2025年高职机械设计与制造（机械设计技术）试题及答案

2025年高职机械设计与制造（机械设计技术）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.以下哪种机构能实现间歇运动（）A.曲柄摇杆机构B.双曲柄机构C.棘轮机构D.齿轮机构3.带传动中，带的弹性滑动发生在（）A.紧边B.松边C.主动轮D.从动轮4.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5.下列哪种齿轮传动效率最高（）A.圆柱齿轮传动B.圆锥齿轮传动C.蜗轮蜗杆传动D.链传动6.在设计V带传动时，V带的型号是根据（）来确定的。A.传递功率和小带轮转速B.传递功率和大带轮转速C.传递功率和两带轮中心距D.小带轮转速和大带轮转速7.机械零件的强度计算准则不包括（）A.静强度准则B.疲劳强度准则C.刚度准则D.塑性准则8.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9.以下哪种联轴器属于刚性联轴器（）A.弹性套柱销联轴器B.弹性柱销联轴器C.凸缘联轴器D.滑块联轴器10.设计一对减速软齿面齿轮传动时，从等强度要求出发，大、小齿轮的硬度选择时，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11.渐开线齿轮的齿廓曲线形状取决于（）A.分度圆B.齿顶圆C.基圆D.齿根圆12.链传动中，链节数宜采用（）A.奇数B.偶数C.质数D.无所谓13.蜗杆传动中，蜗杆的头数越少，则（）A.传动效率越高B.传动效率越低C.承载能力越大D.自锁性越差14.轴的结构设计中，应考虑的因素不包括（）A.便于加工B.便于装配C.便于维修D.便于提高强度15.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16.下列哪种材料适合制造轴（）A.45钢B.T10AC.HT200D.ZL10217.设计圆柱齿轮传动时，齿宽系数ψd取值范围一般为（）A.0.1～0.2B.0.2～0.4C.0.4～0.6D.0.6～0.818.带传动中，带的紧边拉力F1与松边拉力F2的关系是（）A.F1=F2B.F1>F2C.F1<F2D.不确定19.下列哪种滚动轴承适用于承受径向载荷和较小轴向载荷（）A.深沟球轴承B.圆柱滚子轴承C.圆锥滚子轴承D.推力球轴承20.机械设计中，计算载荷是考虑了（）对零件的影响而确定的载荷。A.冲击和振动B.材料性能C.加工精度D.装配质量第II卷（非选择题，共60分）一、填空题（共10分，每空1分）答题要求：请在横线上填写正确答案。1.机器一般由______、______和______三部分组成。2.平面机构中，每个低副引入______个约束，每个高副引入______个约束。3.带传动的主要失效形式是______和______。4.齿轮传动的主要失效形式有______、______、______、______和齿面胶合。5.滚动轴承的基本额定动载荷是指______。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.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和拆卸注意事项。三、分析计算题（共15分，每题5分）答题要求：写出详细的计算过程和答案。1.已知一对标准安装的渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，模数m=4mm，齿数z1=20，z2=50，求两齿轮的分度圆直径d1、d2，中心距a。2.一V带传动，传递功率P=5kW，小带轮基准直径d1=100mm，转速n1=1450r/min，带与带轮间的摩擦系数f=0.16，包角α1=150°，单根V带的基本额定功率P0=1.32kW，计算所需V带的根数z。3.已知一圆柱螺旋压缩弹簧，外径D=50mm，内径d=40mm，节距t=10mm，弹簧丝直径d0=5mm，材料为65Mn，许用切应力[τ]=400MPa，试计算弹簧的最大工作载荷Fmax。四、设计题（共15分）答题要求：根据给定的条件，完成相应的设计任务。设计一单级圆柱齿轮减速器，已知电动机功率P=7.5kW，转速n1=1440r/min，传动比i=3.5，工作机转速n2=411r/min，每天工作8小时，两班制，载荷平稳。试确定：1.齿轮的材料、硬度及热处理方式（5分）2.计算齿轮的主要参数（5分）3.画出减速器的装配图草图（标注主要尺寸）（5分）五、材料题（共10分）答题要求：阅读以下材料，回答问题。材料：某机械零件在工作过程中，承受交变应力作用。已知该零件的材料为45钢，其屈服极限σs=355MPa，强度极限σb=600MPa。经疲劳试验测定，该零件的疲劳极限σ-1=250MPa，材料的有效应力集中系数Kσ=1.4，尺寸系数εσ=0.85，表面状态系数βσ=0.9。1.计算该零件的许用应力[σ]（5分）2.若该零件实际工作应力σmax=200MPa，σmin=-100MPa，判断该零件是否安全（5分）答案：1.A2.C3.A4.B5.A6.A7.D8.C9.C10.B11.C12.B13.B14.D15.D16.A17.C18.B19.A20.A填空题答案：1.原动部分、工作部分、传动部分2.2、13.打滑、疲劳破坏4.轮齿折断、齿面磨损、齿面点蚀、齿面胶合5.一批同型号的滚动轴承，在相同条件下运转，其中90%的轴承所能达到的寿命简答题答案：1.机械设计的一般程序：明确设计任务，进行功能分析；确定工作原理，拟定设计方案；计算和确定主要参数；进行结构设计；审核与改进设计。2.带传动工作原理：依靠带与带轮之间的摩擦力传递运动和动力。特点：结构简单，成本低；能缓冲吸振，传动平稳；过载时带会打滑，可防止其他零件损坏；传动效率较低，带寿命较短，存在弹性滑动。3.齿轮传动特点：传动效率高；结构紧凑；工作可靠，寿命长；传动比稳定；能在空间任意两轴间传递运动和动力。4.滚动轴承安装注意事项：安装前检查轴承型号、尺寸及外观质量；安装时保证安装部位清洁，采用合适工具；注意安装方向。拆卸注意事项：采用专用工具拆卸，避免损伤轴承和轴颈；拆卸力要均匀，防止轴承变形。分析计算题答案：1.d1=mz1=4×20=80mm，d2=mz2=4×50=200mm，a=(d1+d2)/2=(80+200)/2=140mm。2.单根V带的基本额定功率增量ΔP0：由d1=100mm，n1=1450r/min，查单根V带基本额定功率表得P0=1.32kW，再查ΔP0=0.17kW。计算所需V带根数z：z=(P/(P0+ΔP0))×(α1/180°)×(f/0.16)=(5/(1.32+0.17))×(150°/180°)×(0.16/0.16)≈3.4，取z=4根。3.弹簧中径D2=D-d0=50-5=45mm，弹簧指数C=D2/d0=45/5=9，曲度系数K=(4C-1)/(4C-4)+0.615/C=(4×9-1)/(4×9-4)+0.615/9≈1.11。弹簧的强度条件为τmax=K8Fmax/(πd0³)≤[τ]，则Fmax=[τ]πd0³/(8K)=400×π×5³/(8×1.11)≈1755N。设计题答案：1.小齿轮材料45钢，调质处理，硬度240HBS；大齿轮材料45钢，调质处理，硬度200HBS。2.由P=7.5kW，n1=1440r/min，查机械设计手册初选模数m=4mm，小齿轮齿数z1=20，则大齿轮齿数z2=i×z1=3.5×20=70，分度圆直径d1=mz1=4×20=80mm，d2=mz2=4×70=280mm，中心距a=(d1+d2)/2=(80+280)/2=180mm。3.装配图草图：画出箱体、齿轮、轴、轴承等主要零件，标注中心距、齿轮分度圆直径、轴径等主要尺寸。材料题答案：1.计算许用应力[σ]：[σ]=σ-1/(Kσβεσ)=250/(1.4×