2025機械工程專升本機械設(shè)計專項訓練試卷及答案考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.下列哪一項不屬于機械設(shè)計的基本要求？A.功率足夠B.可靠性高C.制造成本低D.外觀美觀2.構(gòu)件在載荷作用下，其工作應(yīng)力超過材料的極限應(yīng)力，導(dǎo)致構(gòu)件突然斷裂或失效，這種失效形式稱為？A.疲勞破壞B.靜強度破壞C.過度磨損D.變形過大3.當軸上承受的扭矩方向或大小周期性變化時，軸的強度計算應(yīng)重點考慮？A.靜強度B.剛度C.疲勞強度D.溫度影響4.在機械連接中，螺栓連接主要用于連接兩個或多個零件，并傳遞載荷。對于承受沖擊或振動載荷的連接，應(yīng)優(yōu)先選用哪種螺栓？A.普通螺栓B.緊定螺栓C.鉸制孔螺栓D.強力螺栓5.選擇滾動軸承時，主要依據(jù)的壽命計算方法是？A.強度條件B.剛度條件C.按額定壽命計算D.按基本額定動載荷計算6.對于承受純彎曲的梁，其危險截面通常發(fā)生在？A.彎矩最大處B.剪力最大處C.最大撓度處D.集中力作用處7.在齒輪傳動中，通常將小齒輪的齒數(shù)稱為？A.z?B.z?C.mD.α8.與帶傳動相比，鏈傳動的主要優(yōu)點是？A.傳動平穩(wěn)，噪音小B.效率高C.結(jié)構(gòu)緊湊，中心距大D.能實現(xiàn)無級變速9.蝸桿傳動中，通常用蝸桿的頭數(shù)z?來衡量其傳動特性，頭數(shù)z?越小，則傳動比i和傳動效率η的關(guān)系是？A.i增大，η增大B.i減小，η增大C.i增大，η減小D.i減小，η減小10.軸系部件設(shè)計時，為了方便安裝和拆卸，軸肩處的圓角半徑通常應(yīng)？A.大于軸徑B.小于軸徑C.等于軸徑D.與軸徑無關(guān)二、填空題（每空1分，共15分）1.機械設(shè)計的基本準則是______、______和______。2.零件設(shè)計時，通常需要同時滿足______和______兩個方面的要求。3.校核軸的強度時，需要計算軸的危險截面上的______和______。4.滾動軸承的基本額定壽命是指一批相同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)或工作小時數(shù)。5.鍵連接主要用于軸和輪轂之間的______連接。6.選擇材料時，應(yīng)綜合考慮使用要求、工藝性、經(jīng)濟性等因素，遵循______原則。7.帶傳動中，帶的緊邊和松邊拉力之差稱為______。8.齒輪傳動中，為了避免根切現(xiàn)象，小齒輪的最少齒數(shù)zmin與壓力角α有關(guān)，當α=20°時，直齒外嚙合圓柱齒輪的zmin=______。9.蝸桿傳動的傳動比i定義為______與______之比。10.在軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，為了使零件固定可靠，軸上應(yīng)設(shè)計有______、______或______等結(jié)構(gòu)。三、判斷題（每題1分，共10分）1.靜載荷作用下，零件的失效主要是屈服。（）2.任何機械零件都必須滿足強度、剛度和耐磨性要求。（）3.當量彎矩是綜合考慮了多種載荷共同作用下的等效彎矩。（）4.普通平鍵連接是依靠鍵的側(cè)面?zhèn)鬟f扭矩的。（）5.滾動軸承的壽命與其載荷的大小成反比。（）6.細長軸更容易發(fā)生失穩(wěn)（彎曲屈曲）。（）7.所有齒輪傳動都能實現(xiàn)反向傳動。（）8.帶傳動屬于摩擦傳動，因此過載時可以防止發(fā)生破壞。（）9.蝸桿傳動的傳動比i可以大于1，也可以小于1。（）10.軸肩是軸上用于安裝零件并限制其軸向移動的結(jié)構(gòu)。（）四、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述什么是機械設(shè)計的可靠性，并列舉影響可靠性的主要因素。2.簡述螺栓連接中，采用螺栓組布置時應(yīng)考慮哪些因素？3.與滑動軸承相比，滾動軸承有哪些主要優(yōu)點？4.簡述選擇齒輪材料時應(yīng)考慮哪些主要因素？五、計算題（共30分）1.（10分）某傳動軸傳遞功率P=10kW，轉(zhuǎn)速n=300r/min，材料許用彎曲應(yīng)力[σ]=160MPa。若軸上有一鍵槽，鍵槽對軸的抗彎截面模量的削弱系數(shù)為0.8，試計算此軸不發(fā)生彎曲破壞所需的最小直徑d。（不考慮扭轉(zhuǎn)，僅考慮彎曲強度）2.（10分）某軸系采用一對7208C角接觸球軸承，安裝在剛度足夠的支承上。軸承受徑向載荷Fr=4000N，軸向載荷Fa=1500N。軸承的基本額定動載荷Cr=38.5kN，基本額定靜載荷Ca=30.5kN。當量動載荷系數(shù)fp=1.2，當量靜載荷系數(shù)fs=1.0。試求：（1）軸承的當量動載荷P；（2）軸承的當量靜載荷Ps；（3）判斷該軸承是否滿足靜強度要求。3.（10分）一對直齒圓柱齒輪傳動，已知：小齒輪材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，齒數(shù)z?=20，大齒輪材料為40Cr，高頻淬火，齒數(shù)z?=80。傳遞功率P=5kW，轉(zhuǎn)速n?=1500r/min，n?=375r/min。載荷系數(shù)K=1.5，許用接觸應(yīng)力[σ_H]=600MPa。試按接觸強度條件確定該對齒輪所需的最小中心距a。（忽略動載系數(shù)影響，使用公式a≈（i+1）m(z?+z?)/2，其中m為法向模數(shù)，i為傳動比）六、繪圖題（共15分）1.（15分）設(shè)計一單級直齒圓柱齒輪減速器的輸入軸軸頭結(jié)構(gòu)。軸材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。軸頭與聯(lián)軸器連接處采用平鍵連接，鍵尺寸為鍵b×h×L（例如6×6×30）。軸頭與齒輪連接處采用過盈配合（例如H7/m6）。軸上需安裝密封圈和擋油環(huán)。繪制出該軸頭部分的詳細結(jié)構(gòu)圖，并標注主要尺寸（如直徑、鍵槽尺寸、倒角、退刀槽等）。要求結(jié)構(gòu)清晰，表達完整，符合機械制圖基本規(guī)范。試卷答案一、選擇題1.D2.B3.C4.D5.C6.A7.A8.B9.C10.B二、填空題1.可靠性，經(jīng)濟性，安全性2.強度，剛度3.彎曲應(yīng)力，剪應(yīng)力4.10%，疲勞點蝕5.固定6.綜合經(jīng)濟性7.有效拉力8.179.從動輪轉(zhuǎn)速，主動輪轉(zhuǎn)速10.螺紋退刀槽，軸肩，軸環(huán)三、判斷題1.√2.√3.√4.√5.√6.√7.×8.√9.√10.√四、簡答題1.解析：可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定條件和規(guī)定時間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。影響可靠性的因素包括材料質(zhì)量、設(shè)計質(zhì)量、制造工藝、使用環(huán)境、維護保養(yǎng)等。2.解析：螺栓組布置應(yīng)考慮：螺栓組的對稱性以使載荷分布均勻；螺栓中心距合理以利于扳手操作；考慮支承條件對剪切和拉伸應(yīng)力的影響；方便零件安裝和拆卸。3.解析：滾動軸承優(yōu)點：摩擦小，效率高；啟動靈敏；徑向尺寸?。豢沙惺茌^大沖擊載荷；便于潤滑和維護。4.解析：選擇齒輪材料需考慮：強度和耐磨性要求；工作條件和載荷大小；制造工藝和成本；熱處理可能性及對尺寸精度的影響。五、計算題1.解析：僅考慮彎曲強度，軸的直徑由σ_W≤[σ]決定。彎曲力矩M=9550P/n。軸的抗彎截面模量W=(πd3)/32，考慮鍵槽削弱后為W_d=0.8W=(πd3)/40。代入公式解得d。計算：M=9550*10/300=318.33N·m。σ_W=(32M)/(0.8πd3)≤[σ]。d3≥(32M)/(0.8π[σ])=(32*318.33)/(0.8*π*160*10^6)=7.95*10^-4m3。d≥(7.95*10^-4)^(1/3)≈0.092m=92mm。取d=92mm。2.解析：（1）根據(jù)Fa/Fr≤e_t（e_t為判別系數(shù)，7208C為0.4），計算e_t=Fa/Fr=1500/4000=0.375<0.4，所以P=XFr+YFa，其中X=1.0,Y=0.4。代入數(shù)據(jù)計算P。（2）計算當量靜載荷Ps，Ps=XsFr+YsFa，其中Xs=1.0,Ys=1.0。比較Ps與Ca，若Ps≤fs*Ca，則滿足靜強度要求。（3）計算Ps=1.0*4000+1.0*1500=5500N。檢查5500N≤1.0*30.5*10^3N=30500N，滿足要求。計算：（1）P=(1.0*4000)+(0.4*1500)=4600N。（2）Ps=5500N。（3）滿足要求。3.解析：首先計算傳動比i=n?/n?=1500/375=4。中心距a與模數(shù)m有關(guān)，m=a/(i+1)(z?+z?)/2。需要先確定模數(shù)m，通常根據(jù)強度條件初估或選擇標準模數(shù)。接觸強度公式a≈(i+1)m(z?+z?)/2，將i=4,z?=20,z?=80代入，得到a≈5.5m。選擇標準模數(shù)m=2mm（或其他標準值如2.5,3等），計算得到a。計算：i=4。a≈5.5m。若取m=2mm，則a≈5.5*2=11mm。若取m=2.5mm，則a≈5.5*2.5=13.75mm。若取m=3mm，則a≈5.5*3=16.5mm。需根據(jù)具體計算和標準選擇合適的m及a值。六、繪圖題1.解析：繪制軸頭部分結(jié)構(gòu)圖。包含軸段：軸頭直徑（如40mm），軸身直徑（