2026年机械设计期末考试试题及答案

2026年机械设计期末考试试题及答案一、单项选择题（本大题共20小题，每小题1分，共20分）机械设计中，提高零件疲劳强度的下列措施中，错误的是（）A.降低零件表面粗糙度B.增大零件的过渡圆角半径C.采用表面强化处理D.增加构件的应力集中普通平键连接工作时，键的主要失效形式是（）A.键的弯曲折断B.键侧工作面的压溃C.键的剪切破坏D.工作面的磨损对于受轴向变载荷作用的紧螺栓连接，若提高螺栓的疲劳强度，在保证连接刚度的前提下，应当采取的措施是（）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刚度D.同时减小螺栓和被连接件刚度V带传动设计中，限制小带轮最小直径的主要目的是（）A.限制带的离心力B.限制带的弯曲应力C.防止带传动打滑D.保证带的张紧力带传动工作时产生弹性滑动的原因是（）A.带的紧边和松边拉力不等B.带绕过带轮时有离心力C.带和带轮之间摩擦力不够D.带是弹性体，紧边松边弹性变形不同设计闭式硬齿面齿轮传动时，主要按（）进行设计计算，按（）校核。A.齿根弯曲疲劳强度，齿面接触疲劳强度B.齿面接触疲劳强度，齿根弯曲疲劳强度C.齿面胶合，齿根弯曲疲劳强度D.齿面磨损，齿面接触疲劳强度一对闭式圆柱齿轮传动，传递功率不变，中心距保持不变，若将传动比减小一倍，主动轮转速不变，则齿面最大接触应力会（）A.减小约30%B.增大约40%C.减小约50%D.增大约1倍8.蜗杆传动中，蜗杆的头数z1通常推荐为1、2、4、6，主要是为了（）A.提高蜗杆刚度B.便于加工C.保证传动效率和满足传动比要求D.避免蜗杆根切滚动轴承寿命计算公式中，寿命指数ε对于球轴承是（）A.10/3B.3C.8/3D.2某轴系只承受径向载荷，转速较低，要求支撑刚度大，径向尺寸小，应当选用（）A.深沟球轴承B.圆锥滚子轴承C.圆柱滚子轴承D.调心球轴承齿轮传动中，齿面疲劳点蚀通常首先出现在（）A.齿顶部分靠近节线处B.齿根部分靠近节线处C.靠近齿顶处D.靠近齿根处设计动压径向滑动轴承时，若宽径比B/d越大，则（）A.轴承的承载能力越大，端泄流量越大B.轴承的承载能力越大，端泄流量越小C.轴承的承载能力越小，端泄流量越大D.轴承的承载能力越小，端泄流量越小两根等截面的转动轴，传递功率相同，转速提高一倍，则轴横截面上的最大扭矩（）A.提高一倍B.降低一倍C.不变D.提高四倍校核轴的强度时，对于不转动的轴或是承受静载荷的轴，通常按（）强度计算。A.静应力B.疲劳C.弯曲疲劳D.接触疲劳在螺栓连接的拧紧过程中，螺栓受到的应力是（）A.拉应力B.压应力C.拉应力和扭转切应力的复合应力D.拉应力和弯曲应力的复合应力与滚动轴承相比，以下不属于滑动轴承优点的是（）A.抗冲击性能好B.工作平稳噪声小C.径向尺寸小D.启动摩擦阻力小对于开式齿轮传动，设计时通常将齿根弯曲疲劳强度的许用应力降低一些，原因是（）A.开式传动容易发生齿面磨损，磨损会使齿厚减薄，更容易发生弯曲折断B.开式传动散热条件好，工作温度低C.开式传动齿轮精度低，冲击载荷大D.开式传动润滑条件差，齿轮容易生锈链传动中，限制链轮最大齿数的主要原因是（）A.避免链的冲击增大B.避免传动比过大C.避免链节磨损后发生脱链D.避免链轮尺寸过大以下联轴器中，可以补偿两轴相对位移，还可以缓冲吸振的是（）A.凸缘联轴器B.齿式联轴器C.万向联轴器D.弹性套柱销联轴器机械零件设计中，应力循环特性r的取值范围是（）A.0≤r≤1B.-1≤r≤1C.-1<r<0D.-1≤r<1二、多项选择题（本大题共5小题，每小题2分，共10分，多选、少选、错选均不得分）影响机械零件疲劳极限的主要因素有（）A.零件的应力集中B.零件的尺寸效应C.零件的表面质量D.零件的加工批量下列传动形式中，能够实现缓冲吸振效果的有（）A.V带传动B.套筒滚子链传动C.摩擦轮传动D.硬齿面闭式齿轮传动滚动轴承预紧的主要目的包括（）A.提高轴承的旋转精度B.增加轴承的支撑刚度C.减小轴承工作时的振动和噪声D.降低轴承的工作温升圆柱齿轮传动中，引发齿面胶合失效的主要原因有（）A.高速重载工况下，啮合区温度快速升高导致润滑失效B.低速重载工况下，齿面接触压力过大导致油膜破裂C.齿面表面粗糙度数值过大D.齿轮材料的硬度低于设计要求按照轴所承受的载荷类型分类，轴可以分为（）A.转轴B.心轴C.传动轴D.阶梯轴三、判断题（本大题共10小题，每小题1分，共10分，正确打√，错误打×）螺栓连接中，相同公称直径的细牙螺栓比粗牙螺栓的自锁性能更好，连接强度更高。（）带传动正常工作时，打滑现象总是先从小带轮上开始发生。（）一对参数相同的斜齿圆柱齿轮传动，重合度比直齿圆柱齿轮更大，传动更平稳。（）滚动轴承的基本额定寿命是指同一批轴承中，99%的轴承能够达到或超过的寿命。（）蜗杆传动中，蜗杆的导程角越小，传动效率越高，自锁性能越好。（）轴的刚度不足会导致轴产生过大的变形，导致轴上零件无法正常工作。（）闭式齿轮传动中，润滑条件良好时，软齿面齿轮的主要失效形式是齿根弯曲疲劳折断。（）动压滑动轴承形成动压油膜的三个必要条件是：两摩擦面间有收敛楔形间隙、两摩擦面有相对滑动运动、润滑油有一定粘度且充分供应。（）花键连接相比普通平键连接，对中性更好，承载能力更大，更适合重载工况的连接。（）链传动的瞬时传动比是恒定不变的，因此适合用于高速传动场合。（）四、简答题（本大题共4小题，每小题5分，共20分）试说明为什么对于受变载荷的紧螺栓连接，降低螺栓刚度可以提高其疲劳寿命。与齿轮传动相比，带传动有哪些特点，主要应用在什么场合？滚动轴承为什么要进行密封？常见的密封装置有哪些类型？简述普通阶梯轴设计的主要步骤。五、综合分析计算题（本大题共3小题，共40分）1.（12分）某压力容器气缸内工作气压p=1MPa，气缸内径D=200mm，缸盖采用6个普通螺栓连接，螺栓分布在直径D0=300mm的圆周上，螺栓材料强度级别为4.6级，屈服强度σs=240MPa，取安全系数S=1.5，要求残余预紧力F’’=1.5F（F为单个螺栓承受的工作载荷），不考虑连接紧密性的余量要求，试计算满足强度要求的螺栓最小小径。2.（14分）一对闭式标准直齿圆柱齿轮传动，已知主动轮转速n1=960r/min，传递功率P=10kW，齿数z1=20，z2=80，模数m=5mm，齿宽b1=100mm，b2=95mm，小齿轮材料为45钢调质，硬度260HBS，大齿轮为45钢正火，硬度220HBS，载荷平稳，取载荷系数K=1.2，区域系数ZH=2.5，弹性系数ZE=189.8√MPa，小齿轮接触疲劳极限σHlim1=550MPa，大齿轮σHlim2=500MPa，接触强度安全系数SH=1；小齿轮弯曲疲劳极限σFlim1=300MPa，大齿轮σFlim2=270MPa，弯曲强度安全系数SF=1，齿形系数YFa1=2.8，YFa2=2.25，应力修正系数Ysa1=1.54，Ysa2=1.75，试校核该齿轮传动的齿面接触强度和齿根弯曲强度。3.（14分）某传动轴采用一对深沟球轴承支承，轴承1承受径向载荷Fr1=5000N，轴承2承受径向载荷Fr2=3000N，轴上总轴向载荷FA=2000N，作用在轴承1上，轴承型号为6308，基本额定动载荷C=40800N，基本额定静载荷C0=24000N，常温下工作，载荷系数fP=1，轴承参数：e=0.27，当A/Fr≤e时，X=1，Y=0；当A/Fr>e时，X=0.56，Y=2.0，轴的转速n=1460r/min，要求轴承寿命Lh≥10000h，试判断该轴承是否满足寿命要求。参考答案一、单项选择题1.D2.B3.B4.B5.D6.A7.A8.C9.B10.C11.B12.B13.B14.A15.C16.D17.A18.C19.D20.B二、多项选择题1.ABC2.AC3.ABC4.AB5.ABC三、判断题1.√2.√3.√4.×5.×6.√7.×8.√9.√10.×四、简答题受变载荷的紧螺栓连接中，总拉力满足力变形协调关系：F0=Fp+CbCb+CmF，其中F0为螺栓总拉力，与齿轮传动相比，带传动的核心特点包括：（1）带是弹性体，能够吸收冲击、缓冲吸振，工作平稳噪声小；（2）适合中心距较大的传动场景；（3）过载时带会在带轮上打滑，不会损坏核心零件，能够实现过载保护；（4）不能保证精确的传动比，外廓尺寸更大，传动效率偏低，承载能力有限，不适合重载工况。带传动的主要应用场合为：中高速、中心距较大的传动系统；不需要精确传动比、载荷不大的传动场景；多级传动的高速级，用于缓冲吸振，降低冲击对下游传动零件的影响；对过载保护有要求的普通传动场合。滚动轴承设置密封的核心目的有两个：一是防止轴承内部的润滑油泄漏，保证轴承的正常润滑条件，避免润滑油浪费；二是阻挡外部环境中的灰尘、杂质、水分、腐蚀性介质进入轴承内部，防止轴承出现磨粒磨损、腐蚀失效，延长轴承使用寿命。常见的密封装置分为两大类：接触式密封和非接触式密封。接触式密封主要包括毡圈密封、唇形密封圈密封、O形密封圈密封等，密封性能好但存在摩擦磨损，适合中低速工况；非接触式密封主要包括油沟密封、迷宫式密封、离心密封等，摩擦磨损小，适合高速工况，密封性能略差于接触式密封。普通阶梯轴的主要设计步骤为：（1）根据轴的工作条件、载荷特性选择合适的轴材料，确定对应的许用应力；（2）初步估算轴的最小直径，根据传动方案确定轴上零件的布置方式；（3）进行轴的结构设计，确定轴各段的直径和长度，设计轴上零件的定位、固定结构，设计圆角、倒角、退刀槽、键槽等工艺结构，满足加工、装配、维修的要求；（4）进行强度校核，根据轴的受力特性完成弯扭合成强度校核，对于重要的轴还需要进行疲劳强度校核，对刚度要求高的轴需要校核刚度，高速转动的轴还要校核振动稳定性；（5）根据校核结果调整轴的结构尺寸，最终确定轴的设计方案。五、综合分析计算题解：首先计算气缸总轴向载荷：单个螺栓承受的工作载荷由残余预紧力要求，可得螺栓总拉力：螺栓的许用应力根据普通螺栓强度计算公式，整理得：即满足强度要求的螺栓最小小径为10.2mm。解：计算主动轮名义转矩：分度圆直径，，传动比，齿宽取，