2026年潍坊学院机械设计b考试题及答案

2026年潍坊学院机械设计b考试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.机械零件在稳定变应力作用下的失效形式主要是（）A.过量弹性变形B.表面压溃C.疲劳断裂D.高温蠕变2.45钢经调质处理后用于制造轴类零件，其硬度通常控制在（）A.180-220HBSB.220-280HBSC.300-350HRCD.50-60HRC3.受横向载荷的普通螺栓连接中，螺栓杆受（）作用A.拉伸与剪切B.纯拉伸C.纯剪切D.弯曲与剪切4.平键连接的主要失效形式是（）A.键的剪切破坏B.轮毂的挤压破坏C.键的弯曲破坏D.轴的扭转破坏5.标准直齿圆柱齿轮传动中，齿根弯曲疲劳强度计算的危险截面是通过（）的截面A.齿顶B.齿宽中点C.齿根过渡曲线与切线切点D.分度圆6.滚动轴承的基本额定寿命是指（）A.10%轴承发生点蚀前的寿命B.90%轴承发生点蚀前的寿命C.所有轴承不发生点蚀的寿命D.平均寿命7.为提高轴的刚度，应优先采用（）措施A.增加轴的直径B.采用高强度合金钢C.减小轴的跨距D.表面淬火8.V带传动中，带的最大应力发生在（）A.松边进入小带轮处B.紧边进入大带轮处C.紧边进入小带轮处D.松边进入大带轮处9.圆柱螺旋压缩弹簧的弹簧指数C=D/d，其中D为（）A.弹簧丝直径B.弹簧中径C.弹簧内径D.弹簧外径10.滑动轴承的最小油膜厚度hmin与（）无关A.轴颈与轴承的半径差B.轴承宽径比C.润滑油粘度D.轴颈转速二、填空题（每空1分，共15分）1.机械设计中，零件的工作能力是指在一定工作条件下抵抗______的能力。2.螺纹连接预紧的目的是增强连接的______和______。3.齿轮传动中，齿面接触疲劳强度主要取决于______，齿根弯曲疲劳强度主要取决于______。4.滚动轴承6208的内径是______mm，类型为______。5.轴按承载性质分为心轴、转轴和______，其中______既承受弯矩又承受扭矩。6.滑动轴承的润滑方法可分为______和______，常用润滑油的主要性能指标是______。7.带传动的弹性滑动是由______引起的，是______（可/不可）避免的。三、简答题（每题6分，共30分）1.简述螺纹连接防松的根本原因及三种常用防松方法。2.比较闭式齿轮传动与开式齿轮传动的失效形式及设计准则的区别。3.滚动轴承组合设计中，为什么需要考虑轴向固定？常用的轴向固定方式有哪些？4.轴的结构设计需要满足哪些基本要求？列举至少四项。5.分析影响带传动最大有效拉力的主要因素，并说明如何提高最大有效拉力。四、分析计算题（共35分）1.（10分）某螺栓连接承受轴向变载荷，已知螺栓所受最大工作拉力Fmax=8000N，最小工作拉力Fmin=2000N，螺栓的预紧力F0=10000N，螺栓的刚度Cb=4×10^6N/mm，被连接件刚度Cm=12×10^6N/mm。试计算：（1）螺栓所受的总拉力F；（2）螺栓的应力幅σa（螺栓小径d1=16mm，取σa=F_a/(πd1²/4)，F_a为螺栓拉力变幅）。2.（12分）一对标准直齿圆柱齿轮传动，小齿轮齿数z1=24，大齿轮齿数z2=72，模数m=4mm，齿宽b1=80mm，b2=75mm，小齿轮转速n1=960r/min，传递功率P=15kW，齿轮材料为40Cr（调质），大齿轮为45钢（调质），许用接触应力[σH1]=650MPa，[σH2]=550MPa，载荷系数K=1.3。试校核其接触疲劳强度（接触疲劳强度公式：σH=ZE√(2KT1(u+1))/(bd1²u)，其中ZE=189.8√MPa，u=z2/z1，d1=mz1，T1=9550×10^3P/n1）。3.（13分）某转轴的危险截面处，轴径d=50mm，材料为45钢（σb=600MPa，σ-1=250MPa，τ-1=150MPa），弯曲应力σ=80MPa（对称循环），扭转切应力τ=40MPa（脉动循环），有效应力集中系数Kσ=1.5，Kτ=1.3，尺寸系数εσ=0.85，ετ=0.8，表面质量系数βσ=βτ=0.9，许用安全系数[S]=1.5。试校核该截面的疲劳强度（疲劳强度安全系数计算公式：S=1/√[(σa/(σ-1/(Kσ/(εσβσ))))²+(ψσσm/(σ-1/(Kσ/(εσβσ))))²+(τa/(τ-1/(Kτ/(ετβτ))))²+(ψττm/(τ-1/(Kτ/(ετβτ))))²]，对称循环σm=0，脉动循环τm=τa）。五、综合应用题（共20分）设计一带式输送机的单级圆柱齿轮减速器，已知条件：输送带有效拉力F=4.5kN，带速v=1.5m/s，滚筒直径D=350mm，工作环境多粉尘，两班制工作（16h/d），要求使用年限6年（每年300天）。试完成以下设计步骤：1.计算输送带所需功率及滚筒转速；2.确定电动机的额定功率（总效率η=0.94，包括齿轮、轴承、联轴器效率）；3.计算传动装置的总传动比（假设电动机同步转速为1440r/min）；4.初步确定小齿轮齿数（z1=24），计算大齿轮齿数及模数（按接触疲劳强度设计，取载荷系数K=1.4，齿宽系数ψd=0.8，许用接触应力[σH]=500MPa，ZE=189.8√MPa）。答案一、单项选择题1.C2.B3.B4.B5.C6.B7.A8.C9.B10.A二、填空题1.失效2.紧密性；可靠性3.齿面硬度和尺寸；模数和齿数4.40；深沟球轴承5.传动轴；转轴6.动压润滑；静压润滑；粘度7.带的弹性变形和拉力差；不可三、简答题1.根本原因：螺纹连接在冲击、振动或变载荷作用下，螺纹副间的摩擦力可能减小或消失，导致连接松动。常用方法：①摩擦防松（如弹簧垫圈、双螺母）；②机械防松（如开口销与槽形螺母）；③永久防松（如点焊、胶接）。2.闭式传动主要失效形式为齿面接触疲劳点蚀和齿根弯曲疲劳折断，设计准则为按接触疲劳强度设计，校核弯曲疲劳强度；开式传动主要失效形式为齿面磨损和弯曲折断，设计准则为按弯曲疲劳强度设计，适当增大模数以补偿磨损。3.轴向固定是为了防止轴承在轴上或轴承座内发生轴向移动，保证轴系的轴向位置精度。常用方式：①两端固定（适用于短轴）；②一端固定一端游动（适用于长轴或温度变化大的轴）；③两端游动（仅用于人字齿轮轴）。4.基本要求：①轴和装在轴上的零件要有准确的工作位置；②轴上零件应便于装拆和调整；③轴应具有良好的制造工艺性；④减少应力集中，提高疲劳强度；⑤合理选择材料和热处理。5.主要因素：初拉力F0、摩擦系数f、包角α。提高措施：增大F0（但不宜过大，避免带寿命降低）；增大f（选用摩擦系数大的带材料）；增大包角α（增加小带轮直径或减小中心距）。四、分析计算题1.（1）总拉力F=F0+F×Cb/(Cb+Cm)=10000+8000×(4×10^6)/(4×10^6+12×10^6)=10000+2000=12000N（2）拉力变幅F_a=(Fmax-Fmin)×Cb/(Cb+Cm)=(8000-2000)×(4/16)=1500N应力幅σa=4F_a/(πd1²)=4×1500/(π×16²)=4×1500/803.84≈7.46MPa2.T1=9550×10^3×15/960≈149218.75N·mmd1=mz1=4×24=96mm，u=72/24=3，b=75mm（取较小齿宽）σH=189.8×√(2×1.3×149218.75×(3+1))/(75×96²×3)=189.8×√(2×1.3×149218.75×4)/(75×9216×3)=189.8×√(1541875)/(2073600)=189.8×1241.7/2073600≈189.8×0.000599≈113.7MPa＜[σH2]=550MPa，安全。3.弯曲应力幅σa=σ=80MPa（对称循环，σm=0）扭转切应力幅τa=τ=40MPa（脉动循环，τm=τa=40MPa）弯曲疲劳极限应力幅[σ-1]'=σ-1×εσβσ/Kσ=250×0.85×0.9/1.5=127.5MPa扭转疲劳极限应力幅[τ-1]'=τ-1×ετβτ/Kτ=150×0.8×0.9/1.3≈83.08MPa敏感系数ψσ≈0.1（45钢），ψτ≈0.05S=1/√[(80/127.5)²+(0.1×0/127.5)²+(40/83.08)²+(0.05×40/83.08)²]=1/√[(0.627)²+(0.481)²+(0.024)²]≈1/√(0.393+0.231+0.0006)=1/√0.6246≈1.26＜[S]=1.5，不满足安全要求。五、综合应用题1.输送带功率Pw=Fv/1000=4500×1.5/1000=6.75kW滚筒转速n=60×1000v/(πD)=60×1000×1.5/(π×350)≈81.9r/min2.电动机功率Pd=Pw/η=6.75/0.94≈7.18kW，选7.5kW电动机。3.总传动比i=n电/n=1440/81.9≈17.58（取18）。4.小齿轮齿数z1=24，大齿轮齿数z2=iz1=18×24=432（不合理，实际应调整传动比，此处假设i=4，则z2=96）修正后：T1=9550×10^3×7.5/1440≈49740N·mmd1≥√[(2KT1(u+1))/(ψdz1²u[σH]²)]×ZE^(-2/3)（公式修正）正确公式：d1≥√[(2KT1(u+1))/(ψdz1²u[σH]²)]×ZE^(2/3)（实际应为σH=ZE√(2KT1(u+1)/(bd1²u))，故d1≥√[(2KT1(u+1)ZE²)/(ψdz1²u[σ