2025年高职第二学年（机械设计基础）零件设计综合测试题及答案

2025年高职第二学年（机械设计基础）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（总共10题，每题3分，每题只有一个正确答案，请将正确答案填写在括号内）1.下列不属于机械零件设计基本要求的是（）A.满足使用要求B.满足经济性要求C.满足外观要求D.满足可靠性要求答案：C2.在计算轴的当量弯矩时，公式中的α是考虑（）A.材料抗弯与抗扭的性能不同B.弯曲应力与扭转应力的循环特性不同C.轴上零件的位置不同D.轴的结构不同答案：B3.带传动中，带的弹性滑动发生的原因是（）A.带与带轮之间的摩擦系数较小B.带绕过带轮时产生离心力C.带的紧边和松边拉力不等D.带的弹性变形答案：D4.普通平键连接的主要失效形式是（）A.键被剪断B.键与轮毂槽的侧面挤压破坏C.键的磨损D.键的塑性变形答案：B5.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答案：C6.设计一对减速软齿面齿轮传动时，从等强度要求出发，选择硬度时应使（）A.大、小齿轮的硬度相等B.小齿轮硬度高于大齿轮硬度C.大齿轮硬度高于小齿轮硬度D.小齿轮采用硬齿面，大齿轮采用软齿面答案：B7.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，减小被连接件刚度B.减小螺栓刚度，增大被连接件刚度C.增大螺栓刚度，增大被连接件刚度D.减小螺栓刚度，减小被连接件刚度答案：B8.下列联轴器中，能补偿两轴的相对位移并可缓冲吸振的是（）A.凸缘联轴器B.齿式联轴器C.弹性柱销联轴器D.万向联轴器答案：C9.设计V带传动时，选取小带轮基准直径d1≥dmin，其主要目的是（）A.增大带轮的包角B.减小带中的弯曲应力C.增大带与带轮间的摩擦力D.保证带和带轮接触面间有足够摩擦力答案：B10.链传动中，链节数宜采用（）A.奇数B.偶数C.质数D.无要求答案：B第II卷二、填空题（总共5题，每题4分，将正确答案填写在横线上）1.机械零件的计算准则主要有强度准则、刚度准则、寿命准则、______准则和振动稳定性准则。答案：可靠性2.带传动的打滑是指______。答案：带与带轮间发生显著的相对滑动3.齿轮传动的五种主要失效形式中，最严重、必须避免的失效形式是______。答案：轮齿折断4.轴上零件的周向固定方法主要有键连接、花键连接、______和过盈配合连接等。答案：销连接5.滚动轴承的基本额定动载荷是指______。答案：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、简答题（总共3题，每题10分）1.简述设计机械零件时应考虑的主要因素。答案：设计机械零件时应考虑的主要因素有：满足使用要求，包括工作能力、工作精度、可靠性等；满足经济性要求，如降低制造成本、提高生产效率、减少能耗等；满足结构工艺性要求，便于加工、装配、维修等；考虑材料的选择，根据零件的工作条件和性能要求选择合适的材料；考虑标准化、系列化和通用化，以提高产品质量、降低成本和便于生产管理。2.说明带传动中弹性滑动和打滑的区别及后果。答案：弹性滑动是由于带的弹性变形和带与带轮间摩擦力不足引起的，是不可避免的。它使带传动的传动比不准确，降低了传动效率。打滑是由于过载，带与带轮间摩擦力完全消失，带在带轮上发生显著相对滑动。打滑会使带磨损加剧，从动轮转速急剧下降，甚至使传动失效，应避免发生。3.简述滚动轴承的寿命计算方法及应用场合。答案：滚动轴承的寿命计算方法主要有基本额定寿命计算和当量动载荷计算。基本额定寿命计算是根据轴承的基本额定动载荷和当量动载荷，计算轴承在给定工作条件下的寿命。当量动载荷计算是将实际工作载荷换算为当量动载荷，以便进行寿命计算。应用场合：用于一般工作条件下的滚动轴承选型和寿命评估，确定轴承的型号和预期寿命，保证轴承在规定时间内正常工作。四、分析计算题（总共2题，每题15分）1.有一对标准直齿圆柱齿轮传动，已知：z1=20，z2=50，m=5mm，α=20°，ha=1，c=0.25。试计算：（1）齿轮1和齿轮2的分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径；（2）中心距a。答案：（1）齿轮1：分度圆直径d1=mz1=5×20=100mm；齿顶圆直径da1=d1+2ham=100+2×1×5=110mm；齿根圆直径df1=d1-2（ha+c）m=100-2×（1+0.25）×5=87.5mm。齿轮2：分度圆直径d2=mz2=5×50=250mm；齿顶圆直径da2=d2+2ham=250+2×1×5=260mm；齿根圆直径df2=d2-2（ha+c）m=250-2×（1+0.25）×5=237.5mm。（2）中心距a=（d+d）/2=（100+250）/2=175mm。2.已知一普通V带传动，传递功率P=7.5kW，带速v=10m/s，主动轮基准直径d1=100mm，从动轮基准直径d2=300mm，小带轮包角α1=150°，带与带轮间的摩擦系数f=0.15，单根V带的基本额定功率P0=1.32kW，单根V带的额定有效拉力Fe=160N，带的型号为A型。试计算：（1）带的根数z；（2）作用在轴上的压力Fp。答案：（1）计算单根V带的实际工作拉力F：P=Fv，F=P/v=7.5×1000/10=750N。计算带的根数z：z=F/（α1Fe），α1=150°时的包角修正系数Kα=0.96，z=750/（0.96×160）≈5根。（2）计算作用在轴上的压力Fp：Fp=2zFsin（α1/2），Fp=2×5×750×sin（150°/2）≈7320N。五、综合设计题（1题，20分）设计一单级圆柱齿轮减速器中的高速轴。已知：高速轴传递功率P=5kW，转速n=1450r/min，单向旋转。工作机载荷有轻微冲击，减速器工作寿命为10年，每年工作300天，每天工作8小时。轴上装有带轮、齿轮等零件，齿轮为直齿圆柱齿轮，模数m=4mm，齿数z=30，分度圆直径d=120mm，轮毂宽度b=60mm，齿轮采用平键连接，键的尺寸为b×h×L=14×9×50。带轮直径D=200mm，带轮采用平键连接，键的尺寸为b×h×L=12×8×40。轴的材料选用45钢，调质处理，硬度为217-255HBS。要求：（写出计算过程和设计步骤）1.确定轴的结构方案；2.计算轴上的载荷；3.进行轴的强度计算；4.选择键连接并校核键的强度。答案：1.轴的结构方案：根据轴上零件的安装位置和受力情况，确定轴的结构。轴上有带轮、齿轮等零件，采用阶梯轴结构，便于零件的安装和定位。轴的两端设置轴承，中间安装齿轮和带轮。2.计算轴上的载荷：-计算带轮的圆周力F1：P=F1v，v=πd1n/60×1000=π×100×1450/60×1000≈7.6m/s，F1=P/v=5×1000/7.6≈658N。-计算齿轮的圆周力F2：F2=2T/d=2×9550P/n/d=2×9550×5/1450/120≈54N。-计算齿轮的径向力Fr：Fr=F2tanα=54×tan20°≈19.7N。3.进行轴的强度计算：-确定轴的计算简图，将轴上的载荷简化为作用在轴上的集中力。-计算轴的弯矩和扭矩，根据计算简图计算轴在不同截面处的弯矩和扭矩。-计算轴的当量弯矩，根据公式Me=√（M²+αT²）计算轴的当量弯矩，α根据应力循环特性确定。-计算轴的危险截面，根据