2025年大学（机械设计制造及其自动化）机械设计综合测试题及答案

2025年大学（机械设计制造及其自动化）机械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（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.强度计算2.以下哪种材料常用于制造承受重载的机械零件（）A.铝合金B.铸铁C.合金钢D.铜合金3.在机械传动中，能实现无级变速的是（）A.带传动B.链传动C.齿轮传动D.蜗杆传动4.圆柱齿轮传动中，齿宽系数的取值与以下哪个因素无关（）A.齿轮的材料B.齿轮的转速C.齿轮的布置方式D.齿轮的承载能力5.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6.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7.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.键被弯曲D.键被磨损8.螺纹连接防松的根本问题在于（）A.增加螺纹连接的轴向力B.增加螺纹连接的横向力C.防止螺纹副的相对转动D.增加螺纹连接的刚度9.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.使带轮的包角不致过小B.使带速不致过高C.使带的弯曲应力不致过大D.使带的离心力不致过大10.下列哪种联轴器属于刚性联轴器（）A.弹性套柱销联轴器B.凸缘联轴器C.万向联轴器D.弹性柱销联轴器11.在设计轴的结构时，应考虑的主要因素不包括（）A.轴上零件的定位和固定B.轴的加工工艺性C.轴的材料选择D.轴的受力情况12.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条件下，提高螺栓疲劳强度应采取的措施是（）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.增大螺栓刚度和被连接件刚度D.减小螺栓刚度和被连接件刚度13.机械设计中，计算载荷与名义载荷的关系是（）A.计算载荷大于名义载荷B.计算载荷小于名义载荷C.计算载荷等于名义载荷D.计算载荷与名义载荷无关14.以下哪种机构可以实现间歇运动（）A.曲柄摇杆机构B.双曲柄机构C.凸轮机构D.齿轮机构15.设计凸轮机构时，凸轮的轮廓曲线取决于（）A.凸轮的转速B.从动件的运动规律C.凸轮的形状D.凸轮的材料16.渐开线齿轮的齿廓曲线形状取决于（）A.分度圆直径B.模数C.压力角D.基圆大小17.在机械设计中，可靠性设计主要考虑的是（）A.产品的功能实现B.产品的使用寿命C.产品在规定条件和时间内完成规定功能的能力D.产品的外观质量18.以下哪种方法不属于机械设计中的优化设计方法（）A.数学规划法B.试验优化法C.经验设计法D.现代设计法19.机械设计中，对零件进行强度计算时，安全系数的取值与以下哪些因素有关（）（多选）A.零件的重要性B.材料的均匀性C.载荷的性质D.工作条件20.以下哪种机械零件属于通用零件（）A.发动机的曲轴B.机床的床身C.减速器的齿轮D.汽车的车身第II卷（非选择题共60分）（一）填空题（共10分）答题要求：本大题共5小题，每小题2分，请将答案填在横线上。1.机械设计的一般程序包括计划阶段、______、技术设计阶段和______。2.键连接可分为______、______和楔键连接等。3.带传动的主要失效形式有______和______。4.滚动轴承的类型选择应考虑的因素有______、______、转速和调心性能等。5.轴的结构设计应满足的基本要求有______、______、便于加工和装配等。（二）简答题（共20分）答题要求：本大题共4小题，每小题5分，请简要回答问题。1.简述齿轮传动的设计准则。2.说明螺纹连接防松的方法有哪些。3.分析V带传动中，带速v对传动有何影响？4.简述滚动轴承的安装和拆卸注意事项。（三）分析计算题（共20分）答题要求：本大题共2小题，每小题10分，请写出详细的计算过程和答案。1.已知一标准直齿圆柱齿轮传动，模数m=4mm，齿数z1=20，z2=40，试计算两齿轮的分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径和中心距。2.有一螺栓连接，已知螺栓所受轴向工作拉力F=10000N，螺栓材料的许用拉应力[σ]=120MPa，试计算螺栓的小径d1至少应为多少（螺栓小径计算公式为$d_1\geq\sqrt{\frac{4F}{\pi[\sigma]}}$）。（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：在某机械设计中，需要选择一种合适的材料制造轴。轴在工作过程中承受交变弯曲应力和扭转应力，要求材料具有较高的强度、韧性和疲劳抗力。经过分析，现有两种材料可供选择：材料A，其屈服强度为350MPa，抗拉强度为500MPa，冲击韧性为50J/cm²；材料B，其屈服强度为400MPa，抗拉强度为600MPa，冲击韧性为80J/cm²。问题：从材料性能角度分析，哪种材料更适合制造该轴？为什么？（五）设计题（共10分）答题要求：设计一个带式输送机的传动装置，已知电动机功率P=5.5kW，转速n1=1440r/min，工作机转速n2=600r/min，每天工作8小时，工作机载荷平稳，两班制工作，使用期限为10年。请确定传动方案，计算传动比，选择合适的V带型号、带轮直径、键连接等，并画出传动装置的结构简图。答案：第I卷答案1.A2.C3.A4.B5.B6.C7.B8.C9.C10.B11.C12.B13.A（14.C15.B16.D17.C18.C19.ABCD20.C）第II卷答案（一）填空题答案1.方案设计阶段、改进设计阶段2.平键连接、半圆键连接3.打滑、疲劳破坏4.载荷大小、方向5.轴上零件的定位和固定、良好的结构工艺性（二）简答题答案1.软齿面闭式齿轮传动：按齿面接触疲劳强度设计，按齿根弯曲疲劳强度校核；硬齿面闭式齿轮传动：按齿根弯曲疲劳强度设计，按齿面接触疲劳强度校核；开式齿轮传动：按齿根弯曲疲劳强度设计，并适当增大模数以考虑磨损的影响。2.摩擦防松：如双螺母、弹簧垫圈等；机械防松：如开口销与六角开槽螺母、止动垫圈等；永久防松：如焊接、冲点等。3.带速v过高，会使离心力增大，带与带轮间的正压力减小，摩擦力减小，导致传动能力下降，且带的磨损加剧；带速v过低，在传递功率一定时，所需的有效拉力增大，带的根数增多，结构尺寸增大。4.安装时要注意方向、配合精度等；拆卸时要避免损伤轴承和相关零件，可采用合适的工具，如拉马等。（三）分析计算题答案1.分度圆直径：$d_1=mz_1=4×20=80mm$，$d_2=mz_2=4×40=160mm$；齿顶圆直径：$d_{a1}=d_1+2ha=mz_1+2m=4×20+2×4=88mm$，$d_{a2}=d_2+2ha=mz_2+2m=4×40+2×4=168mm$；齿根圆直径：$d_{f1}=d_1-2hf=mz_1-2.5m=4×20-2.5×4=70mm$，$d_{f2}=d_2-2hf=mz_2-2.5m=4×40-2.5×4=150mm$；中心距：$a=\frac{d_1+d_2}{2}=\frac{80+160}{2}=120mm$。2.由$d_1\geq\sqrt{\frac{4F}{\pi[\sigma]}}$，可得$d_1\geq\sqrt{\frac{4×10000}{\pi×120}}\approx10.3mm$。（四）材料分析题答案材料B更适合。因为轴承受交