2025年機(jī)械工程師《機(jī)械設(shè)計(jì)》模擬測(cè)試卷考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分。下列選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)符合題意）1.構(gòu)件因外力作用而變形，當(dāng)外力去除后能完全恢復(fù)原狀的變形稱為（）。A.彈性變形B.塑性變形C.疲勞變形D.蠕變變形2.在拉伸和壓縮應(yīng)力狀態(tài)下，低碳鋼材料的彈性模量E和屈服強(qiáng)度σs之間的關(guān)系通常為（）。A.E=σsB.E<<σsC.E>>σsD.E≈σs3.對(duì)于重要的螺栓連接，為提高連接的可靠性，通常采用（）。A.扳手?jǐn)Q緊B.擰緊力矩控制C.限制螺栓長(zhǎng)度D.增加螺栓數(shù)量4.與平帶傳動(dòng)相比，V帶傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)是（）。A.傳動(dòng)效率高B.中心距小C.承載能力大D.對(duì)對(duì)中要求低5.在平行軸外嚙合齒輪傳動(dòng)中，若小齒輪齒數(shù)為20，大齒輪齒數(shù)為40，則傳動(dòng)比i為（）。A.1/2B.2C.10D.1/106.齒輪傳動(dòng)中，通常用（）來(lái)衡量齒輪接觸強(qiáng)度。A.齒面接觸應(yīng)力B.齒根彎曲應(yīng)力C.齒輪模數(shù)D.齒輪壓力角7.軸按承載情況分類，主要承受彎矩而不承受扭矩的軸稱為（）。A.心軸B.轉(zhuǎn)軸C.曲軸D.傳動(dòng)軸8.滾動(dòng)軸承的基本額定壽命L10與額定動(dòng)載荷C的關(guān)系為（）。A.L10∝CB.L10∝C2C.L10∝1/CD.L10∝C39.下列聯(lián)軸器中，能補(bǔ)償較大相對(duì)位移的是（）。A.凸緣聯(lián)軸器B.齒輪聯(lián)軸器C.萬(wàn)向聯(lián)軸器D.滑塊聯(lián)軸器10.細(xì)長(zhǎng)壓桿的失穩(wěn)通常發(fā)生在（）。A.局部屈服B.局部斷裂C.整體失穩(wěn)（屈曲）D.疲勞破壞二、多項(xiàng)選擇題（每題3分，共15分。下列選項(xiàng)中，至少有兩項(xiàng)符合題意）1.影響螺栓連接強(qiáng)度的因素主要有（）。A.螺栓材料B.螺栓直徑C.被連接件材料D.螺栓預(yù)緊力E.接頭結(jié)構(gòu)形式2.帶傳動(dòng)中產(chǎn)生彈性滑動(dòng)的原因是（）。A.帶與帶輪之間的摩擦力不足B.帶的彈性變形C.傳動(dòng)中心距過大D.帶的緊邊和松邊拉力不等E.帶輪直徑過小3.齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)中，選擇齒輪材料時(shí)主要考慮的因素有（）。A.齒輪承載能力B.齒輪工作條件C.制造工藝D.成本經(jīng)濟(jì)性E.對(duì)中性要求4.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮的因素主要有（）。A.軸的強(qiáng)度B.軸的剛度C.軸的制造工藝性D.軸上零件的固定與裝配E.軸的振動(dòng)穩(wěn)定性5.滾動(dòng)軸承的基本額定動(dòng)載荷是指（）。A.軸承在特定條件下，基本額定壽命為1百萬(wàn)次時(shí)所能承受的載荷B.軸承所能承受的最大載荷C.軸承在特定條件下，壽命為額定壽命時(shí)所能承受的載荷D.保證90%額定壽命的載荷E.軸承的極限轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的載荷三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述拉伸試驗(yàn)中，材料經(jīng)歷彈性變形和塑性變形階段的主要特征。2.與平鍵連接相比，楔鍵連接的主要特點(diǎn)是什么？3.齒輪傳動(dòng)中，產(chǎn)生齒面點(diǎn)蝕的主要原因是什么？如何提高齒面抗點(diǎn)蝕能力？4.簡(jiǎn)述滾動(dòng)軸承潤(rùn)滑方式選擇的主要依據(jù)。四、計(jì)算題（每題10分，共40分）1.一鋼制拉伸試件，直徑d=10mm，標(biāo)距l(xiāng)0=100mm。在拉伸試驗(yàn)中，當(dāng)試件標(biāo)距段伸長(zhǎng)量為5mm時(shí)，測(cè)得拉力為F=20kN；當(dāng)拉力增至F=50kN時(shí)，試件突然斷裂。試計(jì)算該鋼種的彈性模量E（取π=3.14）、屈服極限σs和強(qiáng)度極限σb。（結(jié)果保留兩位小數(shù)）2.一平帶傳動(dòng)，傳遞功率P=5kW，帶速v=10m/s，主動(dòng)輪直徑D1=200mm，從動(dòng)輪直徑D2=400mm。已知帶的緊邊拉力F1=1800N，試計(jì)算帶的松邊拉力F2和傳動(dòng)效率η。（結(jié)果保留兩位小數(shù)）3.一鋼制轉(zhuǎn)軸，傳遞扭矩T=1000N·m，軸的直徑d=50mm，材料的許用彎曲應(yīng)力[σ]=160MPa。試校核該軸的強(qiáng)度。（結(jié)果保留兩位小數(shù)）4.一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪外嚙合傳動(dòng)，小齒輪材料為45鋼調(diào)質(zhì)，大齒輪材料為40Cr調(diào)質(zhì)，傳遞功率P=10kW，轉(zhuǎn)速n1=1450r/min，傳動(dòng)比i=3。若載荷有輕微沖擊，試確定此對(duì)齒輪的材料選擇是否合適？（提示：可參考相關(guān)手冊(cè)或經(jīng)驗(yàn)，無(wú)需精確計(jì)算，說(shuō)明理由即可）---試卷答案一、單項(xiàng)選擇題1.A2.C3.B4.C5.B6.A7.A8.C9.D10.C二、多項(xiàng)選擇題1.A,B,C,D,E2.B,D3.A,B,C,D4.A,B,C,D,E5.A,C三、簡(jiǎn)答題1.彈性變形階段：變形與外力成正比，外力去除后，變形完全消失，構(gòu)件恢復(fù)原狀。塑性變形階段：變形超過彈性極限，外力去除后，變形不完全消失，存在殘余變形。2.楔鍵連接具有自鎖性，安裝后能自動(dòng)緊固在軸上，但會(huì)引起軸和輪轂的配合過緊，可能導(dǎo)致配合面壓強(qiáng)增大，對(duì)中性較差。3.齒面點(diǎn)蝕的主要原因是齒面接觸應(yīng)力超過材料的接觸疲勞極限。提高齒面抗點(diǎn)蝕能力的方法有：提高齒面硬度（如表面淬火、滲碳等）、選擇耐磨損材料、增大齒面接觸應(yīng)力分布的均勻性（如修緣、正時(shí)傳動(dòng)等）。4.選擇滾動(dòng)軸承潤(rùn)滑方式的主要依據(jù)包括：軸承類型、尺寸、轉(zhuǎn)速、載荷、工作溫度、環(huán)境條件、潤(rùn)滑劑種類、維護(hù)方便性及成本等。四、計(jì)算題1.解：*彈性模量E：*變形前標(biāo)距段長(zhǎng)度l0=100mm*伸長(zhǎng)量Δl=5mm*應(yīng)變?chǔ)?Δl/l0=5/100=0.05*拉力F1=20kN=20000N*橫截面積A=πd2/4=3.14*(10/2)2=78.5mm2*應(yīng)力σ1=F1/A=20000/78.5≈255.8MPa*彈性模量E=σ1/ε=255.8/0.05≈5116MPa=5.12GPa*屈服極限σs：*斷裂前最大拉力Fmax=50kN=50000N*斷裂時(shí)標(biāo)距段長(zhǎng)度l1（假設(shè)斷裂發(fā)生在原標(biāo)距段）*原標(biāo)距l(xiāng)0=100mm，斷后標(biāo)距l(xiāng)1=100+5=105mm（根據(jù)斷后標(biāo)距計(jì)算公式，略）*斷裂時(shí)應(yīng)變?chǔ)臺(tái)max（假設(shè)斷裂時(shí)仍處于彈性階段）*σs=Fmax/A=50000/78.5≈636.9MPa（實(shí)際斷裂應(yīng)變通常較大，進(jìn)入塑性階段，此值近似屈服點(diǎn)）*強(qiáng)度極限σb：*σb=Fmax/A=50000/78.5≈636.9MPa*結(jié)果：E≈5.12GPa，σs≈637MPa，σb≈637MPa2.解：*主動(dòng)輪角速度ω1=2πn1/60=2π*1450/60≈152.8rad/s*從動(dòng)輪角速度ω2=ω1/i=152.8/3≈50.9rad/s*主動(dòng)輪轉(zhuǎn)矩T1=P/ω1=5000W/152.8rad/s≈32.7N·m*傳動(dòng)比關(guān)系：ω1D1=ω2D2，或T1D1=T2D2*從動(dòng)輪轉(zhuǎn)矩T2=T1*(D1/D2)=32.7*(200/400)=16.35N·m*帶傳動(dòng)的功率關(guān)系：P=(F1-F2)*v/1000*松邊拉力F2=F1-(P*1000)/v=1800-(5000*1000)/10=1800-500000/10=1800-50000=-48200N（此結(jié)果不合理，說(shuō)明假設(shè)F1為緊邊拉力有誤，應(yīng)重新設(shè)定）*正確設(shè)定：F1為緊邊拉力，F(xiàn)2為松邊拉力。轉(zhuǎn)矩T1由(F1-F2)*D1/2產(chǎn)生，T2由(F2-F1)*D2/2產(chǎn)生。通常T1>T2。*重新計(jì)算：T1=(F1-F2)*D1/2=>32.7=(1800-F2)*0.2/2=>32.7=(1800-F2)*0.1=>1800-F2=327=>F2=1800-327=1473N*效率η=P/(F1*v/1000)=5000/(1800*10/1000)=5000/18=277.8%（此結(jié)果不合理，說(shuō)明轉(zhuǎn)矩計(jì)算與力的關(guān)系應(yīng)用有誤）*更正計(jì)算效率：η=T2/T1=(F2-F1)*D2/(F1-F2)*D1=-F1*D2/F2*D1（此處符號(hào)需謹(jǐn)慎，或直接用功率關(guān)系）*用功率關(guān)系：η=T2/T1=(F2*v-F1*v)/(F1*v)=(F2-F1)/F1=(1473-1800)/1800=-327/1800≈-0.182（負(fù)值不合理，說(shuō)明前提條件或設(shè)定有誤，或題目數(shù)據(jù)矛盾）*假設(shè)題目數(shù)據(jù)或計(jì)算模型有簡(jiǎn)化，若忽略T關(guān)系，僅用P和v計(jì)算η：η=P/(F1*v/1000)=5000/(1800*10/1000)=5000/18≈0.278或27.8%*結(jié)果：F2≈1473N，η≈27.8%3.解：*抗彎截面系數(shù)Wz對(duì)于實(shí)心圓軸d=50mm：Wz=πd3/32=3.14*(50)3/32≈30700mm3*軸傳遞的扭矩T=1000N·m*軸承受的彎矩M需要根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)確定，假設(shè)為純彎曲或主要承受彎矩（忽略扭矩影響或題目意在考察扭矩應(yīng)力）。*若題目意在考察扭矩引起的剪應(yīng)力τ=T/Wp，其中Wp=πd2/16=3.14*(50)2/16≈12270mm3*剪應(yīng)力τ=1000N·m/12270mm3≈0.081MPa（此值遠(yuǎn)小于彎曲應(yīng)力，若題目主要考察彎曲強(qiáng)度，則需假設(shè)M值）*通常計(jì)算題會(huì)給出彎矩M或明確主要承受彎矩。若假設(shè)軸主要承受彎矩，需題目給出M值。若假設(shè)T引起扭剪應(yīng)力，則τ≈0.081MPa<<[σ]。*若題目要求校核彎曲強(qiáng)度，但未給彎矩M，則無(wú)法直接計(jì)算。假設(shè)題目意在考察扭矩應(yīng)力，τ=0.081MPa<[σ]=160MPa，強(qiáng)度足夠。*若必須計(jì)算彎曲應(yīng)力，需補(bǔ)充M值。例如，若M=2000N·m：*彎曲應(yīng)力σ=M/Wz=2000N·m/30700mm3≈0.065MPa*σ=0.065MPa<[σ]=160MPa，強(qiáng)度足夠。*假設(shè)題目隱含M值，或要求對(duì)扭矩引起的應(yīng)力校核。按τ計(jì)算：0.081MPa<160MPa，強(qiáng)度足夠。*結(jié)果：假設(shè)主要受扭矩，τ≈0.081MPa<160MPa，強(qiáng)度足夠。（若需精確校核需明確M值）4.解：*小齒輪材料為45鋼調(diào)質(zhì)：調(diào)質(zhì)處理后，硬度通常在HB217-255，可查得許用彎曲應(yīng)力[σ]1。假設(shè)[σ]1≈160MPa（取值范圍參考）。*大齒輪材料為40Cr調(diào)質(zhì)：調(diào)質(zhì)處理后，硬度通常在HB241-286，可查得許用彎曲應(yīng)力[σ]2。假設(shè)[σ]2≈150MPa（取值范圍參考）。*載荷有輕微沖擊，通常需要降低許用應(yīng)力或考慮沖擊系數(shù)K_A。*齒輪材料選擇：小齒輪45鋼調(diào)質(zhì)，大齒輪40Cr調(diào)質(zhì)。45鋼價(jià)格相對(duì)較低，工藝性好；40Cr強(qiáng)度韌性更好，適用于較重要的場(chǎng)合。兩者都是常用材料。*