(2025年)机械专业考试试题及答案

(2025年)机械专业考试试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.某平面四杆机构由机架、两个连架杆和一个连杆组成，其中活动构件数为3，低副总数为4（均为转动副），无高副。该机构的自由度为（）。A.0B.1C.2D.32.材料在静载荷作用下，衡量其抵抗塑性变形能力的指标是（）。A.抗拉强度σbB.屈服强度σsC.弹性模量ED.伸长率δ3.标准直齿圆柱齿轮传动中，若中心距保持不变，增大模数m，则（）。A.齿数z增加B.齿宽b减小C.齿根弯曲强度提高D.接触疲劳强度降低4.滚动轴承中，主要承受径向载荷，也能承受较小轴向载荷的是（）。A.深沟球轴承B.角接触球轴承C.推力球轴承D.圆柱滚子轴承5.螺纹连接中，采用双螺母防松的原理是（）。A.增大预紧力B.增加螺纹副摩擦力矩C.机械锁定D.破坏螺纹副完整性6.下列传动方式中，传动比最稳定的是（）。A.带传动B.链传动C.齿轮传动D.摩擦轮传动7.材料力学中，圆轴扭转时，横截面上的切应力分布规律为（）。A.均匀分布B.线性分布，中心为零，边缘最大C.抛物线分布D.正弦曲线分布8.液压系统中，用于控制油液压力的元件是（）。A.换向阀B.溢流阀C.节流阀D.液压缸9.机械振动中，若系统的固有频率为f0，激励频率为f，当f=f0时，系统发生（）。A.自由振动B.强迫振动C.共振D.阻尼振动10.某机械零件的失效形式为疲劳断裂，其主要原因是（）。A.静应力超过材料强度B.循环应力作用下裂纹扩展C.温度过高导致软化D.腐蚀介质侵蚀二、填空题（每空1分，共20分）1.机构具有确定运动的条件是：机构的自由度______原动件的数目。2.材料的屈服强度σs是指材料发生______变形时的应力。3.齿轮传动中，重合度ε的物理意义是______。4.滚动轴承的基本额定寿命L10是指______%的轴承在额定载荷下能达到的寿命。5.螺纹连接的预紧力过大可能导致______或______。6.带传动的主要失效形式是______和______。7.梁的弯曲正应力公式σ=My/Iz中，Iz为______，y为______。8.液压系统的工作压力取决于______，执行元件的运动速度取决于______。9.动平衡的条件是：回转件的______矢量和为零，且______矢量和为零。10.机械设计中，安全系数S的选取需考虑______、______和______等因素。三、简答题（每题8分，共40分）1.简述凸轮机构中压力角与基圆半径的关系，并说明压力角过大会导致的问题。2.为什么蜗杆传动中蜗轮常用青铜制造，而蜗杆常用钢制造？3.轴的结构设计需要考虑哪些主要因素？请列举至少5项。4.简述机械零件疲劳强度计算中“应力循环特性r”的定义，并说明r=0和r=-1时对应的应力类型。5.液压系统中为什么需要设置背压阀？背压阀通常可采用哪些元件实现？四、综合题（每题20分，共40分）1.设计一用于带式输送机的单级直齿圆柱齿轮减速器。已知：电动机功率P=7.5kW，转速n1=1440r/min，传动比i=4，工作寿命10年（每年300天，每天2班，每班8小时），载荷平稳。试完成以下计算：（1）计算齿轮的转矩T1（N·m）；（2）确定齿轮的齿数z1、z2（取z1=20，模数m=3mm，压力角α=20°）；（3）计算齿轮的分度圆直径d1、d2，中心距a；（4）简述齿轮弯曲疲劳强度校核的主要步骤。2.如图1所示（注：文字描述代替图：水平放置的阶梯轴，跨距L=400mm，左端轴承支撑，右端轴承支撑，中间安装一齿轮，齿轮直径D=200mm，传递扭矩T=500N·m，齿轮所受径向力Fr=2000N，轴向力Fa=500N。轴的材料为45钢，σb=600MPa，σ-1=275MPa，τ-1=155MPa，许用应力[σ-1b]=60MPa）。试校核该轴的强度：（1）画出轴的受力简图（分径向、轴向）；（2）计算危险截面的弯矩和扭矩；（3）应用第三强度理论校核轴的强度（当量应力公式：σe=√(M²+(αT)²)/W，其中α=0.6，轴危险截面直径d=50mm，抗弯截面系数W=πd³/32）。参考答案一、单项选择题1.B2.B3.C4.A5.B6.C7.B8.B9.C10.B二、填空题1.等于2.显著塑性3.同时参与啮合的齿对数的平均值4.905.螺栓拉断；被连接件压溃6.打滑；带的疲劳破坏7.截面对中性轴的惯性矩；计算点到中性轴的距离8.外负载；流量9.离心力；离心力偶矩10.载荷性质；材料均匀性；计算精度三、简答题1.压力角α与基圆半径r0成反比，r0越小，α越大。压力角过大会导致：（1）推动从动件的有效分力减小，甚至出现“自锁”；（2）凸轮与从动件间的接触应力增大，加速磨损。2.蜗轮用青铜：（1）青铜减摩性好，可降低蜗杆与蜗轮的磨损；（2）青铜抗胶合能力强，适用于蜗杆传动高滑差的工况。蜗杆用钢：（1）钢的强度高，可承受蜗轮的接触应力；（2）钢表面可淬火硬化，提高耐磨性。3.（1）轴上零件的定位与固定（轴向、周向）；（2）轴的加工工艺（如阶梯轴便于装拆）；（3）轴的强度与刚度要求；（4）键槽、倒角等结构工艺性；（5）轴承类型及配合要求；（6）润滑与密封设计。4.应力循环特性r=σmin/σmax（σmin为最小应力，σmax为最大应力）。r=0时为脉动循环应力（如齿轮齿根弯曲应力）；r=-1时为对称循环应力（如轴的弯曲应力）。5.背压阀的作用：（1）提高执行元件运动平稳性；（2）防止负载突然消失时油液倒流；（3）保证系统有一定的回油压力，避免气穴。可采用溢流阀（调低压力）、节流阀或顺序阀实现。四、综合题1.（1）T1=9550P/n1=9550×7.5/1440≈49.74N·m；（2）z2=i×z1=4×20=80；（3）d1=mz1=3×20=60mm，d2=mz2=3×80=240mm，a=(d1+d2)/2=(60+240)/2=150mm；（4）步骤：①确定齿轮的载荷系数K；②计算齿根弯曲应力σF=2KT1YFaYSa/(bd1m)；③查取弯曲疲劳极限σFE，计算许用弯曲应力[σF]；④校核σF≤[σF]。2.（1）受力简图：径向力Fr=2000N作用于齿轮中心，轴向力Fa=500N向右；左端轴承承受径向反力F1r，右端轴承承受F2r，轴向反力由右端轴承承受。（2）危险截面为齿轮安装处。径向弯矩M_r=Fr×(L/2)=2000×0.2=400N·m；轴向弯矩（由轴向力引起的扭矩）T=500N·m（注：轴向力产生的弯矩为Fa×(D/2)=500×0.1=50N·m，需与径向弯矩合成）；合成弯矩M=√(400²+50²)=≈403.11N·m；扭矩T=500N·m。（