2026年机械设计练习题(含答案)

2026年机械设计练习题(含答案)一、填空题（共15空，每空2分，共30分）普通三角形螺纹的自锁条件为______，用于连接的三角形螺纹牙型角为______°，自锁性能优异。受轴向工作载荷的紧螺栓连接，若螺栓刚度为Cb、被连接件刚度为Cm、预紧力为F0、轴向工作载荷为FV带传动工作时存在的三类应力分别为______、______、______，最大应力出现在______位置。闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式为______，通常按______强度设计，按______强度校核。阿基米德蜗杆传动的正确啮合条件为______、______、______。滚动轴承的基本额定动载荷是指轴承基本额定寿命恰好为______转时，轴承所能承受的载荷值。联轴器型号选择主要依据______、______、两轴对中精度及工作环境等因素确定。二、选择题（每题3分，共30分）下列连接类型中，属于可拆连接且工作时无需在被连接件表面打孔的是（）A.螺栓连接B.双头螺柱连接C.销连接D.楔键连接螺栓连接预紧的主要目的不包括（）A.提高连接可靠性B.提高连接密封性C.增大螺栓刚度D.防止受拉螺栓连接出现间隙V带传动中，打滑现象首先发生在（）A.大带轮B.小带轮C.两轮同时发生D.与带轮大小无关设计闭式硬齿面齿轮传动时，齿面硬度组合正确的是（）A.小齿轮齿面硬度比大齿轮高30~50HBSB.小齿轮齿面硬度比大齿轮低30~50HBSC.大小齿轮齿面硬度相同D.以上均不正确蜗杆传动热平衡计算的核心目的是防止温升过高导致（）A.材料力学性能下降B.润滑失效产生胶合C.蜗杆产生过大变形D.蜗轮轮齿折断按承受载荷的性质分类，自行车前轮轴属于（）A.转轴B.传动轴C.心轴D.软轴下列滚动轴承中，只能承受径向载荷的是（）A.深沟球轴承B.N型圆柱滚子轴承C.角接触球轴承D.推力球轴承受中等冲击、转速较高的大型重载齿轮，最合适的材料选择方案是（）A.45钢调质B.20CrMnTi渗碳淬火C.铸钢ZG310-570正火D.铸铁HT200

9.下列联轴器中，可补偿两轴综合偏移且具备缓冲吸振能力的是（）A.凸缘联轴器B.齿式联轴器C.弹性套柱销联轴器D.万向联轴器非液体摩擦滑动轴承校核计算中，验算pv值的核心目的是防止（）

A.过度磨损B.过热产生胶合C.产生塑性变形D.三、判断题（每题2分，共20分，对打√、错打×）为提高紧螺栓连接的疲劳强度，应减小螺栓刚度、增大被连接件刚度。（）带传动的弹性滑动由带的弹性变形和带轮两侧拉力差引起，是不可避免的。（）齿轮传动的齿面接触应力按对称循环变应力计算。（）蜗杆传动的传动比i=n1工作中的转动心轴所受弯曲应力为对称循环变应力。（）滚动轴承的当量动载荷是轴承实际承受的径向载荷与轴向载荷的矢量和。（）平键连接的工作面为两侧面，主要失效形式为工作面压溃和磨损。（）闭式传动中，蜗杆头数越少，传动效率越高。（）受横向载荷的普通螺栓连接，螺栓本身同时受拉应力和扭切应力作用。（）齿面硬度>350HBS的齿轮传动称为硬齿面齿轮传动。（）四、简答题（每题8分，共40分）简述紧螺栓连接中控制预紧力的常用方法及适用场景。分别说明闭式软齿面齿轮传动、闭式硬齿面齿轮传动、开式齿轮传动的设计准则及设计依据。解释滚动轴承基本额定寿命、基本额定动载荷的定义，说明二者的关联关系。蜗杆传动为什么需要进行热平衡计算？常用的散热措施有哪些？简述轴的结构设计过程中需要考虑的核心因素。五、分析计算题（共4题，每题30分，共120分，计算结果保留两位小数）某压力容器采用普通螺栓连接，已知缸体内径D=200mm，工作压力p=2MPa，气密性要求较高，残余预紧力F1为轴向工作载荷的1.5倍，沿缸盖圆周均匀布置12个螺栓，螺栓材料许用拉应力某传动装置采用普通V带传动，已知传递功率P=11kW，小带轮基准直径dd1=140mm，转速n1=1460r/min，传动比i=某闭式直齿圆柱齿轮传动，已知小齿轮齿数z1=25，大齿轮齿数z2=75，模数m=4mm，小齿轮齿宽b1=85mm，大齿轮齿宽b2=80mm，转速n1=730r/mi某轴采用一对6206型深沟球轴承支承，已知两轴承所受径向载荷分别为Fr1=2800N、Fr2=2100N，轴上轴向载荷Fa=900N，作用方向指向轴承1；常温下工作，载荷平稳，转速n=1440r/min；6206轴承基本额定动载荷C=19.5kN，基本额定静载荷C0=11.5kN，判断系数参考答案一、填空题答案螺纹升角ψ≤当量摩擦角ρF拉应力；离心拉应力；弯曲应力；带绕入小带轮齿面疲劳点蚀；接触疲劳；弯曲疲劳蜗杆轴向模数mx1=蜗轮端面模数mt2且为标准值；蜗杆轴向压力角αx110传递的转矩；轴的工作转速二、选择题答案1.D2.C3.B4.A5.B6.C7.B8.B9.C10.B三、判断题答案1.√2.√3.×4.×5.√6.×7.√8.×9.√10.√四、简答题答案常用预紧力控制方法及适用场景：①力矩扳手法：通过定扭矩机构控制拧紧力矩，操作简单、精度中等，适用于中小规格普通螺栓连接的预紧控制；②螺栓伸长量测量法：通过测量拧紧后螺栓的轴向伸长量控制预紧力，精度高，适用于压力容器、重型设备等对预紧力要求严格的大规格螺栓连接；③扭角法：通过控制螺栓拧紧旋转角度控制预紧力，精度较高，适用于批量装配、有明确工艺要求的场景；④预紧力传感器法：通过压力传感器直接测量预紧力，精度最高，适用于航空航天、核电等对预紧力控制要求极高的特殊场合。三类齿轮传动设计准则：①闭式软齿面齿轮传动：按接触疲劳强度设计、按弯曲疲劳强度校核，软齿面硬度≤350HBS，抗点蚀能力弱，主要失效形式为齿面疲劳点蚀，因此优先保证接触强度；②闭式硬齿面齿轮传动：按弯曲疲劳强度设计、按接触疲劳强度校核，硬齿面硬度>350HBS，抗点蚀能力强，轮齿折断风险更高，因此优先保证弯曲强度；③开式齿轮传动：按弯曲疲劳强度设计，计算所得模数放大10%~20%，开式传动润滑条件差、易磨损，主要失效形式为齿面磨损和轮齿过载折断，放大模数用于补偿磨损导致的齿厚减薄。定义与关联：①基本额定寿命：同型号一批轴承在相同工况下运转，90%的轴承不发生疲劳点蚀时的总转数或对应转速下的工作小时数；②基本额定动载荷：轴承基本额定寿命恰好为106热平衡计算原因及散热措施：①原因：蜗杆传动啮合摩擦损耗大、效率低，工作时产生大量热量，若散热不及时会导致润滑油粘度下降、润滑失效，引发齿面胶合，因此需要通过热平衡计算控制工作油温在60~80℃的允许范围内；②常用散热措施：箱体表面增设散热片增大散热面积；蜗杆轴端安装风扇强制通风；油池内布置冷却水管通循环水冷却；采用压力喷油润滑实现强制循环冷却。轴结构设计核心因素：①零件定位固定：轴上零件需实现可靠的轴向和周向定位，轴向定位可采用轴肩、轴环、套筒、圆螺母等，周向定位可采用键连接、花键、过盈配合等；②加工装配工艺性：轴的直径变化尽量少，设置倒角、退刀槽、砂轮越程槽，同一轴上键槽布置在同一母线，降低加工和装配难度；③应力分布优化：增大轴肩圆角半径，避免尖角、横孔等应力集中源，提高轴的疲劳强度；④工况适配：腐蚀环境需做防腐处理，高速轴需做动平衡校验。五、分析计算题答案解答：（1）液压缸总推力F总=p·πD24=2×106×π×0.224=62