2025年机械设计（零件设计原理）试题及答案

2025年机械设计（零件设计原理）试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题共30分）答题要求：本大题共10小题，每小题3分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1.机械零件设计时，首要考虑的基本要求是A.强度B.刚度C.耐磨性D.可靠性2.零件的疲劳破坏是A.静应力作用下的破坏B.交变应力作用下的破坏C.冲击载荷作用下的破坏D.随机载荷作用下的破坏3.带传动中，带的弹性滑动是A.不可避免的B.可以避免的C.取决于带的材质D.取决于带轮的材料4.链传动作用在轴和轴承上的载荷比带传动要小，这主要是因为A.链传动只用来传递较小功率B.链速较高，在传递相同功率时，圆周力小C.链传动是啮合传动，无需大的张紧力D.链的质量大，离心力大5.普通平键连接工作时，键的主要失效形式为A.键受剪切破坏B.键侧面受挤压破坏C.剪切和挤压同时破坏D.磨损和键被剪断6.设计一对减速软齿面齿轮传动时，从等强度要求出发，选择硬度时应使A.大、小齿轮的硬度相等B.小齿轮硬度高于大齿轮硬度C.大齿轮硬度高于小齿轮硬度D.小齿轮采用硬齿面，大齿轮采用软齿面7.滚动轴承中，滚动体与内外圈滚道之间的接触应力是A.静应力B.脉动循环变应力C.对称循环变应力D.无规律变应力8.蜗杆传动中，蜗杆的头数越少，则A.传动效率越高B.传动比越小C.加工越容易D.自锁性越好9.轴的结构设计中，应考虑的因素不包括A.轴上零件的定位和固定B.轴的加工工艺性C.轴的材料选择D.轴上零件的装拆方便性10.联轴器和离合器的主要作用是A.补偿两轴的综合位移B.连接两轴，传递运动和转矩C.缓和冲击和振动D.防止机器过载第II卷（非选择题共70分）11.（10分）简述机械零件设计的一般步骤。12.（15分）分析带传动中弹性滑动和打滑现象产生的原因及后果。13.（15分）某圆柱齿轮减速器，高速轴转速n1=1450r/min，传递功率P=5kW，小齿轮齿数z1=20，大齿轮齿数z2=60，模数m=4mm，齿宽b1=80mm，b2=75mm。试计算：（1）小齿轮的分度圆直径d1、齿顶圆直径da1、齿根圆直径df1；（2）大齿轮的分度圆直径d2、齿顶圆直径da2、齿根圆直径df2；（3）中心距a；（4）计算该齿轮传动的圆周力Ft，并判断小齿轮齿面接触应力与大齿轮齿面接触应力的大小关系。14.（15分）材料：有一减速器中的轴，工作时承受交变弯曲应力和扭转应力。已知轴的材料为45钢，调质处理，其屈服强度σs=360MPa，抗拉强度σb=650MPa。轴所受的最大弯曲应力σmax=100MPa，最小弯曲应力σmin=-50MPa，最大扭转应力τmax=50MPa。问题：试用第三强度理论计算该轴的当量应力，并判断该轴是否安全（许用应力[σ]=110MPa）。15.（15分）材料：某机器中有一对闭式软齿面圆柱齿轮传动，已知传递功率P=7.5kW，小齿轮转速n1=960r/min，传动比i=3，载荷平稳。小齿轮材料为45钢，调质处理，硬度为240HBS；大齿轮材料为45钢，正火处理，硬度为200HBS。问题：试设计这对齿轮传动，包括确定模数、齿数、分度圆直径、齿宽等参数。答案1.A2.B3.A4.C5.B6.B7.B8.D9.C10.B11.机械零件设计的一般步骤：确定零件的工作要求和工作条件；选择合适的材料；进行结构设计；计算作用在零件上的载荷；对零件进行强度、刚度等方面的计算；优化设计方案；绘制零件工作图及编写设计说明书。12.弹性滑动原因：带具有弹性且紧边和松边存在拉力差。后果：使传动比不准确，降低传动效率。打滑原因：过载。后果：带磨损加剧，严重时使传动失效。13.（1）d1=mz1=4×20=80mm，da1=d1+2ham=80+2×1×4=88mm，df1=d1-2hfm=80-2×1.25×4=70mm；（2）d2=mz2=4×60=240mm，da2=d2+2ham=240+2×1×4=248mm，df2=d2-2hfm=240-2×1.25×4=230mm；（3）a=(d1+d2)/2=(80+240)/2=160mm；（4）Ft=2T1/d1，T1=9550P/n1=9550×5/1450=32.93N·m，Ft=2×32.93/0.08=823.25N。小齿轮齿面接触应力与大齿轮齿面接触应力相等。14.按第三强度理论，σe=√(σ²+4τ²)，σ=(σmax+σmin)/2=(100-50)/2=25MPa，τ=τmax=50MPa，σe=√(25²+4×50²)=103.1MPa＞[σ]=110MPa，轴不安全。15.由P=9.55×10^6P/n1得T1=9.55×10^6×7.5/960=74609.4N·mm。初选模数m=4mm，z1=20，z2=60，d1