2025年大学第四学年（机械工程）机械综合设计试题及答案.doc

2025年大学第四学年（机械工程）机械综合设计试题及答案

（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：本卷共6小题，每题5分。在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题后的括号内。

1. 以下哪种机械传动方式能够实现较大的传动比且结构紧凑？（ ）
A. 带传动
B. 链传动
C. 齿轮传动
D. 蜗杆传动

2. 在设计圆柱齿轮传动时，若中心距保持不变，增大模数m，则（ ）。
A. 重合度增大，齿面接触应力增大
B. 重合度减小，齿面接触应力减小
C. 重合度增大，齿面接触应力减小
D. 重合度减小，齿面接触应力增大

3. 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条件下，提高螺栓疲劳强度的有效措施是（ ）。
A. 增大螺栓刚度Cb，减小被连接件刚度Cm
B. 减小Cb，增大Cm
C. 增大Cb和Cm
D. 减小Cb和Cm

4. 下列哪种联轴器属于刚性联轴器？（ ）
A. 弹性柱销联轴器
B. 滑块联轴器
C. 凸缘联轴器
D. 万向联轴器

5. 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. 在额定工况和额定动载荷作用下，轴承所能达到的寿命
C. 在额定工况和额定静载荷作用下，轴承所能达到的寿命
D. 在额定工况和额定动载荷作用下，90%轴承所能达到的寿命

6. 设计V带传动时，选取小带轮基准直径d1≥dmin，其主要目的是（ ）。
A. 增大带轮包角
B. 减小带中的弯曲应力
C. 增大带与带轮间的摩擦力
D. 保证带和带轮接触面间有足够的摩擦力

第II卷（非选择题 共70分）
答题要求：请根据题目要求，在答题区域内作答，解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤。

7. （10分）简述齿轮传动的设计准则。

8. （15分）在设计机械零件时，如何考虑零件的可靠性？

9. （15分）分析链传动的多边形效应及其对链传动的影响。

材料：某机械传动系统中采用链传动，已知链节距p = 19.05mm，小链轮齿数z1 = 21，大链轮齿数z2 = 57，主动链轮转速n1 = 1450r/min。

10. （20分）计算该链传动的平均链速v、传动比i，并分析链传动的运动不均匀性。

11. （20分）材料：有一减速器中的齿轮传动，已知传递功率P = 7.5kW，小齿轮转速n1 = 1450r/min，传动比i = 4，单向传动，载荷有中等冲击。小齿轮材料为45钢调质处理，硬度为240HBS；大齿轮材料为45钢正火处理，硬度为190HBS。试设计该齿轮传动。

答案
1. D
2. C
3. B
4. C
5. D
6. B

7. 对于闭式软齿面齿轮传动，按齿面接触疲劳强度设计，再按齿根弯曲疲劳强度校核；对于闭式硬齿面齿轮传动，按齿根弯曲疲劳强度设计，再按齿面接触疲劳强度校核；对于开式齿轮传动，按齿根弯曲疲劳强度设计，并适当增大模数以考虑磨损的影响。

8. 考虑零件材料的可靠性，选用质量可靠的材料；进行精确的力学分析和计算，合理确定零件的尺寸和形状；考虑工作环境对零件性能的影响，采取相应的防护措施；对重要零件进行可靠性试验和验证，确保其满足设计要求。

9. 链传动的多边形效应是由于链绕在链轮上形成正多边形所产生的。其影响主要有：使链传动的瞬时链速和瞬时传动比不断变化；产生动载荷，引起振动和噪声；增加链和链轮的磨损。

10. 平均链速v = z1p n1 / 60×1000 = 21×19.05×1450 / 60×1000 ≈ 12.5m/s；传动比i = z2 / z1 = 57 / 21 ≈ 2.71。链传动的运动不均匀性会导致链节和链轮齿的冲击，降低传动效率和寿命。

11. （1）确定齿轮的材料性能：小齿轮[σH]1 = 560MPa，[σF]1 = 300MPa；大齿轮[σH]2 = 530MPa，[σF] = 260MPa。
（2）按齿面接触疲劳强度设计：计算中心距a，初选模数m，确定齿数z1、z2，计算分度圆直径d1、d2等。
（3）按齿根弯曲疲劳强度校核：计算齿根弯曲应力，判断是否满足要求。
（4）计算齿轮的几何尺寸：如齿宽b、齿厚等。
（5）确定润滑方式和润滑装置。