2025年大学本科（机械设计制造及其自动化）机械零件设计阶段测试题及答案

2025年大学本科（机械设计制造及其自动化）机械零件设计阶段测试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题共30分）本卷共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。1.机械零件设计时，首先要考虑的因素是（）A.强度B.刚度C.耐磨性D.工作条件答案：D2.零件的失效形式不包括以下哪种（）A.断裂B.变形过大C.表面损伤D.材料老化答案：D3.计算零件工作应力时，应采用（）A.名义载荷B.计算载荷C.实际载荷D.最大载荷答案：B4.提高零件疲劳强度的措施不包括（）A.减少应力集中B.增大表面粗糙度C.进行表面强化处理D.改善结构形状答案：B5.以下哪种材料适合制造承受冲击载荷的零件（）A.灰铸铁B.球墨铸铁C.铸钢D.铝合金答案：C6.零件的结构工艺性主要包括（）A.铸造工艺性B.锻造工艺性C.焊接工艺性D.以上都是答案：D7.设计轴类零件时，一般先按（）进行初步计算。A.强度B.刚度C.耐磨性D.振动稳定性答案：A8.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答案：C9.联轴器和离合器的主要作用是（）A.连接两轴，使其一同旋转并传递转矩B.补偿两轴的相对位移C.缓和冲击和振动D.防止机器过载答案：A10.设计键连接时，键的截面尺寸通常根据（）来选择。A.传递转矩的大小B.轴的直径C.轮毂的长度D.键的材料答案：B第II卷（非选择题共70分）填空题（共20分，每空2分）1.机械零件设计的一般步骤包括：明确设计要求、______、______、______、绘制零件工作图。答案：确定计算准则、选择材料和热处理方法、进行结构设计2.零件的强度计算方法有______和______。答案：许用应力法、安全系数法3.常用的表面强化处理方法有______、______、______等。答案：喷丸、滚压、氮化4.带传动的主要失效形式是______和______。答案：打滑、疲劳破坏5.齿轮传动的主要失效形式有______、______、______、齿面胶合等。答案：轮齿折断、齿面磨损、齿面点蚀简答题（共20分，每题5分）1.简述机械零件设计时应满足的基本要求。答案：应满足使用要求，如具有足够的强度、刚度、耐磨性等；满足经济性要求，如合理选材、简化结构等；满足可靠性要求，如保证零件工作的稳定性和安全性；满足工艺性要求，便于加工制造和装配。2.说明提高零件疲劳强度的主要措施。答案：减少应力集中，如合理设计结构形状、避免尖角过渡等；增大表面光洁度，降低表面粗糙度；进行表面强化处理，如喷丸、滚压等；改善结构形状，避免应力集中部位；合理选择材料，提高材料的疲劳性能。3.简述轴的结构设计应考虑的主要因素。答案：便于轴上零件的安装和拆卸，如合理设计轴肩、轴环等；保证轴上零件的定位准确可靠，如采用键、花键等连接；合理确定轴的各部分尺寸，满足强度、刚度要求；考虑轴的加工工艺性，便于加工制造。4.简述滚动轴承的类型选择应考虑的因素。答案：载荷的大小、方向和性质，如径向载荷选径向轴承，轴向载荷选推力轴承等；转速的高低，高速时选轻系列轴承；调心性能要求，需要调心时选调心轴承；经济性，综合考虑成本等因素。分析计算题（共20分，每题10分）1.已知一钢制圆轴，直径d=50mm，转速n=200r/min，传递功率P=10kW。试计算该轴的扭转切应力，并判断其强度是否满足要求。（许用切应力[τ]=40MPa）答案：首先计算扭矩T：T=9549P/n=9549×10/200=477.45N·m然后计算扭转切应力τ：τ=16T/(πd³)=16×477.45/(π×50³)≈1.93MPa因为τ=1.93MPa<[τ]=40MPa，所以该轴强度满足要求。2.有一对标准直齿圆柱齿轮传动，已知模数m=4mm，小齿轮齿数z1=20，大齿轮齿数z2=50。试计算：（1）齿轮的分度圆直径、齿顶圆直径和齿根圆直径；（2）中心距a。答案：（1）小齿轮分度圆直径d1=mz1=4×20=80mm小齿轮齿顶圆直径da1=d1+2ha=80+2×4=88mm小齿轮齿根圆直径df1=d1-2hf=80-2×1.25×4=70mm大齿轮分度圆直径d2=mz2=4×50=200mm大齿轮齿顶圆直径da2=d2+2ha=200+2×4=208mm大齿轮齿根圆直径df2=d2-2hf=200-2×1.25×4=190mm（2）中心距a=(d1+d2)/2=(80+200)/2=140mm设计题（共10分）设计一减速箱中的普通平键连接。已知轴的直径d=50mm，轮毂宽度B=80mm，传递转矩T=200N·m。试确定键的尺寸，并计算键连接的挤压应力。答案：根据轴径d=50mm，查标准得键的尺寸b×h=14×9mm，键长L=70m