2025年大学大二（机械设计制造及其自动化）机械设计试题及答案.doc

2025年大学大二（机械设计制造及其自动化）机械设计试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题，共40分）
答题要求：每题只有一个正确答案，请将正确答案填在括号内。(总共8题，每题5分)
1. 机械设计中，确定齿轮模数的主要依据是（ ）
A. 传递功率
B. 转速
C. 齿面接触疲劳强度
D. 齿根弯曲疲劳强度
2. 对于受轴向变载荷作用的紧螺栓连接，在限定螺栓总拉力的情况下，提高螺栓疲劳强度的有效措施是（ ）
A. 增大螺栓刚度
B. 减小被连接件刚度
C. 增大被连接件刚度
D. 减小螺栓刚度
3. 带传动正常工作时不能保证准确的传动比，是因为（ ）
A. 带的弹性滑动
B. 带容易变形和磨损
C. 带在带轮上打滑
D. 带的材料不符合要求
4. 设计键连接时，键的截面尺寸通常根据（ ）来选择。
A. 传递转矩的大小
B. 轮毂的长度
C. 轴的直径
D. 轴的转速
5. 滚动轴承中，滚动体与内外圈滚道之间的接触应力是（ ）
A. 静应力
B. 脉动循环变应力
C. 对称循环变应力
D. 非对称循环变应力
6. 在圆柱齿轮传动中，影响齿面接触疲劳强度最主要的因素是（ ）
A. 齿数
B. 模数
C. 中心距
D. 齿宽
7. 设计一对减速软齿面齿轮传动时，从等强度要求出发，选择硬度时应使（ ）
A. 大、小齿轮的硬度相等
B. 小齿轮硬度高于大齿轮硬度
C. 大齿轮硬度高于小齿轮硬度
D. 小齿轮采用硬齿面，大齿轮采用软齿面
8. 普通平键连接的主要失效形式是（ ）
A. 键被剪断
B. 键与轮毂槽的侧面挤压破坏
C. 键的磨损
D. 键的塑性变形

第II卷（非选择题，共60分）
9. 简答题：简述机械设计的一般过程。(10分)
10. 分析题：分析带传动中弹性滑动和打滑现象的区别及产生原因。(15分)
11. 计算题：已知一标准直齿圆柱齿轮传动，模数m = 4mm，齿数z1 = 20，z2 = 40，求两齿轮的分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径及中心距。(15分)
12. 材料分析题：阅读以下材料，回答问题。
材料：某机械部件在工作过程中，发现齿轮出现磨损严重的情况。经过分析，该齿轮材料为45钢，热处理硬度为200HBS，齿面接触应力和齿根弯曲应力均超过了许用值。
问题：
（1）请分析齿轮磨损严重的可能原因。
（2）提出改进措施。(10分)
13. 设计题：设计一个二级圆柱齿轮减速器，已知电动机功率P = 5kW，转速n1 = 1450r/min，传动比i = 3.5，工作机转速n2 = 414r/min，单向运转，载荷平稳。要求确定齿轮的材料、热处理方式、精度等级，计算齿轮的主要参数和几何尺寸，并画出减速器的装配图草图。(20分)

答案：1. D 2. D 3. A 4. C 5. B 6. C 7. B 8. B
9. 机械设计一般过程：明确设计任务与要求；进行总体方案设计；确定主要参数；进行结构设计；强度计算与校核；优化设计方案；绘制施工图纸；编写设计文件。
10. 弹性滑动是由于带的弹性变形而引起的带与带轮之间的微量滑动，是不可避免的。产生原因是带两边拉力差。打滑是带与带轮间发生显著相对滑动，是过载引起的。产生原因是工作载荷过大或初拉力过小。
11. 分度圆直径：d1 = mz1 = 4×20 = 80mm，d2 = mz2 = 4×40 = 160mm；齿顶圆直径：da1 = d1 + 2ha = 80 + 2×4 = 88mm，da2 = d2 + 2ha = 160 + 2×4 = 168mm；齿根圆直径：df1 = d1 - 2hf = 80 - 2×4.5 = 71mm，df2 = d2 - 2hf = 160 - 2×4.5 = 151mm；中心距：a = (d1 + d2)/2 = (80 + 160)/2 = 120mm。
12. （1）原因：材料硬度较低，耐磨性差；齿面接触应力和齿根弯曲应力超过许用值，导致齿面磨损和齿根疲劳断裂。（2）措施：提高齿轮材料硬度，如采用调质处理或表面淬火；优化齿轮参数，降低应力；合理选择润滑方式，减少磨损。
13. 齿轮材料：小齿轮45钢调质，大齿轮45钢正火。热处理方式：小齿轮调质处理，大齿轮正火处理。精度等级：7级。主要参数和几何尺寸计算略。装配图草图需画出箱体、齿轮、轴、轴承等部件的大致位置和连接关系。