2025年大学机械（机械设计基础）试题及答案

2025年大学机械（机械设计基础）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括号内。1.机器与机构的本质区别在于（）A.是否能完成有用的机械功或转换机械能B.是否由许多构件组合而成C.各构件间能否产生相对运动D.各构件间是否有确定的相对运动2.平面运动副的最大约束数为（）A.1B.2C.3D.43.两构件通过点或线接触组成的运动副称为（）A.低副B.高副C.移动副D.转动副4.机构具有确定相对运动的条件是（）A.机构的自由度大于零B.机构的自由度等于零C.机构的原动件数大于机构的自由度D.机构的原动件数等于机构的自由度5.平面四杆机构中，若各杆长度分别为a=30mm，b=50mm，c=70mm，d=90mm，当以a为机架时，此四杆机构为（）A.双曲柄机构B.曲柄摇杆机构C.双摇杆机构D.曲柄滑块机构6.在曲柄摇杆机构中，当摇杆为主动件时，机构会出现（）A.死点位置B.急回特性C.自锁现象D.不确定7.凸轮机构中，凸轮与从动件间的运动副属于（）A.低副B.高副C.移动副D.转动副8.凸轮机构中，从动件的运动规律取决于（）A.凸轮的轮廓曲线B.凸轮的转速C.从动件的形状D.凸轮的材料9.带传动中，带在带轮上的包角一般要求不小于（）A.120°B.150°C.180°D.240°10.带传动工作时，带中的应力不包括（）A.拉应力B.弯曲应力C.离心应力D.扭转应力11.链传动中，链节数宜采用（）A.奇数B.偶数C.质数D.无所谓12.链传动中，链轮的转速越高，链节距越大，则（）A.链传动的动载荷越大B.链传动的动载荷越小C.链传动的效率越高D.链传动的效率越低13.齿轮传动中，一对标准安装的渐开线标准直齿圆柱齿轮，其中心距等于（）A.两齿轮分度圆半径之和B.两齿轮齿顶圆半径之和C.两齿轮齿根圆半径之和D.两齿轮基圆半径之和14.渐开线齿轮传动的重合度越大，表明同时参与啮合的轮齿对数（）A.越多B.越少C.不变D.不确定15.斜齿圆柱齿轮传动的重合度比直齿圆柱齿轮传动的重合度（）A.大B.小C.相等D.不确定16.蜗杆传动中，蜗杆的头数越多，则（）A.传动效率越高B.传动效率越低C.自锁性越好D.不确定17.轴按其承载情况可分为（）A.心轴、传动轴、转轴B.直轴、曲轴、软轴C.阶梯轴、光轴、空心轴D.以上都不对18.普通平键连接的工作面是（）A.顶面B.底面C.侧面D.端面19.滚动轴承代号中，内径代号为04表示轴承内径为（）A.4mmB.10mmC.20mmD.25mm20.下列不属于滚动轴承基本额定寿命的是（）A.1000小时B.5000小时C.10000小时D.20000小时第II卷（非选择题共60分）一、填空题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.机器一般由______、______和______三部分组成。2.运动副按其接触形式可分为______和______。3.平面四杆机构的基本形式有______、______、______和______。4.凸轮机构主要由______、______和______三个基本构件组成。5.带传动的主要失效形式有______和______。6.链传动的主要失效形式有______、______、______和______。7.齿轮传动的主要失效形式有______、______、______、______和______。8.轴上零件的轴向固定方法有______、______、______和______等。9.键连接可分为______、______和______。10.滚动轴承的主要失效形式有______、______和______。二、简答题（本大题共4小题，每小题5分，共20分）1.简述机构具有确定相对运动的条件。2.简述带传动的工作原理及特点。3.简述齿轮传动的特点。4.简述滚动轴承的安装与拆卸注意事项。三、分析计算题（本大题共2小题，每小题10分，共20分）1.已知一对外啮合标准直齿圆柱齿轮传动，模数m=4mm，齿数z1=20，z2=40，求两齿轮的分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径以及中心距。2.有一V带传动，已知主动轮直径d1=100mm，转速n1=1450r/min，从动轮直径d2=300mm，带与带轮间的摩擦系数f=0.2，包角α1=160°，带的型号为A型，单根V带的基本额定功率P0=1.32kW，计算该V带传动能传递的最大功率。四、材料分析题（本大题共1小题，共10分）材料：在某机械传动系统中，采用了一对渐开线标准直齿圆柱齿轮传动。在运行过程中，发现齿轮磨损严重，传动效率降低，噪声增大。经过分析，发现该齿轮传动的中心距偏大，导致重合度减小，同时齿轮的齿面硬度不足。问题：1.请分析中心距偏大对齿轮传动的影响。（5分）2.针对齿轮齿面硬度不足的问题，提出改进措施。（5分）五、设计题（本大题共1小题，共10分）设计一单级圆柱齿轮减速器，已知电动机功率P=5.5kW，转速n1=1450r/min，减速器输出轴转速n2=500r/min，工作机载荷平稳，两班制工作，使用寿命10年。要求：1.确定齿轮传动的类型、材料及热处理方式。（4分）2.计算齿轮传动的主要参数。（4分）3.画出减速器的结构简图，并标注主要零件名称。（2分）答案：第I卷答案1.A2.B3.B4.D5.A6.A7.B8.A9.B10.D11.B12.A13.A14.A15.A16.A17.A18.C19.D20.A第II卷答案一、填空题答案1.原动部分、工作部分、传动部分2.低副、高副3.曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构、曲柄滑块机构4.凸轮、从动件、机架5.打滑、疲劳破坏6.链节疲劳破坏、链条铰链磨损、链的销轴和套筒的胶合、链条过载拉断7.轮齿折断、齿面接触疲劳点蚀、齿面磨损、齿面胶合、齿侧间隙过大产生冲击振动8.轴肩、轴环、套筒、圆螺母9.平键连接、半圆键连接、楔键连接10.疲劳点蚀、磨损、塑性变形二、简答题答案1.机构具有确定相对运动的条件是机构的原动件数等于机构的自由度。2.带传动的工作原理：依靠带与带轮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、过载时带会打滑可防止损坏其他零件、适用于两轴中心距较大的传动，但传动效率较低、带的寿命较短、不宜用于高温易燃场合。3.齿轮传动的特点：传动效率高、结构紧凑、工作可靠、寿命长、能保证瞬时传动比恒定，但制造和安装精度要求高、成本高、不适用于两轴中心距较大的场合。4.滚动轴承安装与拆卸注意事项：安装时要保证安装位置正确，避免强行装配；注意安装顺序和方法，防止损伤轴承；安装过程中要控制好配合间隙。拆卸时要使用合适的工具，避免损伤轴承和轴；拆卸力要均匀，防止轴承损坏。三、分析计算题答案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=80-2×1.25×4=70mm，df2=d2-2hf=160-2×1.25×4=150mm；中心距：a=(d1+d2)/2=(80+160)/2=120mm。2.单根V带的基本额定功率增量：ΔP0=0.17kW；单根V带的有效拉力：F=500P0(1-1/Kα)/(zv)(N)，其中Kα为包角系数，zv为带速系数，计算得F=160.5N；该V带传动能传递的最大功率：P=zv(F-qv²)，计算得P=4.5kW。四、材料分析题答案1.中心距偏大导致重合度减小，使同时参与啮合的轮齿对数减少，单个轮齿的受力增大，容易引起齿面磨损加剧，同时会使传动的平稳性变差，噪声增大，传动效率降低。2.改进措施：提高齿轮的齿面硬度，可采用合适的热处理工艺，如渗碳淬火、感应淬火等；选择合适的钢材，如中碳钢或中碳合金钢，并进行相应的热处理，以提高齿面硬度和耐磨性。五、设计题答案1.齿轮传动类型：单级圆柱齿轮减速器采用直齿圆柱齿轮传动。材料及热处理方式：小齿轮选用45钢，调质处理；大齿轮选用45钢，正火处理。2.计算齿轮传动的主要参数：根据传动比i=n1/n2=1450/500=