2025年高職（機械設(shè)計制造及其自動化）機械設(shè)計試題及答案

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（選擇題，共40分）答題要求：本大題共20小題，每小題2分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。請將正確答案的序號填在題后的括號內(nèi)。1.機械設(shè)計中，確定設(shè)計方案的首要步驟是（）A.功能分析B.運動分析C.結(jié)構(gòu)設(shè)計D.材料選擇2.以下哪種機械零件的設(shè)計準則主要考慮疲勞強度（）A.軸B.齒輪C.螺栓D.彈簧3.在機械設(shè)計中，計算載荷與名義載荷的關(guān)系是（）A.計算載荷大于名義載荷B.計算載荷小于名義載荷C.計算載荷等于名義載荷D.不確定4.機械零件的耐磨性主要取決于（）A.材料硬度B.材料韌性C.材料塑性D.材料密度5.對于受軸向變載荷作用的緊螺栓連接，在限定螺栓總拉力的情況下，提高螺栓疲勞強度的有效措施是（）A.增大螺栓剛度B.減小被連接件剛度C.增大被連接件剛度D.減小螺栓剛度6.帶傳動中，帶的彈性滑動發(fā)生在（）A.全部接觸弧上B.部分接觸弧上C.主動輪接觸弧上D.從動輪接觸弧上7.鏈傳動中，鏈節(jié)數(shù)宜采用（）A.奇數(shù)B.偶數(shù)C.質(zhì)數(shù)D.無所謂8.普通圓柱蝸桿傳動的正確嚙合條件是（）A.mx1=mt2，αx1=αt2，γ1=-γ2B.mx1=mt2，αx1=αt2，γ1=γ2C.mx1=mt2，αx1≠αt2，γ1=-γ2D.mx1≠mt2，αx1=αt2，γ1=γ29.漸開線齒輪傳動的重合度與以下哪些因素有關(guān)（）A.模數(shù)B.齒數(shù)C.壓力角D.齒寬10.一對標準直齒圓柱齒輪傳動，已知傳動比i=3，主動輪轉(zhuǎn)速n1=1500r/min，則從動輪轉(zhuǎn)速n2為（）A.500r/minB.1500r/minC.4500r/minD.無法確定11.滾動軸承的基本額定壽命是指（）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.一批同型號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.一批同型號軸承在相同條件下運轉(zhuǎn)，其中50%的軸承所能達到的壽命12.下列哪種聯(lián)軸器屬于剛性聯(lián)軸器（）A.彈性套柱銷聯(lián)軸器B.凸緣聯(lián)軸器C.萬向聯(lián)軸器D.彈性柱銷聯(lián)軸器13.在設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)時，應(yīng)考慮的因素不包括（）A.軸上零件安裝、定位和固定的要求B.軸的加工工藝性C.軸的材料性能D.軸的外形美觀14.齒輪傳動的主要失效形式不包括（）A.輪齒折斷B.齒面磨損C.齒面膠合D.軸的變形15.設(shè)計V帶傳動時，選取小帶輪基準直徑d1的依據(jù)是（）A.帶的型號B.帶輪轉(zhuǎn)速C.傳動比D.計算功率16.對于高速重載的齒輪傳動，可選用的潤滑方式是（）A.油浴潤滑B.噴油潤滑C.脂潤滑D.飛濺潤滑17.普通平鍵連接的主要失效形式是（）A.鍵的剪斷B.鍵的磨損C.工作面的壓潰D.鍵的彎曲18.設(shè)計圓柱齒輪傳動時，若保持傳動比i和中心距a不變，增大模數(shù)m，則齒輪的（）A.齒面接觸應(yīng)力增大B.齒根彎曲應(yīng)力增大C.齒面接觸應(yīng)力減小D.齒根彎曲應(yīng)力減小19.下列哪種材料適合制造軸（）A.45鋼B.HT200C.Q235D.ZGIIMn20.帶傳動中，帶的最大應(yīng)力發(fā)生在（）A.緊邊進入小帶輪處B.緊邊離開小帶輪處C.松邊進入大帶輪處D.松邊離開大帶輪處第II卷（非選擇題，共60分）（一）填空題（共10分，每空1分）答題要求：請在每題的空格中填上正確答案。錯填、不填均無分。1.機械設(shè)計應(yīng)滿足的基本要求有______、______、______、______、______。2.機械零件的計算準則包括______、______、______、______、______。3.帶傳動的打滑現(xiàn)象首先發(fā)生在______輪上。4.鏈傳動的主要參數(shù)有______、______、______、______。5.蝸桿傳動的主要失效形式有______、______、______、______。（二）簡答題（共20分，每題5分）答題要求：簡要回答問題，語言簡潔明了。1.簡述機械設(shè)計的一般程序。2.說明帶傳動中彈性滑動和打滑的區(qū)別及后果。3.齒輪傳動中，影響齒面接觸疲勞強度和齒根彎曲疲勞強度的主要因素有哪些？4.在設(shè)計軸時，如何考慮軸上零件的定位和固定？（三）分析計算題（共20分，每題10分）答題要求：寫出詳細解題步驟和答案。1.在一對標準直齒圓柱齒輪傳動中，已知模數(shù)m=4mm，齒數(shù)z1=20，z2=40，試計算：（1）齒輪的分度圓直徑d1、d2；（2）中心距a；（3）齒厚s和齒寬b。2.有一V帶傳動，傳遞功率P=5kW，小帶輪基準直徑d1=100mm，轉(zhuǎn)速n1=1450r/min，試計算：（1）小帶輪上的有效拉力Fe；（2）帶速v；（3）若帶的型號為A型，單根V帶的基本額定功率P0=1.32kW，帶的根數(shù)z。（四）材料分析題（共10分）答題要求：閱讀以下材料，回答問題。材料：某機械廠設(shè)計一款新型機床的主軸，要求主軸具有較高的強度和剛度，能夠承受較大的切削力和扭矩，同時要保證良好的耐磨性和抗疲勞性能。經(jīng)過分析，初步確定選用45鋼作為主軸材料。問題：1.45鋼有哪些主要性能特點？2.為了滿足主軸的性能要求，對45鋼應(yīng)進行怎樣的熱處理？3.在加工主軸時，應(yīng)注意哪些工藝問題？（五）設(shè)計題（共10分）答題要求：根據(jù)題目要求進行設(shè)計，畫出簡單的結(jié)構(gòu)示意圖，并說明設(shè)計思路。設(shè)計一單級圓柱齒輪減速器中的低速軸，已知傳遞功率P=10kW，轉(zhuǎn)速n=300r/min，載荷平穩(wěn)。要求：1.確定軸的材料；2.畫出軸的結(jié)構(gòu)草圖，并標注主要尺寸；3.說明軸上零件的定位和固定方式。答案：1.A2.D3.A4.A5.D6.B7.B8.A9.B10.A11.C12.B13.D14.D15.D16.B17.C18.D19.A20.A填空題答案：1.實現(xiàn)預(yù)定功能、滿足可靠性要求、滿足經(jīng)濟性要求、操作方便、造型美觀2.強度準則、剛度準則、壽命準則、振動穩(wěn)定性準則、可靠性準則3.小4.鏈節(jié)距p、鏈輪齒數(shù)z、鏈節(jié)數(shù)Lp、中心距a5.齒面膠合、齒面磨損、齒面點蝕、齒根折斷簡答題答案：1.機械設(shè)計的一般程序為：明確設(shè)計任務(wù)，進行功能分析；確定設(shè)計方案；進行運動和動力計算；進行結(jié)構(gòu)設(shè)計；進行零件工作能力計算；繪制工作圖和編寫技術(shù)文件。2.彈性滑動是由于帶的彈性變形而引起的帶與帶輪之間的相對滑動，是不可避免的，會使傳動效率降低，帶的磨損加劇。打滑是由于過載引起的帶與帶輪之間的顯著相對滑動，會使帶磨損加劇，甚至損壞，應(yīng)避免。3.影響齒面接觸疲勞強度的主要因素有齒輪材料的彈性模量、齒面硬度、齒寬、中心距等；影響齒根彎曲疲勞強度的主要因素有模數(shù)、齒數(shù)、齒形系數(shù)、應(yīng)力修正系數(shù)等。4.軸上零件的定位可通過軸肩、軸環(huán)、套筒、圓螺母、彈性擋圈等實現(xiàn)；固定可通過鍵連接、銷連接、過盈配合等實現(xiàn)。分析計算題答案：1.（1）d1=mz1=4×20=80mm，d2=mz2=4×40=160mm；（2）a=(d1+d2)/2=(80+160)/2=120mm；（3）s=πm/2=π×4/2=6.28mm，b可根據(jù)經(jīng)驗選取。2.（1）Fe=1000P/v，v=πd1n1/1000=π×100×1450/1000=45.5m/s，F(xiàn)e=1000×5/45.5=110N；（2）v=45.5m/s；（3）z=P/(P0-P')，P'為單根V帶的當量摩擦系數(shù)修正后的功率損失，查A型V帶表可得P'，計算得z=4根。材料分析題答案：1.45鋼強度、硬度適中，具有良好的綜合機械性能，可通過熱處理提高其性能。2.可進行調(diào)質(zhì)處理，提高其綜合機械性能，再進