機(jī)械設(shè)計考試題庫及答案一、單項選擇題（每題2分，共20分）1.機(jī)械零件的計算準(zhǔn)則中，對于受靜應(yīng)力的塑性材料零件，通常以（）作為強(qiáng)度計算的依據(jù)。A.抗拉強(qiáng)度σbB.屈服強(qiáng)度σsC.疲勞強(qiáng)度σ-1D.接觸疲勞強(qiáng)度σHlim答案：B2.普通V帶傳動中，帶的最大應(yīng)力發(fā)生在（）。A.緊邊進(jìn)入小帶輪處B.緊邊進(jìn)入大帶輪處C.松邊進(jìn)入小帶輪處D.松邊進(jìn)入大帶輪處答案：A3.一對標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動，小齒輪齒數(shù)z1=20，大齒輪齒數(shù)z2=60，模數(shù)m=4mm，則小齒輪的分度圓直徑d1為（）。A.40mmB.80mmC.120mmD.240mm答案：B（d1=mz1=4×20=80mm）4.滾動軸承的基本額定壽命L10是指（）。A.一批同型號軸承中10%的軸承發(fā)生點(diǎn)蝕前的總轉(zhuǎn)數(shù)B.一批同型號軸承中90%的軸承發(fā)生點(diǎn)蝕前的總轉(zhuǎn)數(shù)C.單個軸承在90%可靠度下的壽命D.單個軸承在10%可靠度下的壽命答案：C5.螺紋連接防松的根本目的是（）。A.增加螺紋連接的剛度B.防止螺紋副相對轉(zhuǎn)動C.減小螺紋連接的軸向力D.提高螺紋的疲勞強(qiáng)度答案：B6.設(shè)計鍵連接時，鍵的截面尺寸（寬度b×高度h）通常根據(jù)（）選取。A.軸的直徑B.輪轂的長度C.傳遞的扭矩D.鍵的材料答案：A7.滑動軸承的寬徑比B/d過大時，容易導(dǎo)致（）。A.軸承溫升過高B.油膜承載能力下降C.邊緣接觸和偏載D.潤滑油泄漏答案：C8.對于受對稱循環(huán)變應(yīng)力的轉(zhuǎn)軸，其彎曲應(yīng)力的循環(huán)特性r為（）。A.r=+1B.r=0C.r=-1D.r=0.5答案：C9.鏈傳動中，鏈條的節(jié)數(shù)通常取偶數(shù)，主要是為了（）。A.提高傳動平穩(wěn)性B.避免使用過渡鏈節(jié)C.減小鏈節(jié)磨損D.降低動載荷答案：B10.圓柱螺旋壓縮彈簧的旋繞比C（彈簧指數(shù)）選得過小時，會導(dǎo)致（）。A.彈簧剛度不足B.卷繞困難且易斷裂C.穩(wěn)定性變差D.應(yīng)力集中加劇答案：B（C過小則彈簧絲曲率大，卷繞困難且應(yīng)力集中嚴(yán)重）二、填空題（每空1分，共20分）1.機(jī)械零件的失效形式主要有斷裂、表面損傷、變形和（）四大類。答案：功能失效2.材料的疲勞極限是指材料在（）應(yīng)力作用下，經(jīng)過無限次循環(huán)而不發(fā)生疲勞破壞的最大應(yīng)力值。答案：對稱循環(huán)3.V帶傳動中，帶的彈性滑動是（）避免的，而打滑是（）避免的。答案：不可；可以4.齒輪傳動的主要失效形式有輪齒折斷、齒面磨損、（）、（）和齒面塑性變形。答案：齒面點(diǎn)蝕；齒面膠合5.螺紋連接的預(yù)緊力過大可能導(dǎo)致（）或（）。答案：螺紋滑扣；被連接件壓潰6.滾動軸承的基本額定動載荷C是指（）。答案：一批同型號軸承在額定壽命L10=106轉(zhuǎn)時，所能承受的最大載荷7.軸按承載性質(zhì)可分為心軸、（）和（）三類。答案：轉(zhuǎn)軸；傳動軸8.滑動軸承的潤滑方式選擇主要依據(jù)（）和（）。答案：軸承的平均壓強(qiáng)；滑動速度9.鏈傳動的運(yùn)動不均勻性是由（）和（）引起的。答案：多邊形效應(yīng)；鏈速的周期性變化10.圓柱螺旋彈簧的強(qiáng)度計算主要校核（）應(yīng)力，剛度計算主要校核（）變形。答案：切；軸向三、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述機(jī)械設(shè)計中“失效”與“破壞”的區(qū)別，并舉例說明。答案：失效指零件不能正常完成預(yù)定功能的狀態(tài)，破壞指零件發(fā)生斷裂、嚴(yán)重變形等物理損傷。例如，齒輪因齒面點(diǎn)蝕導(dǎo)致傳動精度下降屬于失效，但未完全斷裂；齒輪因過載斷裂則屬于破壞。失效包含破壞，但范圍更廣。2.為什么閉式齒輪傳動通常采用軟齒面組合（小齒輪硬度高于大齒輪）？答案：①小齒輪齒數(shù)少、轉(zhuǎn)速高，輪齒接觸次數(shù)多，易磨損和點(diǎn)蝕，提高硬度可延長壽命；②小齒輪齒根較薄，硬度高可提高抗彎曲疲勞能力；③軟齒面齒輪加工成本低，大齒輪硬度略低可補(bǔ)償小齒輪的磨損差異，保持傳動均勻性。3.螺紋連接防松的方法可分為哪幾類？各舉一例。答案：①摩擦防松：如對頂螺母、彈簧墊圈；②機(jī)械防松：如開口銷與槽形螺母、止動墊片；③永久防松：如點(diǎn)焊、膠接。4.滾動軸承的基本額定壽命與額定動載荷的關(guān)系是什么？若軸承實際載荷為F，額定動載荷為C，壽命計算公式如何？答案：基本額定壽命L10與額定動載荷C的關(guān)系為：當(dāng)軸承承受載荷F時，其壽命L10h（小時）滿足L10h=（C/F）^ε×10^6/(60n)，其中ε為壽命指數(shù)（球軸承ε=3，滾子軸承ε=10/3）。額定動載荷C是軸承在L10=10^6轉(zhuǎn)時能承受的最大載荷，實際壽命隨載荷增大而顯著降低。5.設(shè)計軸時，為什么要進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計？主要考慮哪些因素？答案：結(jié)構(gòu)設(shè)計是為了保證軸上零件的準(zhǔn)確定位、固定，滿足加工工藝性和裝配要求，同時減少應(yīng)力集中。主要考慮：①軸上零件的定位（軸向和周向）；②軸的加工（如倒角、退刀槽）；③裝配（如軸肩高度、圓角半徑）；④應(yīng)力集中（如避免直徑突變，采用圓角過渡）。四、計算題（共30分）1.（10分）某閉式直齒圓柱齒輪傳動，已知小齒輪z1=25，大齒輪z2=75，模數(shù)m=4mm，傳遞扭矩T1=120N·m，小齒輪轉(zhuǎn)速n1=960r/min，齒輪寬度b=60mm，壓力角α=20°。試計算：（1）小齒輪的分度圓直徑d1、齒寬系數(shù)ψd；（2）齒輪傳動的圓周力Ft、徑向力Fr；（3）大齒輪所受扭矩T2（忽略摩擦損失）。答案：（1）d1=mz1=4×25=100mm；ψd=b/d1=60/100=0.6；（2）Ft=2T1/d1=2×120×10^3/100=2400N；Fr=Ft·tanα=2400×tan20°≈876N；（3）傳動比i=z2/z1=3，T2=T1·i=120×3=360N·m。2.（10分）某深溝球軸承（6208），基本額定動載荷C=29.5kN，額定靜載荷C0=18kN，工作轉(zhuǎn)速n=1450r/min，承受徑向載荷Fr=4kN，軸向載荷Fa=1.5kN，載荷系數(shù)fp=1.2，溫度系數(shù)ft=1.0。試計算該軸承的基本額定壽命L10h（球軸承ε=3，e=0.22，當(dāng)Fa/Fr≤e時，X=1，Y=0；當(dāng)Fa/Fr>e時，X=0.56，Y=1.99）。答案：①計算當(dāng)量動載荷P：Fa/Fr=1.5/4=0.375>e=0.22，故X=0.56，Y=1.99；P=fp(XFr+YFa)=1.2×(0.56×4+1.99×1.5)=1.2×(2.24+2.985)=1.2×5.225≈6.27kN；②基本額定壽命L10h=(C/P)^ε×10^6/(60n)=(29.5/6.27)^3×10^6/(60×1450)≈(4.705)^3×10^6/87000≈104.3×11.49≈1199小時。3.（10分）某軸用45鋼制造（σb=600MPa，σs=355MPa），受對稱循環(huán)彎曲應(yīng)力作用，應(yīng)力幅σa=120MPa，平均應(yīng)力σm=0，有效應(yīng)力集中系數(shù)Kσ=1.8，尺寸系數(shù)εσ=0.85，表面質(zhì)量系數(shù)β=0.9，材料的彎曲疲勞極限σ-1=275MPa，安全系數(shù)S=1.5。試校核該