2025年大学本科（机械设计制造及其自动化）机械零件设计综合测试题及答案

2025年大学本科（机械设计制造及其自动化）机械零件设计综合测试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题，共30分）请将答案填涂在答题纸上，每题只有一个正确答案。1.机械零件设计时，首要考虑的因素是（）(本题3分，答题要求：从给出的选项中选择正确答案)A.美观性B.经济性C.可靠性D.创新性2.以下哪种材料常用于制造承受冲击载荷的机械零件（）(本题3分，答题要求：从给出的选项中选择正确答案)A.铝合金B.铸铁C.中碳钢D.铜合金3.在计算机械零件的疲劳强度时，需要考虑的应力是（）(本题3分，答题要求：从给出的选项中选择正确答案)A.静应力B.脉动循环应力C.对称循环应力D.非对称循环应力4.对于轴类零件，其主要的失效形式不包括（）(本题3分，答题要求：从给出的选项中选择正确答案)A.疲劳断裂B.过量变形C.表面磨损D.化学腐蚀5.机械零件设计中，确定尺寸公差时主要依据的是（）(本题3分，答题要求：从给出的选项中选择正确答案)A.设计要求B.加工工艺C.装配要求D.以上都是6.以下哪种键连接适用于传递较大转矩且对中性要求较高的场合（）(本题3分，答题要求：从给出的选项中选择正确答案)A.平键B.半圆键C.楔键D.花键7.滚动轴承的基本额定寿命是指（）(本题3分，答题要求：从给出的选项中选择正确答案)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.一批相同型号的轴承，在相同条件下运转，其中90%的轴承所能达到的寿命D.一批相同型号的轴承，在不同条件下运转，其中50%的轴承所能达到的寿命8.圆柱齿轮传动中，齿面接触疲劳强度主要取决于（）(本题3分，答题要求：从给出的选项中选择正确答案)A.模数B.齿数C.齿宽D.中心距9.设计螺栓组连接时，为了保证连接的可靠性，通常采用的布置方式是（）(本题3分，答题要求：从给出的选项中选择正确答案)A.随意布置B.对称布置C.非对称布置D.集中布置第II卷（非选择题，共70分）10.简答题（每题10分，共20分）-简述机械零件设计的一般步骤。-说明选择机械零件材料时需要考虑的主要因素。11.分析题（每题15分，共30分）-某轴在工作时承受交变弯曲应力，已知其材料为45钢，调质处理，表面硬度为HBS220-250，轴的直径d=50mm，工作应力σ=100MPa，应力循环特性r=-1，试分析该轴的疲劳强度是否满足要求。（已知45钢调质后的疲劳极限σ-1=270MPa，有效应力集中系数Kσ=1.5，尺寸系数εσ=0.84，表面状态系数β=0.9）-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=60，试计算该齿轮传动的中心距a、分度圆直径d1、d2、齿顶圆直径da1、da2、齿根圆直径df1、df2。12.设计题（20分）设计一个用于传递转矩的普通平键连接。已知轴的直径d=30mm，轮毂长度L=50mm，传递的转矩T=200N·m，试确定平键的尺寸（键宽b、键高h），并计算键的强度。（设键的许用挤压应力[σp]=100MPa）13.综合应用题（20分）某机械设备需要设计一个减速箱，要求输入转速n1=1450r/min，输出转速n2=300r/min，传递功率P=5kW。减速箱采用圆柱齿轮传动，试设计该减速箱的齿轮传动参数（包括模数m、齿数z1、z2、分度圆直径d1、d2、中心距a等），并说明齿轮材料的选择及热处理要求（设齿面接触疲劳强度安全系数S_H=1.1，齿根弯曲疲劳强度安全系数S_F=1.5）。答案：1.C2.C3.C4.D5.D6.D7.C8.D9.B10.机械零件设计一般步骤：明确设计要求，确定工作条件，选择材料，计算载荷，确定基本尺寸，进行结构设计，校核计算，优化设计。选择材料考虑因素：使用要求，工艺要求，经济要求。11.计算应力幅σα=σ=100MPa，平均应力σm=0。计算许用应力[σ]=σ-1Kσ/εσβ=270×1.5/0.84×0.9≈533MPa。σα＜[σ]，疲劳强度满足要求。中心距a=m(z1+z2)/2=4×(20+60)/2=160mm；分度圆直径d1=mz1=4×20=80mm，d2=mz2=4×60=240mm；齿顶圆直径da1=d1+2ha=80+2×4=88mm，da2=d2+2ha=240+2×4=248mm；齿根圆直径df1=d1-2hf=80-2×5=70mm，df2=d2-2hf=240-2×5=230mm。12.由d=30mm，查标准得键宽b=8mm，键高h=7mm。键的工作长度l=L-b=50-8=42mm。计算键的挤压应力σp=2T/(dhl)=2×200/(30×7×42)≈0.57MPa＜[σp]，键强度满足要求。13.计算传动比i=n1/n2=1450/300≈4.83。初选模数m=4mm。计算齿数z1=20，z2=iz1=4.83×20≈97。