2025年大学大二（机械设计）综合分析能力测试卷.doc

2025年大学大二（机械设计）综合分析能力测试卷

（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. 以下关于机械设计中材料选择的说法，错误的是（ ）
A. 需考虑材料的力学性能
B. 不用考虑材料的加工工艺性
C. 要兼顾材料的经济性
D. 要考虑材料与工作环境的适应性

2. 在机械设计中，计算零件的受力时，通常不考虑以下哪种力（ ）
A. 重力
B. 惯性力
C. 摩擦力
D. 电磁力

3. 机械零件的磨损过程不包括以下哪个阶段（ ）
A. 磨合阶段
B. 稳定磨损阶段
C. 剧烈磨损阶段
D. 修复阶段

4. 下列哪种机构可以实现间歇运动（ ）
A. 曲柄摇杆机构
B. 双曲柄机构
C. 棘轮机构
D. 齿轮机构

5. 对于带传动，以下说法正确的是（ ）
A. 过载时会产生打滑，可起到过载保护作用
B. 传动效率高
C. 能保证准确的传动比
D. 适用于两轴中心距较大的场合

6. 渐开线齿轮传动的重合度与以下哪个因素无关（ ）
A. 齿轮的模数
B. 齿轮的齿数
C. 齿轮的齿宽
D. 齿轮的中心距

7. 在轴的结构设计中，轴肩（或轴环）的作用是（ ）
A. 便于轴上零件的轴向定位
B. 便于轴上零件的周向定位
C. 提高轴的强度
D. 提高轴的刚度

8. 以下哪种联轴器属于刚性联轴器（ ）
A. 弹性套柱销联轴器
B. 凸缘联轴器
C. 万向联轴器
D. 弹性柱销联轴器

9. 机械设计中，可靠性设计主要考虑的是（ ）
A. 零件的强度
B. 零件的刚度
C. 产品在规定条件和规定时间内完成规定功能的能力
D. 产品的外观

10. 在设计机械零件时，许用应力[σ]与以下哪个因素无关（ ）
A. 材料的极限应力σlim
B. 零件的工作条件
C. 根据载荷性质和工作情况确定的安全系数S
D. 零件的尺寸大小

第 II 卷（共70分）

二、填空题（每题3分，共15分）
1. 机械设计的一般程序包括计划阶段、______、技术设计阶段和______。
2. 零件的失效形式主要有断裂、______、______、腐蚀和穴蚀等。
3. 带传动的主要失效形式是______和______。
4. 齿轮传动的主要失效形式有齿面接触疲劳点蚀、______、齿面胶合、______和齿面塑性变形等。
5. 轴的结构设计应满足的要求有：______、______、便于加工和装配减少应力集中等。

三、简答题（每题10分，共30分）
1. 简述机械设计中如何提高零件的耐磨性。
2. 说明带传动中弹性滑动和打滑的区别。
3. 分析齿轮传动中模数和齿数对齿轮性能的影响。

四、综合分析题（共15分）
材料：有一减速箱，输入轴转速为1440r/min，输出轴转速为360r/min，传递功率为5kW。要求设计一对圆柱齿轮传动。
问题：
1. 确定齿轮传动的传动比。（5分）
2. 计算齿轮的转速和转矩。（5分）
3. 选择齿轮的材料，并说明选择理由。（5分）

五、设计题（共20分）
设计一个用于输送物料的带式输送机传动装置。已知：输送带工作拉力F = 1500N，带速v = 2m/s，滚筒直径D = 400mm。要求：
1. 确定传动方案，画出传动装置简图。（5分）
2. 计算电动机所需的功率。（5分）
3. 选择电动机型号。（5分）
4. 设计减速器的传动比，并确定各级传动比。（5分）

答案：
一、选择题
1. B
2. D
3. D
4. C
5. A
6. A
7. A
8. B
9. C
10. D

二、填空题
1. 方案设计阶段、改进设计阶段
2. 磨损、变形
3. 打滑、疲劳破坏
4. 齿根弯曲疲劳折断、齿面磨损
5. 满足强度和刚度要求、保证轴上零件的定位和固定

三、简答题
1. 提高零件耐磨性的方法有：合理选择摩擦副材料；降低表面粗糙度；采用合适的润滑方式；控制工作温度；避免过载和冲击等。
2. 弹性滑动是由于带的弹性变形而引起的带与带轮之间的相对滑动，是不可避免的，会导致传动比不准确；打滑是由于过载引起的带与带轮之间的全面滑动，会使带磨损加剧，甚至使传动失效，应避免。
3. 模数越大，齿轮的承载能力越强，齿厚越大，抗弯强度越高；齿数增加，重合度增大，传动平稳性提高，齿面接触应力减小，但模数不变时，齿数增加会使齿根弯曲应力增大。

四、综合分析题
1. 传动比i = n1/n2 = 1440/360 = 4
2. 输入轴转速n1 = 1440r/min，转矩T1 = 9550P/n1 = 9550×5/1440 ≈ 33.16N·m；输出轴转速n2 = 360r/min，转矩T2 = iT1 = 4×33.16 = 132.64N·m
3. 小齿轮可选45钢调质处理，大齿轮可选45钢正火处理后表面淬火。45钢综合力学性能较好，调质可提高强度和韧性，表面淬火可提高齿面硬度和耐磨性。大齿轮正火处理后表面淬火，经济性较好。

五、设计题
1. 传动方案：电动机 - V带传动 - 圆柱齿轮传动 - 滚筒。简图略。
2. 计算电动机所需功率：P = KAF/v = 1.1×1500×2/1000 = 3.3kW
3. 可选Y112M - 4型电动机，功率4kW，转速1440r/min。
4. 总传动比i = vD/（πd2n2）= 2×400/（π×400×360/1440）≈ 2.55。V带传动传动比一般取2 - 4，齿轮传动传动比i = 2.55/（2 - 4）≈ 1.28。可将V带传动传动比取3，齿轮传动传动比i = 2.55/3 = 0.85。