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2025年大学机械设计（机械零件设计）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. 以下哪种机械零件设计准则主要考虑材料的疲劳强度？
A. 强度准则
B. 刚度准则
C. 耐磨性准则
D. 疲劳寿命准则
2. 对于受轴向变载荷作用的紧螺栓连接，在计算螺栓的总拉力时，需要考虑的因素是（ ）。
A. 预紧力
B. 工作拉力
C. 螺栓的刚度
D. 被连接件的刚度
3. 普通平键连接传递动力是靠（ ）。
A. 两侧面的摩擦力
B. 两侧面的挤压力
C. 上下面的挤压力
D. 上下面的摩擦力
4. 带传动中，带的弹性滑动发生的原因是（ ）。
A. 带与带轮之间的摩擦系数较小
B. 带绕过带轮时有离心力
C. 带的紧边拉力与松边拉力不等
D. 带的弹性变形
5. 在链传动中，链节数宜采用（ ）。
A. 奇数
B. 偶数
C. 质数
D. 无所谓
6. 下列哪种齿轮传动效率最高？（ ）
A. 圆柱齿轮传动
B. 锥齿轮传动
C. 蜗轮蜗杆传动
D. 链传动
7. 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. 一批同型号轴承在相同条件下运转，其中90%的轴承所能达到的寿命
D. 一批同型号轴承在相同条件下运转，其中50%的轴承所能达到的寿命
8. 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
9. 对于高速重载的滑动轴承，应选用（ ）。
A. 润滑脂润滑
B. 油环润滑
C. 压力润滑
D. 飞溅润滑
10. 联轴器与离合器的主要作用是（ ）。
A. 补偿两轴的综合位移
B. 连接两轴，使其一同旋转并传递转矩
C. 缓和冲击和振动
D. 防止机器过载

第II卷（非选择题，共70分）
二、填空题（每题3分，共15分）
1. 机械零件设计时，计算载荷是考虑了______和______的载荷。
2. 螺纹连接防松的根本问题在于______。
3. 带传动的主要失效形式有______和______。
4. 齿轮传动的主要失效形式有______、______、齿面胶合、齿面磨损和齿侧间隙过大等。
5. 滚动轴承的主要失效形式有______、______和保持架损坏等。

三、简答题（每题10分，共20分）
1. 简述机械零件设计的一般步骤。
2. 简述带传动中弹性滑动和打滑的区别及后果。

四、分析计算题（每题15分，共30分）
材料：有一普通V带传动，传递功率P = 7.5kW，带速v = 10m/s。已知小带轮基准直径dd1 = 100mm，大带轮基准直径dd2 = 300mm，小带轮包角α1 = 150°，带与带轮之间的摩擦系数f = 0.15，单根V带的基本额定功率P0 = 1.32kW，单根V带的额定功率增量ΔP0 = 0.17kW。
1. 计算所需V带的根数z。
2. 计算V带的紧边拉力F1和松边拉力F2。

五、设计题（5分）
材料：设计一圆柱齿轮传动，已知传递功率P = 4kW，小齿轮转速n1 = 1450r/min，大齿轮转速n2 = 362.5r/min，单向传动，载荷有轻微冲击。要求确定齿轮的材料、硬度、模数、齿数、分度圆直径、齿宽等参数，并画出齿轮的结构草图（只要求画出大致形状）。

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

二、填空题
1. 载荷系数；动载荷影响
2. 防止螺纹副相对转动
3. 打滑；疲劳破坏
4. 轮齿折断；齿面点蚀
5. 疲劳点蚀；磨损

三、简答题
1. 机械零件设计一般步骤：确定零件的工作要求和功能；选择合适的材料；确定零件的基本尺寸和形状；进行强度、刚度等计算；优化设计方案；绘制零件工作图和编写技术要求。
2. 弹性滑动是由于带的弹性变形而产生的带与带轮之间的微量滑动，不可避免，使传动比不准确，降低传动效率。打滑是带与带轮之间发生显著相对滑动，是过载引起的失效形式，会使带磨损加剧，甚至无法正常工作。

四、分析计算题
1. 计算V带的根数z：
先计算单根V带的许用功率[P0] = P0 + ΔP0 = 1.32 + 0.17 = 1.49kW
z = P / ([P0]Kα)，其中Kα为包角系数，查得Kα = 0.96
z = 7.5 / (1.49×0.96) ≈ 5.2，取z = 6根
2. 计算V带的紧边拉力F1和松边拉力F2：
由P = zv(F1 - F2)/1000可得
7.5 = 6×10×(F1 - F2)/1000
F1 - F2 = 125N
又由F1 / F2 = evf/α1，其中α1 = 150° = 2.62rad
F1 / F2 = e^(0.15×2.62) ≈ 1.46
联立可得F1 = 355N，F2 = 23N

五、设计题
1. 确定传动比i = n1 / n2 = 1450 / 362.5 = 4
2. 选择材料：小齿轮45钢调质，硬度240HBS左右；大齿轮45钢正火，硬度190HBS左右。
3. 初选模数m = 4mm
4. 计算齿数z1 = 20，z2 = 80
5. 计算分度圆直径d1 = mz1 = 80mm d2 = mz2 = 320mm
6. 计算齿宽b = (0～0.2)d1，取b = 16mm
7. 齿轮结构草图：小齿轮可采用实心式，大齿轮可采用腹板式，大致画出形状，标注主要尺寸。