2025年大学机械设计与制造（机械设计实操）试题及答案.doc

2025年大学机械设计与制造（机械设计实操）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30分）
答题要求：本大题共10小题，每小题3分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1. 机械设计中，确定零件材料时不需要考虑的因素是（ ）
A. 零件的工作条件
B. 材料的加工工艺性
C. 材料的市场价格
D. 零件的结构特点
2. 以下哪种传动方式能实现两轴间较大的传动比（ ）
A. 带传动
B. 链传动
C. 齿轮传动
D. 蜗杆传动
3. 在设计轴时，计算当量弯矩的目的是考虑（ ）
A. 轴的疲劳强度
B. 轴的静强度
C. 轴的刚度
D. 轴的稳定性
4. 滚动轴承的基本额定寿命是指（ ）
A. 在额定动载荷作用下，轴承所能达到的寿命
B. 在额定静载荷作用下，轴承所能达到的寿命
C. 一批轴承中，90%的轴承所能达到的寿命
D. 10%的轴承所能达到的寿命
5. 普通平键连接的主要失效形式是（ ）
A. 键被剪断
B. 工作面被压溃
C. 键被磨损
D. 键被弯曲
6. 设计圆柱齿轮传动时，小齿轮的齿面硬度应比大齿轮（ ）
A. 高
B. 低
C. 相同
D. 无所谓
7. 下列属于间歇运动机构的是（ ）
A. 曲柄摇杆机构
B. 槽轮机构
C. 齿轮机构
D. 螺旋机构
8. 机械设计中，计算载荷是考虑了（ ）等因素后得到的载荷。
A. 工作载荷
B. 冲击载荷
C. 载荷系数
D. 以上都是
9. 对于受轴向变载荷作用的紧螺栓连接，在计算螺栓的拉伸强度时，应考虑（ ）
A. 工作载荷
B. 残余预紧力
C. 螺栓的刚度
D. 被连接件的刚度
10. 在设计减速器中的轴时，通常先按（ ）进行初步计算。
A. 扭转强度
B. 弯曲强度
C. 复合强度
D. 刚度

第II卷（非选择题 共70分）

二、填空题（共10分）
答题要求：本大题共5小题，每小题2分。请将正确答案填写在题中的横线上。

1. 机械零件的主要失效形式有______、______、______、______、______。
2. 带传动的主要类型有______、______、______。
3. 齿轮传动的主要失效形式有______、______、______、______、______。
4. 轴的结构设计应满足的要求有______、______、______、______、______。
5. 滚动轴承的基本额定动载荷是指______。

三、简答题（共20分）
答题要求：本大题共4小题，每小题5分。简要回答下列问题。

1. 简述机械设计的一般过程。
2. 说明选择零件材料的基本原则。
3. 简述带传动的工作原理及特点。
4. 简述齿轮传动的设计准则。

四、分析计算题（共20分）
答题要求：本大题共2小题，每小题10分。根据题目所给条件，进行分析计算，并写出计算过程和结果。

1. 已知一普通V带传动，传递功率P = 7.5kW，小带轮基准直径d1 = 100mm，转速n1 = 1460r/min，带与带轮间的当量摩擦系数fv = 0.51，包角α1 = 150°。试求：
（1）计算单根V带所能传递的基本额定功率P0；
（2）计算所需V带的根数z。
2. 设计一单级直齿圆柱齿轮减速器，已知输入功率P1 = 5kW，输入转速n1 = 960r/min，传动比i = 3，两班制工作（每年按250天计算），工作机载荷平稳。试确定：
（1）齿轮的材料及热处理方法；
（2）计算齿轮的主要参数（模数m、齿数z1、z②）；
（3）计算齿轮的几何尺寸（分度圆直径d1、d②、齿宽b1、b②）。

五、设计题（共20分）
答题要求：本大题共1小题。根据题目要求，进行机械设计，并画出装配图和零件图。

设计一圆柱齿轮减速器，要求传递功率P = 10kW，输入转速n1 = 145 rpm，输出转速n2 = 50 rpm，单向传动，载荷有轻微冲击，工作寿命为10年，每年工作250天，每天工作8小时。

答案：
一、选择题
1. C
2. D
3. A
4. C
5. B
6. A
7. B
8. D
9. B
10. A

二、填空题
1. 整体断裂、表面破坏、变形、磨损、腐蚀
2. 平带传动、V带传动、圆带传动
3. 轮齿折断、齿面磨损、齿面点蚀、齿面胶合、塑性变形
4. 便于轴上零件的安装和拆卸、有利于轴上零件的定位、保证轴有足够的强度和刚度、有利于提高轴的加工工艺性、有利于提高轴的疲劳强度
5. 滚动轴承在额定动载荷作用下，运转106转时，发生疲劳点蚀的概率为10%时的寿命

三、简答题
1. 机械设计的一般过程包括：明确设计任务、确定设计要求、方案设计、技术设计、详细设计、设计审核与改进。
2. 选择零件材料的基本原则：使用性能原则、工艺性能原则、经济性原则。
3. 带传动的工作原理：依靠带与带轮之间的摩擦力传递运动和动力。特点：结构简单、传动平稳、能缓冲吸振、过载时带会在带轮上打滑，可防止其他零件损坏、传动效率较低、带的寿命较短、张紧力较大时轴和轴承上受力较大。
4. 齿轮传动的设计准则：闭式软齿面齿轮传动按齿面接触疲劳强度设计，按齿根弯曲疲劳强度校核；闭式硬齿面齿轮传动按齿根弯曲疲劳强度设计，按齿面接触疲劳强度校核；开式齿轮传动按齿根弯曲疲劳强度设计，并适当增大模数。

四、分析计算题
1. （1）由小带轮基准直径d1 = 100mm，转速n1 = 1460r/min，查普通V带选型图，选取A型V带。由d1 = 100mm，n1 = 1460r/min，查A型V带单根基本额定功率表，得P0 = 1.32kW。
（2）计算V带的根数z：z = P/(P0(1 - q)(1 - q1))，其中q = 0.03，q1 = 0.015，代入计算得z = 6.2，取z = 7根。
2. （1）小齿轮选用45钢调质处理，大齿轮选用45钢正火处理。
（2）由传动比i = 3，n1 = 960r/min，得n2 = 320r/min。根据机械设计手册，选取模数m = 4mm，齿数z1 = 24，z2 = 72。
（3）分度圆直径d1 = mz1 = 96mm，d2 = mz2 = 288mm，齿宽b1 = 80mm，b2 = 75mm。

五、设计题（略）