2025年大学（机械设计制造及其自动化）机械设计综合测试卷.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

（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括号内。

1. 机械设计中，确定传动比最主要的依据是（ ）
A. 功率大小 B. 转速高低 C. 工作要求 D. 效率要求
2. 渐开线齿轮传动的重合度与下列哪个因素无关（ ）
A. 齿数 B. 模数 C. 中心距 D. 齿宽
3. 带传动中，带的弹性滑动发生在（ ）
A. 全部接触弧上 B. 主动轮接触弧上 C. 从动轮接触弧上 D. 部分接触弧上
4. 链传动中，链节数宜取（ ）
A. 奇数 B. 偶数 C. 质数 D. 无所谓
5. 普通平键连接的主要失效形式是（ ）
A. 键被剪断 B. 工作面被压溃 C. 键被磨损 D. 键被弯曲
6. 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
7. 对于受轴向变载荷的紧螺栓连接，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 B. 减小被连接件刚度
C. 增大被连接件刚度 D. 减小螺栓刚度
8. 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时，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时，50%的轴承所能达到的寿命
9. 蜗杆传动中，蜗杆的头数越少，则传动效率（ ）
A. 越高 B. 越低 C.不变 D. 不一定
10. 在下列四种类型的联轴器中，能补偿两轴相对位移以及可缓和冲击、吸收振动的是（ ）
A. 凸缘联轴器 B. 齿式联轴器 C. 万向联轴器 D. 弹性柱销联轴器

第II卷（非选择题 共70分）

二、填空题（每空2分，共20分）
1. 机械零件的计算准则包括强度准则、刚度准则、寿命准则、______准则和可靠性准则。
2. 带传动的主要失效形式是打滑和______。
3. 一对标准安装的渐开线圆柱齿轮传动，其中心距等于两齿轮______之和的一半。
4. 链传动中，链条的节数宜取偶数，主要是为了使链条与______相适应。
5. 普通平键的工作面是______。
6. 设计斜齿圆柱齿轮传动时，螺旋角β一般在______范围内选取。
7. 滚动轴承的基本额定动载荷是指轴承在______作用下，基本额定寿命为10^6转时所能承受的载荷。
8. 蜗杆传动中，蜗杆的螺旋方向和蜗轮的螺旋方向应______。
9. 联轴器和离合器的主要区别是：联轴器在运转时______，而离合器在运转时可随时______。

三、简答题（每题10分，共20分）
1. 简述机械设计的一般过程。
2. 简述提高齿轮传动接触疲劳强度和弯曲疲劳强度的措施。

四、分析计算题（每题15分，共30分）
材料：有一对标准直齿圆柱齿轮传动，已知模数m = 4mm，齿数z1 = 20，z2 = 50，小齿轮转速n1 = 1450r/min。
问题：
1. 计算两齿轮的分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径以及中心距。
2. 若该齿轮传动的载荷系数K = 1.5，许用接触应力[σH]1 = 550MPa，[σH]2 = 500MPa，许用弯曲应力[σF]1 = 160MPa，[σF]2 = 130MPa，试计算该齿轮传动的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度是否满足要求？

五、设计题（20分）
材料：设计一单级圆柱齿轮减速器中的低速轴。已知传递功率P = 5kW，转速n = 200r/min，单向转动，载荷有轻微冲击且工作较平稳，两轴承间距L = 500mm，齿轮为直齿圆柱齿轮，模数m = 6mm，齿数z = 80，轮毂宽度B = 80mm，轴的材料选用45钢调质处理。
问题：
1. 确定轴的结构形状，并画出结构草图。
2. 计算轴上的受力，并进行轴的强度计算（包括弯矩、扭矩计算，危险截面的确定及强度校核）。

答案：
1. C
2. B
3. D
4. B
5. B
6. B
7. D
8. C
9. B
10. D
二、1. 振动稳定性 2. 疲劳破坏 3. 分度圆半径 4. 链轮轮齿 5. 两侧面 6. 8°～25° 7. 基本额定动载荷 8. 相同 9. 不能分离 分离
三、1. 机械设计的一般过程：明确设计任务，进行总体设计，确定原理方案，进行结构设计计算与校核，绘制图纸和编写技术文件。
2. 提高齿轮传动接触疲劳强度的措施：增大齿轮分度圆直径、提高齿面硬度、采用正变位齿轮等。提高齿轮传动弯曲疲劳强度的措施：增大模数、增加齿数、采用正变位齿轮、增大齿根圆角半径等。
四、1.d1 = mz1 = 4×20 = 80mm，d2 = mz2 = 4×50 = 200mm，da1 = d1 + 2ha = 80 + 2×4 = 88mm，da2 = d2 + 2ha = 200 + 2×(4) = 208mm，df1 = d1 - 2hf = 80 - 2×(4 + 0.25×4) = 70mm，df2 = d2 - 2hf = 200 - 2×(4 + 0.25×4) = 190mm，a = (d1 + d2)/2 = (80 + 200)/2 = 140mm。
2. 接触疲劳强度：σH = 2.5√(KTi(1/ρ1 + 1/ρ2)/bd1²)，经计算满足要求。弯曲疲劳强度：σF = 2.5KT1YFaYsa/(bd1m)，经计算满足要求。
五、1. 轴的结构形状：略（根据具体设计确定）。
2. 受力计算：略。强度计算：根据弯矩、扭矩计算危险截面，然后进行强度校核，经计算满足要求。