2025年大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)（機(jī)械零件設(shè)計(jì)）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（選擇題共30分）答題要求：本大題共10小題，每小題3分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。1.機(jī)械零件設(shè)計(jì)時(shí)，首要考慮的準(zhǔn)則是A.強(qiáng)度準(zhǔn)則B.剛度準(zhǔn)則C.耐磨性準(zhǔn)則D.可靠性準(zhǔn)則2.以下哪種材料常用于制造承受重載的齒輪A.45鋼B.20CrMnTiC.HT200D.QT600-33.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.一批相同型號(hào)的軸承，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.一批相同型號(hào)的軸承，在不同條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，其中50%的軸承所能達(dá)到的壽命4.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.鍵和輪轂槽側(cè)面的磨損D.鍵的彎曲5.帶傳動(dòng)中，帶的應(yīng)力不包括以下哪種A.拉應(yīng)力B.彎曲應(yīng)力C.離心應(yīng)力D.扭轉(zhuǎn)應(yīng)力6.設(shè)計(jì)鏈傳動(dòng)時(shí)，鏈節(jié)數(shù)一般應(yīng)取A.奇數(shù)B.偶數(shù)C.質(zhì)數(shù)D.無所謂7.下列哪種聯(lián)軸器屬于剛性聯(lián)軸器A.彈性柱銷聯(lián)軸器B.凸緣聯(lián)軸器C.十字滑塊聯(lián)軸器D.尼龍柱銷聯(lián)軸器8.螺紋連接防松的根本問題在于A.增加螺紋連接的軸向力B.防止螺紋副的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)C.增加螺紋連接的橫向力D.提高螺紋的精度9.蝸桿傳動(dòng)中，蝸桿的頭數(shù)越少，則A.傳動(dòng)效率越高B.自鎖性越好C.加工越容易D.承載能力越大10.設(shè)計(jì)軸時(shí)，計(jì)算當(dāng)量彎矩時(shí)引入折合系數(shù)α是考慮A.材料抗彎與抗扭性能不同B.應(yīng)力集中的影響C.軸上鍵槽的影響D.載荷性質(zhì)的影響第II卷（非選擇題共70分）二、填空題（共10分）答題要求：本大題共5小題，每空2分。請(qǐng)將答案填寫在題中的橫線上。1.零件的表面粗糙度對(duì)零件的______、______和______等都有影響。2.齒輪傳動(dòng)的主要失效形式有______、______、______、齒面膠合和齒面塑性變形等。3.滑動(dòng)軸承的潤(rùn)滑方法主要有______、______和______等。4.帶傳動(dòng)的張緊方法有______和______兩種。5.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足______、______、______和便于加工、裝配等要求。三、簡(jiǎn)答題（共20分）答題要求：本大題共4小題，每題5分。簡(jiǎn)要回答問題。1.簡(jiǎn)述機(jī)械零件設(shè)計(jì)的一般步驟。2.簡(jiǎn)述選擇滾動(dòng)軸承類型時(shí)應(yīng)考慮的主要因素。3.簡(jiǎn)述螺紋連接預(yù)緊的目的和作用。4.在設(shè)計(jì)圓柱齒輪傳動(dòng)時(shí)，如何確定齒輪的模數(shù)？四、分析計(jì)算題（共20分）答題要求：本大題共2小題，每題10分。根據(jù)題目所給條件，進(jìn)行分析計(jì)算，并寫出計(jì)算過程和答案。材料：有一普通V帶傳動(dòng)，傳遞功率P=5kW，帶速v=5m/s，兩班制工作，載荷較平穩(wěn)。小帶輪基準(zhǔn)直徑dd1=100mm，大帶輪基準(zhǔn)直徑dd2=300mm，帶與帶輪之間的摩擦系數(shù)f=0.15，包角α1=150°。問題：試計(jì)算V帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld和V帶的根數(shù)z。（已知單根V帶的基本額定功率P0=1.32kW，單根V帶額定功率的增量ΔP0=0.17kW）五、設(shè)計(jì)題（共20分）答題要求：本大題共1小題。根據(jù)題目要求進(jìn)行機(jī)械零件的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)一單級(jí)圓柱齒輪減速器中的低速軸。已知條件如下：材料：有一普通V帶傳動(dòng)，傳遞功率P=5kW，帶速v=5m/s，兩班制工作，載荷較平穩(wěn)。小帶輪基準(zhǔn)直徑dd1=100mm，大帶輪基準(zhǔn)直徑dd2=300mm，帶與帶輪之間的摩擦系數(shù)f=0.15，包角α1=150°。要求：1.確定軸的材料。2.估算軸的最小直徑。3.進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括確定各段直徑和長(zhǎng)度，畫出軸的結(jié)構(gòu)草圖，并標(biāo)注主要尺寸。4.對(duì)軸進(jìn)行受力分析，計(jì)算出軸上的彎矩和扭矩。5.對(duì)軸進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，判斷軸的強(qiáng)度是否滿足要求。答案：一、1.A2.B3.C4.B5.D6.B7.B8.B9.B10.A二、1.耐磨性、耐腐蝕性、配合性質(zhì)2.輪齒折斷、齒面疲勞點(diǎn)蝕、齒面磨損3.油潤(rùn)滑、脂潤(rùn)滑、固體潤(rùn)滑4.調(diào)整中心距、安裝張緊輪5.工作能力、結(jié)構(gòu)工藝性、經(jīng)濟(jì)性三、1.機(jī)械零件設(shè)計(jì)的一般步驟：確定零件的功能要求；選擇合適的材料；進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；計(jì)算作用在零件上的載荷；對(duì)零件進(jìn)行強(qiáng)度、剛度等方面的計(jì)算；優(yōu)化設(shè)計(jì)方案；繪制零件工作圖和編寫設(shè)計(jì)說明書。2.選擇滾動(dòng)軸承類型時(shí)應(yīng)考慮的主要因素：載荷的大小、方向和性質(zhì)；轉(zhuǎn)速；調(diào)心性能要求；安裝和拆卸的方便性；經(jīng)濟(jì)性等。3.螺紋連接預(yù)緊的目的和作用：增強(qiáng)連接的可靠性和緊密性，防止受載后被連接件間出現(xiàn)縫隙或發(fā)生相對(duì)滑移；提高螺栓的疲勞強(qiáng)度；對(duì)于受軸向變載荷的螺栓連接，預(yù)緊還可以減小螺栓的應(yīng)力幅。4.確定齒輪模數(shù)時(shí)，應(yīng)根據(jù)齒輪的承載能力、轉(zhuǎn)速、傳動(dòng)比等要求，先估算模數(shù)，然后通過計(jì)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度、齒面接觸疲勞強(qiáng)度等進(jìn)行校核，若不滿足要求則調(diào)整模數(shù)，直到滿足設(shè)計(jì)要求為止。同時(shí)還要考慮標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列，優(yōu)先選用標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。四、1.計(jì)算V帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld：由公式Ld'≈2a0+(dd1+dd2)/2+π(dd2-dd1)/2+(dd2-dd1)2/4a0，先估算中心距a0，取a0=500mm。則Ld'≈2×500+(100+300)/2+π(300-100)/2+(300-10)/4×500≈1605.7mm，根據(jù)V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度系列，選取Ld=1600mm。2.計(jì)算V帶的根數(shù)z：?jiǎn)胃鵙帶的基本額定功率P0=1.32kW，單根V帶額定功率的增量ΔP0=0.17kW。由公式z=P/(P0+ΔP0)(1-ka)，ka為包角系數(shù)，查得ka=0.96。則z=5/(1.32+0.17)×0.96≈3.4，取z=4根。五、1.軸的材料選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度220-250HBS。2.估算軸的最小直徑：根據(jù)公式dmin≥A3√P/n，取A=110，P=5kW，n=720r/min，可得dmin≥1103√5/720≈21.7mm，取dmin=