2025年考研工學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)試卷（含答案）考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共10分。下列每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)。）1.在機(jī)械設(shè)計(jì)中，零件可能發(fā)生的失效形式不包括以下哪一項(xiàng)？(A)疲勞斷裂(B)塑性變形(C)磨損(D)化學(xué)腐蝕2.對(duì)于重要的、承受變載的螺栓連接，通常選用哪種螺栓頭和螺母？(A)扁頭螺栓，圓螺母(B)六角頭螺栓，普通螺母(C)六角頭螺栓，六角螺母(D)圓柱頭螺栓，圓螺母3.一對(duì)漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪正確嚙合的條件是？(A)模數(shù)m和壓力角α必須分別相等(B)模數(shù)m必須相等，壓力角α可以不等(C)模數(shù)m和壓力角α可以不等，只要傳動(dòng)比i相等(D)模數(shù)m和壓力角α的比值必須相等4.當(dāng)軸上承受的載荷方向固定時(shí)，軸上承受的彎矩通常屬于？(A)靜定彎矩(B)動(dòng)定彎矩(C)扭轉(zhuǎn)彎矩(D)慣性彎矩5.對(duì)于高速、重載的軸承配置，通常優(yōu)先考慮采用？(A)深溝球軸承(B)角接觸球軸承成對(duì)安裝(C)推力球軸承(D)調(diào)心滾子軸承二、填空題（每小題2分，共10分。請(qǐng)將答案填寫在題中的橫線上。）6.機(jī)械設(shè)計(jì)中，通常根據(jù)______的高低來(lái)劃分零件的設(shè)計(jì)質(zhì)量等級(jí)。7.對(duì)于承受軸向拉伸載荷的普通螺栓連接，螺栓的主要失效形式通常是______。8.一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，其齒數(shù)z?=20，z?=80，則傳動(dòng)比i??=______。9.在進(jìn)行軸的強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，通常需要繪制出軸的______圖和______圖。10.選擇滾動(dòng)軸承類型時(shí)，需要綜合考慮載荷的大小、方向、轉(zhuǎn)速以及______等多種因素。三、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共15分。）11.簡(jiǎn)述機(jī)械設(shè)計(jì)中“標(biāo)準(zhǔn)化”、“系列化”、“通用化”的意義。12.簡(jiǎn)述選擇傳動(dòng)類型時(shí)，需要考慮哪些主要因素？13.簡(jiǎn)述提高軸的疲勞強(qiáng)度的常用措施。四、計(jì)算題（每小題10分，共30分。）14.某軸傳遞功率P=7.5kW，轉(zhuǎn)速n=150r/min，軸上承受的扭矩T=0.56kN·m。若軸材料的許用剪應(yīng)力[τ]=60MPa，試估算此軸所需的最小直徑（不考慮彎矩影響，按純扭強(qiáng)度條件計(jì)算）。15.一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，模數(shù)m=3mm，壓力角α=20°，小齒輪齒數(shù)z?=24，大齒輪齒數(shù)z?=72。試計(jì)算該對(duì)齒輪的傳動(dòng)比i??，并計(jì)算大齒輪的分度圓直徑d?和齒距p?。16.某軸上安裝有一個(gè)鍵連接的齒輪，軸與齒輪材料均為45鋼，鍵為普通平鍵，截面尺寸b×h=14mm×9mm。軸傳遞的扭矩T=1.2kN·m。若鍵連接的許用剪應(yīng)力[τ]k=80MPa，許用擠壓應(yīng)力[σ]p=200MPa，試校核該鍵連接的強(qiáng)度。五、分析題（每小題10分，共20分。）17.分析影響螺栓連接強(qiáng)度的主要因素有哪些？在設(shè)計(jì)高強(qiáng)度螺栓連接時(shí)，通常采取哪些措施來(lái)提高其承載能力和可靠性？18.某傳動(dòng)軸同時(shí)承受彎矩M和扭矩T。簡(jiǎn)述當(dāng)彎矩M一定時(shí)，如何通過(guò)調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)來(lái)減小軸的最大彎曲應(yīng)力σmax？（至少提出兩種可行的途徑）試卷答案一、選擇題1.D2.C3.A4.A5.B二、填空題6.可靠性7.疲勞破壞（或剪斷，視具體語(yǔ)境和螺栓尺寸，疲勞更常見(jiàn)）8.49.軸力（或彎矩），扭矩10.安裝與維護(hù)方便性三、簡(jiǎn)答題11.答：標(biāo)準(zhǔn)化有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、便于設(shè)計(jì)制造和維修；系列化有利于充分利用資源、實(shí)現(xiàn)專業(yè)化生產(chǎn)；通用化有利于減少零件種類、降低庫(kù)存、提高互換性。三者結(jié)合有助于提高效率、降低成本、促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步。12.答：選擇傳動(dòng)類型時(shí)需考慮：傳遞功率和轉(zhuǎn)速范圍；傳動(dòng)比要求；傳動(dòng)的可靠性、平穩(wěn)性和精度要求；經(jīng)濟(jì)性（初投資、運(yùn)行費(fèi)用）；工作環(huán)境（溫度、濕度、空間限制、粉塵等）；維護(hù)條件；使用壽命等。13.答：提高軸的疲勞強(qiáng)度措施包括：提高軸表面質(zhì)量（降低表面粗糙度、制造精度，進(jìn)行表面硬化處理如高頻淬火、滲碳、氮化等）；改善應(yīng)力集中（合理設(shè)計(jì)軸肩過(guò)渡圓角、鍵槽、孔等結(jié)構(gòu)，采用滾壓、噴丸等表面強(qiáng)化的冷加工方法）；選用合適的材料及熱處理工藝；合理安排軸上零件的位置等。四、計(jì)算題14.解：根據(jù)純扭強(qiáng)度條件，軸所需的最小直徑d滿足τ=T/(Wp)≤[τ]。扭矩T=0.56kN·m=0.56×103N·m?？古そ孛嫦禂?shù)Wp對(duì)于實(shí)心圓軸，Wp=(πd3)/16。代入公式得：(16T)/(πd3)≤[τ]。d3≥(16T)/(π[τ])=(16×0.56×103)/(π×60×10?)=1.507×10??m3。d≥(1.507×10??)^(1/3)≈0.053m=53mm。取最小直徑d=53mm。15.解：傳動(dòng)比i??=z?/z?=72/24=3。大齒輪分度圓直徑d?=m×z?=3×72=216mm。大齒輪齒距p?=π×m=π×3≈9.42mm。16.解：鍵連接的強(qiáng)度校核包括剪切強(qiáng)度和擠壓強(qiáng)度。剪切強(qiáng)度校核：τ=T/(kbh)≤[τ]k。T=1.2kN·m=1.2×103N·m，b=14mm=0.014m，h=9mm=0.009m。τ=(1.2×103)/(0.014×0.009)≈98.2×10?Pa=98.2MPa<[τ]k=80MPa。錯(cuò)誤！實(shí)際應(yīng)τ=T/(k*b*h)=(1.2*103)/(0.7*0.014*0.009)≈147.1MPa。剪切強(qiáng)度不滿足。（此處按標(biāo)準(zhǔn)公式0.7*鍵長(zhǎng)*鍵高計(jì)算截面面積，假設(shè)鍵長(zhǎng)l等于軸徑d，需注意實(shí)際鍵長(zhǎng)應(yīng)小于軸徑，這里為簡(jiǎn)化計(jì)算假設(shè)l=d，導(dǎo)致結(jié)果偏小，實(shí)際剪切應(yīng)力會(huì)更高。按此簡(jiǎn)化公式，τ≈147.1MPa>[τ]k=80MPa。）擠壓強(qiáng)度校核：σp=T/(ld)≤[σ]p。鍵與輪槽的接觸長(zhǎng)度l≈h（簡(jiǎn)化計(jì)算）。軸徑d假設(shè)等于鍵長(zhǎng)l，d=l。假設(shè)軸徑d=50mm（需與題意匹配，題目未給軸徑，此處假設(shè)）。σp=(1.2×103)/(0.009×0.05)=266.7×10?Pa=266.7MPa。σp>[σ]p=200MPa。擠壓強(qiáng)度不滿足。結(jié)論：該鍵連接的強(qiáng)度不足，主要原因是剪切強(qiáng)度和擠壓強(qiáng)度均未滿足許用值要求。五、分析題17.答：影響螺栓連接強(qiáng)度的主要因素有：螺栓本身的材料強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度、螺栓直徑、螺紋余留長(zhǎng)度、孔的精度、被連接件的材料、被連接件的表面質(zhì)量及墊片的選擇、預(yù)緊力的大小和均勻性、工作載荷的大小和性質(zhì)（靜載、動(dòng)載、沖擊）、環(huán)境因素（溫度、腐蝕）等。設(shè)計(jì)高強(qiáng)度螺栓連接提高承載能力和可靠性的措施：選用高強(qiáng)度螺栓材料；保證足夠的螺栓預(yù)緊力，并控制好預(yù)緊力；合理選擇螺栓直徑和數(shù)量；采用合理的被連接件結(jié)構(gòu)（如設(shè)置墊片、避免應(yīng)力集中）；進(jìn)行恰當(dāng)?shù)姆栏g處理；對(duì)于承受動(dòng)載荷或沖擊的連接，應(yīng)進(jìn)行疲勞強(qiáng)度校核等。18.答：減小軸的最大彎曲應(yīng)力σmax的途徑：(1)增大軸的直徑d：根據(jù)彎曲強(qiáng)度σmax=Wp/M