2025年大學本科（機械設計制造及其自動化）機械零件設計綜合測試題及答案

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（選擇題，共30分）請將答案填涂在答題紙上，每題只有一個正確答案。1.機械零件設計時，首要考慮的因素是（）(本題3分，答題要求：從給出的選項中選擇正確答案)A.美觀性B.經(jīng)濟性C.可靠性D.創(chuàng)新性2.以下哪種材料常用于制造承受沖擊載荷的機械零件（）(本題3分，答題要求：從給出的選項中選擇正確答案)A.鋁合金B(yǎng).鑄鐵C.中碳鋼D.銅合金3.在計算機械零件的疲勞強度時，需要考慮的應力是（）(本題3分，答題要求：從給出的選項中選擇正確答案)A.靜應力B.脈動循環(huán)應力C.對稱循環(huán)應力D.非對稱循環(huán)應力4.對于軸類零件，其主要的失效形式不包括（）(本題3分，答題要求：從給出的選項中選擇正確答案)A.疲勞斷裂B.過量變形C.表面磨損D.化學腐蝕5.機械零件設計中，確定尺寸公差時主要依據(jù)的是（）(本題3分，答題要求：從給出的選項中選擇正確答案)A.設計要求B.加工工藝C.裝配要求D.以上都是6.以下哪種鍵連接適用于傳遞較大轉(zhuǎn)矩且對中性要求較高的場合（）(本題3分，答題要求：從給出的選項中選擇正確答案)A.平鍵B.半圓鍵C.楔鍵D.花鍵7.滾動軸承的基本額定壽命是指（）(本題3分，答題要求：從給出的選項中選擇正確答案)A.在額定動載荷作用下，軸承所能達到的壽命B.在額定靜載荷作用下，軸承所能達到的壽命C.一批相同型號的軸承，在相同條件下運轉(zhuǎn)，其中90%的軸承所能達到的壽命D.一批相同型號的軸承，在不同條件下運轉(zhuǎn)，其中50%的軸承所能達到的壽命8.圓柱齒輪傳動中，齒面接觸疲勞強度主要取決于（）(本題3分，答題要求：從給出的選項中選擇正確答案)A.模數(shù)B.齒數(shù)C.齒寬D.中心距9.設計螺栓組連接時，為了保證連接的可靠性，通常采用的布置方式是（）(本題3分，答題要求：從給出的選項中選擇正確答案)A.隨意布置B.對稱布置C.非對稱布置D.集中布置第II卷（非選擇題，共70分）10.簡答題（每題10分，共20分）-簡述機械零件設計的一般步驟。-說明選擇機械零件材料時需要考慮的主要因素。11.分析題（每題15分，共30分）-某軸在工作時承受交變彎曲應力，已知其材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，表面硬度為HBS220-250，軸的直徑d=50mm，工作應力σ=100MPa，應力循環(huán)特性r=-1，試分析該軸的疲勞強度是否滿足要求。（已知45鋼調(diào)質(zhì)后的疲勞極限σ-1=270MPa，有效應力集中系數(shù)Kσ=1.5，尺寸系數(shù)εσ=0.84，表面狀態(tài)系數(shù)β=0.9）-有一對標準直齒圓柱齒輪傳動，已知模數(shù)m=4mm，小齒輪齒數(shù)z1=20，大齒輪齒數(shù)z2=60，試計算該齒輪傳動的中心距a、分度圓直徑d1、d2、齒頂圓直徑da1、da2、齒根圓直徑df1、df2。12.設計題（20分）設計一個用于傳遞轉(zhuǎn)矩的普通平鍵連接。已知軸的直徑d=30mm，輪轂長度L=50mm，傳遞的轉(zhuǎn)矩T=200N·m，試確定平鍵的尺寸（鍵寬b、鍵高h），并計算鍵的強度。（設鍵的許用擠壓應力[σp]=100MPa）13.綜合應用題（20分）某機械設備需要設計一個減速箱，要求輸入轉(zhuǎn)速n1=1450r/min，輸出轉(zhuǎn)速n2=300r/min，傳遞功率P=5kW。減速箱采用圓柱齒輪傳動，試設計該減速箱的齒輪傳動參數(shù)（包括模數(shù)m、齒數(shù)z1、z2、分度圓直徑d1、d2、中心距a等），并說明齒輪材料的選擇及熱處理要求（設齒面接觸疲勞強度安全系數(shù)S_H=1.1，齒根彎曲疲勞強度安全系數(shù)S_F=1.5）。答案：1.C2.C3.C4.D5.D6.D7.C8.D9.B10.機械零件設計一般步驟：明確設計要求，確定工作條件，選擇材料，計算載荷，確定基本尺寸，進行結(jié)構(gòu)設計，校核計算，優(yōu)化設計。選擇材料考慮因素：使用要求，工藝要求，經(jīng)濟要求。11.計算應力幅σα=σ=100MPa，平均應力σm=0。計算許用應力[σ]=σ-1Kσ/εσβ=270×1.5/0.84×0.9≈533MPa。σα＜[σ]，疲勞強度滿足要求。中心距a=m(z1+z2)/2=4×(20+60)/2=160mm；分度圓直徑d1=mz1=4×20=80mm，d2=mz2=4×60=240mm；齒頂圓直徑da1=d1+2ha=80+2×4=88mm，da2=d2+2ha=240+2×4=248mm；齒根圓直徑df1=d1-2hf=80-2×5=70mm，df2=d2-2hf=240-2×5=230mm。12.由d=30mm，查標準得鍵寬b=8mm，鍵高h=7mm。鍵的工作長度l=L-b=50-8=42mm。計算鍵的擠壓應力σp=2T/(dhl)=2×200/(30×7×42)≈0.57MPa＜[σp]，鍵強度滿足要求。13.計算傳動比i=n1/n2=1450/300≈4.83。初選模數(shù)m=4mm。計算齒數(shù)z1=20，z2=iz1=4.83×20≈97。