2025年機械設計（零件設計原理）試題及答案

2025年機械設計（零件設計原理）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：本大題共10小題，每小題3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。1.機械零件設計時，首要考慮的基本要求是A.強度B.剛度C.耐磨性D.可靠性2.零件的疲勞破壞是A.靜應力作用下的破壞B.交變應力作用下的破壞C.沖擊載荷作用下的破壞D.隨機載荷作用下的破壞3.帶傳動中，帶的彈性滑動是A.不可避免的B.可以避免的C.取決于帶的材質D.取決于帶輪的材料4.鏈傳動作用在軸和軸承上的載荷比帶傳動要小，這主要是因為A.鏈傳動只用來傳遞較小功率B.鏈速較高，在傳遞相同功率時，圓周力小C.鏈傳動是嚙合傳動，無需大的張緊力D.鏈的質量大，離心力大5.普通平鍵連接工作時，鍵的主要失效形式為A.鍵受剪切破壞B.鍵側面受擠壓破壞C.剪切和擠壓同時破壞D.磨損和鍵被剪斷6.設計一對減速軟齒面齒輪傳動時，從等強度要求出發，選擇硬度時應使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7.滾動軸承中，滾動體與內外圈滾道之間的接觸應力是A.靜應力B.脈動循環變應力C.對稱循環變應力D.無規律變應力8.蝸桿傳動中，蝸桿的頭數越少，則A.傳動效率越高B.傳動比越小C.加工越容易D.自鎖性越好9.軸的結構設計中，應考慮的因素不包括A.軸上零件的定位和固定B.軸的加工工藝性C.軸的材料選擇D.軸上零件的裝拆方便性10.聯軸器和離合器的主要作用是A.補償兩軸的綜合位移B.連接兩軸，傳遞運動和轉矩C.緩和沖擊和振動D.防止機器過載第II卷（非選擇題共70分）11.（10分）簡述機械零件設計的一般步驟。12.（15分）分析帶傳動中彈性滑動和打滑現象產生的原因及后果。13.（15分）某圓柱齒輪減速器，高速軸轉速n1=1450r/min，傳遞功率P=5kW，小齒輪齒數z1=20，大齒輪齒數z2=60，模數m=4mm，齒寬b1=80mm，b2=75mm。試計算：（1）小齒輪的分度圓直徑d1、齒頂圓直徑da1、齒根圓直徑df1；（2）大齒輪的分度圓直徑d2、齒頂圓直徑da2、齒根圓直徑df2；（3）中心距a；（4）計算該齒輪傳動的圓周力Ft，并判斷小齒輪齒面接觸應力與大齒輪齒面接觸應力的大小關系。14.（15分）材料：有一減速器中的軸，工作時承受交變彎曲應力和扭轉應力。已知軸的材料為45鋼，調質處理，其屈服強度σs=360MPa，抗拉強度σb=650MPa。軸所受的最大彎曲應力σmax=100MPa，最小彎曲應力σmin=-50MPa，最大扭轉應力τmax=50MPa。問題：試用第三強度理論計算該軸的當量應力，并判斷該軸是否安全（許用應力[σ]=110MPa）。15.（15分）材料：某機器中有一對閉式軟齒面圓柱齒輪傳動，已知傳遞功率P=7.5kW，小齒輪轉速n1=960r/min，傳動比i=3，載荷平穩。小齒輪材料為45鋼，調質處理，硬度為240HBS；大齒輪材料為45鋼，正火處理，硬度為200HBS。問題：試設計這對齒輪傳動，包括確定模數、齒數、分度圓直徑、齒寬等參數。答案1.A2.B3.A4.C5.B6.B7.B8.D9.C10.B11.機械零件設計的一般步驟：確定零件的工作要求和工作條件；選擇合適的材料；進行結構設計；計算作用在零件上的載荷；對零件進行強度、剛度等方面的計算；優化設計方案；繪制零件工作圖及編寫設計說明書。12.彈性滑動原因：帶具有彈性且緊邊和松邊存在拉力差。后果：使傳動比不準確，降低傳動效率。打滑原因：過載。后果：帶磨損加劇，嚴重時使傳動失效。13.（1）d1=mz1=4×20=80mm，da1=d1+2ham=80+2×1×4=88mm，df1=d1-2hfm=80-2×1.25×4=70mm；（2）d2=mz2=4×60=240mm，da2=d2+2ham=240+2×1×4=248mm，df2=d2-2hfm=240-2×1.25×4=230mm；（3）a=(d1+d2)/2=(80+240)/2=160mm；（4）Ft=2T1/d1，T1=9550P/n1=9550×5/1450=32.93N·m，Ft=2×32.93/0.08=823.25N。小齒輪齒面接觸應力與大齒輪齒面接觸應力相等。14.按第三強度理論，σe=√(σ2+4τ2)，σ=(σmax+σmin)/2=(100-50)/2=25MPa，τ=τmax=50MPa，σe=√(252+4×502)=103.1MPa＞[σ]=110MPa，軸不安全。15.由P=9.55×10^6P/n1得T1=9.55×10^6×7.5/960=74609.4N·mm。初選模數m=4mm，z1=20，z2=60，d1