2026年机械设计（机械强度计算）试题及答案

2026年机械设计（机械强度计算）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）答题要求：本卷共6题，每题5分。每题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。请将正确选项填在题后的括号内。1.机械零件的强度分为静强度、疲劳强度等，其中静强度是指零件在（）作用下的强度。A.静载荷B.交变载荷C.冲击载荷D.随机载荷答案：A2.计算轴的当量弯矩时，公式中的α是考虑（）对轴的疲劳强度的影响系数。A.弯矩B.扭矩C.载荷性质D.应力循环特性答案：D3.带传动中，带的应力由（）、离心应力和弯曲应力组成。A.拉应力B.压应力C.剪应力D.接触应力答案：A4.普通平键连接的主要失效形式是（）。A.键被剪断B.工作面被压溃C.键被磨损D.键被弯曲答案：B5.一对标准渐开线圆柱齿轮传动，其中心距为（）。A.两齿轮分度圆半径之和B.两齿轮齿顶圆半径之和C.两齿轮基圆半径之和D.两齿轮节圆半径之和答案：A6.滚动轴承的基本额定寿命是指一批相同的轴承，在（）作用下，90%的轴承不发生点蚀前的寿命。A.相同条件B.不同条件C.额定载荷D.最大载荷答案：C第II卷（非选择题共70分）（一）填空题（共10分）答题要求：本大题共5空，每空2分。请将答案填在题中的横线上。1.机械零件的设计准则包括强度准则、刚度准则、寿命准则、______准则和可靠性准则。答案：振动稳定性2.轴上零件的周向固定方法有键连接、花键连接、______连接和过盈配合连接等。答案：销3.带传动的弹性滑动是由于带的______引起的。答案：弹性变形4.齿轮传动的重合度是指______与基圆齿距之比。答案：实际啮合线段长度5.滚动轴承的游隙分为原始游隙、______游隙和工作游隙。答案：安装（二）简答题（共20分）答题要求：本大题共4题，每题5分。简要回答问题。1.简述机械零件静强度计算的步骤。答案：首先确定作用在零件上的载荷，然后分析零件的受力情况，计算危险截面的应力，最后根据材料的许用应力判断零件是否满足静强度要求。2.带传动中，打滑和弹性滑动有何区别？答案：打滑是由于过载，带与带轮间发生显著的相对滑动；弹性滑动是由于带的弹性变形而引起的带与带轮间的微量滑动，是不可避免的。3.简述齿轮传动的设计准则。答案：对于闭式软齿面齿轮传动，按齿面接触疲劳强度设计，校核齿根弯曲疲劳强度；对于闭式硬齿面齿轮传动，按齿根弯曲疲劳强度设计，校核齿面接触疲劳强度；对于开式齿轮传动，按齿根弯曲疲劳强度设计，并适当增大模数。4.滚动轴承的基本额定动载荷是如何定义的？答案：基本额定动载荷是指滚动轴承在额定工况下，基本额定寿命为10^6转时所能承受的最大载荷。（三）分析计算题（共20分）答题要求：本大题共2题，每题10分。要求写出详细的计算过程和答案。1.已知一传动轴，传递功率P=5kW，转速n=300r/min，轴上装有一个带轮和一个齿轮，带轮作用在轴上的力F1=1500N，齿轮作用在轴上的力F2=1000N，两力方向如图所示。试计算该轴所受的扭矩、弯矩，并画出弯矩图。答案：扭矩T=9550P/n=9550×5/300=159.17N·m。水平方向弯矩Mx=F1×l1=1500×0.1=150N·m。垂直方向弯矩My=F2×l2=1000×0.15=150N·m。合成弯矩M=√(Mx²+My²)=√(150²+150²)=212.13N·m。弯矩图略。2.有一对标准直齿圆柱齿轮传动，已知模数m=5mm，齿数z1=20，z2=50，试计算两齿轮的分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、中心距以及传动比。答案：分度圆直径d1=mz1=5×20=100mm，d2=mz2=5×50=250mm。齿顶圆直径da1=d1+2ha=100+2×5=110mm，da2=d2+2ha=250+2×5=260mm。齿根圆直径df1=d1-2hf=100-2×1.25×5=87.5mm，df2=d2-2hf=250-2×1.25×5=237.5mm。中心距a=(d1+d2)/2=(100+250)/2=175mm。传动比i=z2/z1=50/20=2.5。（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：某工厂生产的一批减速器齿轮，采用45钢调质处理，硬度为240HBS。在使用过程中，发现部分齿轮齿面出现点蚀现象。经分析，该批齿轮材料的接触疲劳极限σHlim=550MPa，应力循环次数N0=10^7次。已知齿轮的工作应力σH=500MPa，应力循环次数N=10^6次。问题：1.计算该批齿轮的接触疲劳寿命系数KHN。答案：根据公式KHN=(N0/N)^0.031，代入N0=10^7次，N=10^6次，可得KHN=(10^7/10^6)^0.031=1.22。2.分析该批齿轮出现点蚀现象的原因。答案：齿轮的工作应力σH=500MPa，大于材料的许用接触应力[σH]=σHlim/KHN=550/1.22=450.82MPa，所以齿轮在工作过程中，齿面接触应力超过了材料的许用接触应力，导致齿面出现点蚀现象。（五）设计题（共10分）答题要求：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=200r/min，单向转动，载荷有轻微冲击。要求确定轴的材料，估算轴的最小直径，并画出轴