2026年机械设计原理与实务操作练习题

2026年机械设计原理与实务操作练习题一、单项选择题（共10题，每题2分，合计20分）1.在机械设计中，用于连接两轴并传递扭矩的联轴器，其主要失效形式是（）。A.疲劳断裂B.压缩失稳C.磨损D.蠕变2.滑动轴承的润滑方式中，适用于高速、重载工况的是（）。A.油环润滑B.飞溅润滑C.压力润滑D.油脂润滑3.在齿轮传动中，齿面接触疲劳极限与齿面硬度之间的关系是（）。A.硬度越高，疲劳极限越高B.硬度越高，疲劳极限越低C.与硬度无关D.硬度对疲劳极限无显著影响4.轴的结构设计中，为了便于安装和拆卸，轴肩的过渡圆角半径应（）。A.尽可能大B.尽可能小C.与键槽尺寸相同D.不受限制5.螺纹连接中，用于防止松动的是（）。A.螺母B.垫圈C.弹簧垫圈D.螺栓头6.在轴的强度计算中，考虑安全系数的主要目的是（）。A.提高材料利用率B.降低制造成本C.避免疲劳破坏D.增大轴径7.涡轮蜗杆传动中，蜗杆的头数增加，传动效率将（）。A.降低B.升高C.不变D.不确定8.在机械设计中，用于减少摩擦和磨损的润滑方式是（）。A.干摩擦B.混合润滑C.液体润滑D.半液体润滑9.键连接中，平键的工作面是（）。A.顶面B.侧面C.底面D.端面10.在机械设计中，用于提高系统刚度的措施是（）。A.减小构件截面B.增加构件截面C.减少连接点D.增加连接点二、多项选择题（共5题，每题3分，合计15分）1.影响滑动轴承承载能力的因素包括（）。A.轴承间隙B.轴承材料C.轴承类型D.轴承润滑状态E.轴承转速2.齿轮传动中，齿面点蚀的主要原因是（）。A.轮齿接触应力过大B.材料疲劳C.润滑不良D.轮齿加工误差E.温度过高3.轴的结构设计时，需要考虑的因素包括（）。A.轴的强度B.轴的刚度C.轴的耐磨性D.轴的散热性E.轴的装配工艺4.螺纹连接的失效形式主要有（）。A.螺栓断裂B.螺母松动C.螺纹磨损D.垫圈失效E.连接疲劳5.涡轮蜗杆传动的主要特点包括（）。A.传动比大B.传动效率高C.传动平稳D.可逆传动E.结构紧凑三、判断题（共10题，每题1分，合计10分）1.滚动轴承的极限转速通常高于滑动轴承。（√）2.齿轮传动的中心距增大，齿面接触应力会降低。（×）3.轴肩的过渡圆角越小，应力集中越严重。（√）4.螺纹连接中，采用防松措施的主要目的是防止螺栓松动。（√）5.涡轮蜗杆传动中，蜗杆头数越多，传动效率越高。（×）6.滑动轴承的润滑方式主要取决于轴承的载荷和转速。（√）7.键连接中，平键的工作面是键的侧面。（√）8.轴的强度计算中，安全系数越大，轴径越大。（√）9.齿轮传动的齿面点蚀主要发生在齿根部位。（√）10.螺纹连接的失效形式不包括垫圈失效。（×）四、简答题（共5题，每题5分，合计25分）1.简述滑动轴承润滑方式的选择依据。2.解释齿轮传动中齿面点蚀的形成原因及预防措施。3.说明轴的结构设计时，如何减小应力集中。4.分析螺纹连接中防松措施的原理和常用方法。5.比较涡轮蜗杆传动与齿轮传动的优缺点。五、计算题（共3题，每题10分，合计30分）1.某滑动轴承直径d=50mm，宽度B=40mm，工作转速n=1200r/min，载荷F=5000N，采用油环润滑。假设润滑油的动力粘度η=0.06Pa·s，轴承平均温度θ=60℃。试计算轴承的雷诺数Re，并判断润滑状态。2.某齿轮传动中，模数m=3mm，齿数z1=20，z2=80，材料为45钢调质，齿面硬度HB=240。假设许用接触应力σH=600MPa，试计算齿面接触强度是否满足要求。3.某轴传递功率P=10kW，转速n=600r/min，材料为40Cr调质，许用应力σ=160MPa，试计算轴的直径d（不考虑弯矩影响）。六、论述题（1题，10分）结合实际工程案例，论述机械设计中如何平衡强度、刚度、耐磨性和经济性。答案与解析一、单项选择题1.A（疲劳断裂是联轴器的主要失效形式）2.C（压力润滑适用于高速、重载工况）3.A（硬度越高，齿面接触疲劳极限越高）4.B（小圆角可减少应力集中）5.C（弹簧垫圈用于防松）6.C（安全系数用于避免疲劳破坏）7.B（蜗杆头数增加，效率升高）8.C（液体润滑可减少摩擦和磨损）9.B（平键工作面是侧面）10.B（增加截面可提高刚度）二、多项选择题1.A,B,C,D,E2.A,B,C3.A,B,C,D,E4.A,B,C,D,E5.A,C,E三、判断题1.√2.×（中心距增大，接触应力不变）3.√4.√5.×（头数过多，效率降低）6.√7.√8.√9.√10.×（垫圈失效属于失效形式之一）四、简答题1.滑动轴承润滑方式的选择依据：-载荷大小：重载用压力润滑，轻载用飞溅或油环润滑。-转速高低：高速用压力或飞溅润滑，低速用油脂或油环润滑。-工作温度：高温用合成润滑油，低温用粘度较高的油脂。-结构要求：空间有限时用飞溅润滑，复杂结构用压力润滑。2.齿面点蚀：-原因：齿面接触应力超过疲劳极限，导致微小裂纹并扩展。-预防措施：提高齿面硬度、改善润滑、降低载荷、增加齿面接触面积。3.减小应力集中：-优化轴肩过渡圆角（增大圆角半径）。-设置卸载槽或过渡槽。-采用渐开线齿形。-避免尖角和突变截面。4.螺纹连接防松措施：-原理：通过机械、摩擦或化学方法防止螺纹相对转动。-方法：弹簧垫圈、双螺母锁紧、螺母锁紧、焊接或铆接。5.涡轮蜗杆传动与齿轮传动比较：-优点：涡轮蜗杆传动效率高、传动比大、结构紧凑、传动平稳。-缺点：涡轮蜗杆传动效率较低（通常80%以下）、磨损快、不可逆传动。五、计算题1.雷诺数计算：-雷诺数公式：Re=(ρωd^2η)/μ-ω=2πn/60=40πrad/s-Re=(40π×50×10^(-3)×40×10^(-3)×0.06)/(0.06×10^(-3))=4.19×10^5>2000（水力润滑）-结论：油环润滑状态良好。2.齿面接触强度：-接触应力公式：σH=612√(TP/Z1Z2)-σH=612√(10×10^3×3)/(20×80)=612√5.625=1418MPa<600MPa-结论：满足要求。3.轴径计算：-扭矩公式：T=9550P/n=9550×10/600=159.17N·m-轴径公式：d≥17√(T/σ)=17√(159.17/160)=17×1.02=17.34mm-结论：轴径取18mm。六、论述题机械设计中强度、刚度、耐磨性、经济性的平衡：-强度：确保结构在载荷下不失效，通常通过加大截面或提高材料强度实现，但会增加成本。-刚度：保证结构变形在允许范围内，如轴的刚度不足会影响传动精度，但过度设计会浪费材料。-耐磨性：通过润滑、表面处理