2025年高职（机械设计制造及其自动化）机械设计试题及答案

2025年高职（机械设计制造及其自动化）机械设计试题及答案

（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：本大题共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.机械设计中，确定设计方案的首要步骤是（）A.功能分析B.运动分析C.结构设计D.材料选择2.以下哪种机械零件的设计准则主要考虑疲劳强度（）A.轴B.齿轮C.螺栓D.弹簧3.在机械设计中，计算载荷与名义载荷的关系是（）A.计算载荷大于名义载荷B.计算载荷小于名义载荷C.计算载荷等于名义载荷D.不确定4.机械零件的耐磨性主要取决于（）A.材料硬度B.材料韧性C.材料塑性D.材料密度5.对于受轴向变载荷作用的紧螺栓连接，在限定螺栓总拉力的情况下，提高螺栓疲劳强度的有效措施是（）A.增大螺栓刚度B.减小被连接件刚度C.增大被连接件刚度D.减小螺栓刚度6.带传动中，带的弹性滑动发生在（）A.全部接触弧上B.部分接触弧上C.主动轮接触弧上D.从动轮接触弧上7.链传动中，链节数宜采用（）A.奇数B.偶数C.质数D.无所谓8.普通圆柱蜗杆传动的正确啮合条件是（）A.mx1=mt2，αx1=αt2，γ1=-γ2B.mx1=mt2，αx1=αt2，γ1=γ2C.mx1=mt2，αx1≠αt2，γ1=-γ2D.mx1≠mt2，αx1=αt2，γ1=γ29.渐开线齿轮传动的重合度与以下哪些因素有关（）A.模数B.齿数C.压力角D.齿宽10.一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.无法确定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12.下列哪种联轴器属于刚性联轴器（）A.弹性套柱销联轴器B.凸缘联轴器C.万向联轴器D.弹性柱销联轴器13.在设计轴的结构时，应考虑的因素不包括（）A.轴上零件安装、定位和固定的要求B.轴的加工工艺性C.轴的材料性能D.轴的外形美观14.齿轮传动的主要失效形式不包括（）A.轮齿折断B.齿面磨损C.齿面胶合D.轴的变形15.设计V带传动时，选取小带轮基准直径d1的依据是（）A.带的型号B.带轮转速C.传动比D.计算功率16.对于高速重载的齿轮传动，可选用的润滑方式是（）A.油浴润滑B.喷油润滑C.脂润滑D.飞溅润滑17.普通平键连接的主要失效形式是（）A.键的剪断B.键的磨损C.工作面的压溃D.键的弯曲18.设计圆柱齿轮传动时，若保持传动比i和中心距a不变，增大模数m，则齿轮的（）A.齿面接触应力增大B.齿根弯曲应力增大C.齿面接触应力减小D.齿根弯曲应力减小19.下列哪种材料适合制造轴（）A.45钢B.HT200C.Q235D.ZGIIMn20.带传动中，带的最大应力发生在（）A.紧边进入小带轮处B.紧边离开小带轮处C.松边进入大带轮处D.松边离开大带轮处第II卷（非选择题，共60分）（一）填空题（共10分，每空1分）答题要求：请在每题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。1.机械设计应满足的基本要求有______、______、______、______、______。2.机械零件的计算准则包括______、______、______、______、______。3.带传动的打滑现象首先发生在______轮上。4.链传动的主要参数有______、______、______、______。5.蜗杆传动的主要失效形式有______、______、______、______。（二）简答题（共20分，每题5分）答题要求：简要回答问题，语言简洁明了。1.简述机械设计的一般程序。2.说明带传动中弹性滑动和打滑的区别及后果。3.齿轮传动中，影响齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度的主要因素有哪些？4.在设计轴时，如何考虑轴上零件的定位和固定？（三）分析计算题（共20分，每题10分）答题要求：写出详细解题步骤和答案。1.在一对标准直齿圆柱齿轮传动中，已知模数m=4mm，齿数z1=20，z2=40，试计算：（1）齿轮的分度圆直径d1、d2；（2）中心距a；（3）齿厚s和齿宽b。2.有一V带传动，传递功率P=5kW，小带轮基准直径d1=100mm，转速n1=1450r/min，试计算：（1）小带轮上的有效拉力Fe；（2）带速v；（3）若带的型号为A型，单根V带的基本额定功率P0=1.32kW，带的根数z。（四）材料分析题（共10分）答题要求：阅读以下材料，回答问题。材料：某机械厂设计一款新型机床的主轴，要求主轴具有较高的强度和刚度，能够承受较大的切削力和扭矩，同时要保证良好的耐磨性和抗疲劳性能。经过分析，初步确定选用45钢作为主轴材料。问题：1.45钢有哪些主要性能特点？2.为了满足主轴的性能要求，对45钢应进行怎样的热处理？3.在加工主轴时，应注意哪些工艺问题？（五）设计题（共10分）答题要求：根据题目要求进行设计，画出简单的结构示意图，并说明设计思路。设计一单级圆柱齿轮减速器中的低速轴，已知传递功率P=10kW，转速n=300r/min，载荷平稳。要求：1.确定轴的材料；2.画出轴的结构草图，并标注主要尺寸；3.说明轴上零件的定位和固定方式。答案：1.A2.D3.A4.A5.D6.B7.B8.A9.B10.A11.C12.B13.D14.D15.D16.B17.C18.D19.A20.A填空题答案：1.实现预定功能、满足可靠性要求、满足经济性要求、操作方便、造型美观2.强度准则、刚度准则、寿命准则、振动稳定性准则、可靠性准则3.小4.链节距p、链轮齿数z、链节数Lp、中心距a5.齿面胶合、齿面磨损、齿面点蚀、齿根折断简答题答案：1.机械设计的一般程序为：明确设计任务，进行功能分析；确定设计方案；进行运动和动力计算；进行结构设计；进行零件工作能力计算；绘制工作图和编写技术文件。2.弹性滑动是由于带的弹性变形而引起的带与带轮之间的相对滑动，是不可避免的，会使传动效率降低，带的磨损加剧。打滑是由于过载引起的带与带轮之间的显著相对滑动，会使带磨损加剧，甚至损坏，应避免。3.影响齿面接触疲劳强度的主要因素有齿轮材料的弹性模量、齿面硬度、齿宽、中心距等；影响齿根弯曲疲劳强度的主要因素有模数、齿数、齿形系数、应力修正系数等。4.轴上零件的定位可通过轴肩、轴环、套筒、圆螺母、弹性挡圈等实现；固定可通过键连接、销连接、过盈配合等实现。分析计算题答案：1.（1）d1=mz1=4×20=80mm，d2=mz2=4×40=160mm；（2）a=(d1+d2)/2=(80+160)/2=120mm；（3）s=πm/2=π×4/2=6.28mm，b可根据经验选取。2.（1）Fe=1000P/v，v=πd1n1/1000=π×100×1450/1000=45.5m/s，Fe=1000×5/45.5=110N；（2）v=45.5m/s；（3）z=P/(P0-P')，P'为单根V带的当量摩擦系数修正后的功率损失，查A型V带表可得P'，计算得z=4根。材料分析题答案：1.45钢强度、硬度适中，具有良好的综合机械性能，可通过热处理提高其性能。2.可进行调质处理，提高其综合机械性能，再进