2026年机械设计基础零件设计题目集

2026年机械设计基础零件设计题目集一、选择题（每题2分，共20题）说明：本题型考察基础概念和设计原则，结合中国制造业特点命题。1.某重型机械齿轮轴设计，要求传递功率大、转速低，优先选用哪种材料？A.45钢调质B.40Cr渗碳淬火C.QT600-3D.30CrMnTi高频淬火答案：B2.零件表面粗糙度Ra=0.8μm，适用于哪种工况？A.轴承配合表面B.减速器箱体结合面C.螺纹连接面D.滚动导轨面答案：A3.螺栓连接强度计算中，当螺栓预紧力较大时，应优先考虑哪种失效形式？A.剪切破坏B.拉伸破坏C.扭剪破坏D.疲劳破坏答案：D4.某机床导轨要求耐磨、低摩擦，最适合采用哪种表面处理？A.镀铬B.氮化C.热喷涂D.表面淬火答案：B5.零件疲劳强度计算中，循环特征r=0时，属于哪种载荷？A.对称循环B.脉动循环C.静载荷D.变载荷答案：A6.某汽车变速箱轴承受交变载荷，设计寿命要求10年，属于哪种寿命等级？A.L10B.L50C.L100D.L30答案：A7.零件刚度计算中，梁的挠度与以下哪个因素成正比？A.载荷B.长度C.截面惯性矩D.以上都是答案：D8.某精密仪器轴承座设计，要求抗震动，应优先考虑哪种结构？A.薄壁结构B.骨架结构C.筒状结构D.网格结构答案：B9.零件密封设计，用于高温高压场合，最适合哪种密封形式？A.O型圈B.橡胶密封C.机械密封D.填料密封答案：C10.零件焊接设计，材料为Q345钢，焊接后应优先进行哪种处理？A.正火B.回火C.淬火D.调质答案：B二、简答题（每题5分，共6题）说明：本题型考察设计原理和工程应用，结合中国制造业实际案例命题。1.简述机械零件疲劳破坏的特征及预防措施。答案：疲劳破坏特征：①裂纹起源于表面或内部缺陷；②破坏前无明显预兆；③载荷循环次数多时发生。预防措施：①提高表面质量（抛光、氮化）；②避免应力集中（圆角过渡）；③选用高疲劳强度的材料。2.简述滑动轴承润滑方式的选择依据及常用润滑剂。答案：选择依据：①载荷大小（重载用油浴）；②转速（高速用喷油）；③环境温度（低温用脂）。常用润滑剂：油（矿物油、合成油）、脂（钙基、锂基）。3.简述螺栓连接预紧力的作用及测量方法。答案：作用：①防止连接松动；②提高连接刚度。测量方法：①测力矩法；②转角法；③测量伸长量。4.简述零件结构工艺性设计要点。答案：①减少加工量（如简化外形）；②避免应力集中（如圆角过渡）；③便于装配（如倒角、沉孔）；④材料经济性。5.简述齿轮材料的选择原则及常用热处理方法。答案：原则：①软齿面（调质+渗碳）用于重载低速；②硬齿面（淬火）用于高速精密。常用热处理：渗碳淬火、高频淬火、火焰淬火。6.简述弹簧设计中的强度与刚度计算要点。答案：强度计算：①拉压弹簧按总拉力校核；②扭转弹簧按最大扭矩校核。刚度计算：①刚度k与弹簧指数C成正比；②刚度计算公式k=Gd^4/(8D^3n)。三、计算题（每题10分，共4题）说明：本题型考察工程计算能力，结合实际工况命题。1.某减速器输出轴直径d=40mm，传递功率P=10kW，转速n=300r/min，材料为45钢调质，校核其扭转强度（τ=16T/πd^3）。答案：扭矩T=9550P/n=9550×10/300=318.3N·m；τ=16×318.3/(π×40^3)=3.14MPa<60MPa（45钢调质强度极限σb=600MPa，τ=0.6σb），安全。2.某机床导轨长度L=800mm，载荷F=50kN，导轨宽度b=80mm，材料HT250，校核其弯曲强度（σ=M/W，W=bh^2/6）。答案：弯矩M=F×L/4=50×800/4=10kN·m；W=80×80^2/6=8533.3mm^3；σ=10×10^6/8533.3=117.4MPa<250MPa（HT250强度极限），安全。3.某螺栓连接预紧力F=30kN，螺栓直径M12，材料Q235，校核其拉伸强度（σ=F/A，A=πd^2/4）。答案：截面积A=π×12^2/4=113.1mm^2；σ=30×10^3/113.1=26.5MPa<215MPa（Q235屈服极限），安全。4.某矩形截面梁（b=60mm，h=120mm）承受均布载荷q=5kN/m，跨度l=1m，校核其挠度（δ=5ql^4/384EI）。答案：惯性矩I=bh^3/12=60×120^3/12=1.152×10^6mm^4；挠度δ=5×5×10^3×1^4/(384×70×10^9×1.152×10^6)=0.001mm（假设E=70GPa），满足精密仪器要求。四、设计题（每题15分，共2题）说明：本题型考察综合设计能力，结合中国制造业实际需求命题。1.设计某工程机械齿轮轴（材料40Cr，转速600r/min，传递功率15kW），要求：①绘制轴系结构简图；②计算危险截面直径；③确定键连接参数。答案：①结构简图（轴肩、键槽、退刀槽）；②扭矩T=9550×15/600=238.9N·m；τ=16T/πd^3≤60MPa，d≥31.5mm；③键连接：选A型平键b=8mm，h=5mm，l=40mm。2.设计某食品机械输送带滚筒轴承座（材料HT250，载荷F=20kN，转速150r/min），要求：①确定轴承类型及型号；②绘制轴承座结构简图；③校核轴承座孔壁强度。答案：①选深沟球轴承6210（载荷适