2025年机械传动系统创新设计大赛试卷及答案

2025年机械传动系统创新设计大赛试卷及答案考试时长：120分钟满分：100分考核对象：机械工程及相关专业学生、行业从业者题型分值分布：-判断题（10题，每题2分）总分20分-单选题（10题，每题2分）总分20分-多选题（10题，每题2分）总分20分-案例分析（3题，每题6分）总分18分-论述题（2题，每题11分）总分22分总分：100分---一、判断题（每题2分，共20分）1.摩擦式离合器适用于频繁启动和频繁换挡的场合。2.齿轮传动的传动比恒定，因此适用于高速重载场合。3.带传动的主要失效形式是磨损和疲劳破坏。4.蜗杆传动具有自锁性，因此常用于起重设备。5.齿轮齿面点蚀是高速齿轮传动的主要失效形式。6.螺旋传动适用于精密定位场合，但效率较低。7.齿轮模数越大，齿面接触强度越高。8.液力变矩器属于无级变速装置。9.交叉轴传动适用于空间受限的场合，但传动效率较低。10.机械传动的功率损失主要来自摩擦损耗和风阻损耗。二、单选题（每题2分，共20分）1.下列哪种传动方式最适合长距离功率传输？A.链传动B.带传动C.齿轮传动D.蜗杆传动2.齿轮传动的齿面接触强度主要取决于什么？A.齿轮模数B.齿轮材料C.齿轮齿形D.齿轮精度3.带传动中的弹性滑动现象会导致什么后果？A.传动比恒定B.传动效率降低C.齿面磨损加剧D.传动噪音减小4.蜗杆传动的传动比计算公式是什么？A.i=z₂/z₁B.i=z₁z₂C.i=z₂/z₁×1/αD.i=z₁/z₂5.螺旋传动的传动效率主要受什么因素影响？A.螺旋角B.螺纹直径C.螺纹类型D.螺旋材料6.齿轮齿面点蚀的主要原因是什么？A.载荷过大B.润滑不良C.材料疲劳D.齿形误差7.液力变矩器的核心部件是什么？A.齿轮组B.叶片C.蜗轮D.螺旋桨8.交叉轴传动的主要应用场景是什么？A.汽车变速箱B.工业减速机C.航空发动机D.起重设备9.机械传动的功率损失中，哪一部分占比最大？A.摩擦损耗B.风阻损耗C.热损耗D.电气损耗10.下列哪种传动方式适用于要求高精度、低噪音的场合？A.链传动B.带传动C.齿轮传动D.蜗杆传动三、多选题（每题2分，共20分）1.齿轮传动的主要失效形式有哪些？A.齿面点蚀B.齿面磨损C.齿根断裂D.齿面胶合E.齿轮变形2.带传动的主要优点有哪些？A.传动平稳B.结构简单C.成本低廉D.过载保护E.传动比恒定3.蜗杆传动的主要特点有哪些？A.传动比大B.结构紧凑C.传动效率高D.自锁性E.适用于交叉轴传动4.螺旋传动的主要应用场景有哪些？A.精密机床B.起重设备C.机器人关节D.汽车转向系统E.家用电器5.机械传动的功率损失主要来自哪些方面？A.摩擦损耗B.风阻损耗C.热损耗D.电气损耗E.材料损耗6.齿轮传动的齿形有哪些类型？A.直齿轮B.斜齿轮C.人字齿轮D.蜗轮蜗杆E.锥齿轮7.带传动的主要参数有哪些？A.中心距B.带轮直径C.带速D.带型E.带宽8.液力变矩器的传动原理是什么？A.液体动能转换B.液体压力转换C.液体势能转换D.液体摩擦转换E.液体剪切转换9.交叉轴传动的主要类型有哪些？A.蜗轮蜗杆B.锥齿轮传动C.行星齿轮传动D.螺旋锥齿轮传动E.伞齿轮传动10.机械传动的创新设计方向有哪些？A.高效节能B.精密传动C.智能控制D.零磨损E.环保材料四、案例分析（每题6分，共18分）案例1：某汽车制造厂计划设计一款新型传动系统，要求传动比范围0.5~3，效率≥90%，且适用于频繁启停的场合。现有三种方案：（1）带传动+齿轮减速器（2）链条传动+行星齿轮减速器（3）蜗杆传动+锥齿轮减速器请分析三种方案的特点及适用性，并选择最优方案，说明理由。案例2：某工业机器人需要设计一个精密定位机构，要求定位精度≤0.01mm，传动比可调范围1:100~1:1000，且需自锁。现有两种方案：（1）滚珠丝杠+齿轮齿条（2）蜗杆传动+精密齿轮副请分析两种方案的特点及适用性，并选择最优方案，说明理由。案例3：某风力发电机需要设计一个变桨系统，要求传动比范围1:10~1:50，效率≥85%，且需具备过载保护功能。现有三种方案：（1）液压传动+锥齿轮减速器（2）电动助力传动+行星齿轮减速器（3）链条传动+蜗轮蜗杆减速器请分析三种方案的特点及适用性，并选择最优方案，说明理由。五、论述题（每题11分，共22分）论述题1：论述机械传动系统在新能源汽车中的应用现状及发展趋势，并分析其面临的挑战和解决方案。论述题2：论述机械传动系统的噪声产生机理及降低噪声的方法，并结合实际案例说明如何优化设计以减少噪声。---标准答案及解析一、判断题1.√2.×（齿轮传动适用于中低速场合，高速场合易产生振动和噪音）3.×（主要失效形式是疲劳破坏和磨损）4.√5.×（高速场合易产生点蚀，低速重载场合易产生磨损）6.√7.√8.×（液力变矩器属于有级变速装置）9.√10.√二、单选题1.B2.A3.B4.C5.A6.C7.B8.D9.A10.D三、多选题1.ABCD2.ABCD3.ABD4.ABCD5.AB6.ABCE7.ABCDE8.AB9.BD10.ABCD四、案例分析案例1：最优方案：带传动+齿轮减速器理由：带传动适用于频繁启停，齿轮减速器可提供稳定传动比，整体效率高且成本较低。链条传动和蜗杆传动在频繁启停场合易产生磨损，且效率较低。案例2：最优方案：滚珠丝杠+齿轮齿条理由：滚珠丝杠定位精度高，齿轮齿条传动比可调范围大，且可自锁，适用于精密定位场合。蜗杆传动虽然传动比大，但自锁性可能导致机构卡死，不适合频繁启停的机器人。案例3：最优方案：电动助力传动+行星齿轮减速器理由：电动助力传动效率高，行星齿轮减速器结构紧凑且过载保护能力强，适用于风力发电机变桨系统。液压传动响应慢，链条传动易磨损，蜗轮蜗杆传动效率较低。五、论述题论述题1：机械传动系统在新能源汽车中的应用现状及发展趋势：现状：新能源汽车主要采用电机直驱或减速器传动，其中减速器多采用行星齿轮或锥齿轮结构，以实现高效传动和减速。发展趋势：1.高效节能：采用新材料和新结构，如碳纳米管复合材料齿轮，以降低摩擦损耗。2.智能控制：结合电控技术，实现传动系统的动态调节，提高能效。3.多模式传动：结合多档位减速器和电机直驱，以适应不同工况。挑战：1.高温环境下的性能衰减。2.长期高频启停的磨损问题。解决方案：1.采用耐高温润滑材料。2.优化齿轮齿形，减少磨损。论述题2：机械传动系统的噪声产生机理及降低噪声的方法：噪声产生机理：1.齿轮啮合冲击：齿轮啮合时产生周期性冲击，导致噪声。2.振动传播：传动系统振动通过轴承、轴等部件传