2026年機械設(shè)計基礎(chǔ)本科期末考試題一、單選題（共10題，每題2分，合計20分）說明：下列每題只有一個最符合題意的選項。1.在機械設(shè)計中，為保證零件連接的可靠性和強度，以下哪種連接方式最適合承受靜載荷且需頻繁拆卸的場合？（）A.焊接連接B.螺紋連接C.過盈配合D.鍵連接2.某軸傳遞功率為15kW，轉(zhuǎn)速為800r/min，若材料的許用剪應(yīng)力為60MPa，按扭轉(zhuǎn)強度條件計算，該軸的最小直徑約為多少？（）A.20mmB.25mmC.30mmD.35mm3.在齒輪設(shè)計中，若兩齒輪的模數(shù)、壓力角、齒數(shù)分別為m1、α1、z1和m2、α2、z2，則以下說法正確的是？（）A.m1≠m2時，齒廓形狀不同B.α1≠α2時，嚙合傳動不連續(xù)C.z1+z2越大，傳動比越小D.兩齒輪材料必須相同4.某滾動軸承型號為6210，其內(nèi)徑、寬度及類型分別為？（）A.d=50mm，B=16mm，深溝球軸承B.d=45mm，B=12mm，角接觸球軸承C.d=60mm，B=20mm，圓錐滾子軸承D.d=40mm，B=14mm，調(diào)心球軸承5.在機械振動分析中，若某系統(tǒng)的固有頻率為ωn，激勵頻率為ω，阻尼比ζ=0.2，則該系統(tǒng)處于哪種狀態(tài)？（）A.欠阻尼狀態(tài)B.臨界阻尼狀態(tài)C.過阻尼狀態(tài)D.無阻尼狀態(tài)6.在V帶傳動中，若中心距增大，以下哪個參數(shù)會減??？（）A.傳動比B.小帶輪包角C.帶速D.所需張緊力7.某滑動軸承采用巴氏合金材料，其工作溫度通常應(yīng)控制在多少范圍內(nèi)？（）A.100℃以下B.100℃～200℃C.200℃～300℃D.300℃以上8.在機械設(shè)計中，提高零件疲勞強度的常用方法是？（）A.增大截面尺寸B.減小表面粗糙度C.提高工作應(yīng)力D.降低材料強度9.若某軸承受交變彎曲應(yīng)力，其平均應(yīng)力和應(yīng)力幅分別為σm和σa，則疲勞極限σ-1與σm、σa的關(guān)系為？（）A.σ-1=σm+σaB.σ-1=σm-σaC.σ-1=σm/σaD.σ-1=√(σm2+σa2)10.在機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中，以下哪種方法能有效降低零件的重量？（）A.增加材料密度B.提高加工精度C.優(yōu)化結(jié)構(gòu)形式D.增大零件壁厚二、多選題（共5題，每題3分，合計15分）說明：下列每題有多個符合題意的選項，請全部選出。1.影響滑動軸承潤滑效果的因素包括？（）A.潤滑油粘度B.軸承間隙C.軸轉(zhuǎn)速D.軸承材料E.潤滑方式2.在機械設(shè)計中，提高齒輪承載能力的措施有？（）A.增大模數(shù)B.減少齒數(shù)C.提高齒面硬度D.采用斜齒輪E.增大齒寬3.以下哪些屬于機械振動的主動控制方法？（）A.增加阻尼B.改變系統(tǒng)固有頻率C.裝置隔振器D.減小激勵力E.提高系統(tǒng)剛度4.影響螺栓連接強度的因素有？（）A.螺栓材料強度B.聯(lián)接剛度C.預(yù)緊力大小D.螺栓直徑E.被聯(lián)接件材質(zhì)5.在機械設(shè)計中，下列哪些屬于疲勞極限的影響因素？（）A.材料成分B.應(yīng)力集中系數(shù)C.環(huán)境溫度D.載荷循環(huán)特性E.表面粗糙度三、判斷題（共10題，每題1分，合計10分）說明：請判斷下列說法的正誤。1.焊接連接能實現(xiàn)零件的冶金結(jié)合，但焊接應(yīng)力可能引起結(jié)構(gòu)變形。（√）2.在齒輪傳動中，模數(shù)越大，齒廓曲線越陡峭。（×）3.滾動軸承的極限轉(zhuǎn)速主要取決于潤滑條件。（√）4.機械振動中，共振現(xiàn)象只有在阻尼比ζ<1時才會發(fā)生。（×）5.V帶傳動中，中心距過小會導(dǎo)致小帶輪包角過小，降低傳動效率。（√）6.巴氏合金適用于高速、重載的滑動軸承。（×）7.提高零件表面硬度能有效防止疲勞破壞。（√）8.螺栓連接的預(yù)緊力越大，連接強度越高。（×）9.疲勞極限σ-1與平均應(yīng)力σm無關(guān)。（×）10.優(yōu)化結(jié)構(gòu)形式不僅能減重，還能提高機械性能。（√）四、簡答題（共4題，每題5分，合計20分）說明：請簡要回答下列問題。1.簡述滑動軸承與滾動軸承的優(yōu)缺點。答：-滑動軸承優(yōu)點：承載能力大、抗沖擊性好、高速性能優(yōu)異、噪音低、結(jié)構(gòu)簡單。-滑動軸承缺點：潤滑維護(hù)要求高、磨損后修復(fù)困難、壽命較短。-滾動軸承優(yōu)點：摩擦小、效率高、安裝方便、維護(hù)簡單。-滾動軸承缺點：抗沖擊能力差、高速性能受限、對安裝精度要求高。2.解釋機械設(shè)計中“應(yīng)力集中”現(xiàn)象及其危害。答：應(yīng)力集中是指零件幾何形狀不連續(xù)（如孔、缺口、臺階等）處應(yīng)力顯著增大的現(xiàn)象。危害：-易引發(fā)疲勞裂紋，縮短零件壽命；-降低連接強度，可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效。3.簡述提高機械系統(tǒng)剛度的主要方法。答：-選用剛度大的材料（如高強度鋼）；-增大截面尺寸或采用組合截面；-減小連接間隙；-優(yōu)化結(jié)構(gòu)形式（如采用梁式結(jié)構(gòu)代替桁架結(jié)構(gòu)）。4.什么是機械振動的主動控制？列舉兩種控制方法。答：主動控制是指通過施加控制力或改變系統(tǒng)參數(shù)來抑制振動。方法：-被動減振：增加阻尼（如橡膠減振器）；-主動減振：施加反作用力（如振動主動控制裝置）。五、計算題（共4題，每題10分，合計40分）說明：請根據(jù)題意進(jìn)行計算，并寫出詳細(xì)步驟。1.某軸傳遞功率P=20kW，轉(zhuǎn)速n=1200r/min，材料許用剪應(yīng)力[τ]=60MPa，若采用實心圓軸，求該軸的最小直徑d。解：扭矩計算：T=9550×P/n=9550×20/1200=1592.5N·m強度條件：τ=T/(πd3/16)=[τ]d3=16T/(πτ)=16×1592.5/(π×60×10^6)=8.55×10^-4m3d=9.46mm（取整數(shù)10mm）2.某對漸開線直齒圓柱齒輪，模數(shù)m=2mm，壓力角α=20°，小齒輪齒數(shù)z1=20，大齒輪齒數(shù)z2=40，求傳動比i及中心距a。解：傳動比：i=z2/z1=40/20=2中心距：a=m(z1+z2)/2=2×(20+40)/2=60mm3.某滾動軸承型號為6312，若其額定動載荷C=44.2kN，當(dāng)量動載荷P=18kN，預(yù)期壽命Lh=8000h，求該軸承的實際壽命。解：壽命公式：Lh=(C/P)^3×10^6/60Lh=(44.2/18)^3×10^6/60=7128h（≈8000h，符合預(yù)期）4.某V帶傳動，中心距a=600mm，小帶輪直徑d1=150mm，大帶輪直徑d2=300mm，若主動輪轉(zhuǎn)速n1=1450r/min，求傳動比i及從動輪轉(zhuǎn)速n2。解：傳動比：i=d2/d1=300/150=2n2=n1/i=1450/2=725r/min六、綜合題（共2題，每題15分，合計30分）說明：請結(jié)合實際工程案例進(jìn)行分析或設(shè)計。1.某機床主軸采用滑動軸承，工作溫度為120℃，載荷平穩(wěn)，試選擇合適的軸承材料及潤滑方式。答：-材料選擇：巴氏合金（錫基或鉛基），因其在120℃以下具有良好的減摩性和承載能力。-潤滑方式：油潤滑（推薦壓力循環(huán)潤滑，保證潤滑均勻）。2.某齒輪箱需傳遞功率P=30kW，轉(zhuǎn)速n=1500r/min，若要求傳動比i=3.5，試設(shè)計齒輪參數(shù)并校核強度（材料為45鋼調(diào)質(zhì)）。答：-參數(shù)設(shè)計：小齒輪z1=20，大齒輪z2=70（i=z2/z1=3.5）。模數(shù)m=2mm，中心距a=100mm。-強度校核：齒面接觸強度按HBS≤600計算，齒根彎曲強度按σF≤180MPa校核，需驗算安全系數(shù)。答案與解析一、單選題答案1.B2.C3.A4.A5.A6.B7.B8.B9.C10.C二、多選題答案1.ABCE2.ACE3.ABD4.ABCE5.ABDE三、判斷題答案1.√2.×3.√4.×5.√6.×7.√8.×9.×10.√四、簡答題解析1.滑動軸承與滾動軸承優(yōu)缺點：-滑動軸承：承載能力強、抗沖擊好，但潤滑要求高；滾動軸承：效率高、安裝簡單，但抗沖擊差。2.應(yīng)力集中現(xiàn)象：幾何不連續(xù)處應(yīng)力放大，易引發(fā)疲勞裂紋，需通過圓角過渡、去毛刺等措施避免。3.提高剛度的方法：選用高強度材料、增大截面、優(yōu)化結(jié)構(gòu)（如梁式結(jié)構(gòu)）、減小間隙。4.機械振動主動控制：通過施加控制力或改變系統(tǒng)參數(shù)抑制振動，如主動減振器、振動主動控制系統(tǒng)。五、計算題解析1.軸直徑計算：扭矩T=9550×P/n，強度條件τ=T/(πd3/16)，解得d≈10mm。2.齒輪參數(shù)計算：i=z2/z1=3.5，中心距a=m(z1+z2)/2=100mm。3.軸承壽命計算：Lh=(C/P)^3×10^6/60≈7128h（符合預(yù)期）。4.V帶傳動計算：i=