2025年機械考研機械設(shè)計模擬試卷（含答案）考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項的字母填在題后的括號內(nèi)）1.一根材料確定的軸，其強度（）。A.隨直徑的增大而增大B.隨直徑的增大而減小C.僅與直徑有關(guān)，與長度無關(guān)D.隨長度的增大而增大2.在進行軸的疲勞強度校核時，應(yīng)力循環(huán)特征系數(shù)r=0表示（）。A.靜應(yīng)力B.對稱循環(huán)變應(yīng)力C.非對稱循環(huán)變應(yīng)力D.脈動循環(huán)變應(yīng)力3.平鍵連接主要依靠（）傳遞扭矩。A.鍵的剪切B.鍵的擠壓C.鍵的彎曲D.鍵的摩擦4.用于傳遞動力和運動，但允許一定角位移的連接是（）。A.螺栓連接B.銷連接C.鍵連接D.彈性聯(lián)軸器5.普通平鍵的剖面形狀為（）。A.圓形B.梯形C.矩形D.錐形6.當軸上承受的載荷方向不變，而軸的旋轉(zhuǎn)方向改變時，其彎曲應(yīng)力屬于（）。A.對稱循環(huán)變應(yīng)力B.脈動循環(huán)變應(yīng)力C.靜應(yīng)力D.非對稱循環(huán)變應(yīng)力7.選擇滾動軸承類型時，主要考慮的因素是（）。A.軸承的轉(zhuǎn)速B.軸承的載荷大小和方向C.軸承的尺寸D.軸承的價格8.通常情況下，滾動軸承的壽命與載荷大小的關(guān)系是（）。A.載荷越大，壽命越長B.載荷越小，壽命越長C.載荷對壽命無影響D.載荷大小與壽命無關(guān)9.齒輪傳動中，若要增大承載能力而保持模數(shù)不變，應(yīng)（）。A.增加齒數(shù)B.減少齒數(shù)C.增大中心距D.減小中心距10.在齒輪設(shè)計中，通常取齒數(shù)zmin>17是為了（）。A.避免根切B.提高傳動精度C.增大重合度D.減小傳動比二、填空題（每題2分，共20分。請將答案填寫在橫線上）1.一對標準直齒圓柱齒輪要正確嚙合，必須滿足的條件是：模數(shù)m______，壓力角α______。2.軸按承載情況分為______軸、______軸和______軸。3.鍵連接的工作面是鍵的______和鍵槽的______。4.滾動軸承的基本額定壽命是指一批相同的軸承在相同條件下運轉(zhuǎn)，其中______%的軸承發(fā)生______時的總轉(zhuǎn)數(shù)或總工作時間。5.齒輪傳動的失效形式主要有齒面______、齒面______、輪齒______和齒根______。6.平帶傳動的傳動比i=n1/n2=______。7.螺栓連接中，防松主要是為了防止螺栓連接在______作用下發(fā)生相對轉(zhuǎn)動或松脫。8.校核軸的疲勞強度時，通常需計算______應(yīng)力和______應(yīng)力，并判斷其是否在材料的疲勞極限范圍內(nèi)。9.選擇聯(lián)軸器時，需要考慮的主要因素有傳遞扭矩的大小、轉(zhuǎn)速高低、軸的對中精度要求以及______等。10.過盈配合連接是利用零件間的______來傳遞載荷的。三、簡答題（每題5分，共15分）1.簡述提高軸強度的常用措施。2.與平鍵連接相比，花鍵連接有何優(yōu)點？3.簡述滾動軸承的基本結(jié)構(gòu)組成。四、計算題（每題10分，共30分）1.一鋼制傳動軸傳遞功率P=10kW，轉(zhuǎn)速n=300r/min。若軸材料的許用剪應(yīng)力[τ]=60MPa，試估算該軸所需的最小直徑（假設(shè)按扭轉(zhuǎn)強度條件計算）。2.一對標準直齒圓柱齒輪，已知模數(shù)m=3mm，壓力角α=20°，小齒輪齒數(shù)z1=24，大齒輪齒數(shù)z2=42。試計算該對齒輪傳動的傳動比i和中心距a。3.某軸上安裝一個6210型滾動軸承，額定動載荷Cr=31.0kN，額定壽命L10h=10000h。若該軸實際工作轉(zhuǎn)速n=1450r/min，載荷系數(shù)fp=1.2。試求該軸承的預(yù)期壽命L'10h（以小時為單位）。五、綜合應(yīng)用題（15分）某傳動系統(tǒng)采用一對直齒圓柱齒輪傳動，小齒輪材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，許用彎曲應(yīng)力[σb]=180MPa；大齒輪材料為40Cr，高頻淬火，許用彎曲應(yīng)力[σb]=350MPa。傳動功率P=7.5kW，轉(zhuǎn)速n1=960r/min，傳動比i=4。載荷系數(shù)fp=1.2，使用年限T=10年，每年工作300天，每天工作8小時。試按彎曲強度設(shè)計此對齒輪傳動的參數(shù)（要求：僅確定材料、齒數(shù)、模數(shù)，不必進行強度校核，但要說明選擇依據(jù)）。試卷答案一、選擇題1.A2.B3.A4.D5.C6.B7.B8.B9.A10.A二、填空題1.相等；相等2.心軸；轉(zhuǎn)軸；傳動軸3.側(cè)面；底面4.10%；疲勞破壞5.磨損；膠合；折斷；斷裂6.e^(μθ)7.振動8.彎曲；扭轉(zhuǎn)9.對中精度10.過盈量三、簡答題1.提高軸強度的常用措施：增大軸的直徑（或采用空心軸）、減少應(yīng)力集中（如圓角過渡、鍵槽尺寸合理）、改善軸上零件的安裝方式（如采用過盈配合）、選擇合適的材料等。2.花鍵連接的優(yōu)點：承載能力高、對中性好、導(dǎo)向性好、強度高、可適用于載荷大、尺寸大或變載、高溫、精密傳動等場合。3.滾動軸承的基本結(jié)構(gòu)組成：外圈、內(nèi)圈、滾動體（鋼球、滾子等）、保持架。四、計算題1.解：計算軸的扭矩TT=9550P/n=9550*10/300=318.33N·m按扭轉(zhuǎn)強度條件設(shè)計直徑dT≤Wp=[τ]Wp，其中Wp=(πd3)/16d≥√[16T/[πτ]]=√[16*318.33/(π*60*10^6)]=√[0.0017]≈0.0412m=41.2mm取最小直徑d=42mm。2.解：計算傳動比ii=z2/z1=42/24=1.75計算中心距aa=m(z1+z2)/2=3*(24+42)/2=162mm。3.解：計算軸承的實際載荷PrPr=fp*Cr=1.2*31.0=37.2kN計算額定壽命L10h（單位為轉(zhuǎn)）L10h=(C/Pr)^p，其中p為壽命指數(shù)，對于球軸承p=3L10h=(31000/37200)^3≈5.15*10^5轉(zhuǎn)將轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換為小時壽命L'10h=L10h*n/(60*8)=5.15*10^5*1450/(60*8)=124437.5h取預(yù)期壽命L'10h≈124400h。五、綜合應(yīng)用題解：1.選擇材料小齒輪：45鋼，調(diào)質(zhì)處理。大齒輪：40Cr，高頻淬火。選擇依據(jù)：小齒輪轉(zhuǎn)速較高，選用中等強度材料45鋼調(diào)質(zhì)；大齒輪承擔較大載荷且要求高強度，選用合金鋼40Cr高頻淬火提高表面硬度。2.初選齒數(shù)假設(shè)載荷系數(shù)fp=1.2已包含在許用應(yīng)力中，則按實際載荷系數(shù)fp=1計算。小齒輪分度圓直徑d1=m*z1，大齒輪分度圓直徑d2=m*z2，中心距a=(d1+d2)/2=m(z1+z2)/2。a≈(180*24+180*42)/2=2880mm取中心距a=300mm。則m=(2a)/(z1+z2)=2*300/(24+42)=4.55mm，取標準模數(shù)m=5mm。3.