2026年机械设计考试模拟试卷(含答案)

2026年机械设计考试模拟试卷(含答案)2026年机械设计考试模拟试卷（满分100分，考试时间120分钟）一、填空题（每空1分，共20分）1.常用连接螺纹的牙型为______，其主要优点是______，传动螺纹中应用最广泛的牙型为______。2.螺纹连接预紧的主要目的是______、______、防止连接松动。3.带传动的固有特性是______，该现象会导致______，不可避免；______是带传动的过载失效形式，可以通过合理设计避免。4.闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式是______，设计时优先按______强度准则计算；开式齿轮传动的主要失效形式是______，设计时优先按______强度准则计算。5.强度等级为8.8级的螺栓，其抗拉强度为______MPa，屈强比为______。6.滚动轴承的基本额定寿命是指______的可靠度下，轴承所能达到的寿命；基本额定动载荷是指轴承寿命为______转时所能承受的载荷。7.蜗杆传动需要进行热平衡计算的根本原因是______，热平衡不满足时可采取的措施包括______（列举1种即可）。8.既承受弯矩又承受扭矩的轴称为______，只承受弯矩不承受扭矩的轴称为______。9.滑动轴承条件性计算中，验算压强p的目的是______，验算线速度v的目的是______。10.联轴器中，能补偿两轴相对位移且具备缓冲吸振能力的是______型挠性联轴器，仅能补偿位移无缓冲能力的是______型挠性联轴器。二、单项选择题（每题2分，共20分）1.下列螺纹连接防松方式中，属于摩擦防松的是（）A.开口销与槽形螺母B.双螺母C.止动垫圈D.点焊2.带传动工作时，带的最大应力出现在（）A.紧边进入小带轮处B.松边进入小带轮处C.紧边进入大带轮处D.松边进入大带轮处3.闭式硬齿面齿轮传动的设计顺序为（）A.先按接触疲劳强度设计，再校核弯曲疲劳强度B.先按弯曲疲劳强度设计，再校核接触疲劳强度C.仅需按接触疲劳强度设计D.仅需按弯曲疲劳强度设计4.蜗杆传动的功率损耗中，占比最大的是（）A.啮合摩擦损耗B.轴承摩擦损耗C.搅油损耗D.空气阻力损耗5.下列轴上零件的固定方式中，属于周向固定的是（）A.轴肩B.套筒C.平键连接D.圆螺母6.某轴系同时承受较大径向载荷和中等轴向载荷，转速中等，应优先选用的滚动轴承类型是（）A.深沟球轴承B.圆锥滚子轴承C.推力球轴承D.调心球轴承7.两轴存在较大综合位移，且需要缓冲吸振，应选用的联轴器类型是（）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8.滑动轴承的条件性计算中，验算pv值的主要目的是（）A.防止轴承过度磨损B.防止轴承温升过高发生胶合C.防止轴瓦局部超速磨损D.防止轴瓦发生塑性变形9.下列提高螺栓连接疲劳强度的措施中，正确的是（）A.增大螺栓刚度，减小被连接件刚度B.减小螺栓刚度，增大被连接件刚度C.同时增大螺栓和被连接件的刚度D.同时减小螺栓和被连接件的刚度10.闭式齿轮传动的圆周速度v=10m/s时，应采用的润滑方式是（）A.手工涂脂润滑B.浸油润滑C.喷油润滑D.油雾润滑三、判断题（每题1分，共10分，正确打√，错误打×）1.为提高轴的刚度，可采用合金钢代替碳素钢作为轴的材料。（）2.带传动的打滑通常首先发生在小带轮上。（）3.蜗杆传动的传动比i=n1/n2=d2/d1，其中d1、d2分别为蜗杆、蜗轮的分度圆直径。（）4.滚动轴承的基本额定动载荷对应的寿命为10^6转。（）5.普通平键连接的工作面为键的上下表面。（）6.开式齿轮传动的主要失效形式为齿面胶合。（）7.三角形螺纹连接的自锁条件为螺纹升角小于等于当量摩擦角。（）8.联轴器和离合器均可在机器运转过程中随时实现两轴的分离与接合。（）9.滑动轴承的宽径比B/d越大，承载能力越高，但散热性能越差。（）10.齿面硬度≤350HBS的闭式齿轮传动，设计时优先按弯曲疲劳强度计算。（）四、简答题（每题5分，共20分）1.说明螺纹连接防松的本质，列举3种不同类型的防松方法并说明其适用场合。2.简述带传动弹性滑动与打滑的区别，以及两种现象分别对传动产生的影响。3.说明齿轮传动中齿面塑性变形的产生原因、表现特征及预防措施。4.什么是滚动轴承的当量动载荷？计算当量动载荷的目的是什么？五、分析计算题（每题10分，共20分）1.某压力容器气缸盖采用普通螺栓连接，已知气缸内径D=320mm，气缸内工作气压p=1.0MPa，螺栓数量z=10，螺栓材料的许用拉应力[σ]=110MPa，要求连接的剩余预紧力为单个螺栓工作载荷的1.6倍。试计算所需螺栓的最小小径d1，并确定对应的螺栓公称直径（M16螺栓小径为13.835mm，M18螺栓小径为15.294mm，M20螺栓小径为17.294mm）。2.某机械轴系选用角接触球轴承7207AC，已知其基本额定动载荷C=32.8kN，承受径向载荷Fr=9kN，轴向载荷Fa=3kN，判断系数e=0.68，当Fa/Fr≤e时，X=1、Y=0；当Fa/Fr>e时，X=0.41、Y=0.87，载荷系数f_p=1.1，工作转速n=960r/min，常温下工作，可靠度要求为90%。试计算该轴承的预期寿命L_h（单位：小时）。六、结构设计改错题（共10分）下图为某减速器输出轴的轴系结构示意图（包含轴、滚动轴承、齿轮、端盖、联轴器等零件），请指出其中8处错误，说明错误原因并给出改正方案（无需绘图，文字描述即可）。注：图中隐含错误包括但不限于：轴肩设计、零件固定、加工工艺、密封设计、装配合理性等方面。参考答案一、填空题1.三角形牙型自锁性能好梯形牙型2.提高连接的刚度增强连接的密封性3.弹性滑动传动比不准确打滑4.齿面疲劳点蚀接触疲劳齿面磨损和轮齿过载折断弯曲疲劳5.8000.86.90%10^67.蜗杆传动啮合摩擦损耗大、效率低、发热量高加装散热片（或加装冷却风扇、油池内置冷却水管）8.转轴心轴9.防止轴承过度磨损防止轴瓦局部超速磨损10.有弹性元件无弹性元件二、单项选择题1.B2.A3.B4.A5.C6.B7.C8.B9.B10.B三、判断题1.×2.√3.×4.√5.×6.×7.√8.×9.√10.×四、简答题1.防松本质：防止螺纹副在工作载荷、振动、冲击作用下发生相对转动（1分）。三类防松方法及适用场合：①摩擦防松：包括双螺母、弹簧垫圈等，依靠螺纹副之间的恒定正压力产生摩擦力防松，适用于载荷平稳、中等转速、载荷不大的场合（2分）；②机械防松：包括开口销与槽形螺母、止动垫圈等，利用金属零件直接约束螺纹副的相对转动，防松可靠，适用于冲击、振动、载荷变化大的场合（1分）；③永久防松：包括点焊、螺纹涂胶等，防松后无法拆卸，适用于不需要再次拆卸的连接场合（1分）。2.区别：弹性滑动是由于带是弹性体，传动时紧边和松边存在拉力差，带在带轮上发生微小的相对滑动，是带传动的固有特性，无法避免；打滑是由于带传递的有效拉力超过了带与带轮之间的最大摩擦力，带发生全面的相对滑动，是过载引起的失效形式，可以通过合理设计传动参数、限制载荷避免（3分）。影响：弹性滑动会导致传动比不准确、传动效率降低、带发生轻微磨损；打滑会导致带严重磨损、传动失效、损坏其他零件（2分）。3.产生原因：齿面较软的齿轮在重载作用下，齿面接触应力超过材料的屈服极限，表层材料沿摩擦力方向发生塑性流动（2分）。表现特征：主动轮齿面节线附近产生凹沟，从动轮齿面节线附近产生凸脊，齿廓形状被破坏，传动平稳性下降（2分）。预防措施：提高齿面硬度，选用黏度较高的润滑油，降低齿面接触应力（1分）。4.当量动载荷定义：滚动轴承实际工作时往往同时承受径向载荷和轴向载荷，为了与基本额定动载荷的试验条件（纯径向载荷或纯轴向载荷）保持一致，将实际工作载荷换算为与试验载荷性质相同的假想载荷，在该载荷作用下轴承的寿命与实际载荷作用下的寿命相同，该假想载荷即为当量动载荷（3分）。计算目的：通过当量动载荷与基本额定动载荷的对比，计算轴承的额定寿命，从而选择合适的轴承型号、校核轴承的使用寿命是否满足工作要求（2分）。五、分析计算题1.解：（1）计算单个螺栓承受的工作载荷F：气缸总推力F总=p×πD²/4=1.0×10^6Pa×π×(0.32m)²/4≈80424.8N（2分）单个螺栓工作载荷F=F总/z=80424.8N/10≈8042.5N（2分）（2）计算螺栓承受的总拉力F0：剩余预紧力F''=1.6F=1.6×8042.5≈12868N总拉力F0=F+F''=8042.5+12868≈20910.5N（2分）（3）按螺栓拉伸强度条件计算最小小径d1：强度条件：σ=4F0/(πd1²)≤[σ]整理得：d1≥√(4F0/(π[σ]))=√(4×20910.5/(π×110))≈√(83642/345.58)≈√242≈15.56mm（3分）对比给出的螺栓参数，M20的小径17.294mm>15.56mm，满足要求，因此选用公称直径为20mm的普通粗牙螺纹（M20）（1分）。2.解：（1）判断当量动载荷的系数X、Y：Fa/Fr=3kN/9kN≈0.333<e=0.68，因此取X=1，Y=0（3分）（2）计算当量动载荷P：P=f_p×(XFr+YFa)=1.1×(1×9+0×3)=9.9kN（3分）（3）计算轴承寿命L_h：角接触球轴承的寿命指数ε=3，寿命计算公式为：L_h=(10^6/(60n))×(C/P)^ε（2分）代入数值：L_h=(10^6/(60×960))×(32.8/9.9)^3≈17.36×(3.313)^3≈17.36×36.4≈632小时（2分）六、结构设计改错题（每处1.25分，共10分）1.错误：轴承内侧的定位轴肩高度过高，超过轴承内圈的拆卸高度。原因：导致轴承拆卸时无法撬动内圈，无法拆卸。改正：降低轴肩高度，使轴肩高度小于轴承内圈厚度的2/3。2.错误：齿轮左侧没有轴向定位结构。原因：齿轮工作时会发生轴向窜动。改正：在齿轮左侧设置轴肩，对齿轮进行轴向定位。3.错误：连接齿轮的平键长度过长，延伸到了端盖的安装区域。原因：键会与端盖发生干涉，无法装配。改正：缩短键的长度，使键的两端均位于齿轮的轮毂长度范围内。4.错误：透盖与轴之间没有间隙，也没有设置密封结构。原因：会导致轴转动时与端盖发生磨损，同时箱内润滑油会泄漏。改正：增大透盖的孔径，使透盖与轴之间保留1~2mm的间隙，在透盖的密封槽内安装橡胶密封圈实现密封。5.错误：轴承安装的轴段没有设置退刀槽。原因：轴颈处磨削加工时无法退刀，加工精度无法保证。改