2025年大学大二（机械设计）专业进阶综合测试卷.doc

2025年大学大二（机械设计）专业进阶综合测试卷

（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6题，每题5分。每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侧重于从功能需求出发，进行功能分解和功能结构设计？（ ）
A. 传统设计方法
B. 现代设计方法
C. 功能设计方法
D. 创新设计方法
2. 在机械设计中，考虑材料的疲劳强度时，主要关注材料在（ ）作用下的性能。
A. 静载荷
B. 动载荷
C. 交变载荷
D. 冲击载荷
3. 对于齿轮传动，当中心距一定时，增大模数，齿轮的承载能力会（ ）。
A. 降低
B. 不变
C. 提高
D. 先提高后降低
4. 以下不属于机械设计中常用的强度计算准则的是（ ）。
A. 静强度准则
B. 疲劳强度准则
C. 刚度准则
D. 温度准则
5. 在设计轴时，为了保证轴上零件的定位准确，常采用（ ）。
A. 键连接
B. 销连接
C. 过盈配合
D. 间隙配合
6. 机械设计中，优化设计的目标是（ ）。
A. 降低成本
B. 提高性能
C. 满足所有要求
D. 在满足设计要求的前提下，使设计方案最优

第II卷（非选择题 共70分）

（一）填空题（共10分）
答题要求：本大题共5空，每空2分。请将答案填在题中的横线上。

1. 机械设计的一般过程包括需求分析、______、方案设计、技术设计和详细设计等阶段。
2. 材料的力学性能指标中，______是指材料在拉伸过程中所能承受的最大应力。
3. 在带传动中，带的______是影响带传动工作能力的重要因素之一。
4. 滚动轴承的主要失效形式有疲劳点蚀、磨损、______和塑性变形等。
5. 机械设计中，可靠性设计主要考虑的因素有______、环境因素和人为因素等。

（二）简答题（共20分）
答题要求：本大题共4题，每题5分。简要回答问题。

1. 简述机械设计中创新设计的主要方法。
2. 说明选择机械零件材料时应考虑的主要因素。
3. 齿轮传动设计中，如何确定齿轮的模数？
4. 简述轴的结构设计应考虑的主要问题。

（三）分析题（共20分）
答题要求：本大题共2题，每题10分。分析以下机械结构或设计问题。

1. 分析如图所示的双曲柄摇杆机构（此处虽无图，但按要求不能有图题，所以以文字描述代替），说明其工作原理及运动特点。已知主动曲柄作匀速转动，试分析从动摇杆的运动情况。
2. 某减速器的齿轮传动出现了疲劳点蚀现象，试分析可能导致该现象的原因，并提出相应的改进措施。

（四）设计题（共15分）
答题要求：根据以下设计要求，完成相应的设计任务。

设计一个二级圆柱齿轮减速器，用于传递功率P = 5kW，输入轴转速n1 = 960r/min，传动比i = 4.5。要求结构紧凑，工作可靠，使用寿命长。给出齿轮的材料选择、模数确定、齿数分配以及轴的结构设计等主要设计参数。

材料：小齿轮选用45钢调质处理，硬度240HBS；大齿轮选用45钢正火处理，硬度200HBS。

（五）综合应用题（共5分）
答题要求：根据所给材料，回答问题。

材料：在某机床的主轴设计中，发现主轴的刚度不足，影响了加工精度。经过分析，确定是主轴的直径过小导致的。已知该机床主轴传递的扭矩T = 500N·m，许用扭转切应力[τ] = 40MPa。

问题：试计算该主轴所需的最小直径。（提示：可根据扭转强度条件进行计算）

答案：1. C 2. C 3. C 4. D 5. C 6. D 填空题：1. 概念设计 2. 抗拉强度 3. 预紧力 4. 胶合 5. 应力因素
简答题：1. 创新设计方法主要有头脑风暴法、类比设计法、组合设计法、反求工程设计法等。2. 主要因素有使用要求、工艺性、经济性、材料的供应情况等。3. 根据齿轮的承载能力、转速、传动比等因素，通过计算和类比来确定模数。4. 应考虑轴上零件定位与固定、轴的受力情况、加工工艺性、装配工艺性等问题。
分析题：1. 双曲柄摇杆机构工作原理：主动曲柄作圆周运动，通过连杆带动从动摇杆作往复摆动。运动特点：主动曲柄匀速转动，从动摇杆变速摆动。2. 原因可能有材料疲劳极限不足、齿面接触应力过大、润滑不良等。改进措施：更换材料提高疲劳极限，优化齿轮参数降低接触应力，改善润滑条件。
设计题：小齿轮模数m = 3，齿数z1 = 20，z2 = 90；大齿轮模数m = 4，齿数z3 = 20，z4 = 90。轴的结构设计根据齿轮和轴承的安装确定各部分尺寸等。
综合应用题：由扭转强度条件τ = 9550T/(πd³n)≤[τ]，可得d≥³√(9550T/(π[τ]n))，代入数据计算得d≥³√(9550×500/(π×40×960))≈34.4mm，所以主轴所需最小直径约为34.4mm。