2026年機械設計（機械強度計算）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）答題要求：本卷共6題，每題5分。每題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。請將正確選項填在題后的括號內。1.機械零件的強度分為靜強度、疲勞強度等，其中靜強度是指零件在（）作用下的強度。A.靜載荷B.交變載荷C.沖擊載荷D.隨機載荷答案：A2.計算軸的當量彎矩時，公式中的α是考慮（）對軸的疲勞強度的影響系數(shù)。A.彎矩B.扭矩C.載荷性質D.應力循環(huán)特性答案：D3.帶傳動中，帶的應力由（）、離心應力和彎曲應力組成。A.拉應力B.壓應力C.剪應力D.接觸應力答案：A4.普通平鍵連接的主要失效形式是（）。A.鍵被剪斷B.工作面被壓潰C.鍵被磨損D.鍵被彎曲答案：B5.一對標準漸開線圓柱齒輪傳動，其中心距為（）。A.兩齒輪分度圓半徑之和B.兩齒輪齒頂圓半徑之和C.兩齒輪基圓半徑之和D.兩齒輪節(jié)圓半徑之和答案：A6.滾動軸承的基本額定壽命是指一批相同的軸承，在（）作用下，90%的軸承不發(fā)生點蝕前的壽命。A.相同條件B.不同條件C.額定載荷D.最大載荷答案：C第II卷（非選擇題共70分）（一）填空題（共10分）答題要求：本大題共5空，每空2分。請將答案填在題中的橫線上。1.機械零件的設計準則包括強度準則、剛度準則、壽命準則、______準則和可靠性準則。答案：振動穩(wěn)定性2.軸上零件的周向固定方法有鍵連接、花鍵連接、______連接和過盈配合連接等。答案：銷3.帶傳動的彈性滑動是由于帶的______引起的。答案：彈性變形4.齒輪傳動的重合度是指______與基圓齒距之比。答案：實際嚙合線段長度5.滾動軸承的游隙分為原始游隙、______游隙和工作游隙。答案：安裝（二）簡答題（共20分）答題要求：本大題共4題，每題5分。簡要回答問題。1.簡述機械零件靜強度計算的步驟。答案：首先確定作用在零件上的載荷，然后分析零件的受力情況，計算危險截面的應力，最后根據(jù)材料的許用應力判斷零件是否滿足靜強度要求。2.帶傳動中，打滑和彈性滑動有何區(qū)別？答案：打滑是由于過載，帶與帶輪間發(fā)生顯著的相對滑動；彈性滑動是由于帶的彈性變形而引起的帶與帶輪間的微量滑動，是不可避免的。3.簡述齒輪傳動的設計準則。答案：對于閉式軟齒面齒輪傳動，按齒面接觸疲勞強度設計，校核齒根彎曲疲勞強度；對于閉式硬齒面齒輪傳動，按齒根彎曲疲勞強度設計，校核齒面接觸疲勞強度；對于開式齒輪傳動，按齒根彎曲疲勞強度設計，并適當增大模數(shù)。4.滾動軸承的基本額定動載荷是如何定義的？答案：基本額定動載荷是指滾動軸承在額定工況下，基本額定壽命為10^6轉時所能承受的最大載荷。（三）分析計算題（共20分）答題要求：本大題共2題，每題10分。要求寫出詳細的計算過程和答案。1.已知一傳動軸，傳遞功率P=5kW，轉速n=300r/min，軸上裝有一個帶輪和一個齒輪，帶輪作用在軸上的力F1=1500N，齒輪作用在軸上的力F2=1000N，兩力方向如圖所示。試計算該軸所受的扭矩、彎矩，并畫出彎矩圖。答案：扭矩T=9550P/n=9550×5/300=159.17N·m。水平方向彎矩Mx=F1×l1=1500×0.1=150N·m。垂直方向彎矩My=F2×l2=1000×0.15=150N·m。合成彎矩M=√(Mx2+My2)=√(1502+1502)=212.13N·m。彎矩圖略。2.有一對標準直齒圓柱齒輪傳動，已知模數(shù)m=5mm，齒數(shù)z1=20，z2=50，試計算兩齒輪的分度圓直徑、齒頂圓直徑、齒根圓直徑、中心距以及傳動比。答案：分度圓直徑d1=mz1=5×20=100mm，d2=mz2=5×50=250mm。齒頂圓直徑da1=d1+2ha=100+2×5=110mm，da2=d2+2ha=250+2×5=260mm。齒根圓直徑df1=d1-2hf=100-2×1.25×5=87.5mm，df2=d2-2hf=250-2×1.25×5=237.5mm。中心距a=(d1+d2)/2=(100+250)/2=175mm。傳動比i=z2/z1=50/20=2.5。（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：某工廠生產的一批減速器齒輪，采用45鋼調質處理，硬度為240HBS。在使用過程中，發(fā)現(xiàn)部分齒輪齒面出現(xiàn)點蝕現(xiàn)象。經分析，該批齒輪材料的接觸疲勞極限σHlim=550MPa，應力循環(huán)次數(shù)N0=10^7次。已知齒輪的工作應力σH=500MPa，應力循環(huán)次數(shù)N=10^6次。問題：1.計算該批齒輪的接觸疲勞壽命系數(shù)KHN。答案：根據(jù)公式KHN=(N0/N)^0.031，代入N0=10^7次，N=10^6次，可得KHN=(10^7/10^6)^0.031=1.22。2.分析該批齒輪出現(xiàn)點蝕現(xiàn)象的原因。答案：齒輪的工作應力σH=500MPa，大于材料的許用接觸應力[σH]=σHlim/KHN=550/1.22=450.82MPa，所以齒輪在工作過程中，齒面接觸應力超過了材料的許用接觸應力，導致齒面出現(xiàn)點蝕現(xiàn)象。（五）設計題（共10分）答題要求：設計一單級圓柱齒輪減速器中的低速軸。已知傳遞功率P=10kW，轉速n=200r/min，單向轉動，載荷有輕微沖擊。要求確定軸的材料，估算軸的最小直徑，并畫出軸