(2025年)机械试题及答案

(2025年)机械试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.某机械传动系统中，一对直齿圆柱齿轮传动的模数m=3mm，小齿轮齿数z1=20，大齿轮齿数z2=60，其中心距a为（）。A.120mmB.150mmC.180mmD.210mm2.下列材料中，适合用于制造承受冲击载荷的机械零件的是（）。A.灰铸铁B.45钢（正火）C.20CrMnTi（渗碳淬火）D.Q235钢3.滚动轴承的基本额定寿命是指（）。A.一组相同轴承中10%的轴承发生点蚀前的总转数B.一组相同轴承中90%的轴承发生点蚀前的总转数C.单个轴承在额定载荷下的寿命D.单个轴承在最大工作载荷下的寿命4.螺纹连接中，采用双螺母防松的方法属于（）。A.摩擦防松B.机械防松C.永久防松D.破坏螺纹副防松5.某轴的材料为40Cr，经调质处理后硬度为280HBS，其主要目的是（）。A.提高表面硬度和耐磨性B.获得良好的综合力学性能C.消除内应力D.提高心部强度6.在机械制造中，加工精度是指（）。A.零件加工后的实际几何参数与理想几何参数的接近程度B.零件加工后的表面粗糙度C.零件加工后的尺寸误差D.零件加工后的形状误差7.带传动中，弹性滑动的主要原因是（）。A.带的预紧力不足B.带与带轮间的摩擦力不够C.带的材料弹性变形D.带的长度不一致8.下列刀具材料中，硬度最高的是（）。A.高速钢B.硬质合金C.陶瓷D.立方氮化硼（CBN）9.机械设计中，许用应力[σ]与材料的极限应力σlim的关系为（）。A.[σ]=σlim/安全系数SB.[σ]=σlim×安全系数SC.[σ]=σlim+安全系数SD.[σ]=σlim-安全系数S10.某齿轮传动的接触疲劳强度校核公式为σH=ZE√(KFt(u+1)/(bd1u))≤[σH]，其中ZE是（）。A.弹性影响系数B.接触疲劳强度系数C.载荷系数D.齿数比系数二、填空题（每空1分，共20分）1.机械零件的主要失效形式包括断裂、表面损伤、变形和（）。2.材料的强度指标主要有抗拉强度σb和（）。3.滚动轴承的基本额定动载荷C是指轴承在额定寿命L10=（）转时能承受的最大载荷。4.螺纹连接的预紧力过大可能导致（）或螺栓断裂。5.齿轮传动中，齿面疲劳点蚀通常发生在（）部位。6.轴按受载情况可分为心轴、传动轴和（）。7.机械加工中，粗基准的选择原则包括保证加工表面与非加工表面的位置精度、（）和避免重复使用。8.带传动的最大有效拉力Fec与初拉力F0、摩擦系数f及包角α的关系为Fec=（）。9.材料力学中，第三强度理论（最大切应力理论）的相当应力σr3=（）。10.刀具的前角γ0增大时，切削力（），但刀具强度降低。11.机械振动按振动系统的自由度可分为单自由度振动、多自由度振动和（）。12.滑动轴承的主要失效形式包括磨损、胶合和（）。13.渐开线齿轮的正确啮合条件是（）和压力角相等。14.机械制造工艺过程中的工序是指一个（或一组）工人在一个工作地点对一个（或同时对几个）工件所连续完成的那部分工艺过程。15.金属切削过程中，切屑的类型主要有带状切屑、节状切屑、粒状切屑和（）。16.液压传动中，液体的压力主要由（）决定。17.平面四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和，则最短杆为连架杆时，机构为（）。18.机械零件的表面粗糙度参数中，轮廓算术平均偏差的符号是（）。19.齿轮的模数m是指（）除以π所得的商。20.机械系统的可靠性是指系统在规定的条件下和规定的（）内完成规定功能的能力。三、简答题（每题6分，共30分）1.简述机械设计中“等强度设计”的含义及其工程意义。2.说明动平衡与静平衡的区别，并列举至少两种需要动平衡的机械零件。3.分析影响滚动轴承寿命的主要因素，并提出提高寿命的措施。4.比较铸造、锻造和焊接三种成型工艺的特点及适用场合。5.解释切削用量三要素（切削速度vc、进给量f、背吃刀量ap）对切削温度的影响规律。四、计算题（共30分）1.（10分）某减速箱输入轴由电动机驱动，传递的功率P=15kW，转速n=960r/min，轴的材料为45钢（σb=600MPa，σ-1=275MPa，τ-1=155MPa），许用弯曲应力[σ-1b]=60MPa，许用扭转切应力[τ]=40MPa。轴的危险截面处直径d=40mm，弯矩M=300N·m，扭矩T=150N·m。试校核该轴的强度（按第三强度理论计算）。2.（10分）设计一对闭式软齿面直齿圆柱齿轮传动，已知传递的功率P=10kW，小齿轮转速n1=750r/min，传动比i=3，载荷平稳，单向传动，寿命Lh=10000h。小齿轮材料为40Cr（调质，硬度260HBS），大齿轮材料为45钢（调质，硬度220HBS），接触疲劳许用应力[σH1]=600MPa，[σH2]=550MPa，弯曲疲劳许用应力[σF1]=180MPa，[σF2]=160MPa。取载荷系数K=1.2，齿数比u=i=3，齿宽系数φd=0.8，弹性影响系数ZE=189.8MPa^0.5，接触疲劳强度公式为σH=ZE√(2KTi(u+1)/(φdz1²m³u))≤[σH]（注：此处公式为简化形式，实际应使用标准公式）。试计算齿轮的模数m（取标准值）和小齿轮齿数z1（z1=20~40）。3.（10分）某螺栓连接承受横向工作载荷F=5000N，采用4个M16（d1=13.835mm）的普通螺栓（材料为Q235，σs=235MPa，安全系数S=2.5），接合面间摩擦系数f=0.15，可靠性系数Kf=1.2。试校核该螺栓连接的强度（预紧力F0需满足fF0z≥KfF，螺栓的拉应力σ=4F0/(πd1²)≤[σ]，[σ]=σs/S）。答案一、单项选择题1.A2.C3.B4.A5.B6.A7.C8.D9.A10.A二、填空题1.功能失效2.屈服强度σs3.10^64.螺纹滑扣5.节线附近6.转轴7.选择毛坯制造中质量较好的表面8.2F0(1-e^(-fα))/(1+e^(-fα))9.√(σ1²+4τ²)（或σ1-σ3）10.减小11.连续系统振动12.疲劳剥落13.模数相等14.工艺过程15.崩碎切屑16.负载17.曲柄摇杆机构18.Ra19.分度圆直径20.时间三、简答题1.等强度设计指机械零件各截面或各部位的实际应力均接近材料的许用应力，避免局部应力过高或材料浪费。工程意义：提高材料利用率，降低零件重量和成本，避免因局部弱区导致的整体失效。2.区别：静平衡仅需平衡离心力（合力为零），适用于轴向尺寸较小的盘类零件；动平衡需同时平衡离心力和离心力矩（合力与合力矩均为零），适用于轴向尺寸较大的回转零件。需动平衡的零件：汽轮机转子、电机主轴、汽车传动轴。3.主要因素：载荷大小与性质（载荷越大，寿命越短）、转速（转速越高，寿命越短）、润滑条件（润滑不良加剧磨损）、安装精度（偏斜或过紧导致附加载荷）、材料与热处理（材料强度和硬度影响抗点蚀能力）。提高措施：合理选择轴承类型和尺寸，保证安装精度，改善润滑（使用高粘度润滑油或添加剂），采用表面强化处理（如渗碳淬火）。4.铸造：液态成型，适用于复杂形状零件（如箱体），但力学性能较低；锻造：塑性变形成型，改善内部组织，力学性能好，适用于承受冲击的零件（如轴类）；焊接：通过加热或加压连接，适用于大型结构或异种材料连接（如桥梁、锅炉），但存在焊接应力和变形。5.切削速度vc：vc增大，切削温度显著升高（主导因素）；进给量f：f增大，切削温度升高但幅度小于vc；背吃刀量ap：ap增大，切削温度略有升高（因散热面积增加）。规律：vc影响最大，f次之，ap最小。四、计算题1.解：轴的当量弯矩Me=√(M²+(αT)²)，取α=0.6（脉动循环扭矩），则：Me=√(300²+(0.6×150)²)=√(90000+8100)=√98100≈313.2N·m弯曲应力σ=32Me/(πd³)=32×313.2/(π×40³×10^-9)=(10022.4)/(π×64×10^-6)≈(10022.4)/(2.01×10^-4)≈49.8×10^6Pa=49.8MPaτ=16T/(πd³)=16×150/(π×40³×10^-9)=2400/(π×64×10^-6)≈2400/(2.01×10^-4)≈11.9×10^6Pa=11.9MPa按第三强度理论，σr3=√(σ²+4τ²)=√(49.8²+4×11.9²)=√(2480+566)=√3046≈55.2MPa≤[σ-1b]=60MPa，强度足够。2.解：传递的扭矩T1=9550×10³×P/n1=9550×10³×10/750≈127333N·mm接触疲劳强度校核公式取[σH]=min{[σH1],[σH2]}=550MPa代入公式：550≥189.8×√(2×1.2×127333×(3+1)/(0.8×z1²×m³×3))化简得：(550/189.8)²≥(2×1.2×127333×4)/(0.8×3×z1²×m³)(2.897)²≥(1222400)/(2.4×z1²×m³)8.39≥509333/(z1²×m³)z1²×m³≥509333/8.39≈60700取z1=25（在20~40范围内），则m³≥60700/25²=60700/625≈97.12，m≥4.6mm，取标准模数m=5mm。验证：z1=25，m=5mm，d1=mz1=125mm，b=φd×d1=0.8×125=100mm实际σH=189.8×√(2×1.2×127333×4/(0.8×25²×5³×3))=189.8×√(1222400/(0.8×625×375×3))=189.8×√(1222400/562500)