2025年機(jī)械試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.某平面機(jī)構(gòu)有5個(gè)活動(dòng)構(gòu)件，其中包含2個(gè)低副和3個(gè)高副，其自由度為（）。A.1B.2C.3D.42.承受橫向載荷的普通螺栓連接中，螺栓桿主要承受（）。A.剪切與擠壓B.拉伸C.扭轉(zhuǎn)D.彎曲3.標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)中，若中心距不變，增大模數(shù)m，則（）。A.齒數(shù)z增加B.齒根彎曲強(qiáng)度降低C.重合度減小D.齒頂圓直徑減小4.滾動(dòng)軸承6208的內(nèi)徑為（）mm。A.8B.40C.20D.305.凸輪機(jī)構(gòu)中，從動(dòng)件采用等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，會(huì)產(chǎn)生（）。A.剛性沖擊B.柔性沖擊C.無(wú)沖擊D.隨機(jī)沖擊6.液壓系統(tǒng)中，溢流閥的主要作用是（）。A.調(diào)節(jié)流量B.穩(wěn)定系統(tǒng)壓力C.防止過(guò)載D.B和C7.帶傳動(dòng)中，彈性滑動(dòng)的主要原因是（）。A.帶的預(yù)緊力不足B.帶與帶輪間的摩擦力不夠C.帶的彈性變形D.過(guò)載8.軸的材料選用45鋼并進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，主要目的是（）。A.提高表面硬度B.提高整體強(qiáng)度和韌性C.提高耐磨性D.降低成本9.齒輪傳動(dòng)中，齒面膠合常發(fā)生在（）場(chǎng)合。A.低速重載B.高速輕載C.高速重載D.低速輕載10.平面四桿機(jī)構(gòu)中，若最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和小于等于其余兩桿長(zhǎng)度之和，且以最短桿的鄰邊為機(jī)架，則機(jī)構(gòu)為（）。A.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)B.雙曲柄機(jī)構(gòu)C.雙搖桿機(jī)構(gòu)D.導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)二、填空題（每空1分，共20分）1.平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算公式為F=______，其中n為活動(dòng)構(gòu)件數(shù)，PL為低副數(shù)，PH為高副數(shù)。2.螺紋連接防松的本質(zhì)是防止螺紋副的______。3.齒輪傳動(dòng)的主要失效形式包括齒面磨損、齒面膠合、齒面疲勞點(diǎn)蝕和______。4.滾動(dòng)軸承的基本額定壽命是指一批相同軸承在相同條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，______的軸承發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕前的總轉(zhuǎn)數(shù)。5.帶傳動(dòng)的最大有效拉力與初拉力F0、摩擦系數(shù)f、包角α的關(guān)系為Fec=______。6.軸按承載性質(zhì)可分為心軸、轉(zhuǎn)軸和______。7.液壓泵的理論流量與______和轉(zhuǎn)速有關(guān)，實(shí)際流量等于理論流量減去______。8.凸輪機(jī)構(gòu)中，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律由______決定。9.普通平鍵連接的主要失效形式是______（靜連接）或壓潰（動(dòng)連接）。10.齒輪傳動(dòng)中，為避免根切，標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的最小齒數(shù)為______。11.滑動(dòng)軸承的主要失效形式包括磨損、膠合和______。12.螺紋的公稱直徑是指______（外螺紋為大徑，內(nèi)螺紋為小徑）。13.聯(lián)軸器與離合器的主要區(qū)別是：聯(lián)軸器需在______時(shí)連接或分離，離合器可在運(yùn)轉(zhuǎn)中連接或分離。14.機(jī)械設(shè)計(jì)中，零件的強(qiáng)度分為______強(qiáng)度和接觸強(qiáng)度。15.平面連桿機(jī)構(gòu)的急回特性用______來(lái)衡量，其值越大，急回特性越明顯。三、簡(jiǎn)答題（每題6分，共30分）1.簡(jiǎn)述平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算時(shí)需注意的三種特殊情況及其處理方法。2.分析螺紋連接預(yù)緊的目的及常用的預(yù)緊方法。3.比較硬齒面齒輪（硬度＞350HBS）與軟齒面齒輪（硬度≤350HBS）在設(shè)計(jì)步驟上的主要區(qū)別。4.滾動(dòng)軸承組合設(shè)計(jì)中，常用的軸向固定方式有哪幾種？各適用于什么場(chǎng)合？5.液壓系統(tǒng)中，節(jié)流調(diào)速回路分為哪幾類？說(shuō)明各自的工作原理及優(yōu)缺點(diǎn)。四、計(jì)算題（共40分）1.（8分）計(jì)算圖1所示平面機(jī)構(gòu)的自由度（需指出復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束）。（注：圖中構(gòu)件1為主動(dòng)件，構(gòu)件2與3在B點(diǎn)鉸接，構(gòu)件4與5在C點(diǎn)鉸接，D為滾子，E為滑塊，F(xiàn)為固定鉸鏈）2.（10分）某受軸向變載荷的螺栓連接，已知螺栓的預(yù)緊力F0=8000N，工作載荷F=3000N，螺栓的相對(duì)剛度Cb/(Cb+Cm)=0.3，螺栓材料的許用應(yīng)力[σ]=120MPa，螺栓小徑d1=10mm。試校核該螺栓的靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度（疲勞強(qiáng)度校核公式：σa=Kσ(F/2)(Cb/(Cb+Cm))/(πd12/4)，Kσ=1.5）。3.（8分）設(shè)計(jì)一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，已知傳遞功率P=10kW，小齒輪轉(zhuǎn)速n1=960r/min，傳動(dòng)比i=3，許用接觸應(yīng)力[σH1]=600MPa，[σH2]=550MPa，許用彎曲應(yīng)力[σF1]=300MPa，[σF2]=280MPa，載荷系數(shù)K=1.2，齒數(shù)比u=i=3，彈性系數(shù)ZE=189.8MPa^0.5，接觸疲勞強(qiáng)度公式：d1≥(2KT1u/(φd(u+1))(ZE/[σH])2)^(1/3)，其中T1=9550×103P/n1（N·mm），φd=0.8。試計(jì)算小齒輪的分度圓直徑d1。4.（7分）某深溝球軸承6308，基本額定動(dòng)載荷C=40.8kN，工作轉(zhuǎn)速n=1450r/min，當(dāng)量動(dòng)載荷P=5kN，載荷系數(shù)fp=1.2，溫度系數(shù)ft=1.0。試計(jì)算該軸承的基本額定壽命Lh（公式：L10h=10^6/(60n)(C/(fpP))^ε，ε=3）。5.（7分）某液壓系統(tǒng)中，液壓泵的排量V=10mL/r，轉(zhuǎn)速n=1500r/min，容積效率ηv=0.9，總效率η=0.8。求泵的輸出流量q和驅(qū)動(dòng)泵所需的功率P（驅(qū)動(dòng)功率公式：P=pq/(η×60×103)，p為系統(tǒng)壓力，此處p=8MPa）。五、綜合分析題（共40分）某企業(yè)需設(shè)計(jì)一臺(tái)帶式輸送機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)，要求：輸送速度v=1.2m/s，輸送帶有效拉力F=3000N，滾筒直徑D=400mm，工作環(huán)境為常溫、有粉塵，連續(xù)工作5年（每年300天，每天8小時(shí)），載荷平穩(wěn)。試完成以下設(shè)計(jì)任務(wù)：（1）確定傳動(dòng)系統(tǒng)的總體方案（畫出傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖，說(shuō)明各部分的作用）；（2）選擇電動(dòng)機(jī)的類型和功率（電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速可選750r/min、1000r/min、1500r/min，計(jì)算時(shí)保留兩位小數(shù)）；（3）設(shè)計(jì)一級(jí)圓柱齒輪減速器的高速級(jí)齒輪傳動(dòng)（提示：需確定齒數(shù)、模數(shù)、中心距等參數(shù)，給出關(guān)鍵計(jì)算步驟）；（4）分析軸和軸承的設(shè)計(jì)要點(diǎn)（包括材料選擇、熱處理、強(qiáng)度校核內(nèi)容）；（5）提出潤(rùn)滑與密封的方案（針對(duì)齒輪、軸承的潤(rùn)滑方式及密封裝置類型）。答案一、單項(xiàng)選擇題1.B2.B3.C4.B5.B6.D7.C8.B9.C10.A二、填空題1.3n-2PL-PH2.相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)3.輪齒折斷4.90%5.2F0(fα)/(e^(fα)-1)6.傳動(dòng)軸7.排量泄漏量8.凸輪輪廓9.鍵的剪切10.1711.穴蝕12.大徑13.停車14.彎曲15.行程速比系數(shù)K三、簡(jiǎn)答題1.三種特殊情況：（1）復(fù)合鉸鏈：兩個(gè)以上構(gòu)件在同一軸線上鉸接，實(shí)際低副數(shù)為構(gòu)件數(shù)減1；（2）局部自由度：與輸出運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)的自由度（如滾子自轉(zhuǎn)），計(jì)算時(shí)需排除；（3）虛約束：不影響機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的重復(fù)約束（如軌跡重合的導(dǎo)路），計(jì)算時(shí)需去除。2.預(yù)緊目的：增強(qiáng)連接的剛性、緊密性和防松能力，確保受載后接合面不分離。預(yù)緊方法：使用扭矩扳手控制擰緊力矩（T≈0.2F0d），或通過(guò)測(cè)量螺栓伸長(zhǎng)量控制預(yù)緊力。3.硬齒面齒輪：先按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)模數(shù)，再校核接觸強(qiáng)度；軟齒面齒輪：先按接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)分度圓直徑，再校核彎曲強(qiáng)度。原因：硬齒面齒輪齒面硬度高，彎曲強(qiáng)度是主要失效因素；軟齒面齒輪齒面易點(diǎn)蝕，接觸強(qiáng)度是主要設(shè)計(jì)依據(jù)。4.軸向固定方式：（1）兩端單向固定：適用于溫度變化小、跨距短的場(chǎng)合；（2）一端固定一端游動(dòng)：適用于溫度變化大、跨距長(zhǎng)的場(chǎng)合；（3）兩端游動(dòng)：適用于人字齒輪等需要軸向自由移動(dòng)的場(chǎng)合。5.節(jié)流調(diào)速回路分為：（1）進(jìn)油節(jié)流：節(jié)流閥串聯(lián)在泵與執(zhí)行元件之間，通過(guò)調(diào)節(jié)流量控制速度，優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)發(fā)熱大、效率低；（2）回油節(jié)流：節(jié)流閥串聯(lián)在執(zhí)行元件與油箱之間，可利用背壓提高運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，缺點(diǎn)能量損失大；（3）旁路節(jié)流：節(jié)流閥并聯(lián)在泵出口，多余流量經(jīng)節(jié)流閥回油箱，適用于高速輕載，效率較高但速度穩(wěn)定性差。四、計(jì)算題1.活動(dòng)構(gòu)件n=6（構(gòu)件1-6），低副PL=7（B、C、F為轉(zhuǎn)動(dòng)副，E為移動(dòng)副，D為滾子與3的轉(zhuǎn)動(dòng)副為局部自由度，去除后PL=6），高副PH=1（凸輪與滾子接觸）。自由度F=3×6-2×6-1=5（注：需明確局部自由度D，故實(shí)際n=5，PL=5，PH=1，F(xiàn)=3×5-2×5-1=4，具體以圖示為準(zhǔn)，此處為示例）。2.靜強(qiáng)度校核：螺栓總拉力F2=F0+Cb/(Cb+Cm)×F=8000+0.3×3000=8900N；應(yīng)力σ=4F2/(πd12)=4×8900/(3.14×102)=113.3MPa＜[σ]=120MPa，靜強(qiáng)度合格。疲勞強(qiáng)度校核：應(yīng)力幅σa=Kσ×(F/2)×(Cb/(Cb+Cm))/(πd12/4)=1.5×(3000/2)×0.3/(3.14×102/4)=1.5×450×0.3/78.5≈2.56MPa（一般許用應(yīng)力幅[σa]＞5MPa，故疲勞強(qiáng)度合格）。3.T1=9550×103×10/960≈99479N·mm；d1≥(2×1.2×99479×3/(0.8×(3+1))×(189.8/550)2)^(1/3)（取[σH]=550MPa）計(jì)算得：分子=2×1.2×99479×3=716250.4；分母=0.8×4=3.2；(ZE/[σH])2=(189.8/550)2≈0.121；整體=716250.4/3.2×0.121≈27000；d1≈(27000)^(1/3)≈30mm（實(shí)際需調(diào)整模數(shù)后校核）。4.L10h=10^6/(60×1450)×(40.8/(1.2×5))3≈(10^6/87000)×(40.8/6)3≈11.49×6.83≈11.49×314.4≈3610h。5.輸出流量q=V×n×ηv=10×1500×0.9=13500mL/min=13.5L/min；驅(qū)動(dòng)功率P=8×10^6×13.5×10^-3/(0.8×60)=(108000)/(48)=2250W=2.25kW。五、綜合分析題（1）傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖：電動(dòng)機(jī)→帶傳動(dòng)→一級(jí)圓柱齒輪減速器→滾筒。帶傳動(dòng)用于緩沖吸振、降低減速器輸入轉(zhuǎn)速；減速器用于增大扭矩；滾筒驅(qū)動(dòng)輸送帶。（2）電動(dòng)機(jī)功率：輸送帶所需功率Pw=Fv/1000=3000×1.2/1000=3.6kW；總效率η=η帶×η齒輪×η軸承×η滾筒=0.95×0.97×0.98×0.99≈0.89；電動(dòng)機(jī)功率P=Pw/η≈3.6/0.89≈4.05kW，選Y112M-4（4kW，1440r/min）或Y132S-6（3kW，960r/min），需校核轉(zhuǎn)速匹配。（3）齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)：滾筒轉(zhuǎn)速n滾筒=60×1000v/(πD)=60×1000×1.2/(3.14×400)≈57.3r/min；減速器輸入轉(zhuǎn)速n1=電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速×帶傳動(dòng)比（假設(shè)i帶=2.5，則n1=1440/2.5=576r/min），傳動(dòng)比i=576/57.3≈1