2026年机械设计原理零件与机构设计技术题集

2026年机械设计原理：零件与机构设计技术题集一、选择题（每题2分，共20题）1.某机械零件在工作中承受交变载荷，其疲劳强度主要取决于以下哪个因素？A.材料的屈服强度B.材料的疲劳极限C.零件的表面粗糙度D.零件的热处理工艺2.在轴类零件设计中，键连接的主要目的是？A.传递扭矩B.固定零件位置C.导向运动D.以上都是3.下列哪种联轴器适用于两轴有一定相对位移的情况？A.刚性联轴器B.滑动联轴器C.齿轮联轴器D.万向联轴器4.滚动轴承的预紧主要是为了？A.提高承载能力B.减少摩擦C.增加使用寿命D.以上都是5.齿轮传动的齿面接触强度计算中，主要考虑的参数是？A.齿数B.模数C.齿廓形状D.齿轮材料6.凸轮机构中，从动件的运动规律主要取决于？A.凸轮轮廓形状B.压力角C.偏心距D.从动件行程7.蜗杆传动的传动比计算公式为？A.i=z₂/z₁B.i=z₁/z₂C.i=z₁×z₂D.i=1/z₁z₂8.下列哪种润滑方式适用于高速、高温的轴承？A.油浴润滑B.液体动压润滑C.油环润滑D.油枪润滑9.机械零件的强度计算中，安全系数的确定主要考虑？A.工作载荷B.材料性能C.环境因素D.以上都是10.机构自由度计算中，复合铰链的约束数是多少？A.1B.2C.3D.4二、填空题（每空1分，共10空）1.齿轮传动的齿面接触强度计算中，赫兹应力公式为_______。2.滚动轴承的寿命计算中，基本额定寿命与额定动载荷的平方根成_______。3.凸轮机构中，压力角越大，机构的传力效率越_______。4.蜗杆传动中，蜗杆的头数越多，传动比越小，传动越_______。5.机械零件的疲劳破坏主要发生在_______应力作用下。6.联轴器的主要作用是传递_______和固定轴的位置。7.液体动压润滑的建立条件是_______和_______。8.机构自由度计算中，移动副的约束数为_______。9.键连接的主要失效形式是_______和_______。10.机械零件的刚度计算中，柔度法适用于_______结构的分析。三、简答题（每题5分，共5题）1.简述机械零件疲劳破坏的过程及其主要影响因素。2.解释滑动轴承的润滑方式及其适用条件。3.说明凸轮机构中压力角过大时会产生什么问题，如何改进。4.比较刚性联轴器和弹性联轴器的优缺点及其适用场合。5.简述机械零件强度计算的步骤及其注意事项。四、计算题（每题10分，共5题）1.某齿轮传动的模数为5mm，齿数为20和40，中心距为150mm，试计算该传动的传动比和啮合角。2.某滚动轴承的基本额定动载荷为30000N，载荷系数为1.2，预期寿命为10000小时，试计算该轴承的实际寿命。3.某凸轮机构中，凸轮轮廓为简谐运动，从动件行程为50mm，周期时间为2秒，试计算从动件的升程速度和加速度。4.某蜗杆传动中，蜗杆头数为2，蜗轮齿数为40，蜗杆直径系数为20，试计算该传动的传动比和蜗轮转速。5.某轴类零件承受扭矩为1000N·m，轴径为50mm，材料许用应力为120MPa，试校核该轴的强度。五、设计题（每题15分，共2题）1.设计一个用于传递扭矩的联轴器，要求传递扭矩为500N·m，轴径为40mm，材料为45钢，试确定联轴器的类型、尺寸和材料选择。2.设计一个用于食品加工机械的凸轮机构，要求从动件行程为30mm，周期时间为1秒，运动规律为简谐运动，试绘制凸轮轮廓并标注关键参数。答案与解析一、选择题答案1.B2.D3.B4.D5.B6.A7.A8.B9.D10.C二、填空题答案1.σH=(Fb/πbht)×(1/ε)^(1/2)2.反比3.低4.平稳5.交变6.扭矩7.相对运动速度、油膜厚度8.19.疲劳破坏、剪切破坏10.柔性三、简答题解析1.机械零件疲劳破坏的过程及其主要影响因素-疲劳破坏过程：疲劳破坏通常经历裂纹萌生、裂纹扩展和最终断裂三个阶段。-主要影响因素：材料性能（疲劳极限）、应力状态（交变应力幅）、表面质量（粗糙度）、环境因素（温度、腐蚀）和载荷循环特性（频率、载荷变化）。2.滑动轴承的润滑方式及其适用条件-润滑方式：包括油润滑（油浴、飞溅、压力）、脂润滑和干润滑。-适用条件：油润滑适用于高速、高温场合；脂润滑适用于低速、中温场合；干润滑适用于无法润滑的场合。3.凸轮机构中压力角过大时产生的问题及改进方法-问题：传动效率降低、自锁、磨损加剧。-改进方法：增大基圆半径、采用平底从动件或滚子从动件。4.刚性联轴器和弹性联轴器的优缺点及其适用场合-刚性联轴器：优点是结构简单、成本低；缺点是不能补偿轴线误差。适用场合：轴线对中精度高的场合。-弹性联轴器：优点是能补偿轴线误差、减振；缺点是成本较高。适用场合：轴线对中精度不高的场合。5.机械零件强度计算的步骤及其注意事项-步骤：确定计算载荷、选择计算公式、确定材料许用应力、校核强度。-注意事项：考虑载荷系数、安全系数、环境因素和材料性能。四、计算题解析1.齿轮传动计算-传动比：i=z₂/z₁=40/20=2-啮合角：根据中心距公式a=(m(z₁+z₂))/2，得m=2mm，齿形角通常为20°。2.滚动轴承寿命计算-实际寿命：Lh=(C/P)^p=(30000/36000)^6≈7440小时3.凸轮机构运动计算-升程速度：v=25π/2mm/s≈39.3mm/s-加速度：a=625π²/2mm/s²≈617.8mm/s²4.蜗杆传动计算-传动比：i=z₂/z₁=40/2=20-蜗轮转速：n₂=n₁/i=1500/20=75rpm5.轴类零件强度校核-扭矩应力：τ=T/(πd³/16)=1000/(π×50³/16)≈40.7MPa<120MPa，安全。五、设计题解析1.