2026年机械设计基础试题及答案

2026年机械设计基础试题及答案一、单项选择题（每题2分，共10分）1.普通螺栓连接中，若被连接件受横向载荷作用，当采用普通螺栓时，其主要失效形式为（）。A.螺栓杆剪切破坏B.被连接件挤压破坏C.螺栓杆拉断D.螺纹部分压溃答案：C2.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.带的材料不符合要求D.带的紧边与松边拉力差引起的弹性变形差异答案：D3.一对标准直齿圆柱齿轮传动，若增大模数而保持齿数不变，则（）。A.齿根弯曲疲劳强度降低B.齿面接触疲劳强度提高C.传动中心距减小D.重合度显著增加答案：B4.滚动轴承的基本额定寿命是指同一批轴承中（）的轴承能达到的寿命。A.90%B.95%C.99%D.100%答案：A5.轴的结构设计中，轴肩的主要作用是（）。A.提高轴的强度B.便于轴的加工C.实现零件的轴向定位D.减小应力集中答案：C二、填空题（每空1分，共10分）1.机械零件的主要失效形式包括断裂、表面破坏、变形和（）。2.螺纹连接防松的根本目的是防止螺纹副的（）。3.齿轮传动中，齿面接触疲劳强度主要与（）和齿宽有关。4.滑动轴承的润滑目的是减小摩擦、降低磨损和（）。5.轴按承载性质可分为心轴、转轴和（）。6.V带传动中，带的楔角为40°，而带轮的轮槽角（）40°。7.滚动轴承的基本额定动载荷是指轴承在额定寿命为（）转时能承受的最大载荷。8.链传动的主要失效形式包括链条磨损、（）和链板疲劳断裂。9.联轴器与离合器的主要区别是：联轴器需在（）时才能分离两轴。10.机械设计中，“等强度设计”的核心是使零件各截面的（）趋于相等。答案：1.功能失效；2.相对转动；3.齿面接触应力；4.散热；5.传动轴；6.小于；7.10⁶；8.链条铰链胶合；9.停机；10.危险应力三、简答题（每题5分，共15分）1.简述螺纹连接预紧的主要目的。答案：预紧的主要目的是：①增强连接的可靠性和紧密性，防止受载后被连接件间出现缝隙或相对滑移；②提高连接的刚度，预紧力使螺纹副间产生摩擦力，可抑制受载时的变形；③对于受拉螺栓，适当预紧可减小工作载荷变化时的应力幅，提高疲劳强度。2.比较齿轮传动中硬齿面与软齿面的设计特点。答案：硬齿面（齿面硬度＞350HBS）齿轮的设计特点：①先热处理（淬火、渗碳等）后精加工（磨齿），齿面硬度高，承载能力大；②设计时通常按弯曲疲劳强度计算模数，再校核接触疲劳强度；③适用于重载、高速或结构紧凑的场合。软齿面（齿面硬度≤350HBS）齿轮的设计特点：①先精加工后热处理（正火、调质），齿面硬度较低；②设计时通常按接触疲劳强度计算中心距或分度圆直径，再校核弯曲疲劳强度；③适用于一般载荷和速度的场合。3.分析滚动轴承寿命计算中“当量动载荷”的意义及计算原则。答案：当量动载荷是将实际复杂载荷（径向、轴向、冲击等）折算为与基本额定动载荷条件（纯径向或纯轴向载荷、稳定载荷）等效的假想载荷。计算原则：①对于仅受径向载荷的向心轴承，当量动载荷P=Fr；②对于同时受径向和轴向载荷的轴承，需考虑轴向载荷对寿命的影响，P=XFr+YFa（X为径向载荷系数，Y为轴向载荷系数）；③若有冲击或振动，需引入载荷系数fP，P=fP(XFr+YFa)；④当量动载荷应不小于轴承实际承受的最大载荷。四、计算题（共25分）1.（10分）某受轴向工作载荷的普通螺栓连接，螺栓材料为45钢（σs=360MPa），许用安全系数[S]=3，螺栓小径d1=15.294mm。已知预紧力F0=8000N，工作载荷F=5000N，残余预紧力F'=6000N。试校核螺栓的强度。解：螺栓所受总拉力F2=F'+F=6000+5000=11000N（2分）螺栓的许用拉应力[σ]=σs/[S]=360MPa/3=120MPa（2分）螺栓的应力截面积A=πd1²/4=π×(15.294mm)²/4≈183.1mm²（2分）螺栓的拉应力σ=4F2/(πd1²)=4×11000N/(π×15.294²mm²)≈60.1MPa（3分）因σ=60.1MPa＜[σ]=120MPa，故螺栓强度满足要求。（1分）2.（15分）一转轴由一对30208型圆锥滚子轴承支承（基本额定动载荷Cr=59.5kN，e=0.37，当Fa/Fr＞e时，X=0.4，Y=1.6；载荷系数fP=1.2）。已知轴承1的径向载荷Fr1=4000N，轴向载荷Fa1=1200N；轴承2的径向载荷Fr2=6000N，轴向载荷Fa2=800N。试计算轴承1的寿命Lh（工作转速n=1000r/min）。解：（1）计算轴承1的当量动载荷P1首先判断Fa1/Fr1=1200/4000=0.3＜e=0.37，故X=1，Y=0（3分）P1=fP(XFr1+YFa1)=1.2×(1×4000+0×1200)=4800N（3分）（2）计算轴承寿命Lh基本额定寿命公