2025年大学大一（机械设计制造及其自动化）机械设计基础试题

2025年大学大一（机械设计制造及其自动化）机械设计基础试题

（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：每题只有一个正确答案，请将正确答案的序号填在括号内。(总共10题，每题3分)1.机器与机构的本质区别是（）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.两者没有区别2.平面运动副的最大约束数为（）A.1B.2C.3D.43.渐开线齿轮传动的重合度ε一般要求（）A.ε<1B.ε=1C.ε>1D.无要求4.带传动中，带的离心应力与带的（）有关。A.初拉力B.带速C.小带轮直径D.大带轮直径5.链传动中，链节数应尽量取（）A.奇数B.偶数C.质数D.无所谓6.标准直齿圆柱齿轮的齿根高hf等于（）A.1.25mB.1mC.0.8mD.0.5m7.下列属于间歇运动机构的是（）A.曲柄摇杆机构B.双曲柄机构C.棘轮机构D.齿轮机构8.一对渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，其中心距为（）A.a=m(z1+z2)/2B.a=m(z1+z2)/4C.a=2m(z1+z2)D.a=m(z1+z2)9.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10.普通平键的工作面是（）A.顶面B.底面C.侧面D.端面第II卷（非选择题，共70分）二、填空题（每题2分，共20分）1.机构具有确定运动的条件是____________________。2.铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和，当取最短杆为机架时，机构为____________________机构。3.渐开线齿廓的形状取决于____________________的大小。4.带传动的主要失效形式是____________________和____________________。5.链传动的主要失效形式有____________________、____________________、____________________等。6.齿轮传动的主要失效形式有____________________、____________________、____________________等。7.滚动轴承的类型代号由____________________表示。8.键连接的主要类型有____________________、____________________、____________________等。9.联轴器和离合器的主要区别是____________________。10.机械设计应满足的基本要求有____________________、____________________、____________________等。三、简答题（每题10分，共20分）1.简述渐开线的性质。2.简述带传动的工作原理及特点。四、分析计算题（每题15分，共30分）材料：有一对标准直齿圆柱齿轮传动，已知：z1=20，z2=40，m=5mm，α=20°。1.计算两齿轮的分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径。2.计算该齿轮传动的中心距。材料：某带式输送机，采用普通V带传动，已知传递功率P=7.5kW，带速v=10m/s，单根V带的基本额定功率P0=1.32kW（小带轮基准直径dd1=100mm时），带长Ld=1600mm，包角α1=150°，带与带轮之间的摩擦系数f=0.16，V带的型号为A型，A型V带的单位长度质量q=0.1kg/m。1.计算所需V带的根数z。2.计算单根V带的初拉力F0。五、设计题（共20分）设计一单级圆柱齿轮减速器中的低速级齿轮传动。已知：传递功率P=4kW，小齿轮转速n1=1450r/min，传动比i=3.5，载荷平稳，单向传动，两班制工作，预期使用寿命10年。要求：1.确定齿轮的材料及热处理方式。2.计算齿轮的主要参数（模数、齿数、分度圆直径等）。3.计算齿轮传动的中心距。4.简述齿轮的结构设计。答案：一、1.A2.B3.C4.B5.B6.A7.C8.A9.C10.C二、1.机构的自由度大于零且等于原动件数2.双曲柄3.基圆4.打滑、疲劳破坏5.链节疲劳破坏、链条铰链磨损、销轴与套筒胶合、过载拉断6.轮齿折断、齿面接触疲劳点蚀、齿面胶合、齿面磨损、齿面塑性变形7.数字8.普通平键、半圆键、楔键9.联轴器在运转时不能分离，只有在停机后通过拆卸才能使两轴分离；离合器在运转过程中可使两轴随时分离或接合10.满足使用要求、满足经济性要求、满足可靠性要求三、1.渐开线的性质：（1）发生线沿基圆滚过的长度等于基圆上被滚过的弧长；（2）渐开线上任意一点的法线必切于基圆；（3）渐开线的形状取决于基圆的大小；（4）渐开线上各点的曲率半径不相等，离基圆越远，曲率半径越大；（5）渐开线上各点的压力角不相等，离基圆越远，压力角越大；（6）基圆内无渐开线。2.带传动的工作原理：带传动是依靠带与带轮之间的摩擦力来传递运动和动力的。当主动轮转动时，通过带与带轮之间的摩擦力驱动从动轮转动。带传动的特点：优点是结构简单、传动平稳、能缓冲吸振、过载时带会在带轮上打滑，可防止其他零件损坏，能适应两轴中心距较大的传动；缺点是传动比不准确、带的寿命较短、传动效率较低、作用在轴上的压力较大。四、1.分度圆直径：d1=mz1=5×20=100mm，d2=mz2=5×40=200mm；齿顶圆直径：da1=d1+2ha=100+2×5=110mm，da2=d2+2ha=200+2×5=210mm；齿根圆直径：df1=d1-2hf=100-2×1.25×5=87.5mm，df2=d2-2hf=200-2×1.25×5=187.5mm。中心距：a=(d1+d2)/2=(100+200)/2=150mm。2.计算V带的根数z：单根V带的基本额定功率P0=1.32kW（小带轮基准直径dd1=100mm时），根据带速v=10m/s，查A型V带单根基本额定功率表得P0'=1.32kW。计算V带的根数z=P/(P0'(1-q))=7.5/(1.32×(1-0.16))≈6根。计算单根V带的初拉力F0：由公式F0=500P/(zv)(2.5-Kα)/Kα+qv²，其中Kα为包角修正系数，查得Kα=0.96，代入可得F0=500×7.5/(6×10)(2.5-0.96)/0.96+0.1×10²≈160N。五、1.齿轮材料及热处理方式：小齿轮选用45钢，调质处理，硬度217-255HBS；大齿轮选用45钢，正火处理，硬度169-217HBS。2.计算齿轮的主要参数：根据传动比i=3.5，取小齿轮齿数z1=20，则大齿轮齿