2026年大学机械设计基础(设计基础理论)试题及答案

2026年大学机械设计基础(设计基础理论)试题及答案一、单项选择题（本大题共15小题，每小题2分，共30分。每小题只有一个正确答案）1.带传动工作时产生弹性滑动的根本原因是A.带的预紧力不足B.带的紧边与松边存在拉力差，带为弹性体C.带与带轮间摩擦力不足D.带工作时存在离心力2.设计普通V带传动时，要求小带轮基准直径d1不小于标准规定的最小基准直径d1min，主要目的是A.防止带的离心力过大B.避免带发生打滑失效C.减小带的弯曲应力，提高带的寿命D.增大带传动的包角，提高传动能力3.普通平键静连接的主要失效形式是A.键发生剪切断裂B.键发生弯曲变形C.连接工作面发生压溃D.连接工作面过度磨损4.当螺纹公称直径、牙型角、线数都相同时，细牙螺纹的自锁性能相比粗牙螺纹A.更好B.更差C.相同D.不一定5.受轴向变载荷的紧螺栓连接，若保持预紧力和总载荷不变，增大被连接件刚度会使螺栓的疲劳强度A.降低B.提高C.不变D.无法确定6.采用范成法加工标准渐开线直齿圆柱齿轮，不发生根切的最少齿数是A.12B.15C.17D.207.一对闭式软齿面直齿圆柱齿轮传动，其最主要的失效形式是A.轮齿弯曲折断B.齿面疲劳点蚀C.齿面磨粒磨损D.齿面热胶合8.一对齿轮啮合传动时，齿根弯曲应力的变化特性属于A.对称循环变应力B.脉动循环变应力C.静应力D.非对称循环变应力9.曲柄摇杆机构中，曲柄为原动件时，最小传动角出现在哪个位置A.曲柄与连杆共线B.曲柄与机架共线C.摇杆处于左极限位置D.摇杆处于右极限位置10.凸轮机构中，从动件采用等速运动规律运动时，产生的冲击类型是A.刚性冲击B.柔性冲击C.无冲击D.同时存在刚性冲击和柔性冲击11.滚动轴承基本额定寿命的定义中，基本额定动载荷C对应的额定寿命是多少转A.10^5B.10^6C.10^7D.90×10^612.某机构要求轴承主要承受径向载荷，轴向载荷很小，工作转速高，轴刚度大，应优先选用的轴承类型是A.圆锥滚子轴承B.推力球轴承C.深沟球轴承D.角接触球轴承13.渐开线齿廓的形状完全取决于哪个参数A.模数B.分度圆直径C.基圆直径D.齿数14.满足杆长条件的铰链四杆机构，取最短杆的对边杆为机架，机构类型为A.曲柄摇杆机构B.双曲柄机构C.双摇杆机构D.曲柄滑块机构15.蜗杆传动中，正确的啮合关系是A.蜗杆的轴向模数等于蜗轮的端面模数，蜗杆轴向齿形角等于蜗轮端面齿形角B.蜗杆的端面模数等于蜗轮的轴向模数，蜗杆端面齿形角等于蜗轮轴向齿形角C.蜗杆的轴向模数等于蜗轮的轴向模数，齿形角相等D.蜗杆的端面模数等于蜗轮的端面模数，齿形角相等二、多项选择题（本大题共5小题，每小题3分，共15分。多选、少选、错选均不得分）1.下列关于带传动打滑的描述，正确的有A.打滑是带传动的失效形式之一B.打滑可以通过设计避免C.打滑总是首先发生在小带轮上D.打滑会造成带的严重磨损E.弹性滑动就是打滑的一种特殊形式2.滚动轴承正常工作条件下的主要失效形式有A.滚道疲劳点蚀B.滚动体塑性变形C.滚动体胶合D.轴承磨损E.保持架断裂3.凸轮机构按从动件的结构形式分类，可分为A.尖顶从动件B.滚子从动件C.平底从动件D.盘形凸轮从动件E.移动从动件4.轴按照承受载荷的性质不同，可分为A.转轴B.心轴C.传动轴D.曲轴E.阶梯轴5.下列提高螺栓连接疲劳强度的措施中，正确的有A.增大螺栓刚度B.减小被连接件刚度C.减小螺栓的应力幅D.对螺栓施加预紧力E.避免应力集中三、填空题（本大题共10空，每空2分，共20分）1.在周转轮系中，转化轮系的传动比计算依据是________定理。2.凸轮机构中，从动件位移线图中最大行程称为从动件的________。3.一个铰链四杆机构存在曲柄的必要条件之一是________与最长杆的长度之和不大于其余两杆长度之和。4.齿轮传动中，保持传动比恒定不变的原因是渐开线齿廓满足________定理。5.普通V带传动中，V带的________面是工作面。6.滚动轴承的基本额定寿命是指一批相同的轴承，在相同条件下工作，其中________的轴承不发生疲劳点蚀前所能运转的总转数。7.闭式蜗杆传动中，由于齿面滑动速度大，发热量大，最容易发生的失效形式是________。8.链传动依靠链节与链轮齿的啮合传递运动和动力，因此能保证________的平均传动比。9.受横向载荷的普通螺栓连接，依靠螺栓预紧后在接合面产生的________传递载荷。10.转轴设计中，轴的直径一般从轴端到轴身逐步________，方便零件安装。四、简答题（本大题共5小题，每小题6分，共30分）1.为什么闭式软齿面齿轮传动设计时，通常按齿面接触疲劳强度设计，再校核齿根弯曲疲劳强度？2.简述滚动轴承密封装置的作用，常见的密封装置类型有哪些（列举至少3种）。3.为什么传动螺纹多用梯形螺纹，而连接螺纹多用三角形螺纹？4.铰链四杆机构中，传动角和压力角的定义是什么？它们对机构传动性能有什么影响？5.链传动为什么会产生运动不均匀性？减小这种不均匀性的措施有哪些？五、计算分析题（本大题共2小题，第一小题15分，第二小题20分，共35分）1.某气缸用普通紧螺栓连接，气缸内气体压强p=0~1.0MPa变化，气缸内径D=200mm，采用8个相同的螺栓连接，螺栓材料为45钢，屈服强度σs=355MPa，安全系数S=1.5，残余预紧力F''=1.5F，F为单个螺栓受到的工作拉力，试计算单个螺栓的总拉力，并确定螺栓所需的最小小径（不考虑应力集中，只按拉伸强度计算）。2.有一个定轴轮系，各轮齿数为：z1=20，z2=40，z2'=18，z3=36，z3'=20，z4=40，z4'=25，z5=100，已知主动轮n1=1440r/min，主动轮1从左端看顺时针转动，试求轮5的转速大小和转向。六、综合应用题（本大题共1小题，共20分）设计某转轴与齿轮之间的普通A型平键连接，已知轴径d=70mm，齿轮轮毂宽度B=90mm，传递的额定转矩T=1.2×10^6N·mm，工作时有中等冲击，键的材料为45钢，许用挤压应力[σp]=100MPa，要求：选择平键的规格尺寸，并校核该键连接的强度，若强度不足提出改进措施。参考答案一、单项选择题答案1.B2.C3.C4.A5.B6.C7.B8.A9.B10.A11.B12.C13.C14.C15.A二、多项选择题答案1.ABCD2.ABD3.ABC4.ABC5.CDE三、填空题答案1.反转法（转化轮系）2.行程3.最短杆4.齿廓啮合基本5.两侧6.90%7.齿面胶合8.准确9.摩擦力10.增大四、简答题答案1.答：闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式是齿面疲劳点蚀，点蚀是接触应力循环累积导致的接触疲劳失效，齿面接触强度是决定传动寿命的核心因素（2分）；软齿面齿轮的齿根弯曲强度通常储备充足，不容易发生轮齿折断，仅当齿数过多、模数过小时才可能出现弯曲强度不足（2分），因此设计时先按齿面接触疲劳强度计算确定齿轮的主要尺寸，再根据得到的尺寸校核齿根弯曲疲劳强度，符合失效规律，设计流程科学合理（2分）。2.答：滚动轴承密封的作用：阻止箱体内部的润滑油泄漏流出，同时阻挡外界的灰尘、水分、杂质进入轴承内腔，保证轴承良好的润滑和工作环境，延长轴承使用寿命（2分）。常见的密封类型包括：毡圈密封、唇形密封圈密封、迷宫密封、油沟密封、挡圈密封等，任意答对3种即可得4分，满分6分。3.答：三角形螺纹的牙型角大，当量摩擦系数大，摩擦阻力大，自锁性能优异，螺纹连接要求在工作载荷下不发生松脱，必须保证可靠自锁，因此连接螺纹多用三角形螺纹（3分）；梯形螺纹的牙型角小于三角形螺纹，当量摩擦系数小，摩擦阻力小，传动效率更高，且牙根厚度更大，抗弯强度和耐磨性能更好，符合传动螺纹对效率和强度的要求，因此传动螺纹多用梯形螺纹（3分）。4.答：压力角α是从动件受力方向与从动件上力作用点速度方向之间的夹角，传动角γ是压力角的余角，即γ=90°-α（2分）。传动角越大，压力角越小，机构传动时推动从动件运动的有效分力越大，阻碍运动的有害分力越小，摩擦损耗越小，传动效率越高，传动性能越好（2分）；为了保证机构正常可靠工作，设计时要求机构的最小传动角不小于许用传动角，动力传动的许用传动角一般取40°~50°（2分）。5.答：链传动的链条是由多个刚性链节铰接而成的多边形结构，链轮转动时，链条绕在链轮上形成多边形轮廓，导致链条瞬时速度和瞬时传动比随链轮转动不断变化，因此链传动天生存在运动不均匀性，这是链传动固有的特性，无法完全消除（3分）。减小运动不均匀性的措施包括：减小链条节距、增加小链轮齿数、降低工作转速、采用多排链、避免使用偶数个链轮齿数等，任意答对两点即可得3分，满分6分。五、计算分析题答案1.解：（1）计算气缸总的轴向工作载荷：=p（2）单个螺栓承受的工作拉力：F=（3）单个螺栓受到的总拉力：已知残余预紧力=1.5F，总拉力（4）螺栓的许用拉应力：[σ（5）根据拉伸强度公式计算最小小径：强度条件σ=≤[因此，螺栓所需的最小小径为7.27mm，实际可选用M10螺栓（小径8.376mm）满足要求，本题满分15分。2.解：定轴轮系总传动比公式为：==代入各轮齿数计算：==因此轮5的转速为：=（3分）转向判断：该轮系共经过4次外啮合，外啮合次数为偶数，从动轮最终转向与主动轮相同，即轮5从左端看为顺时针转动（2分），本题