2025機械設計考研理論模擬試卷及答案考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、單項選擇題（每題2分，共20分）1.下列哪項不屬于機械零件的常見失效形式？A.疲勞斷裂B.塑性變形C.磨損D.化學腐蝕2.在機械設計中，通常將工作應力低于材料極限應力，但高于其屈服極限的應力稱為：A.許用應力B.工作應力C.屈服點應力D.名義應力3.對于重要的、承受變載荷的螺栓連接，通常選用：A.M6普通螺栓B.M8螺柱連接C.T型槽螺栓D.鉸制孔螺栓4.在帶傳動中，限制帶傳動有效傳力的主要因素是：A.帶的線速度B.帶的彈性變形C.帶與輪面間的摩擦系數(shù)D.帶的厚度5.蝸桿傳動的傳動比i與蝸桿頭數(shù)z1、蝸輪齒數(shù)z2的關(guān)系為：A.i=z2/z1B.i=z1/z2C.i=1/(z1*z2)D.i=z1*z26.標準直齒圓柱齒輪的齒形系數(shù)YFa與下列哪個因素無關(guān)？A.齒數(shù)zB.模數(shù)mC.壓力角αD.變位系數(shù)x7.在軸的結(jié)構(gòu)設計中，為了使軸上零件能夠順利安裝并靠緊定位，軸端通常加工成：A.錐形B.平形C.圓形D.橢圓形8.滾動軸承的基本額定壽命L10與基本額定動載荷C的關(guān)系是：A.L10與C成正比B.L10與C成反比C.L10與C的平方成正比D.L10與C的平方成反比9.對于重要的軸，通常選用何種材料進行熱處理以獲得良好的綜合力學性能？A.45鋼正火B(yǎng).45鋼調(diào)質(zhì)C.45鋼高頻淬火D.QT600-310.在潤滑設計中，選擇潤滑劑的主要依據(jù)是：A.潤滑油的粘度B.潤滑劑的顏色C.潤滑劑的牌號D.潤滑劑的氣味二、填空題（每空1分，共15分）1.機械零件的強度計算通常包括______強度、______強度和______強度計算。2.螺栓連接防松的方法主要有______防松、______防松和______防松。3.帶傳動中，帶的緊邊和松邊拉力之差稱為______力。4.蝸桿傳動的傳動比i總是______（大于/小于/等于）1。5.齒輪傳動中，為避免根切，小齒輪的最少齒數(shù)zmin=______（當α=20°時）。6.軸按承載情況可分為______軸、______軸和______軸。7.滾動軸承的基本額定壽命是指一批相同的軸承在相同條件下運轉(zhuǎn)，有______%的軸承發(fā)生______時所運轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)數(shù)或總時間。8.選擇軸的材料時，主要應考慮軸的______、______和______等性能要求。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述機械零件疲勞破壞的特點。2.簡述平鍵連接的工作原理及其失效形式。3.與平帶傳動相比，V帶傳動有哪些主要優(yōu)點？4.簡述選擇滾動軸承類型時應考慮的主要因素。四、計算題（共35分）1.（10分）某軸段傳遞扭矩T=150N·m，軸的材料為45鋼調(diào)質(zhì)，軸段直徑d=40mm。試校核該軸段的抗扭強度（材料的許用扭轉(zhuǎn)剪應力[τ]=60MPa）。2.（15分）有一對標準直齒圓柱齒輪傳動，已知：模數(shù)m=3mm，壓力角α=20°，小齒輪齒數(shù)z1=21，大齒輪齒數(shù)z2=67。試計算該對齒輪傳動的傳動比i，并判斷大齒輪是否會產(chǎn)生根切現(xiàn)象（查表確定最小齒數(shù)）。3.（10分）某軸上安裝一個直徑D=100mm的鏈輪，鏈輪所受的圓周力Ft=2000N，鏈輪軸心線距鏈輪端面距離L=50mm。試求鏈輪作用在軸上的徑向力和切向力。五、分析題（10分）分析圖示（此處無圖，假設為軸系結(jié)構(gòu)）中所示的軸系部件設計存在的至少三個不合理之處，并簡要說明理由。---試卷答案一、單項選擇題1.D解析：機械零件的常見失效形式包括疲勞斷裂、塑性變形、磨損、腐蝕等?；瘜W腐蝕雖然可能發(fā)生，但通常被視為一種特定的環(huán)境失效模式，而非與機械應力直接相關(guān)的常見形式。2.A解析：許用應力是在保證零件安全可靠工作的前提下，允許零件承受的最大應力，它是材料極限應力（或屈服極限）考慮安全系數(shù)后的降低值。3.B解析：螺柱連接（或稱螺柱聯(lián)接）通常用于被連接件較厚或需要經(jīng)常拆卸的場合，其承載能力較高，且能承受較大的變載荷，適合重要的螺栓連接。4.C解析：帶傳動依靠帶與輪面間的摩擦力傳遞動力。最大有效傳力受摩擦系數(shù)的限制，摩擦系數(shù)越小，最大有效傳力也越小。5.A解析：蝸桿傳動的傳動比i=n1/n2=z2/z1，其中n1為蝸桿轉(zhuǎn)速，n2為蝸輪轉(zhuǎn)速，z1為蝸桿頭數(shù)，z2為蝸輪齒數(shù)。6.B解析：齒形系數(shù)YFa主要與齒輪的幾何參數(shù)（齒數(shù)z、壓力角α、變位系數(shù)x）有關(guān)，它反映了齒廓形狀對彎曲應力的影響。模數(shù)m只影響齒輪的尺寸大小，不影響齒形系數(shù)。7.B解析：軸端加工成平形是為了便于軸上零件（如軸承、齒輪）的安裝和軸向固定，使零件能靠緊軸端面定位。8.D解析：滾動軸承的基本額定壽命L10與基本額定動載荷C的關(guān)系遵循指數(shù)規(guī)律：L10=(C/P)^10，其中P為當量動載荷。因此，L10與C的平方成反比。9.B解析：45鋼通過調(diào)質(zhì)處理（淬火+高溫回火）可以獲得良好的強度和韌性相結(jié)合的綜合力學性能，適合制造重要的軸類零件。10.A解析：選擇潤滑劑的主要依據(jù)是其粘度，粘度決定了潤滑劑的流動性、承載能力和潤滑效果，是選擇的基礎。二、填空題1.強度；剛度；壽命解析：機械零件的設計計算通常圍繞強度（抵抗破壞的能力）、剛度（抵抗變形的能力）和壽命（使用時間的長短）三個方面進行。2.摩擦；機械；破壞解析：常見的螺栓防松方法有摩擦防松（如彈簧墊圈）、機械防松（如螺母擰緊力矩、止動墊圈、串聯(lián)螺母）和破壞螺紋連接（如沖點、焊接）。3.有效解析：有效圓周力是指帶緊邊拉力F1與松邊拉力F2之差，即Fe=F1-F2，它是對外做功的有效驅(qū)動力。4.大于解析：由于蝸桿傳動中蝸桿是主動件，蝸輪是從動件，且蝸桿齒數(shù)z1通常很少（單頭或少數(shù)雙頭），所以傳動比i=z2/z1總是大于1。5.17解析：根據(jù)最小齒數(shù)公式zmin=Zmin*ha*/(ha*+Δy)，當α=20°，ha*=1，Δy=0（標準齒輪）時，對于正常齒制，Zmin=17。6.心；轉(zhuǎn)；曲解析：心軸主要承受彎矩，不傳遞扭矩；轉(zhuǎn)軸主要承受扭矩，不承受彎矩或彎矩很??；曲軸主要承受彎矩和扭矩，且通常用于往復式機械中。7.90%；疲勞點蝕解析：基本額定壽命是指一批軸承中，有90%的軸承在發(fā)生疲勞點蝕前所能運轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)數(shù)（L10h）或總小時數(shù)（L10）。8.強度；剛度；韌性解析：軸的材料需要具備足夠的強度以抵抗載荷，足夠的剛度以限制變形，以及良好的韌性以承受沖擊和過載。三、簡答題1.疲勞破壞的特點是：a.破壞前通常沒有明顯預兆，屬于突發(fā)性破壞。b.破壞應力往往低于材料的屈服極限，甚至低于材料的強度極限。c.破壞斷口通常有明顯的疲勞源、疲勞裂紋擴展區(qū)和最后斷裂區(qū)。d.破壞往往發(fā)生在應力集中部位。2.平鍵連接的工作原理是：平鍵的上下表面與軸槽和輪轂槽底接觸，通過鍵的側(cè)面?zhèn)鬟f扭矩。其失效形式主要是工作面的磨損（對于靜連接）或鍵的彎曲破壞（對于動連接）。3.V帶傳動的優(yōu)點有：a.摩擦力大，傳遞功率能力強，相同功率下允許的速度較高。b.結(jié)構(gòu)簡單，成本較低。c.能緩沖吸振，傳動平穩(wěn)。d.過載時能打滑，具有安全保護作用。4.選擇滾動軸承類型時應考慮的主要因素有：a.軸承的載荷類型和大?。◤较蛄?、軸向力）。b.軸承的轉(zhuǎn)速。c.對軸承剛度和極限轉(zhuǎn)速的要求。d.安裝和拆卸的便利性。e.成本和經(jīng)濟性。f.使用環(huán)境和維護條件。四、計算題1.解：抗扭截面系數(shù)Wp=(π/16)*d^3=(π/16)*(40mm)^3=12566.4mm^3抗扭強度條件：τ=T/Wp≤[τ]τ=150N·m/12566.4mm^3=0.01197N·m/mm^3=11.97MPa[τ]=60MPa因為τ(11.97MPa)<[τ](60MPa)，所以該軸段的抗扭強度足夠。2.解：傳動比i=z2/z1=67/21=3.19查表可知，當α=20°時，標準直齒圓柱齒輪的最少齒數(shù)zmin=17。因為z1=21>zmin=17，所以大齒輪不會產(chǎn)生根切現(xiàn)象。3.解：鏈輪作用在軸上的切向力Ft=2000N（方向沿軸線切線方向）。徑向力Fr=Ft*tan(α)（假設鏈輪分度圓壓力角α=20°）Fr=2000N*tan(20°)≈2000N*0.364≈728N切向力Ft就是作用在軸上的圓周力，它會產(chǎn)生扭矩，并通過軸與鏈輪的接觸點產(chǎn)生徑向力Fr。因此，鏈輪作用在軸上的徑向力為728N，切向力為2000N。五、分析題（由于無圖，無法進行具體結(jié)構(gòu)分析，以下提供一般性分析思路，請根據(jù)實際圖示內(nèi)容進行判斷）可能存在的合理之處及理由分析：1.軸承配置：檢查軸承是否按受載情況正確配置（如承受純徑向力用深溝球軸承，承受純軸向力用推力軸承，承受聯(lián)合載荷用角接觸軸承等），是否考慮了軸向固定方式。2.軸肩設計：檢查軸肩高度是否合適，能否有效定位軸上零件，是否產(chǎn)生應力集中。3.鍵連接：檢查鍵的尺寸、類型是否選擇正確，鍵槽是否加工合理，是否與鍵和輪轂配合良好。4.密封裝