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《机械设计基础》典型试题及答案

一、选择题（每题2分，共20分）

1.螺纹连接中，采用双螺母防松属于（）防松方法。

A.摩擦防松B.机械防松C.永久防松D.化学防松

2.带传动工作时，带的最大应力出现在（）。

A.紧边进入小带轮处B.松边进入小带轮处C.紧边进入大带轮处D.松边进入大带轮处

3.一对标准直齿圆柱齿轮传动，若中心距保持不变，减小模数m并增加齿数z，则（）。

A.弯曲强度提高，接触强度降低B.弯曲强度降低，接触强度提高

C.弯曲强度和接触强度均提高D.弯曲强度和接触强度均降低

4.滚动轴承的基本额定寿命是指（）。

A.同一批轴承中10%的轴承发生点蚀前的总转数

B.同一批轴承中90%的轴承发生点蚀前的总转数

C.单个轴承在额定载荷下的寿命

D.单个轴承在实际载荷下的寿命

5.平键连接的主要失效形式是（）。

A.键的剪切破坏B.键的挤压破坏C.轮毂的挤压破坏D.轴的挤压破坏

6.齿轮传动中，齿面接触疲劳强度主要取决于（）。

A.模数B.齿数C.齿宽D.分度圆直径

7.滑动轴承的主要失效形式是（）。

A.点蚀B.胶合C.磨损D.断裂

8.轴的材料通常优先选用（）。

A.铸铁B.合金钢C.碳素钢D.有色金属

9.V带传动设计中，限制小带轮最小直径的主要目的是（）。

A.防止带的弯曲应力过大B.防止带的离心应力过大

C.防止打滑D.提高传动效率

10.联轴器与离合器的主要区别是（）。

A.联轴器只能传递扭矩，离合器可传递扭矩和运动

B.联轴器需在停机时分离，离合器可在运转时分离

C.联轴器结构简单，离合器结构复杂

D.联轴器用于高速场合，离合器用于低速场合

二、简答题（每题6分，共30分）

1.简述螺纹连接防松的必要性及常用防松方法。

2.比较带传动与链传动的优缺点（各列举3点）。

3.齿轮传动中，齿面磨损的主要原因是什么？设计中可采取哪些措施减轻磨损？

4.滚动轴承的基本代号由哪几部分组成？各部分的含义是什么？

5.轴的结构设计需要满足哪些基本要求？

三、计算题（共40分）

1.（12分）某受轴向静载荷的普通螺栓连接，螺栓数量为4个，螺栓材料的许用拉应力[σ]=120MPa，接合面间的摩擦系数f=0.15，可靠性系数Kf=1.2，预紧力F0=1.5F（F为单个螺栓所受的工作载荷）。若连接需传递的总轴向载荷FR=8000N，试计算螺栓的小径d1（计算时取π=3.14）。

2.（14分）设计一对闭式软齿面直齿圆柱齿轮传动，已知传递功率P=10kW，小齿轮转速n1=960r/min，传动比i=3，载荷平稳（载荷系数K=1.1），小齿轮材料为40Cr（调质，硬度280HBS），大齿轮材料为45钢（调质，硬度240HBS），寿命Lh=5000h。试计算小齿轮的分度圆直径d1（接触疲劳强度公式：\(d_1\geq\sqrt[3]{\left(\frac{2KT_1}{\phi_d}\right)\left(\frac{Z_HZ_E}{[\sigma_H]}\right)^2}\)，其中\(Z_H=2.5\)，\(Z_E=189.8\sqrt{MPa}\)，\([\sigma_H]_1=600MPa\)，\([\sigma_H]_2=500MPa\)，齿宽系数\(\phi_d=1\)）。

3.（14分）某转轴受对称循环弯矩M=500N·m和脉动循环扭矩T=300N·m作用，轴的材料为45钢（调质），σb=650MPa，σ-1=275MPa，τ-1=155MPa，尺寸系数εσ=0.85，表面质量系数βσ=0.95，应力集中系数Kσ=1.5，许用安全系数[S]=2。试校核轴的强度（弯扭合成强度校核公式：\(\sigma_{ca}=\frac{\sqrt{M^2+(\alphaT)^2}}{0.1d^3}\leq[\sigma_{-1}]\)，其中脉动循环扭矩的折算系数α=0.6）。

四、分析题（10分）

下图为某齿轮减速器输出轴的轴系部件结构图（示意图），试指出图中存在的5处结构错误，并说明改进措施（注：图中已标注轴承采用脂润滑，齿轮采用油润滑）。

答案

一、选择题

1.A2.A3.B4.B5.C6.D7.C8.C9.A10.B

二、简答题

1.必要性：