2025年大学（机械设计制造及其自动化）机械设计综合测试卷及解析.doc

2025年大学（机械设计制造及其自动化）机械设计综合测试卷及解析

（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：本卷共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。请将正确答案的序号填在题后的括号内。

1. 机械设计中，强度计算的主要依据是材料的（ ）。
A. 弹性模量 B. 屈服强度 C. 硬度 D. 延伸率
2. 带传动工作时，带中的应力不包括（ ）。
A. 拉应力 B. 弯曲应力 C. 离心应力 D. 扭转应力
3. 普通平键连接的主要失效形式是（ ）。
A. 键的剪断 B. 键的磨损 C. 工作面的压溃 D. 键的塑性变形
4. 一对渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，已知中心距a = 100mm，传动比i = 3，小齿轮齿数z1 = 20，则大齿轮齿数z2为（ ）。
A. 20 B. 40 C. 60 D. 80
5. 设计链传动时，链节数应尽量取（ ）。
A. 奇数 B. 偶数 C. 质数 D. 无所谓
6. 在蜗杆传动中，通常（ ）为主动件。
A. 蜗杆 B. 蜗轮 C. 两者均可 D. 视具体情况而定
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. 下列不属于机械设计应满足的基本要求的是（ ）。
A. 满足预定的功能要求 B. 满足经济性要求
C. 满足安全性要求 D. 满足外观要求
9. 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，减小被连接件刚度
B. 减小螺栓刚度，增大被连接件刚度
C. 增大螺栓刚度和被连接件刚度
D. 减小螺栓刚度和被连接件刚度
10. 设计圆柱齿轮传动时，若保持传动比i和中心距a不变，而增大模数m，则齿轮的（ ）。
A. 弯曲强度提高，接触强度提高
B. 弯曲强度不变，接触强度提高
C. 弯曲强度提高，接触强度不变
D. 弯曲强度不变，接触强度不变

第 II 卷（非选择题，共70分）

二、填空题（共20分）
答题要求：本大题共10小题，每小题2分。请在题中的横线上填上正确答案。

1. 机械设计的一般程序包括计划阶段、______、技术设计阶段和______。
2. 带传动的打滑现象首先发生在______带轮上。
3. 普通平键的尺寸应根据______来选择。
4. 渐开线齿轮传动的可分性是指______。
5. 链传动的主要失效形式有______、______、______、______和______。
6. 蜗杆传动的效率包括______、______和______。
7. 滚动轴承的类型选择应考虑的因素有______、______、______、______和______等。
8. 螺栓连接的防松方法有______、______和______。
9. 在设计轴时，一般先按______条件初步确定轴的直径，然后再进行______计算。
10. 齿轮传动的润滑方式主要有______和______。

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

1. 简述机械设计的基本原则。

2. 带传动中，影响带传动工作能力的因素有哪些？

3. 简述渐开线齿轮的特点。

4. 简述滚动轴承的安装和拆卸注意事项。

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。要求写出详细的计算过程和答案。

1. 已知一普通V带传动，传递功率P = 7.5kW，带速v = 10m/s，紧边拉力是松边拉力的2倍，试求紧边拉力F1和松边拉力F2。

2. 一对标准直齿圆柱齿轮传动，已知模数m = 4mm，小齿轮齿数z1 = 20，大齿轮齿数z2 = 60，试求：（1）两齿轮的分度圆直径d1、d2；（2）中心距a；（3）齿厚s和齿宽b。

五、设计题（共10分）
答题要求：根据题目要求进行设计。

设计一单级圆柱齿轮减速器，已知电动机功率P = 5.5kW，转速n1 = 1440r/min，传动比i = 3，工作机转速n2 = 480r/min，单向运转，载荷平稳。要求确定齿轮的模数、齿数、分度圆直径、中心距等参数，并画出减速器的装配图（只要求画出大致结构，标注主要尺寸）。

答案
1. B
2. D
3. C
4. C
5. B
6. A
7. C
8. D
9. B
10. A

二、
1. 方案设计阶段、设计计算阶段
2. 小
3. 轴的直径
4. 两轮的中心距及角速度之比为常数
5. 链的疲劳破坏、链条铰链的磨损、链的销轴与套筒的胶合、链的过载拉断、链条的静力拉断
6. 啮合效率、轴承效率、搅油效率
7. 载荷大小、方向和性质、转速、调心性能要求、安装空间、经济性
8. 摩擦防松、机械防松、永久防松
9. 扭转强度、弯扭合成强度
10. 油润滑、脂润滑

三、
1. 机械设计的基本原则有：满足预定功能要求；满足可靠性要求；满足经济性要求；满足安全性要求；满足操作性要求；满足环保性要求；满足标准化、系列化、通用化要求。
2. 影响带传动工作能力的因素有：带的类型、带的型号、带轮的材料和结构、带的长度、带的初拉力、传动比、工作环境温度、湿度等。
3. 渐开线齿轮的特点有：传动比恒定；中心距具有可分性；啮合角不变；齿廓间正压力方向不变；渐开线齿轮加工方便，互换性好。
4. 滚动轴承安装和拆卸注意事项：安装时要保证安装位置正确，避免强行装配；使用合适的安装工具；注意安装顺序。拆卸时要使用专用工具，避免损坏轴承；拆卸力要均匀，避免损伤轴和轴承座；拆卸后要对轴承和相关部件进行清洗和检查。

四、
1. 由P = F1v - F2v = (F1 - F2)v，且F1 = 2F2，P = 7.5kW，v = 10m/s，可得：7.5×1000 = (2F2 - F2)×10，解得F2 = 750N，F1 = 2F2 = 1500N。
2. （1）d = mz，d1 = 4×20 = 80mm，d2 = 4×60 = 240mm；（2）a = (d1 + d2)/2 = (80 + 240)/2 = 160mm；（3）标准直齿圆柱齿轮齿厚s = πm/2 = 6.28mm，齿宽b一般取b = 5m = 20mm（可根据实际情况调整）。

五（略）：首先根据功率和转速确定小齿轮的转矩，然后根据传动比确定大齿轮的转速。通过计算齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度来确定模数，进而确定齿数、分度圆直径、中心距等参数。装配图大致结构包括箱体、齿轮、轴、轴承等部件，标注主要尺寸如中心距、齿轮分度圆直径等。