2025年机械设计考试题库及答案

2025年机械设计考试题库及答案一、选择题（每题2分，共20分）1.下列螺纹连接防松方法中，属于机械防松的是（）。A.双螺母防松B.弹性垫圈防松C.止动垫圈防松D.胶接防松答案：C2.带传动中，当传递的功率超过临界值时，带传动会发生（）。A.弹性滑动B.打滑C.疲劳断裂D.磨损答案：B3.一对标准直齿圆柱齿轮传动，若中心距不变，增大模数m，则（）。A.齿数z1、z2减小，齿根弯曲强度提高B.齿数z1、z2增大，齿根弯曲强度降低C.齿数z1、z2不变，接触强度提高D.齿数z1、z2减小，接触强度降低答案：A4.滚动轴承的基本额定寿命是指（）。A.一批同型号轴承中10%发生点蚀前的总转数B.单个轴承发生点蚀前的总转数C.一批同型号轴承中90%发生点蚀前的总转数D.单个轴承达到额定动载荷时的寿命答案：A5.轴的材料选用45钢并进行调质处理，主要目的是（）。A.提高表面硬度B.提高整体综合力学性能C.提高耐磨性D.提高耐腐蚀性答案：B6.滑动轴承的宽径比B/d过大时，最可能导致（）。A.油膜承载能力下降B.散热困难，温升过高C.轴颈对中性差D.润滑油泄漏增加答案：B7.平键连接中，键的主要失效形式是（）。A.键的剪切破坏B.键的挤压破坏C.轮毂的挤压破坏D.轴的剪切破坏答案：C8.齿轮传动中，齿面接触疲劳强度主要与（）有关。A.模数mB.齿数zC.分度圆直径dD.齿宽b答案：C9.对于受轴向变载荷的紧螺栓连接，提高其疲劳强度的有效措施是（）。A.增大螺栓刚度，减小被连接件刚度B.减小螺栓刚度，增大被连接件刚度C.同时增大螺栓和被连接件刚度D.同时减小螺栓和被连接件刚度答案：B10.蜗杆传动中，为了提高传动效率，最有效的方法是（）。A.增大蜗杆头数z1B.增大模数mC.减小蜗杆分度圆直径d1D.提高蜗杆转速答案：A二、填空题（每空1分，共15分）1.螺纹连接的预紧力过大可能导致__________，过小可能导致__________。答案：螺栓过载断裂；连接松动2.带传动的弹性滑动是由__________引起的，是__________（可避免/不可避免）的。答案：带的弹性变形和拉力差；不可避免3.齿轮的齿面失效形式主要有__________、__________、__________和磨损。答案：点蚀；胶合；塑性变形4.滚动轴承的基本额定动载荷C是指__________。答案：一批同型号轴承中90%寿命不低于106转时所能承受的最大载荷5.轴的弯扭合成强度校核中，当量弯矩的计算公式为__________，其中α是__________。答案：Mv=√(M²+(αT)²)；扭矩折合为弯矩的修正系数6.滑动轴承的三个主要设计参数是__________、__________和__________。答案：平均压强p；速度v；pv值三、简答题（每题6分，共30分）1.简述螺纹连接防松的必要性及常用防松方法。答案：必要性：螺纹连接在冲击、振动或变载荷作用下，螺旋副间的摩擦力可能减小或消失，导致连接松动，影响正常工作甚至引发事故。常用方法：①摩擦防松（如双螺母、弹性垫圈）；②机械防松（如止动垫圈、开口销）；③永久防松（如胶接、焊接）。2.比较带传动与链传动的优缺点。答案：带传动优点：传动平稳、噪声小、能缓冲吸振、过载打滑保护；缺点：传动比不准确、效率较低、寿命较短。链传动优点：传动比准确、效率高、承载能力大、适合恶劣环境；缺点：传动不平稳、有冲击噪声、需要润滑。3.齿轮传动中，为什么需要进行齿向修形？答案：齿向修形是为了补偿齿轮受载后的弹性变形、安装误差及热变形等引起的齿向载荷分布不均现象，使载荷沿齿宽方向均匀分布，避免局部过载，提高齿轮的接触强度和寿命。4.滚动轴承的基本额定寿命与额定动载荷的关系是什么？当实际载荷小于额定动载荷时，轴承寿命一定大于基本额定寿命吗？答案：关系：L10=(C/P)^ε×106转（ε为寿命指数，球轴承ε=3，滚子轴承ε=10/3）。当实际载荷P<C时，理论寿命L10>(C/P)^ε×106转，即大于基本额定寿命；但实际寿命还受润滑、安装、维护等因素影响，可能因其他失效形式（如磨损、胶合）提前失效，故不一定绝对大于。5.轴的结构设计需要满足哪些基本要求？答案：①轴和轴上零件有准确的定位和可靠的固定（轴向、周向）；②轴的形状和尺寸应便于加工和装配；③减少应力集中，提高疲劳强度；④满足刚度和振动稳定性要求；⑤经济性（材料选择、工艺性）。四、计算题（共35分）1.（10分）某受轴向静载荷的紧螺栓连接，螺栓材料为45钢（σs=360MPa），许用安全系数[S]=3，螺栓小径d1=10.106mm，被连接件结合面间摩擦系数f=0.15，可靠性系数Kf=1.2，求该连接能传递的最大横向载荷F。解：螺栓所需预紧力F0≥KfF/(f×z)（z=1，单螺栓）螺栓许用拉应力[σ]=σs/[S]=360/3=120MPa预紧力F0≤[σ]×πd1²/4=120×π×10.106²/4≈9680N联立得F≤F0×f×z/Kf=9680×0.15×1/1.2=1210N答：最大横向载荷为1210N。2.（12分）一对标准直齿圆柱齿轮传动，模数m=4mm，齿数z1=20，z2=60，齿宽b=80mm，小齿轮转速n1=1450r/min，传递功率P=10kW，齿轮材料为40Cr（表面淬火，HRC50~55），小齿轮σHlim1=1200MPa，大齿轮σHlim2=1100MPa，接触疲劳安全系数SH=1.1，弹性影响系数ZE=189.8√(MPa)，齿数比u=z2/z1=3，节点区域系数ZH=2.5，试校核其接触疲劳强度。解：转矩T1=9550×P/n1=9550×10/1450≈65.86N·m=65860N·mm圆周力Ft=2T1/d1=2×65860/(mz1)=2×65860/(4×20)=1646.5N接触应力σH=ZHZE√(Ft(u+1)/(bd1u))=2.5×189.8×√(1646.5×(3+1)/(80×(4×20)×3))计算d1=mz1=80mm，代入得：σH≈2.5×189.8×√(1646.5×4/(80×80×3))≈2.5×189.8×√(6586/19200)≈2.5×189.8×0.585≈278.5MPa许用接触应力[σH]=σHlim/SH，取较小值[σH]=1100/1.1=1000MPa因σH=278.5MPa<[σH]=1000MPa，故接触疲劳强度满足。3.（13分）某转轴的危险截面处，弯矩M=500N·m，扭矩T=300N·m，轴的直径d=40mm，材料为45钢（σb=650MPa，σ-1=275MPa，τ-1=155MPa），弯曲应力集中系数Kσ=1.5，扭转应力集中系数Kτ=1.3，尺寸系数εσ=0.85，ετ=0.80，表面质量系数βσ=βτ=0.9，许用安全系数[S]=1.5，试校核该截面的疲劳强度。解：弯曲应力σa=M/(0.1d³)=500×10³/(0.1×40³)=500000/(6400)=78.125MPa扭转切应力τa=T/(0.2d³)=300×10³/(0.2×40³)=300000/(12800)=23.4375MPa弯曲应力的平均应力σm=0（对称循环），扭转切应力的平均应力τm=0弯曲疲劳安全系数Sσ=σ-1/((Kσ/(εσβσ))σa)=275/((1.5/(0.85×0.9))×78.125)≈275/((1.5/0.765)×78.125)≈275/(1.96×78.125)≈275/153.1≈1.80扭转疲劳安全系数Sτ=τ-1/((Kτ/(ετβτ))τa)=155/((1.3/(0.80×0.9