2025年高職第二學(xué)年（機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)）零件設(shè)計(jì)綜合測(cè)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（總共10題，每題3分，每題只有一個(gè)正確答案，請(qǐng)將正確答案填寫(xiě)在括號(hào)內(nèi)）1.下列不屬于機(jī)械零件設(shè)計(jì)基本要求的是（）A.滿足使用要求B.滿足經(jīng)濟(jì)性要求C.滿足外觀要求D.滿足可靠性要求答案：C2.在計(jì)算軸的當(dāng)量彎矩時(shí)，公式中的α是考慮（）A.材料抗彎與抗扭的性能不同B.彎曲應(yīng)力與扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的循環(huán)特性不同C.軸上零件的位置不同D.軸的結(jié)構(gòu)不同答案：B3.帶傳動(dòng)中，帶的彈性滑動(dòng)發(fā)生的原因是（）A.帶與帶輪之間的摩擦系數(shù)較小B.帶繞過(guò)帶輪時(shí)產(chǎn)生離心力C.帶的緊邊和松邊拉力不等D.帶的彈性變形答案：D4.普通平鍵連接的主要失效形式是（）A.鍵被剪斷B.鍵與輪轂槽的側(cè)面擠壓破壞C.鍵的磨損D.鍵的塑性變形答案：B5.滾動(dòng)軸承的基本額定壽命是指（）A.在額定動(dòng)載荷作用下，軸承所能達(dá)到的壽命B.在額定靜載荷作用下,軸承所能達(dá)到的壽命C.一批同型號(hào)軸承在相同條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，其中90%的軸承所能達(dá)到的壽命D.一批同型號(hào)軸承在相同條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，其中50%的軸承所能達(dá)到的壽命答案：C6.設(shè)計(jì)一對(duì)減速軟齒面齒輪傳動(dòng)時(shí)，從等強(qiáng)度要求出發(fā)，選擇硬度時(shí)應(yīng)使（）A.大、小齒輪的硬度相等B.小齒輪硬度高于大齒輪硬度C.大齒輪硬度高于小齒輪硬度D.小齒輪采用硬齒面，大齒輪采用軟齒面答案：B7.對(duì)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(qiáng)度的有效措施是（）A.增大螺栓剛度，減小被連接件剛度B.減小螺栓剛度，增大被連接件剛度C.增大螺栓剛度，增大被連接件剛度D.減小螺栓剛度，減小被連接件剛度答案：B8.下列聯(lián)軸器中，能補(bǔ)償兩軸的相對(duì)位移并可緩沖吸振的是（）A.凸緣聯(lián)軸器B.齒式聯(lián)軸器C.彈性柱銷聯(lián)軸器D.萬(wàn)向聯(lián)軸器答案：C9.設(shè)計(jì)V帶傳動(dòng)時(shí)，選取小帶輪基準(zhǔn)直徑d1≥dmin，其主要目的是（）A.增大帶輪的包角B.減小帶中的彎曲應(yīng)力C.增大帶與帶輪間的摩擦力D.保證帶和帶輪接觸面間有足夠摩擦力答案：B10.鏈傳動(dòng)中，鏈節(jié)數(shù)宜采用（）A.奇數(shù)B.偶數(shù)C.質(zhì)數(shù)D.無(wú)要求答案：B第II卷二、填空題（總共5題，每題4分，將正確答案填寫(xiě)在橫線上）1.機(jī)械零件的計(jì)算準(zhǔn)則主要有強(qiáng)度準(zhǔn)則、剛度準(zhǔn)則、壽命準(zhǔn)則、______準(zhǔn)則和振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則。答案：可靠性2.帶傳動(dòng)的打滑是指______。答案：帶與帶輪間發(fā)生顯著的相對(duì)滑動(dòng)3.齒輪傳動(dòng)的五種主要失效形式中，最嚴(yán)重、必須避免的失效形式是______。答案：輪齒折斷4.軸上零件的周向固定方法主要有鍵連接、花鍵連接、______和過(guò)盈配合連接等。答案：銷連接5.滾動(dòng)軸承的基本額定動(dòng)載荷是指______。答案：滾動(dòng)軸承在額定工況下，基本額定壽命為10^6轉(zhuǎn)時(shí)所能承受的最大載荷三、簡(jiǎn)答題（總共3題，每題10分）1.簡(jiǎn)述設(shè)計(jì)機(jī)械零件時(shí)應(yīng)考慮的主要因素。答案：設(shè)計(jì)機(jī)械零件時(shí)應(yīng)考慮的主要因素有：滿足使用要求，包括工作能力、工作精度、可靠性等；滿足經(jīng)濟(jì)性要求，如降低制造成本、提高生產(chǎn)效率、減少能耗等；滿足結(jié)構(gòu)工藝性要求，便于加工、裝配、維修等；考慮材料的選擇，根據(jù)零件的工作條件和性能要求選擇合適的材料；考慮標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，以提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本和便于生產(chǎn)管理。2.說(shuō)明帶傳動(dòng)中彈性滑動(dòng)和打滑的區(qū)別及后果。答案：彈性滑動(dòng)是由于帶的彈性變形和帶與帶輪間摩擦力不足引起的，是不可避免的。它使帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比不準(zhǔn)確，降低了傳動(dòng)效率。打滑是由于過(guò)載，帶與帶輪間摩擦力完全消失，帶在帶輪上發(fā)生顯著相對(duì)滑動(dòng)。打滑會(huì)使帶磨損加劇，從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速急劇下降，甚至使傳動(dòng)失效，應(yīng)避免發(fā)生。3.簡(jiǎn)述滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算方法及應(yīng)用場(chǎng)合。答案：滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算方法主要有基本額定壽命計(jì)算和當(dāng)量動(dòng)載荷計(jì)算。基本額定壽命計(jì)算是根據(jù)軸承的基本額定動(dòng)載荷和當(dāng)量動(dòng)載荷，計(jì)算軸承在給定工作條件下的壽命。當(dāng)量動(dòng)載荷計(jì)算是將實(shí)際工作載荷換算為當(dāng)量動(dòng)載荷，以便進(jìn)行壽命計(jì)算。應(yīng)用場(chǎng)合：用于一般工作條件下的滾動(dòng)軸承選型和壽命評(píng)估，確定軸承的型號(hào)和預(yù)期壽命，保證軸承在規(guī)定時(shí)間內(nèi)正常工作。四、分析計(jì)算題（總共2題，每題15分）1.有一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，已知：z1=20，z2=50，m=5mm，α=20°，ha=1，c=0.25。試計(jì)算：（1）齒輪1和齒輪2的分度圓直徑、齒頂圓直徑、齒根圓直徑；（2）中心距a。答案：（1）齒輪1：分度圓直徑d1=mz1=5×20=100mm；齒頂圓直徑da1=d1+2ham=100+2×1×5=110mm；齒根圓直徑df1=d1-2（ha+c）m=100-2×（1+0.25）×5=87.5mm。齒輪2：分度圓直徑d2=mz2=5×50=250mm；齒頂圓直徑da2=d2+2ham=250+2×1×5=260mm；齒根圓直徑df2=d2-2（ha+c）m=250-2×（1+0.25）×5=237.5mm。（2）中心距a=（d+d）/2=（100+250）/2=175mm。2.已知一普通V帶傳動(dòng)，傳遞功率P=7.5kW，帶速v=10m/s，主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑d1=100mm，從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑d2=300mm，小帶輪包角α1=150°，帶與帶輪間的摩擦系數(shù)f=0.15，單根V帶的基本額定功率P0=1.32kW，單根V帶的額定有效拉力Fe=160N，帶的型號(hào)為A型。試計(jì)算：（1）帶的根數(shù)z；（2）作用在軸上的壓力Fp。答案：（1）計(jì)算單根V帶的實(shí)際工作拉力F：P=Fv，F(xiàn)=P/v=7.5×1000/10=750N。計(jì)算帶的根數(shù)z：z=F/（α1Fe），α1=150°時(shí)的包角修正系數(shù)Kα=0.96，z=750/（0.96×160）≈5根。（2）計(jì)算作用在軸上的壓力Fp：Fp=2zFsin（α1/2），F(xiàn)p=2×5×750×sin（150°/2）≈7320N。五、綜合設(shè)計(jì)題（1題，20分）設(shè)計(jì)一單級(jí)圓柱齒輪減速器中的高速軸。已知：高速軸傳遞功率P=5kW，轉(zhuǎn)速n=1450r/min，單向旋轉(zhuǎn)。工作機(jī)載荷有輕微沖擊，減速器工作壽命為10年，每年工作300天，每天工作8小時(shí)。軸上裝有帶輪、齒輪等零件，齒輪為直齒圓柱齒輪，模數(shù)m=4mm，齒數(shù)z=30，分度圓直徑d=120mm，輪轂寬度b=60mm，齒輪采用平鍵連接，鍵的尺寸為b×h×L=14×9×50。帶輪直徑D=200mm，帶輪采用平鍵連接，鍵的尺寸為b×h×L=12×8×40。軸的材料選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為217-255HBS。要求：（寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程和設(shè)計(jì)步驟）1.確定軸的結(jié)構(gòu)方案；2.計(jì)算軸上的載荷；3.進(jìn)行軸的強(qiáng)度計(jì)算；4.選擇鍵連接并校核鍵的強(qiáng)度。答案：1.軸的結(jié)構(gòu)方案：根據(jù)軸上零件的安裝位置和受力情況，確定軸的結(jié)構(gòu)。軸上有帶輪、齒輪等零件，采用階梯軸結(jié)構(gòu)，便于零件的安裝和定位。軸的兩端設(shè)置軸承，中間安裝齒輪和帶輪。2.計(jì)算軸上的載荷：-計(jì)算帶輪的圓周力F1：P=F1v，v=πd1n/60×1000=π×100×1450/60×1000≈7.6m/s，F(xiàn)1=P/v=5×1000/7.6≈658N。-計(jì)算齒輪的圓周力F2：F2=2T/d=2×9550P/n/d=2×9550×5/1450/120≈54N。-計(jì)算齒輪的徑向力Fr：Fr=F2tanα=54×tan20°≈19.7N。3.進(jìn)行軸的強(qiáng)度計(jì)算：-確定軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，將軸上的載荷簡(jiǎn)化為作用在軸上的集中力。-計(jì)算軸的彎矩和扭矩，根據(jù)計(jì)算簡(jiǎn)圖計(jì)算軸在不同截面處的彎矩和扭矩。-計(jì)算軸的當(dāng)量彎矩，根據(jù)公式Me=√（M2+αT2）計(jì)算軸的當(dāng)量彎矩，α根據(jù)應(yīng)力循環(huán)特性確定。-計(jì)算軸的危險(xiǎn)截面，根據(jù)