2025年高职第一学年（机械设计制造及其自动化）机械零件设计阶段测试试题及答案.doc

2025年高职第一学年（机械设计制造及其自动化）机械零件设计阶段测试试题及答案

（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：每题只有一个正确答案，请将正确答案的序号填在括号内。(总共10题，每题3分)
1. 机械零件设计时，首先应满足的基本要求是（ ）
A. 强度要求 B. 刚度要求 C. 耐磨性要求 D. 工作能力要求
2. 零件的疲劳破坏是由于（ ）引起的。
A. 静应力 B. 交变应力 C. 冲击应力 D. 复合应力
3. 带传动中，带的应力不包括（ ）
A. 拉应力 B. 弯曲应力 C. 离心应力 D. 扭转应力
4. 普通平键连接的主要失效形式是（ ）
A. 键的剪断 B. 工作面的压溃 C. 键的磨损 D. 键的塑性变形
5. 一对标准直齿圆柱齿轮传动，已知传动比i=3，主动轮转速n1=1500r/min，则从动轮转速n2为（ ）
A. 500r/min B. 1500r/min C. 4500r/min D. 3000r/min
6. 渐开线齿轮传动的重合度ε（ ）
A. 小于1 B. 等于1 C. 大于1 D. 小于等于1
7. 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，其中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，其中50%的轴承所能达到的寿命
8. 轴的结构设计中，应考虑的因素不包括（ ）
A. 轴上零件的定位和固定 B. 轴的加工工艺性 C. 轴的材料选择 D. 轴的受力情况
9. 联轴器和离合器的主要作用是（ ）
A. 连接两轴，使其一同旋转并传递转矩
B. 补偿两轴的相对位移
C. 缓和冲击和振动
D. 防止机器过载
10. 下列不属于机械零件设计准则的是（ ）
A. 强度准则 B. 刚度准则 C. 美观准则 D. 可靠性准则

第 II 卷（非选择题，共70分）
11. 填空题：（每题2分，共10分）
（1）零件的工作能力是指零件在规定的工作条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力，包括______、______、______等方面。
（2）带传动的打滑是指______。
（3）齿轮传动的五种主要失效形式为______、______、______、______、______。
（4）滚动轴承的类型代号由______表示。
（5）轴的材料应具有足够的______、______和______。
12. 简答题：（每题10分，共30分）
（1）简述机械零件设计的一般步骤。
（2）说明带传动中弹性滑动和打滑的区别及对带传动的影响。
（3）简述滚动轴承的基本额定动载荷和基本额定静载荷的概念。
13. 分析题：（15分）
有一对标准直齿圆柱齿轮传动，已知模数m=4mm，齿数z1=20，z2=40，试计算：
（1）齿轮的分度圆直径d1、d2；
（2）中心距a；
（3）齿厚s和齿宽b（取标准值）。
14. 材料题：（15分）
某机床主轴，工作时承受较大的交变载荷，要求具有较高的强度和韧性。现有45钢和40Cr两种材料可供选择。
已知45钢的力学性能数据：σb=600MPa，σs=355MPa，δ=16%，ψ=40%，ak=590kJ/m²；40Cr的力学性能数据：σb=980MPa，σs=835MPa，δ=12%，ψ=45%，ak=780kJ/m²。
试分析哪种材料更适合该机床主轴，并说明理由。
15. 设计题：（10分）
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=300r/min，请确定轴的材料，并进行初步的结构设计（包括轴上零件的布置、键的选择等）。

答案：1. D 2. B 3. D 4. B 5. A 6. C 7. C 8. C 9. A 10. C
11. （1）强度、刚度、耐磨性；（2）带与带轮间发生显著的相对滑动；（3）轮齿折断、齿面接触疲劳磨损、齿面胶合、齿面塑性变形、齿侧间隙过大产生冲击振动；（4）数字或字母；（5）强度、韧性、耐磨性
12. （1）确定零件的工作要求；分析零件的工作条件；确定作用在零件上的载荷；选择合适的材料；进行结构设计；计算零件的工作能力；绘制零件工作图。（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微量滑动，是不可避免的，会使传动比不准确；打滑是由于过载引起的带与带轮之间的显著相对滑动，会使带磨损加剧，甚至使传动失效。（3）基本额定动载荷是指一批同型号的滚动轴承，在相同条件下运转，其中90%的轴承所能达到的寿命时，轴承所承受的载荷；基本额定静载荷是指滚动轴承承受纯径向载荷或纯轴向载荷时，使滚动体与滚道接触处的接触应力达到一定值时的载荷。
13. （1）d1=mz1=4×20=80mm，d2=mz2=4×40=160mm；（2）a=(d1+d2)/2=(80+160)/2=120mm；（3）齿厚s=πm/2=3.14×4/2=6.28mm，齿宽b=5m=二十mm（取标准值）
14. 40Cr更适合。因为机床主轴工作时承受交变载荷，要求有较高强度和韧性。40Cr的强度极限σb和屈服极限σs远高于45钢，虽伸长率δ略低于45钢，但综合力学性能更好，尤其是冲击韧性ak更高，能更好地承受交变载荷，故40Cr更适合。
15. 轴的材料可选用45钢调质处理。结构设计：轴上布置齿轮、键等零件。齿轮采用平键连接，键的尺寸根据轴径选取。初步确定轴径，考虑轴的受力情况进行强度计算，根据计算结果调整轴径。合理确定轴的长度，保证各零件有合适的安装位置。