2026年机械设计制造基础理论考试题

2026年机械设计制造基础理论考试题一、单项选择题（每题2分，共20题，合计40分）1.在机械设计中，用于连接两轴并传递扭矩的联轴器，其主要失效形式不包括以下哪项？A.轴向过载断裂B.径向磨损C.齿面胶合D.轴承过热2.某轴的许用弯曲应力为160MPa，若其危险截面上的弯矩为100kN·mm，轴的直径为30mm，则该轴的弯曲强度是否满足要求？（取安全系数为1.5）A.满足B.不满足C.无法判断D.取决于材料种类3.在齿轮设计中，若齿面接触应力超过材料的许用接触应力，以下哪种措施最有效？A.增加齿宽B.减少模数C.提高齿面硬度D.增大齿数4.滚动轴承的预紧主要是为了提高其：A.承载能力B.旋转精度C.寿命D.效率5.在机械加工中，若某零件的加工精度要求为IT7级，其公差带宽度约为：A.0.02mmB.0.1mmC.0.25mmD.0.5mm6.磨削加工中，砂轮硬度通常选择较硬的目的是为了：A.提高表面光洁度B.延长砂轮寿命C.增大切削力D.减少振动7.在焊接结构中，角焊缝的强度计算通常基于：A.焊脚尺寸B.焊缝长度C.焊接电流D.焊条直径8.下列哪种材料最适合用于制造高耐磨的轴承衬？A.45钢B.GCr15C.ZG45D.HT2509.在机械设计中，静载荷与动载荷的主要区别在于：A.载荷大小B.载荷作用时间C.载荷方向D.载荷频率10.某零件的表面粗糙度要求为Ra6.3μm，其对应的加工方法可能是：A.粗车B.精车C.钻孔D.拉削二、多项选择题（每题3分，共10题，合计30分）1.影响机械零件疲劳强度的主要因素包括：A.材料的疲劳极限B.应力集中系数C.工作温度D.表面粗糙度E.载荷循环特性2.在轴的结构设计中，考虑轴肩的主要目的是：A.便于安装轴承B.提高轴的强度C.便于加工D.防止应力集中E.减少变形3.滚动轴承的预紧方式主要有：A.轴向预紧B.径向预紧C.过盈配合D.螺纹预紧E.游隙调整4.机械加工中，影响加工误差的主要因素包括：A.机床精度B.刀具磨损C.工件装夹方式D.夹具刚度E.环境温度5.焊接残余应力的危害主要体现在：A.降低结构强度B.引起应力腐蚀C.导致焊接变形D.影响疲劳寿命E.降低抗冲击性能6.在机械设计中，提高零件可靠性的措施包括：A.选择合适的材料B.增大安全系数C.优化结构设计D.增加冗余设计E.降低工作载荷7.螺纹连接的失效形式主要有：A.螺栓断裂B.螺母松动C.钢丝绳拉断D.螺栓滑移E.连接面压溃8.滚动轴承的润滑方式主要有：A.油润滑B.气润滑C.干润滑D.水润滑E.化学润滑9.在机械加工中，影响表面粗糙度的主要因素包括：A.刀具几何参数B.切削速度C.进给量D.切削深度E.机床刚度10.静载荷作用下，机械零件的强度计算通常基于：A.最大应力理论B.最大剪应力理论C.纯弯曲理论D.屈曲理论E.疲劳理论三、简答题（每题5分，共6题，合计30分）1.简述机械设计中应力集中的概念及其危害，并列举常见的应力集中因素。2.解释滚动轴承的游隙及其对轴承性能的影响。3.简述机械加工中影响加工精度的主要因素及其改进措施。4.阐述焊接残余应力的产生原因及其对结构性能的影响。5.简述机械设计中安全系数的确定原则及其作用。6.解释机械零件疲劳破坏的特征及其预防措施。四、计算题（每题10分，共4题，合计40分）1.某轴的危险截面直径为40mm，承受弯曲力矩M=800N·m，材料的许用弯曲应力σp=180MPa，安全系数n=1.4。试计算该轴的弯曲强度是否满足要求。2.某齿轮传动的模数m=3mm，齿数z1=20，z2=40，材料为20CrMnTi，调质处理。若齿轮传递的扭矩T=100N·m，载荷系数K=1.2，试计算齿面接触应力σH，并判断是否满足材料的许用接触应力σHp=600MPa（取σHp=600MPa）。3.某滚动轴承的额定动载荷C=35kN，额定寿命Lh=5000h，实际工作转速n=1500r/min。若载荷系数fp=1.5，试计算该轴承的实际寿命Lh'。4.某零件的表面粗糙度要求为Ra3.2μm，采用磨削加工。若磨削速度v=30m/s，进给量f=0.02mm/str，切削深度a=0.1mm，试计算该加工过程的表面粗糙度，并判断是否满足要求。答案与解析一、单项选择题1.B解析：联轴器的主要失效形式包括轴向过载断裂、齿面胶合和轴承过热，径向磨损不属于其主要失效形式。2.A解析：轴的弯曲应力σ=32M/(πd³)=32×100×10³/(π×30³)=116.8MPa<160MPa，满足强度要求。3.C解析：提高齿面硬度可以有效提高材料的许用接触应力，从而避免齿面接触应力超过许用值。4.B解析：滚动轴承的预紧主要是为了提高其旋转精度，预紧可以消除轴承内部的间隙，使滚动体与内外圈均匀接触。5.B解析：IT7级的公差带宽度约为0.1mm，介于IT6和IT8之间。6.B解析：磨削加工中，砂轮硬度较硬可以提高砂轮的耐磨性，延长其使用寿命。7.A解析：角焊缝的强度计算通常基于焊脚尺寸，焊脚尺寸越大，焊缝强度越高。8.B解析：GCr15是一种高碳铬轴承钢，具有高耐磨性和高接触疲劳强度，最适合用于制造轴承衬。9.B解析：静载荷是指作用时间较长的载荷，动载荷是指作用时间较短的载荷，两者主要区别在于作用时间。10.B解析：Ra6.3μm属于中等粗糙度，对应的加工方法可能是精车、铣削或拉削。二、多项选择题1.A,B,D,E解析：材料的疲劳极限、应力集中系数、表面粗糙度和载荷循环特性都会影响机械零件的疲劳强度。2.A,B,D解析：轴肩主要用于便于安装轴承、提高轴的强度和防止应力集中。3.A,B,E解析：滚动轴承的预紧方式主要有轴向预紧、径向预紧和游隙调整。4.A,B,C,E解析：机床精度、刀具磨损、工件装夹方式和环境温度都会影响加工误差。5.A,B,C,D,E解析：焊接残余应力会导致结构强度降低、应力腐蚀、焊接变形、降低疲劳寿命和抗冲击性能。6.A,B,C,D解析：选择合适的材料、增大安全系数、优化结构设计和增加冗余设计都可以提高零件可靠性。7.A,B,D,E解析：螺纹连接的失效形式包括螺栓断裂、螺母松动、螺栓滑移和连接面压溃。8.A,B,C解析：滚动轴承的润滑方式主要有油润滑、气润滑和干润滑。9.A,B,C,E解析：刀具几何参数、切削速度、进给量和机床刚度都会影响表面粗糙度。10.A,B,C解析：静载荷作用下，机械零件的强度计算通常基于最大应力理论、最大剪应力理论和纯弯曲理论。三、简答题1.应力集中的概念及其危害、常见因素应力集中是指材料在局部区域应力显著增大的现象，通常由几何不连续（如孔洞、缺口）、材料不均匀或载荷不均匀引起。危害包括：降低零件疲劳强度、易导致裂纹萌生和扩展、影响接触应力分布。常见因素包括：孔边、键槽、圆角、台阶、表面粗糙度等。2.滚动轴承的游隙及其对性能的影响游隙是指滚动体与内外圈之间的间隙，分为径向游隙和轴向游隙。游隙对性能的影响：-游隙过大：导致轴承振动、噪音增加，旋转精度下降。-游隙过小：摩擦力增大，温升过高，易卡死。合理游隙可保证轴承的旋转精度、承载能力和寿命。3.影响加工精度的因素及改进措施主要因素：机床精度、刀具磨损、工件装夹方式、夹具刚度、环境温度等。改进措施：-提高机床精度和刚度。-选择合适的刀具材料和几何参数。-优化装夹方式，减少变形。-控制环境温度和振动。4.焊接残余应力的产生原因及影响产生原因：焊接过程中热量分布不均导致材料膨胀和收缩不均匀，形成残余应力。影响：-导致结构变形和翘曲。-降低疲劳寿命和抗应力腐蚀能力。-易萌生裂纹。预防措施：反变形、预热、后热处理等。5.安全系数的确定原则及作用确定原则：基于材料性能、载荷条件、工作环境、加工工艺等因素，综合考虑可靠性、经济性和安全性。作用：-补偿材料性能的不确定性。-考虑载荷和计算模型的不精确性。-提高零件的可靠性和安全性。6.机械零件疲劳破坏的特征及预防措施特征：-疲劳裂纹通常起源于应力集中部位（如孔边、缺口）。-疲劳破坏具有渐进性，经历裂纹萌生、扩展和断裂三个阶段。-破坏前无明显征兆。预防措施：-提高表面光洁度，避免应力集中。-选择合适的材料，提高疲劳极限。-控制工作应力，避免过载。四、计算题1.轴的弯曲强度计算σ=32M/(πd³)=32×800×10³/(π×40³)=63.7MPa<180MPa，满足强度要求。2.齿轮齿面接触应力计算σH=σHp×Zε×