機(jī)械設(shè)計(jì)原理實(shí)戰(zhàn)題集及答案詳解一、選擇題（每題2分，共20題）說明：本部分題目側(cè)重機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)理論，結(jié)合中國制造業(yè)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景。1.在軸類零件的強(qiáng)度計(jì)算中，通常采用許用應(yīng)力法，其主要依據(jù)是（）。A.屈服準(zhǔn)則B.強(qiáng)度理論C.疲勞極限D(zhuǎn).萊斯納定律2.滾動(dòng)軸承的預(yù)緊主要是為了（）。A.提高徑向承載能力B.增大軸向剛度C.減少摩擦系數(shù)D.均勻接觸應(yīng)力3.在機(jī)械傳動(dòng)中，若要求傳遞大功率且平穩(wěn)性要求高，優(yōu)先選用的傳動(dòng)方式是（）。A.鏈傳動(dòng)B.帶傳動(dòng)C.齒輪傳動(dòng)D.蝸桿傳動(dòng)4.螺紋連接的防松措施中，利用摩擦力防松的是（）。A.彈簧墊圈B.開口銷C.止動(dòng)螺母D.涂防松膠5.軸的剛度計(jì)算中，若要求彎曲剛度較高，應(yīng)選擇（）。A.空心軸B.實(shí)心軸C.矩形截面軸D.圓截面軸6.鍵連接中，平鍵的工作面是（）。A.上下表面B.兩側(cè)面C.端面D.鍵槽底部7.在齒輪設(shè)計(jì)中，齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算中，主要考慮的參數(shù)是（）。A.齒輪模數(shù)B.齒輪材料C.節(jié)圓半徑D.齒面硬度8.蝸桿傳動(dòng)的傳動(dòng)比計(jì)算公式為（）。A.i=z?/z?B.i=z?/z?C.i=z?×z?D.i=1/z?×z?9.在機(jī)械設(shè)計(jì)中，V帶傳動(dòng)的中心距一般取范圍為（）。A.0.5~1.5mB.1~3mC.0.2~0.8mD.2~5m10.軸的強(qiáng)度計(jì)算中，當(dāng)軸受交變載荷時(shí)，需考慮（）。A.靜強(qiáng)度安全系數(shù)B.疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)C.溫度系數(shù)D.裕度系數(shù)二、簡(jiǎn)答題（每題5分，共6題）說明：本部分題目結(jié)合中國制造業(yè)常見工程問題，考察設(shè)計(jì)分析能力。1.簡(jiǎn)述滾動(dòng)軸承的基本結(jié)構(gòu)及其工作原理。2.解釋機(jī)械設(shè)計(jì)中“過盈配合”的應(yīng)用場(chǎng)景及優(yōu)缺點(diǎn)。3.為什么齒輪傳動(dòng)的齒面硬度通常較高？如何提高齒面硬度？4.分析帶傳動(dòng)中彈性滑動(dòng)現(xiàn)象產(chǎn)生的原因及影響。5.簡(jiǎn)述軸的剛度計(jì)算與強(qiáng)度計(jì)算的區(qū)別。6.闡述機(jī)械設(shè)計(jì)中螺紋連接的失效形式及預(yù)防措施。三、計(jì)算題（每題10分，共4題）說明：本部分題目基于實(shí)際工程案例，考察計(jì)算能力。1.軸的強(qiáng)度計(jì)算：某軸傳遞功率P=10kW，轉(zhuǎn)速n=200r/min，軸材料為45鋼調(diào)質(zhì)，許用彎曲應(yīng)力σ=60MPa。若軸為矩形截面（高度h=40mm，寬度b=20mm），求軸的直徑d（不考慮扭轉(zhuǎn)）。2.齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)一對(duì)閉式直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，傳遞功率P=5kW，轉(zhuǎn)速n?=960r/min，n?=300r/min，齒輪材料為20CrMnTi滲碳淬火，齒面硬度HRC58，載荷系數(shù)K=1.2。試計(jì)算小齒輪齒數(shù)z?及模數(shù)m。3.V帶傳動(dòng)計(jì)算：某V帶傳動(dòng)傳遞功率P=7.5kW，轉(zhuǎn)速n?=1450r/min，中心距a=1.2m，若要求V帶型號(hào)為B型，初定帶輪直徑d?=400mm，d?=800mm，求V帶根數(shù)。4.軸承壽命計(jì)算：某軸承受徑向載荷F?=8000N，軸向載荷F?=4000N，選用深溝球軸承6210，工作轉(zhuǎn)速n=1200r/min，載荷系數(shù)f?=1.5，壽命指數(shù)ε=3，查表得基本額定壽命L?=15000h，求該軸承的實(shí)際壽命。答案及解析一、選擇題答案1.C（疲勞極限是滾動(dòng)軸承壽命計(jì)算的依據(jù)）2.B（預(yù)緊可提高軸承的軸向剛度，減少軸向竄動(dòng)）3.C（齒輪傳動(dòng)效率高、功率大、平穩(wěn)性好，適用于大功率傳動(dòng)）4.A（彈簧墊圈利用軸向力防松）5.A（空心軸質(zhì)量輕、剛度好，適用于高精度場(chǎng)合）6.B（平鍵靠?jī)蓚?cè)面?zhèn)鬟f載荷）7.D（齒面硬度影響接觸疲勞強(qiáng)度）8.B（蝸桿傳動(dòng)比i=z?/z?）9.B（V帶傳動(dòng)中心距通常為1~3m）10.B（交變載荷需考慮疲勞強(qiáng)度）二、簡(jiǎn)答題答案1.滾動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)及原理：滾動(dòng)軸承由外圈、內(nèi)圈、滾動(dòng)體（球、滾子等）、保持架組成。內(nèi)外圈滾道與滾動(dòng)體形成滾動(dòng)接觸，通過滾動(dòng)體傳遞載荷，減少摩擦。2.過盈配合應(yīng)用及優(yōu)缺點(diǎn)：應(yīng)用場(chǎng)景包括軸與輪轂的連接，優(yōu)點(diǎn)是連接強(qiáng)度高、剛性好、不易松動(dòng)；缺點(diǎn)是拆裝困難、成本較高。3.齒輪齒面硬度及提高方法：齒面硬度高可提高耐磨性和接觸疲勞強(qiáng)度。提高方法包括表面淬火、滲碳淬火等。4.帶傳動(dòng)彈性滑動(dòng)原因及影響：因帶的彈性變形導(dǎo)致主動(dòng)輪與從動(dòng)輪線速度不一致，影響傳動(dòng)比穩(wěn)定性，但可緩沖減振。5.軸的剛度與強(qiáng)度計(jì)算區(qū)別：剛度計(jì)算關(guān)注變形量（如撓度），強(qiáng)度計(jì)算關(guān)注應(yīng)力，剛度要求高時(shí)需優(yōu)化截面形狀（如空心軸）。6.螺紋連接失效及預(yù)防：失效形式包括螺栓斷裂、螺母松動(dòng)、滑牙等；預(yù)防措施包括合理選擇材料、防松設(shè)計(jì)（彈簧墊圈、防松螺母等）。三、計(jì)算題答案1.軸的強(qiáng)度計(jì)算：-扭矩計(jì)算：T=9550×P/n=9550×10/200=477.5N·m-彎曲截面系數(shù)：W=bxh2/6=20×402/6≈1067mm3-許用應(yīng)力：σ=60MPa，安全系數(shù)取2，σ'≤30MPa-直徑計(jì)算：σ=T/(Wπ/32)≤30，d≥√(T×32/Wπ)≈40.5mm（取d=42mm）2.齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)：-傳動(dòng)比：i=n?/n?=960/300=3.2，z?=i×z?-功率計(jì)算：T?=9550×P/f?×n?=9550×5/1.2/300≈129.2N·m-齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算（略，需查表得σH≤極限值，反推m和z?）3.V帶傳動(dòng)計(jì)算：-速度比：v?=n?d?/1000×π≈1.88m/s，v?=n?d?/1000×π≈3.77m/s-中心距調(diào)整：a=(d?+d?)/2+(v?+v?)/2≈1.2m（合理）-帶根數(shù)計(jì)算（略，需查表得P?和K?等參數(shù)反推）4.軸承壽命計(jì)算