，每题5分，共20分。简要回答下列问题。1.简述带传动的工作原理及特点。2.简述齿轮传动的设计准则。3.简述滚动轴承的安装和拆卸注意事项。4.简述轴的结构设计步骤。四、分析计算题（共20分）答题要求：本大题共2小题，每题10分，共20分。分析计算下列问题。材料：有一对标准直齿圆柱齿轮传动，已知模数m=4mm，齿数z1=20，z2=40，齿宽b=50mm，小齿轮材料为45钢调质，硬度为240HBS，大齿轮材料为45钢正火，硬度为190HBS，载荷平稳，单向传动，工作寿命为10年，每年工作250天，每天工作8小时。问题：1.计算齿轮的分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径。2.计算该齿轮传动的齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度，并判断是否安全。（已知许用接触应力[σH]=560MPa，许用弯曲应力[σF]=170MPa）五、设计题（共10分）答题要求：设计一个单级圆柱齿轮减速器，已知电动机功率P=5.5kW,转速n1=1450r/min，传动比i=3.5，工作机转速n2=414r/min，单向传动，载荷有轻微冲击。问题：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和尺寸。3.画出减速器的装配图草图。答案：1.C2.C3.B4.B5.D6.A7.A8.A9.C10.A11.C12.A13.B14.D15.A16.D17.A18.B19.D20.C二、1.平带传动、V带传动2.越多、平稳3.疲劳点蚀、齿面胶合4.90%5.保证轴上零件的定位和固定、满足强度和刚度要求三、1.带传动工作原理：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、传动平稳、能缓冲吸振、过载时带会打滑可保护其他零件、传动效率较低、带的寿命较短、存在弹性滑动。2.软齿面闭式齿轮传动：按齿面接触疲劳强度设计，校核齿根弯曲疲劳强度；硬齿面闭式齿轮传动：按齿根弯曲疲劳强度设计，校核齿面接触疲劳强度；开式齿轮传动：按齿根弯曲疲劳强度设计，并将模数适当增大。3.安装注意事项：安装前要清洗轴承及相关部件，检查尺寸精度；安装时要保证轴承的正确安装位置，施加合适的预紧力；注意密封防止外界杂质进入。拆卸注意事项：拆卸时要使用合适工具，避免损伤轴承和轴；拆卸后要妥善保管。4.轴的结构设计步骤：确定轴上零件的位置和固定方式；根据受力情况初步估算轴的最小直径；进行轴的结构设计，包括确定各段直径、长度、圆角、倒角等；对轴进行强度和刚度计算，必要时进行修改。四、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，da2=d2+2ha=160+2×4=168mm；齿根圆直径：df1=d1-2hf=80-2×4.5=71mm，df2=d2-2hf=160-2×4.5=151mm。2.齿面接触疲劳强度计算：σH=500√(KtT1/(bd1²))√(u²+1)/u，T1=9.55×10^6P/n1=9.55×10^6×5.5/1450=36500N·mm，Kt=1.1，u=z2/z1=2，代入得σH≈456MPa＜[σH]，安全。齿根弯曲疲劳强度计算：σF=2KtT1/YFaYsa/(bd1m)，YFa1=2.8，Ysa1=1.59，YFa2=2.4，Ysa2=1.78，代入得σF1≈124MPa＜[σF]，σF2≈107MPa＜[σF]，安全。五、1.小齿轮材料45钢调质，硬度240HBS；大齿轮材料4