2025年大学四年级（机械设计）机械设计基础试题及答案.doc

2025年大学四年级（机械设计）机械设计基础试题及答案

（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. 带传动中，V带比平带传动能力强是因为（ ）
A. V带比平带厚
B. V带与带轮间的摩擦力大
C. V带质量轻
D. V带没有接头
2. 普通平键连接的主要失效形式是（ ）
A. 键剪断
B. 键磨损
C. 工作面压溃
D. 键弯曲
3. 一对渐开线标准直齿圆柱齿轮正确啮合的条件是（ ）
A. 两齿轮的模数和齿厚相等
B. 两齿轮的模数和压力角相等
C. 两齿轮的压力角和齿宽相等
D. 两齿轮的模数和齿宽相等
4. 下列属于间歇运动机构的是（ ）
A. 齿轮机构
B. 带传动机构
C. 链传动机构
D. 棘轮机构
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
6. 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. 不确定
7. 铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和，则为了获得曲柄摇杆机构，其机架应取（ ）
A. 最短杆
B. 最短杆的相邻杆
C. 最短杆的相对杆
D. 任何一杆
8. 设计V带传动时，选取小带轮基准直径的依据是（ ）
A. 带的型号
B. 带的速度
C. 传动比
D. 主动轮转速
9. 圆柱齿轮传动中，当齿轮的直径一定时，减小齿轮的模数，增加齿轮的齿数，则可以（ ）
A. 提高齿轮的弯曲强度
B. 提高齿面接触强度
C. 改善齿轮传动的平稳性
D. 减小齿轮的塑性变形
10. 联轴器和离合器的主要区别是（ ）
A. 联轴器靠啮合传动，离合器靠摩擦传动
B. 联轴器靠摩擦传动，离合器靠啮合传动
C. 联轴器是一种固定连接装置，离合器是一种能随时将两轴结合或分离的装置
D. 联轴器是一种能随时将两轴结合或分离的装置，离合器是一种固定连接装置

第II卷（非选择题，共70分）
1. 填空题（每题3分，共15分）
答题要求：请在横线上填写正确答案。
(1) 带传动的打滑现象首先发生在______带轮上。
(2) 齿轮传动的五种主要失效形式中，最严重、必须避免的失效形式是______。
(3) 滚动轴承的内径代号为04时，表示轴承的内径是______mm。
(4) 蜗杆传动中，蜗杆的螺旋方向和蜗轮的螺旋方向______。
(5) 链传动中，链节数宜采用______数。
2. 简答题（每题10分，共20分）
答题要求：简要回答问题，条理清晰。
(1) 简述带传动的工作原理及特点。
(2) 简述渐开线齿轮的特点。
3. 分析题（每题15分，共30分）
答题要求：根据题目所给条件进行分析解答，要有必要的计算过程和文字说明。
(1) 已知一普通V带传动，主动轮基准直径dd1 = 100mm，转速n1 = 1450r/min，从动轮基准直径dd2 = 300mm。试求从动轮的转速n2和传动比i。
(2) 有一对标准直齿圆柱齿轮传动，模数m = 4mm，齿数z1 = 20，z2 = 40。试计算两齿轮的分度圆直径d1、d2，齿顶圆直径da1、da2，齿根圆直径df1、df2。
4. 材料分析题（15分）
答题要求：阅读材料，回答问题，分析要合理。
材料：某机器中的一级圆柱齿轮减速器，小齿轮采用45钢调质处理，齿面硬度为240HBS，大齿轮采用45钢正火处理，齿面硬度为190HBS。工作中发现小齿轮齿面磨损严重，大齿轮齿面磨损较轻。
问题：分析小齿轮齿面磨损严重的原因，并提出改进措施。
5. 设计题（15分）
答题要求：根据题目要求进行设计计算，给出必要的设计步骤和结果。
设计一带式输送机的传动装置，已知电动机功率P = 5.5kW，转速n1 = 1440r/min，工作机转速nL = 600r/min，工作机载荷平稳，两班制工作，每天工作16小时，要求结构紧凑。试设计该传动装置，包括确定传动方案、计算传动比、选择V带型号、确定带轮基准直径、计算V带长度、确定中心距、计算压轴力等。

答案：
1. B
2. C
3. B
4. D
5. C
6. B
7. B
8. A
9. C
10. C
1. (1) 小
(2) 轮齿折断
(3) 20
(4) 相同
(5) 偶
2. (1) 带传动工作原理：依靠带与带轮之间的摩擦力传递运动和动力。特点：结构简单，成本低，能缓冲吸振，过载时带会打滑起安全保护作用，但传动比不准确，效率较低，带寿命较短。
(2) 渐开线齿轮特点：传动比恒定；齿廓之间为线接触，承载能力高；具有可分性，安装中心距略有误差不影响传动比；加工制造方便，互换性好。
3. (1) 传动比i = dd2/dd1 = 300/100 = 3，从动轮转速n2 = n1/i = 1450/3 ≈ 483.3r/min。
(2) d1 = mz1 = 4×20 = 80mm，d2 = mz2 = 4×40 = 160mm，da1 = d + 2ha = 80 + 2×4 = 88mm，da2 = d + 2ha = 160 + 2×4 = 168mm，df1 = d - 2hf = 80 - 2×1.25×4 = 70mm，df2 = d - 2hf = 160 - 2×1.25×4 = 150mm。
4. 原因：小齿轮齿面硬度较高，相对较脆，在工作中更容易产生磨损。大齿轮齿面硬度较低，有一定韧性，磨损较轻。改进措施：可对小齿轮进行表面淬火等处理，提高齿面硬度和耐磨性，同时也可适当提高大齿轮齿面硬度，使两者硬度更匹配。
5. 传动方案：采用V带传动和单级圆柱齿轮传动。传动比i = n1/nL = 1440/600 = 2.4。根据计算选择A型V带。带轮基准直径：取小带轮基准直径dd1 = 100mm，大带轮基准直径dd2 = i×dd1 = 2.4×100 = 240mm。计算V带长度Ld，确定中心距a，计算压轴力Fp等（具体计算过程略）。