2026年机械设计原理及实践考试题

2026年机械设计原理及实践考试题一、单项选择题（共10题，每题2分，合计20分）1.在机械设计中，用于传递较大扭矩且空间受限的场合，最适合的传动机构是（）。A.带传动B.链传动C.齿轮传动D.蜗杆传动2.若某轴的直径为d，转速为n，材料的许用剪应力为[τ]，则该轴的扭矩T应满足（）。A.T≤[τ]×(πd²/16)B.T≤[τ]×(πd³/16)C.T≤[τ]×(πd²/32)D.T≤[τ]×(πd³/32)3.在轴的结构设计中，为了提高轴的疲劳强度，通常采用（）。A.增大轴径B.减少应力集中（如采用圆角过渡）C.增加键槽数量D.使用高强度合金钢4.机械系统中，用于实现直线往复运动与旋转运动转换的机构是（）。A.连杆机构B.凸轮机构C.齿轮机构D.间歇运动机构5.在齿轮设计中，若模数m和齿数z已知，则齿轮的分度圆直径d为（）。A.d=m×zB.d=2×m×zC.d=m/zD.d=z/m6.某轴承受交变载荷，其疲劳极限σ-1与材料的静强度极限σb的关系通常为（）。A.σ-1=σbB.σ-1=0.5σbC.σ-1=0.7σbD.σ-1=0.8σb7.在机械设计中，用于限制轴的转角位移的轴承类型是（）。A.深沟球轴承B.推力球轴承C.圆锥滚子轴承D.滚针轴承8.某零件采用锻件材料，其内部可能存在的缺陷不包括（）。A.白点B.裂纹C.气孔D.硬化层9.在机械装配中，用于连接两个轴的部件是（）。A.螺栓B.键C.轴承座D.密封圈10.若某轴的许用弯曲应力[σ]为200MPa，轴的抗弯截面系数W为50mm³，则该轴能承受的最大弯矩M为（）。A.10N·mB.20N·mC.40N·mD.50N·m二、多项选择题（共5题，每题3分，合计15分）1.机械设计中常见的应力集中现象可能由以下哪些因素引起？（）A.键槽B.键连接C.轴肩过渡D.孔洞E.材料不均匀2.在齿轮设计中，影响齿轮接触强度的主要因素包括（）。A.齿数zB.模数mC.齿宽bD.材料的许用接触应力[σH]E.齿轮的齿形角α3.轴的强度计算中，需要考虑的因素有（）。A.扭矩TB.弯矩MC.轴的材料许用应力[τ]D.轴的直径dE.轴的支承方式4.机械设计中常用的润滑方式包括（）。A.油浴润滑B.油雾润滑C.液压润滑D.涂抹润滑E.油绳润滑5.轴的结构设计时，需要考虑的因素有（）。A.轴的直径B.键槽位置C.轴承的安装与固定D.轴的轴向定位E.轴的表面粗糙度三、简答题（共5题，每题5分，合计25分）1.简述机械设计中应力集中的概念及其危害。2.简述滑动轴承和滚动轴承的主要区别。3.简述机械设计中键连接的类型及其应用场合。4.简述机械设计中常用的强度计算方法（如许用应力法）。5.简述机械设计中润滑的作用及其主要方式。四、计算题（共3题，每题10分，合计30分）1.某轴传递功率P=10kW，转速n=300r/min，材料的许用剪应力[τ]=60MPa。若采用实心圆轴，试计算该轴的最小直径d。2.某齿轮传动中，小齿轮齿数z1=20，大齿轮齿数z2=40，模数m=2mm，材料许用接触应力[σH]=600MPa。若齿宽b=20mm，试计算该齿轮传动的接触强度。3.某轴承受扭矩T=200N·m，弯矩M=100N·m，材料的许用弯曲应力[σ]=150MPa，许用剪应力[τ]=80MPa。若轴的直径d=20mm，试校核该轴的强度。五、论述题（共1题，15分）某企业需要设计一套用于食品加工的输送装置，输送带速度为1m/s，输送物料的重量为500kg/m，输送距离为10m。请简述该输送装置的传动方案设计思路，包括传动机构的选择、主要参数的计算及结构设计要点。答案与解析一、单项选择题1.B解析：链传动适用于空间受限且传递大扭矩的场合，相比带传动无弹性滑动，相比齿轮传动成本较低。2.A解析：轴的强度计算公式为T≤[τ]×(πd²/16)，其中[τ]为许用剪应力，d为轴径。3.B解析：减少应力集中是提高轴疲劳强度的关键措施，如采用圆角过渡、避免截面突变等。4.B解析：凸轮机构常用于实现直线往复运动与旋转运动的转换，如内燃机的气门机构。5.A解析：齿轮的分度圆直径d=m×z，其中m为模数，z为齿数。6.C解析：材料的疲劳极限σ-1通常为静强度极限σb的0.7倍左右，具体数值取决于材料及工况。7.C解析：圆锥滚子轴承具有角接触特性，可承受径向和轴向联合载荷，并限制转角位移。8.D解析：锻件材料可能存在的缺陷包括白点、裂纹、气孔等，硬化层属于正常组织。9.B解析：键连接用于连接轴和轮毂，传递扭矩，常见类型有平键、半圆键等。10.B解析：轴的抗弯截面系数W=πd³/32（实心圆轴），最大弯矩M=[σ]×W=20N·m。二、多项选择题1.A,C,D解析：应力集中主要源于几何不连续处，如键槽、轴肩、孔洞等。2.A,B,C,D解析：齿轮接触强度与齿数、模数、齿宽及材料许用应力有关。3.A,B,C,D解析：轴的强度计算需考虑扭矩、弯矩、材料许用应力及直径。4.A,B,D,E解析：机械润滑方式包括油浴、涂抹、油绳等，液压润滑属于冷却方式。5.A,B,C,D解析：轴的结构设计需考虑直径、键槽、轴承安装、轴向定位等。三、简答题1.应力集中的概念及其危害应力集中是指零件几何形状不连续处（如孔、槽、轴肩）应力显著增大的现象。危害包括降低疲劳强度、易引发裂纹。2.滑动轴承与滚动轴承的区别滑动轴承无滚动体，靠轴颈与轴承面直接接触润滑，适用于重载、低速；滚动轴承利用滚动体承载，效率高、转速快，但成本较高。3.键连接的类型及其应用-平键：用于传递扭矩，应用广泛；-半圆键：适应锥形轴；-楔键：可传递轴向力，但轴易磨损。4.机械设计中常用的强度计算方法许用应力法：σ≤[σ]，τ≤[τ]，其中σ为实际应力，[σ]为许用应力。需分别校核拉伸、弯曲、剪切强度。5.润滑的作用及方式润滑作用：减少摩擦、散热、防锈、密封。方式：油浴、飞溅、压力、油绳、脂润滑等。四、计算题1.轴的最小直径计算公式：T=9550×P/n，τ=T/(πd³/16)T=9550×10/300=318.3N·md³≥318.3×16/(π×60)=27.1mm³d≥3.0mm（取整为d=30mm）2.齿轮接触强度计算公式：σH=ZE×Fb/(b×m)FE=600×20×2/(40/20)=2400NσH=600×20/(20×2)=600MPa（满足要求）3.轴的强度校核公式：σv=√(σ²+3τ²)σv=√(150²+3×80²)=190.5MPa≤150MPa（不满足）需增大d至d=22mm。五、论述题输送装置传动方案设计1.传动机构选择选用带传动（如V带），成本低、结构简单，适用于中低速场合。2.参数计算功率P=500kg/m×1m/s×9.8m/s²