2025年大學(xué)（機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化）機(jī)械設(shè)計(jì)階段測(cè)評(píng)試題及答案

（考試時(shí)間：90分鐘滿分100分）班級(jí)______姓名______第I卷（選擇題，共30分）答題要求：本卷共6題，每題5分。每題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。請(qǐng)將正確答案填寫在題后的括號(hào)內(nèi)。1.以下關(guān)于機(jī)械設(shè)計(jì)中強(qiáng)度計(jì)算的說(shuō)法，正確的是（）A.強(qiáng)度計(jì)算只考慮材料的屈服強(qiáng)度B.強(qiáng)度計(jì)算需要綜合考慮多種載荷工況C.強(qiáng)度計(jì)算與材料的硬度無(wú)關(guān)D.強(qiáng)度計(jì)算只針對(duì)靜載荷情況答案：B2.在機(jī)械設(shè)計(jì)中，對(duì)于軸的設(shè)計(jì)，下列哪種說(shuō)法是錯(cuò)誤的（）A.軸的直徑主要根據(jù)扭矩和轉(zhuǎn)速來(lái)確定B.軸上的鍵槽會(huì)削弱軸的強(qiáng)度C.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)便于零件的安裝和拆卸D.軸的材料只需考慮強(qiáng)度，無(wú)需考慮韌性答案：D3.以下哪種傳動(dòng)方式在傳遞大功率時(shí)效率較高（）A.帶傳動(dòng)B.鏈傳動(dòng)C.齒輪傳動(dòng)D.摩擦輪傳動(dòng)答案：C4.對(duì)于齒輪的模數(shù)，下列說(shuō)法正確的是（）A.模數(shù)越大，齒輪的承載能力越小B.模數(shù)只與齒輪的轉(zhuǎn)速有關(guān)C.模數(shù)是衡量齒輪大小的一個(gè)重要參數(shù)D.模數(shù)相同的齒輪一定能正確嚙合答案：C5.在設(shè)計(jì)機(jī)械零件時(shí)，選擇材料的首要原則是（）A.材料的價(jià)格B.材料的美觀性C.材料的性能滿足使用要求D.材料的可加工性答案：C6.下列哪種聯(lián)軸器適用于兩軸有較大徑向位移和角位移的場(chǎng)合（）A.剛性聯(lián)軸器B.彈性聯(lián)軸器C.萬(wàn)向聯(lián)軸器D.凸緣聯(lián)軸器答案：C第II卷（非選擇題，共70分）（一）填空題（共15分）答題要求：本大題共5空，每空3分。請(qǐng)將答案填寫在題中的橫線上。1.機(jī)械設(shè)計(jì)的一般程序包括需求分析、方案設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)和______。答案：設(shè)計(jì)評(píng)審與改進(jìn)2.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的要求有：便于軸上零件的安裝與拆卸、定位準(zhǔn)確可靠、具有良好的加工工藝性以及______。答案：有利于提高軸的強(qiáng)度和剛度3.齒輪傳動(dòng)的失效形式主要有輪齒折斷、齒面磨損、齒面點(diǎn)蝕、齒面膠合和______。答案：塑性變形4.帶傳動(dòng)中，帶的應(yīng)力由拉應(yīng)力、離心拉應(yīng)力和______組成。答案：彎曲應(yīng)力5.滾動(dòng)軸承的基本額定壽命是指一批相同型號(hào)的軸承，在相同條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，其中______的軸承發(fā)生點(diǎn)蝕前所能達(dá)到的總轉(zhuǎn)數(shù)。答案：90%（二）簡(jiǎn)答題（共20分）答題要求：本大題共2題，每題10分。請(qǐng)簡(jiǎn)要回答問(wèn)題。1.簡(jiǎn)述機(jī)械設(shè)計(jì)中優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本步驟。答案：首先明確設(shè)計(jì)目標(biāo)和約束條件，建立數(shù)學(xué)模型；然后選擇合適的優(yōu)化算法；接著求解數(shù)學(xué)模型得到最優(yōu)解；最后對(duì)優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行分析和驗(yàn)證，若不滿足要求則調(diào)整模型重新優(yōu)化，直至達(dá)到滿意結(jié)果。2.說(shuō)明選擇滾動(dòng)軸承類型時(shí)應(yīng)考慮的主要因素。答案：載荷性質(zhì)，如重載選滾子軸承，輕載選球軸承；轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速高選輕系列軸承；調(diào)心性能要求，兩軸有較大偏斜時(shí)選調(diào)心軸承；安裝空間，根據(jù)空間大小選擇合適外形尺寸的軸承；經(jīng)濟(jì)性，綜合考慮成本選擇合適類型。（三）分析題（共15分）答題要求：本大題共1題，15分。請(qǐng)根據(jù)題目所給信息進(jìn)行分析解答。有一減速齒輪傳動(dòng)，小齒輪材料為45鋼調(diào)質(zhì)處理，大齒輪材料為40Cr調(diào)質(zhì)處理。傳遞功率P=5kW，小齒輪轉(zhuǎn)速n1=1450r/min，傳動(dòng)比i=3。分析該齒輪傳動(dòng)可能出現(xiàn)的失效形式，并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施。答案：失效形式可能有：小齒輪轉(zhuǎn)速高，可能出現(xiàn)齒面膠合、齒面點(diǎn)蝕；由于載荷作用，可能出現(xiàn)輪齒折斷。改進(jìn)措施：提高齒面硬度，可對(duì)小齒輪進(jìn)行表面淬火等處理；適當(dāng)增大模數(shù)，提高齒根彎曲強(qiáng)度，降低輪齒折斷風(fēng)險(xiǎn)；采用合適的潤(rùn)滑油，改善潤(rùn)滑條件，降低齒面膠合可能性。（四）設(shè)計(jì)題（共20分）答題要求：本大題共1題，20分。請(qǐng)根據(jù)題目要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)一單級(jí)圓柱齒輪減速器，已知電動(dòng)機(jī)功率P=7.5kW，轉(zhuǎn)速n1=1440r/min，傳動(dòng)比i=3.5，工作機(jī)轉(zhuǎn)速n2要求平穩(wěn)。請(qǐng)確定齒輪的材料、模數(shù)、齒數(shù)、分度圓直徑等參數(shù)，并畫出減速器的裝配圖（只要求示意，標(biāo)注主要尺寸和零件名稱）。材料選擇：小齒輪45鋼調(diào)質(zhì)，大齒輪40Cr調(diào)質(zhì)。計(jì)算：1.確定計(jì)算轉(zhuǎn)速：n1=1440r/min，n2=n1/i=1440/3.5≈411r/min，計(jì)算轉(zhuǎn)速取n2。2.計(jì)算轉(zhuǎn)矩：T1=9550P/n1=9550×7.5/1440≈49.7N·m。3.初選模數(shù)：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，初選m=4mm。4.計(jì)算齒數(shù)：由傳動(dòng)比i=z2/z1，取z1=25，則z2=i×z1=3.5×25=87.5，取z2=88。5.計(jì)算分度圓直徑：d1=mz1=4×25=100mm，d2=mz2=4×88=352mm。裝配圖示意：畫出箱體，箱體內(nèi)安裝一對(duì)圓柱齒輪，標(biāo)注出齒輪分度圓直徑、中心距等尺寸，以及箱體、齒輪、軸等零件名稱。（五）論述題（共20分）答題要求：本大題共1題，20分。請(qǐng)根據(jù)題目要求進(jìn)行論述。論述在機(jī)械設(shè)計(jì)中如何提高機(jī)械產(chǎn)品的可靠性。答案：在機(jī)械設(shè)計(jì)中提高機(jī)械產(chǎn)品可靠性可從多方面著手。首先，進(jìn)行全面準(zhǔn)確的可靠性設(shè)計(jì)，充分考慮各種可能的載荷、環(huán)境等因素，合理確定零件尺寸、材料性能等參數(shù)，運(yùn)用可靠的設(shè)計(jì)方法和理論。其次，加強(qiáng)零部件的質(zhì)量控制，嚴(yán)格把控原材料質(zhì)量，優(yōu)化加工制造工藝，提高加工精度，確保零部件質(zhì)量穩(wěn)定。再者，注重系統(tǒng)的冗余設(shè)計(jì)，增加備用元件或采用并聯(lián)結(jié)構(gòu)等，當(dāng)部分元