2026年机械设计竞赛试题及答案

2026年机械设计竞赛试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.在设计闭式软齿面齿轮传动时，齿面接触疲劳强度设计值通常取决于（）。A.小齿轮的分度圆直径B.大齿轮的分度圆直径C.齿数比D.模数答案A解析闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式是齿面点蚀，接触疲劳强度条件与分度圆直径d12.普通平键联接的主要失效形式是（）。A.键被剪断B.键槽被压溃C.键被弯曲折断D.键侧磨损答案B解析平键联接中，键的侧面受挤压，键槽的挤压强度通常低于键本身的剪切强度，因此主要失效形式为键槽压溃。3.在螺纹联接的防松措施中，利用摩擦防松原理的是（）。A.开口销B.止动垫圈C.弹簧垫圈D.串联钢丝答案C解析弹簧垫圈依靠其弹力产生的摩擦力防止螺纹副相对转动，属于摩擦防松；开口销、止动垫圈、串联钢丝均为机械防松。4.带传动中，弹性滑动（）。A.可以完全避免B.是由于带的初拉力不足造成的C.是带传动正常工作时不可避免的物理现象D.只发生在过载时答案C解析弹性滑动由带的弹性变形引起，是带传动正常工作时固有的物理现象，无法完全避免，而打滑才是过载引起的失效形式。5.滚动轴承的额定寿命L10A.所有轴承的平均寿命B.同一批轴承中90%的轴承能达到或超过的寿命C.同一批轴承中10%的轴承能达到或超过的寿命D.轴承的疲劳破坏寿命答案B解析L106.在轴的结构设计中，轴肩的主要作用是（）。A.减小应力集中B.对轴上零件进行轴向定位C.降低轴的表面粗糙度D.提高轴的扭转刚度答案B解析轴肩是轴上最常见的轴向定位结构，利用直径变化形成的台阶对齿轮、轴承等零件进行轴向固定。7.设计链传动时，链轮的齿数不宜过少，其目的主要是（）。A.减小传动的不均匀性和动载荷B.提高链条的静强度C.增大链条的耐磨性D.减小链条的质量答案A解析链轮齿数过少会导致链节间的相对转角增大，加剧多边形效应，使传动不均匀性、动载荷和冲击增大。8.某材料的对称循环疲劳极限σ−1=300MPa，循环基数N0=10A.5.2×B.7.8×C.1.2×D.3.4×答案B解析由疲劳曲线方程σmN由于工作应力高于疲劳极限，按有限寿命区计算，结果约为7.8×9.在滑动轴承中，形成液体动压润滑的必要条件之一是（）。A.轴颈与轴承孔之间必须有相对滑动速度B.轴承必须采用滚动体C.润滑油的粘度必须尽可能小D.轴承载荷必须保持恒定不变答案A解析液体动压润滑形成的基本条件包括：两表面间有楔形间隙、有足够的相对滑动速度、润滑油有适当的粘度且连续供油、载荷在一定范围内。相对滑动速度是形成动压油膜的必要条件。10.齿轮传动中，齿面硬度≤350HBW的闭式齿轮传动，最易出现的失效形式是（）。A.轮齿折断B.齿面点蚀C.齿面胶合D.齿面磨损答案B解析闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式是齿面点蚀，因为齿面硬度较低，在循环接触应力作用下容易产生疲劳裂纹并扩展形成点蚀。二、多项选择题（每题3分，共15分，多选、少选、错选均不得分）1.下列属于机械零件设计中的强度准则范畴的有（）。A.疲劳强度条件B.静强度条件C.接触强度条件D.刚度条件答案ABC解析强度准则包括静强度、疲劳强度和接触强度等；刚度条件属于刚度准则，与强度准则并列，不属于强度范畴。2.影响带传动工作能力的因素有（）。A.初拉力B.小带轮包角C.带的型号与层数D.带的长度答案ABC解析带传动的最大有效拉力与初拉力、包角、摩擦系数有关，带的型号和层数影响其承载能力；带的长度主要影响传动结构尺寸和寿命，对工作能力的影响不是直接的。3.滚动轴承的密封方式中，属于接触式密封的有（）。A.毡圈密封B.迷宫密封C.油沟密封D.密封圈密封答案AD解析毡圈密封和密封圈密封属于接触式密封；迷宫密封和油沟密封为非接触式密封。4.关于螺纹联接预紧力的作用，下列说法正确的有（）。A.提高联接的紧密性B.提高联接的刚度C.防止联接松动D.减小螺栓的应力幅答案ABC解析预紧力可增强联接的紧密性和刚度，同时利用摩擦力防松；但预紧力增大会导致螺栓的应力幅减小还是增大需视具体工况而定，在受变载荷的紧螺栓联接中，适当增大预紧力反而可以减小螺栓的总拉力波动幅度，但本题选项D表述不严谨，故不选。5.轴的分类按承载情况可分为（）。A.转轴B.传动轴C.心轴D.曲轴答案ABC解析按轴的承载情况可分为转轴（既受弯矩又受扭矩）、传动轴（主要受扭矩）、心轴（只受弯矩）。曲轴是转轴的一种特殊结构形式，不属于基本承载分类。三、判断题（每题1分，共10分）1.机械零件的刚度是指零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力。答案正确2.渐开线齿轮传动中，齿形系数YF答案正确解析齿形系数YF3.带传动中，小带轮包角越大，带传动的承载能力越强。答案正确4.滚动轴承的当量动载荷是指实际载荷的等效值，用于计算轴承寿命。答案正确5.螺纹升角越大，螺纹联接的自锁性能越好。答案错误解析螺纹升角越小，自锁性能越好；升角越大，自锁性能越差。6.链传动中，链节数取偶数可以避免使用过渡链节。答案正确7.齿轮传动中，齿面硬度越高，齿面点蚀越不容易发生。答案正确解析齿面硬度越高，接触疲劳强度越大，抗点蚀能力越强。8.在轴的强度计算中，如果轴主要承受弯矩，应按弯曲强度条件进行计算。答案正确9.液体动压润滑轴承中，油膜压力与轴颈转速无关。答案错误解析液体动压润滑轴承的承载油膜压力与轴颈转速、润滑油粘度、楔形间隙等密切相关。10.花键联接比平键联接具有更高的承载能力和更好的对中性。答案正确四、填空题（每空1分，共10分）1.机械设计中常用的三种强度理论是最大拉应力理论、最大切应力理论和\\\\\\\\。答案形状改变比能理论（或第四强度理论）2.齿轮传动中，标准直齿圆柱齿轮的压力角通常为\\\\\\\\度。答案203.带传动的失效形式主要有打滑和\\\\\\\\。答案带的疲劳破坏4.滚动轴承的代号中，内径代号为08的轴承内径为\\\\\\\\mm。答案40解析内径代号08表示内径为08×5.螺纹联接的基本类型有螺栓联接、双头螺柱联接、螺钉联接和\\\\\\\\。答案紧定螺钉联接6.在链传动中，链条的主要组成部分包括内链板、外链板、销轴、套筒和\\\\\\\\。答案滚子7.轴的材料最常用的是\\\\\\\\钢。答案458.滑动轴承按承受载荷的方向可分为径向轴承和\\\\\\\\。答案推力轴承9.齿面胶合一般发生在\\\\\\\\齿轮传动中。答案高速重载10.弹性联轴器与刚性联轴器的主要区别在于弹性联轴器具有\\\\\\\\能力。答案补偿轴向、径向和角向偏移及缓冲吸振五、计算题（每题10分，共20分）1.一单级直齿圆柱齿轮减速器，已知传递功率P=10kW，小齿轮转速n1=960r/min，齿数比u=3.2，小齿轮分度圆直径d1=80mm，齿宽答案小齿轮传递的转矩：T圆周力：F径向力：F法向力：F解析：本题考察齿轮传动中力的计算。先由功率和转速求转矩，再根据分度圆直径求圆周力，然后利用压力角分别求径向力和法向力。2.某合金钢对称循环疲劳极限σ−1=420MPa，材料常数m=9，循环基数答案由疲劳曲线方程：σ得：N计算0.8490.84因此：N解析：该题直接应用疲劳曲线方程计算有限寿命。由于工作应力大于疲劳极限，属于有限寿命区，计算结果为约2.09×六、设计分析题（每题15分，共15分）1.图示为一齿轮减速器的输出轴系结构（图略）。轴上装有斜齿圆柱齿轮和两个角接触球轴承，轴端通过联轴器与工作机相联。试分析该轴系结构中可能存在的设计错误或不合理之处，并提出改进措施。（至少指出5处）答案(1)齿轮轴向定位不可靠：若齿轮一侧仅靠轴肩定位，另一侧缺少轴向固定，应加装套筒或圆螺母。(2)轴承轴向游隙未调整：角接触球轴承应成对使用并设置调整垫片或圆螺母来调节轴向游隙。(3)轴端联轴器定位不可靠：联轴器在轴端应有轴肩或轴环进行轴向定位，必要时加装锁紧螺母。(4)键槽位置不合理：同一根轴上多个键槽应尽量布置在同一母线上，便于加工，且键槽不应开设在轴的台阶过渡处。(5)轴承润滑与密封不当：应设置合理的密封装置（如毡圈、密封圈）防止润滑油泄漏和外部杂质进入。(6)轴的结构过渡处无圆角或圆角过小，容易产生应力集中，应增大过渡圆角半径。(7)轴承安装处轴肩过高，可能影响轴承拆卸，轴肩高度应低于轴承内圈外径。解析本题考察轴系结构设计的合理性，要求从轴向定位、周向定位、轴承安装与调整、密封润滑、应力集中、工艺性等多方面综合判断。七、综合论述题（每题10分，共10分）1.试论述机械零件设计的基本要求，并结合齿轮传动设计说明如何体现这些要求。答案机械零件设计的基本要求包括：(1)强度要求：零件在工作载荷作用下应具有足够的强度，不发生断裂或过大的塑性变形。齿轮传动设计中，应进行齿根弯曲疲劳强度和齿面接触疲劳强度校核。(2)刚度要求：零件在载荷作用下弹性变形不超过允许值。齿轮设计中需保证轴和轴承座的刚度，防止齿轮啮合不良。(3)寿命要求：零件在规定期限内应能可靠工作。齿轮设计通过疲劳强度计算和润滑设计保证使用寿命。(4)可靠性要求：零件在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力。设计中通过合理选取安全系数、材料和热处理