2025年大学（机械设计制造及其自动化）机械设计进阶综合测试卷及答案.doc

2025年大学（机械设计制造及其自动化）机械设计进阶综合测试卷及答案

（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。请将正确答案的序号填在括号内。

1. 以下哪种机械设计方法强调从系统的观点出发，综合考虑各组成部分之间的相互关系？（ ）
A. 传统设计方法
B. 现代设计方法
C. 创新设计方法
D. 优化设计方法

2. 在机械设计中，当需要传递较大功率且要求传动比准确时，通常优先选用（ ）。
A. 带传动
B. 链传动
C. 齿轮传动
D. 蜗杆传动

3. 一对渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，已知中心距a = 160mm，传动比i = 3，小齿轮齿数z1 = 20，则大齿轮齿数z2为（ ）。
A. 40
B. 60
C. 80
D. 100

4. 对于轴的结构设计，以下说法错误的是（ ）。
A. 应便于轴上零件的装拆和定位
B. 轴肩和轴环的尺寸应尽量小
C. 应保证轴具有足够的强度和刚度
D. 应避免应力集中

5. 在设计滑动轴承时，若轴颈直径d = 50mm，转速n = 1500r/min，载荷F = 10000N，工作温度不高，可选的轴承材料是（ ）。
A. 铸铁
B. 青铜
C. 巴氏合金
D. 工程塑料

6. 以下哪种联轴器适用于两轴有较大径向位移和角位移，且能缓冲吸振的场合？（ ）
A. 刚性联轴器
B. 弹性联轴器
C. 安全联轴器
D. 万向联轴器

7. 在机械设计中，计算零件的疲劳强度时，若应力变化规律为对称循环变应力，则应力幅σa与平均应力σm的关系是（ ）。
A. σa = σm
B. σa = 0
C. σm = 0
D. σa = -σm

8. 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，考虑螺栓的弹性变形，总拉力F2与预紧力F0和工作拉力F的关系是（ ）。
A. F2 = F0 + F
B. F2 = F0 + 0.2F
C. F2 = F0 + 0.3F
D. F2 = F0 + 0.5F

9. 在设计圆柱齿轮减速器时，高速级齿轮的材料通常选用（ ）。
A. 45钢调质
B. 40Cr调质
C. 20CrMnTi渗碳淬火
D. 灰铸铁

10. 以下哪种机构可以实现将连续转动转换为间歇转动？（ ）
A. 曲柄摇杆机构
B. 双曲柄机构
C. 凸轮机构
D. 棘轮机构

第II卷（非选择题 共70分）
11. （10分）简述机械设计的一般流程。（答题要求：请简要阐述机械设计从开始到结束的主要步骤，不超过200字）

12. （15分）分析带传动的工作原理及特点。（答题要求：详细说明带传动是如何实现运动和动力传递的，以及它具有哪些优缺点，不超过300字）

13. （15分）某轴的受力情况如图所示（此处可简单文字描述受力方向和大致位置），已知轴的材料为45钢调质，直径d = 50mm，试计算该轴危险截面的弯矩和扭矩，并进行强度校核。（答题要求：列出计算弯矩和扭矩的公式，代入数据计算结果，并根据强度条件判断轴是否安全，计算过程需清晰，不超过400字）

14. （15分）材料：某机床变速箱中的一对标准直齿圆柱齿轮，已知模数m = 4mm，小齿轮齿数z1 = 20，大齿轮齿数z2 = 50，工作要求传递功率P = 5kW，转速n1 = 1450r/min。
问题：计算这对齿轮的主要参数（分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、中心距），并确定齿轮的精度等级。（答题要求：写出各参数的计算公式，代入数据计算结果，说明确定精度等级的依据，计算过程要详细，不超过400字）

15. （15分）材料：某机器的传动系统中采用了链传动，已知链节距p = 25.4mm，小链轮齿数z1 = 17，大链轮齿数z2 = 51，主动轮转速n1 = 960r/min。
问题：计算链传动的平均传动比、链速以及作用在轴上的压轴力。（答题要求：写出各参数的计算公式，代入数据计算结果，计算过程要清晰，不超过400字）

答案：
1. B
2. C
3. B
4. B
5. B
6. B
7.C
8. C
9. C
10. D
11. 机械设计一般流程：首先明确设计任务，了解需求。然后进行方案设计，构思多种可行方案。接着进行技术设计，计算分析确定具体参数和结构。之后进行详细设计，绘制图纸等。最后进行设计评审、优化，完成设计文档。
12. 带传动工作原理：依靠带与带轮间的摩擦力传递运动和动力。主动轮带动带运动，带再驱动从动轮。特点：优点是传动平稳、能缓冲吸振、结构简单、成本低等；缺点是传动比不准确、效率较低、带寿命较短、存在弹性滑动等。
13. 弯矩计算需根据受力情况按力学方法确定危险截面弯矩值。扭矩根据传递功率和转速计算。强度校核用公式σ = sqrt((M/W)^2+(T/Wt)^2)≤[σ]。代入数据计算，若计算结果小于许用应力[σ]，则轴安全。
14. 分度圆直径d1 = mz1 = 4×20 = 80mm，d2 = mz2 = 4×50 = 200mm；齿顶圆直径da1 = d1 + 2ha = 80 + 2×4 = 88mm，da2 = d2 + 2ha = 200 + 2×4 = 208mm；齿根圆直径df1 = d1 - 2hf = 80 - 2×4.5 = 71mm，df2 = d2 - 2hf = 200 - 2×4.5 = 191mm；中心距a = (d1 + d2)/2 = (80 + 200)/2 = 140mm。精度等级根据传递功率、转速及工作要求等确定，一般可选7级。
15. 平均传动比i = z2/z1 = 51/17 = 3；链速v = z1p n1/60×1000 = 17×25.4×960/60×1000 = 6.832m/s；压轴力Fp = 2z1P sin(180°/z2)/zv，代入数据计算可得。