2025機(jī)械設(shè)計考研專業(yè)課沖刺押題卷及答案考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.在機(jī)械設(shè)計中，下列哪一項(xiàng)不屬于機(jī)械零件常見的失效形式？A.疲勞斷裂B.塑性變形C.鉸鏈磨損D.靜態(tài)過載破壞2.對于承受交變載荷的零件，應(yīng)優(yōu)先選用哪種材料？A.塑性材料B.脆性材料C.具有高疲勞極限的材料D.硬度較高的材料3.螺紋連接中，為了提高連接的可靠性，常采用哪種措施來防止螺母松動？A.選用強(qiáng)度更高的螺栓B.增加螺距C.使用彈簧墊圈或螺母防松墊圈D.減小螺紋中徑4.在進(jìn)行軸的強(qiáng)度計算時，通常需要校核軸的危險截面上的什么強(qiáng)度？A.壓強(qiáng)B.扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力C.彎曲正應(yīng)力D.以上都是5.滾動軸承的基本額定壽命是指一批相同型號的軸承在相同條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，有百分之幾的軸承發(fā)生疲勞破壞前的總轉(zhuǎn)數(shù)或工作小時數(shù)？A.50%B.90%C.95%D.99%6.與平鍵連接相比，花鍵連接的主要優(yōu)點(diǎn)是？A.對中精度高B.承載能力大C.制造方便D.成本低7.齒輪傳動中，限制其承載能力的主要因素通常是？A.齒輪模數(shù)B.齒輪齒數(shù)C.齒面接觸疲勞強(qiáng)度D.齒根彎曲疲勞強(qiáng)度8.帶傳動中，帶的緊邊和松邊拉力之差稱為？A.有效拉力B.初拉力C.離心拉力D.摩擦力9.在軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，為了使軸上零件能夠順利安裝并固定，軸端通常需要加工出？A.鍵槽B.倒角C.圓角D.螺紋10.彈簧在機(jī)械中主要用途不包括？A.吸收振動B.儲存能量C.測量力D.實(shí)現(xiàn)自鎖二、簡答題（每題5分，共25分）1.簡述機(jī)械零件疲勞破壞的過程及其主要特征。2.與螺栓連接相比，過盈配合連接有哪些優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)？3.說明滾動軸承潤滑的目的是什么，并簡述常用的潤滑方法。4.什么是齒輪傳動的齒面接觸疲勞強(qiáng)度？影響其強(qiáng)度的主要因素有哪些？5.簡述帶傳動中彈性滑動現(xiàn)象產(chǎn)生的原因及其對傳動性能的影響。三、計算題（共35分）1.（10分）某受拉螺栓連接，采用標(biāo)準(zhǔn)螺栓，直徑M16，許用拉應(yīng)力[σ]=60MPa。若連接所需的最大靜拉力F=30kN，假設(shè)螺栓為單栓連接（不考慮預(yù)緊力），試計算該螺栓是否滿足強(qiáng)度要求？（提示：可先根據(jù)公式估算所需螺栓強(qiáng)度，再與給定螺栓對比）2.（10分）一鋼制傳動軸，直徑d=40mm，傳遞功率P=10kW，轉(zhuǎn)速n=200r/min。材料的許用彎曲應(yīng)力[σ]=120MPa，許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力[τ]=60MPa。試校核該軸的強(qiáng)度是否足夠。3.（15分）一對外嚙合標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動，材料為20CrMnTi滲碳淬火，齒數(shù)z1=20，z2=80，模數(shù)m=2mm，分度圓壓力角α=20°，中心距a=180mm。已知傳遞功率P=10kW，轉(zhuǎn)速n1=1500r/min，試計算該對齒輪的齒面接觸疲勞強(qiáng)度和齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。（提示：需計算嚙合節(jié)點(diǎn)處的參數(shù)，并選用合適的公式進(jìn)行估算，無需考慮實(shí)際載荷系數(shù)等復(fù)雜因素）四、分析題（10分）試分析影響滑動軸承潤滑效果的主要因素有哪些？為了確?；瑒虞S承能夠正常工作并延長其使用壽命，在選擇潤滑劑和潤滑方式時應(yīng)考慮哪些因素？試卷答案一、選擇題1.C解析思路：機(jī)械零件常見的失效形式包括疲勞斷裂、塑性變形、磨損、腐蝕等。鉸鏈磨損通常指銷軸與孔壁之間的磨損，雖然可能發(fā)生在機(jī)械中，但不是零件本身最常見的失效形式。2.C解析思路：承受交變載荷的零件容易發(fā)生疲勞破壞，因此應(yīng)選用具有高疲勞極限的材料來保證其可靠性和使用壽命。3.C解析思路：彈簧墊圈、螺母防松墊圈等利用彈力或摩擦力來阻止螺母在受振動或沖擊時松動，是常用的防松措施。4.D解析思路：軸同時承受彎矩和扭矩作用，其強(qiáng)度計算需考慮彎矩產(chǎn)生的彎曲正應(yīng)力和扭矩產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力，進(jìn)行綜合校核。5.B解析思路：滾動軸承的基本額定壽命是指90%的軸承在相同條件下發(fā)生疲勞破壞前的總轉(zhuǎn)數(shù)或工作小時數(shù)。6.A解析思路：花鍵連接的齒槽分布在軸上，與輪轂上的花鍵孔形成連接，能實(shí)現(xiàn)軸向固定和傳遞扭矩，且對中精度高。7.C解析思路：齒輪傳動的主要失效形式是齒面磨損和齒根斷裂。齒面接觸疲勞強(qiáng)度決定了齒輪抵抗點(diǎn)蝕的能力，是限制承載能力的主要因素。8.A解析思路：有效拉力是帶傳動中緊邊拉力F1與松邊拉力F2之差（F1-F2），它用來克服傳動中的阻力和輸出有效功率。9.B解析思路：軸端倒角便于零件安裝，減少應(yīng)力集中，并使軸端尖角處易于加工。10.D解析思路：彈簧的用途包括吸收振動、儲存能量、測量力和實(shí)現(xiàn)回位等。自鎖通常指螺紋連接等，不是彈簧的主要功能。二、簡答題1.疲勞破壞過程：零件在循環(huán)應(yīng)力或應(yīng)變作用下，表面或內(nèi)部產(chǎn)生微小的裂紋，裂紋逐漸擴(kuò)展，直至剩余截面不足以承受載荷，最終發(fā)生斷裂。主要特征是：破壞應(yīng)力低于材料的靜強(qiáng)度極限；破壞具有突發(fā)性；斷口通常有疲勞源、疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)和最后斷裂區(qū)。2.優(yōu)點(diǎn)：連接強(qiáng)度高、能承受較大載荷、對中精度高、定心性好、可拆卸、可多次拆卸。缺點(diǎn)：裝配困難（通常需壓入或加熱）、成本較高、對配合尺寸精度要求高、容易引起零件應(yīng)力集中。3.潤滑目的：減少摩擦磨損、散熱、防銹、密封、清洗、潤滑脂還起防振作用。常用潤滑方法：油潤滑（油浴、飛濺、壓力、脂潤滑）；氣潤滑。4.齒面接觸疲勞強(qiáng)度：指齒輪齒面抵抗點(diǎn)蝕（接觸疲勞破壞）的能力。影響因素：齒面接觸應(yīng)力、循環(huán)次數(shù)（應(yīng)力循環(huán)次數(shù)）、材料性能（接觸疲勞極限）、齒面硬度、潤滑條件、載荷系數(shù)等。5.原因：帶傳動時，緊邊拉力F1大于松邊拉力F2，導(dǎo)致緊邊和松邊的線速度不同，產(chǎn)生相對滑動。影響：降低傳動效率、引起傳動比不準(zhǔn)確、增加帶的磨損和發(fā)熱。三、計算題1.解：螺栓承受的拉力F=30kN=30000N。M16螺栓的公稱直徑d=16mm，螺紋中徑d2≈14.701mm。螺栓強(qiáng)度校核公式：σ=F/A≈F/(πd22/4)σ=30000/(π*(14.701)2/4)≈303.4MPa許用應(yīng)力[σ]=60MPa。因?yàn)橛嬎愕玫降膽?yīng)力σ(303.4MPa)遠(yuǎn)大于許用應(yīng)力[σ](60MPa)，所以該螺栓強(qiáng)度不足。2.解：傳遞扭矩T=9550*P/n=9550*10/200=477.5N·m扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力：τ=T*16/(πd3)=477.5*16/(π*403)≈15.1MPa彎曲應(yīng)力計算：計算當(dāng)量彎矩：Me=√(M2+T2)（此處假設(shè)有彎矩M，若無明確彎矩，則通常校核純扭矩下的τ和理論最大彎曲應(yīng)力σ，但題目未給彎矩，此步驟按標(biāo)準(zhǔn)公式列出，實(shí)際可能簡化或題目有隱含條件）或直接估算：σ=Mc/Wz（若假設(shè)有彎矩M，需給出M值）但題目未給M，通常考核純扭矩下τ或假設(shè)簡單情況。此處按扭矩計算剪應(yīng)力已足夠，且小于[τ]。許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力[τ]=60MPa。因?yàn)橛嬎愕玫降募魬?yīng)力τ(15.1MPa)小于許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力[τ](60MPa)，且未進(jìn)行彎曲應(yīng)力校核（因缺少M(fèi)值），僅從剪應(yīng)力看，該軸滿足強(qiáng)度要求。3.解：（1）齒面接觸疲勞強(qiáng)度估算：中心距a=(z1+z2)*m/2=(20+80)*2/2=100mm傳動比i=z2/z1=80/20=4嚙合節(jié)點(diǎn)處（P點(diǎn)）的當(dāng)量半徑ρ'≈a/i=100/4=25mm節(jié)點(diǎn)處的線速度v=π*d1'*n1/60=π*(20*2)*1500/60=6283.2mm/s接觸應(yīng)力公式（赫茲公式簡化形式，僅作估算）：σH'≈εη*√(KT*Ft/(b*ρ'))其中：εη為接觸壽命系數(shù)（簡化取1），KT為載荷系數(shù)（簡化取1），F(xiàn)t為名義圓周力（Ft=9550*P/(n1*d1'）=9550*10/(1500*40)=1.625kN），b為齒寬（假設(shè)b=10mm）σH'≈√(1*1*1625/(10*25))≈√(6.5)≈2.55MPa（注意：此公式非常簡化，實(shí)際計算復(fù)雜得多，涉及材料硬度、節(jié)點(diǎn)位置、載荷系數(shù)等多方面因素。此處僅作概念性估算）材料為20CrMnTi滲碳淬火，通常齒面硬度很高，接觸疲勞極限遠(yuǎn)高于此估算值，按此估算結(jié)果，強(qiáng)度足夠。（2）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度估算：齒根彎曲應(yīng)力公式（簡化形式）：σF'≈(KF*Fb*YFa*YSa)/(bm)其中：KF為載荷系數(shù)（簡化取1），F(xiàn)b為名義彎曲力（Fb=Ft/y，y為齒形系數(shù)，簡化取0.1），YFa為齒形系數(shù)（簡化取0.2），YSa為應(yīng)力修正系數(shù)（簡化取1.6），bm為齒根寬度（簡化取m=2mm）Fb≈Ft/y=1625/0.1=16250NσF'≈(1*16250*0.2*1.6)/2=12800N/mm2=12.8MPa（注意：此公式同樣非常簡化，實(shí)際計算需考慮齒形、材料強(qiáng)度、載荷分布等。此處僅作概念性估算）材料齒根彎曲疲勞極限通常也較高，按此估算結(jié)果，強(qiáng)度足夠。（注：以上計算題部分，特別是第3題，采用了極大簡化，僅作示意，實(shí)際考試題目和計算會復(fù)雜得