2025年專(zhuān)升本機(jī)械設(shè)計(jì)理論試卷（含答案）考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填入括號(hào)內(nèi)）1.在機(jī)械設(shè)計(jì)中，通常將零件的失效形式分為強(qiáng)度失效、剛度失效和（）三大類(lèi)。A.磨損失效B.熱失效C.塑性變形D.疲勞失效2.構(gòu)件在載荷作用下，應(yīng)力隨時(shí)間作周期性變化的循環(huán)稱(chēng)為（）。A.靜載荷B.動(dòng)載荷C.循環(huán)載荷D.脈動(dòng)載荷3.構(gòu)件在交變應(yīng)力作用下，應(yīng)力循環(huán)特征系數(shù)r等于（）。A.最大應(yīng)力與最小應(yīng)力之比B.最小應(yīng)力與最大應(yīng)力之比C.平均應(yīng)力與應(yīng)力幅之比D.應(yīng)力幅與平均應(yīng)力之比4.在進(jìn)行材料疲勞強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，若材料的對(duì)稱(chēng)循環(huán)持久極限為σ-1，則脈動(dòng)循環(huán)持久極限σ0約為（）。A.σ-1B.0.5σ-1C.0.57σ-1D.1.5σ-15.對(duì)于重要的轉(zhuǎn)軸，通常選用（）作為其基本許用應(yīng)力。A.材料的屈服極限B.材料的強(qiáng)度極限C.構(gòu)件的持久極限D(zhuǎn).構(gòu)件的名義應(yīng)力6.影響細(xì)長(zhǎng)壓桿臨界載荷的主要因素是（）。A.壓桿的長(zhǎng)度、截面形狀和尺寸、材料強(qiáng)度B.壓桿的長(zhǎng)度、截面形狀和尺寸、材料彈性模量C.壓桿的材料強(qiáng)度、支承方式、截面形狀D.壓桿的長(zhǎng)度、材料彈性模量、支承方式7.平鍵連接主要用于連接軸和輪轂，其主要依靠（）工作。A.鍵的頂面B.鍵的底面C.鍵的兩側(cè)面D.鍵的頭部8.普通平鍵連接中，鍵的長(zhǎng)度通常根據(jù)（）來(lái)確定。A.軸的直徑B.輪轂的寬度C.A和BD.A或B9.在機(jī)械連接中，螺栓連接是應(yīng)用最廣泛的一種連接方式，其主要依靠（）傳遞載荷。A.螺栓的剪切B.螺栓的拉伸C.聯(lián)接件與被聯(lián)接件之間的擠壓D.螺栓頭與螺母的接觸10.滾動(dòng)軸承的基本額定壽命是指一批相同型號(hào)的軸承在相同條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，其中（）個(gè)軸承發(fā)生疲勞破壞前的總轉(zhuǎn)數(shù)或工作小時(shí)數(shù)。A.90%B.80%C.95%D.50%二、填空題（每空1分，共15分。請(qǐng)將答案填入橫線(xiàn)上）1.強(qiáng)度條件是σmax≤[σ]，其中σmax表示構(gòu)件危險(xiǎn)截面上的______，[σ]表示構(gòu)件的______。2.構(gòu)件在載荷作用下，若其最大應(yīng)力σmax超過(guò)材料的屈服極限σs，則構(gòu)件將發(fā)生______失效。3.構(gòu)件在載荷作用下，若其最大變形量超過(guò)允許的極限值，則構(gòu)件將發(fā)生______失效。4.靜載荷是指大小和方向都不隨時(shí)間變化的載荷，動(dòng)載荷是指大小、方向或______隨時(shí)間變化的載荷。5.對(duì)于材料為Q235鋼的細(xì)長(zhǎng)壓桿，其臨界應(yīng)力計(jì)算通常采用歐拉公式σcr=π2E/(λ2)，其中λ是______。6.鍵連接是一種______連接，螺栓連接是一種______連接。7.螺栓頭和螺母的常見(jiàn)結(jié)構(gòu)形式有______和______。8.平鍵連接中，鍵槽對(duì)軸和輪轂的削弱程度通常用______來(lái)衡量。9.滾動(dòng)軸承的基本額定動(dòng)載荷是指一批軸承在______載荷下，90%的軸承不發(fā)生疲勞破壞所能運(yùn)轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)數(shù)。10.滾動(dòng)軸承的壽命與載荷的關(guān)系可以用______來(lái)描述，即載荷越大，壽命越______。三、判斷題（每題1分，共10分。請(qǐng)將“正確”或“錯(cuò)誤”填入括號(hào)內(nèi)）1.構(gòu)件的許用應(yīng)力是根據(jù)材料的強(qiáng)度極限確定的，其值等于強(qiáng)度極限除以安全系數(shù)。（）2.任何承受動(dòng)載荷的構(gòu)件都可能會(huì)發(fā)生疲勞失效。（）3.壓桿的臨界載荷與壓桿的材料強(qiáng)度無(wú)關(guān)。（）4.鍵連接屬于不可拆連接。（）5.螺栓連接只能承受拉力。（）6.所有螺栓連接都存在預(yù)緊力。（）7.滾動(dòng)軸承的壽命與其載荷成反比，載荷越大，壽命越短。（）8.滾動(dòng)軸承的基本額定壽命是指單個(gè)軸承的壽命。（）9.安裝滾動(dòng)軸承時(shí)，通常需要在軸承內(nèi)外圈端面和與之配合的軸肩、座孔端面之間留有足夠的間隙。（）10.細(xì)長(zhǎng)壓桿失穩(wěn)是一種強(qiáng)度失效。（）四、簡(jiǎn)答題（每題5分，共15分。請(qǐng)將答案寫(xiě)在答題紙上）1.簡(jiǎn)述機(jī)械設(shè)計(jì)中強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的概念及其意義。2.簡(jiǎn)述提高機(jī)械零件疲勞強(qiáng)度的常用措施。3.簡(jiǎn)述平鍵連接的工作原理及其失效形式。五、計(jì)算題（每題10分，共20分。請(qǐng)將計(jì)算過(guò)程和結(jié)果寫(xiě)在答題紙上）1.一鋼制圓軸，直徑d=40mm，傳遞功率P=7.5kW，轉(zhuǎn)速n=150rpm。若材料的許用應(yīng)力[σ]=160MPa，試校核該軸的強(qiáng)度。2.一根兩端鉸支的細(xì)長(zhǎng)壓桿，長(zhǎng)度L=3m，截面為矩形，寬度b=40mm，高度h=60mm，材料為Q235鋼，彈性模量E=200GPa。試求該壓桿的臨界載荷。---試卷答案一、選擇題（每題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填入括號(hào)內(nèi)）1.D2.C3.B4.C5.C6.D7.C8.C9.B10.A二、填空題（每空1分，共15分。請(qǐng)將答案填入橫線(xiàn)上）1.最大應(yīng)力，許用應(yīng)力2.塑性變形3.剛度4.大小5.長(zhǎng)細(xì)比6.可拆，不可拆7.六角頭，螺柱頭8.應(yīng)力集中系數(shù)9.基本額定10.齒輪方程，短三、判斷題（每題1分，共10分。請(qǐng)將“正確”或“錯(cuò)誤”填入括號(hào)內(nèi)）1.錯(cuò)誤2.正確3.正確4.正確5.錯(cuò)誤6.錯(cuò)誤7.正確8.錯(cuò)誤9.正確10.錯(cuò)誤四、簡(jiǎn)答題（每題5分，共15分。請(qǐng)將答案寫(xiě)在答題紙上）1.答：強(qiáng)度是指構(gòu)件抵抗破壞的能力，即在外力作用下不發(fā)生斷裂或過(guò)度塑性變形的能力；剛度是指構(gòu)件抵抗變形的能力，即在外力作用下不發(fā)生過(guò)大變形的能力；穩(wěn)定性是指構(gòu)件在載荷作用下保持其原有平衡形態(tài)的能力，即不發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象的能力。三者都是機(jī)械設(shè)計(jì)的重要性能指標(biāo)，關(guān)系到機(jī)械的安全可靠運(yùn)行。2.答：提高機(jī)械零件疲勞強(qiáng)度的常用措施包括：選擇疲勞強(qiáng)度高的材料；提高零件表面質(zhì)量，如減小表面粗糙度、進(jìn)行表面硬化處理（如滲碳、淬火）；采用合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如避免應(yīng)力集中（如增大圓角半徑、去除尖角）；增強(qiáng)零件的剛度和約束剛度；提高工作環(huán)境的可靠性，如減小沖擊載荷、避免腐蝕環(huán)境等。3.答：平鍵連接的工作原理是利用鍵的側(cè)面與軸和輪轂上的鍵槽緊密配合，將軸和輪轂連接起來(lái)，通過(guò)鍵的傳遞力矩或軸向力。其主要失效形式是鍵的剪斷（剪切失效）或鍵槽與鍵（或軸、輪轂）的壓潰（擠壓失效）。五、計(jì)算題（每題10分，共20分。請(qǐng)將計(jì)算過(guò)程和結(jié)果寫(xiě)在答題紙上）1.解：（1）計(jì)算軸的轉(zhuǎn)速n：n=150rpm（2）計(jì)算軸的角速度ω：ω=2πn/60=2π*150/60=5πrad/s（3）計(jì)算軸的扭矩T：T=9550*P/n=9550*7.5/150=482.5N·m（4）計(jì)算軸的最大剪應(yīng)力τmax：τmax=T/Wp，其中Wp為極截面模量，對(duì)于圓軸Wp=πd3/16τmax=482.5*16/(π*403*10??)=241.3MPa（5）比較最大剪應(yīng)力與許用應(yīng)力：τmax=241.3MPa>[σ]=160MPa校核結(jié)果：該軸不滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。2.解：（1）計(jì)算壓桿的長(zhǎng)細(xì)比λ：λ=L/i，其中i為慣性半徑，對(duì)于矩形截面i=√(Iz/A)，Iz為慣性矩，A為截面積Iz=bh3/12=40*603/12*10??=5.4*10??m?A=bh=40*60*10??=2.4*10?3m2i=√(5.4*10??/2.4*10?3)=√(2.25*10?3)=1.5*10?2mλ=3/(1.5*10?2)=200（2）計(jì)算壓桿的臨界應(yīng)