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2025年机械设计试题及答案

一、单项选择题（每题2分，共20分）

1.对于受轴向变载荷的紧螺栓连接，为提高其疲劳强度，应优先采取的措施是（）。

A.增大螺栓刚度，减小被连接件刚度

B.减小螺栓刚度，增大被连接件刚度

C.同时增大螺栓和被连接件刚度

D.同时减小螺栓和被连接件刚度

2.某闭式软齿面直齿圆柱齿轮传动中，大齿轮的齿面硬度为240HBS，小齿轮的齿面硬度应为（）。

A.200HBS

B.240HBS

C.280HBS

D.320HBS

3.滚动轴承中，基本额定寿命是指（）。

A.一批同型号轴承中10%的轴承发生点蚀前的总转数

B.一批同型号轴承中90%的轴承发生点蚀前的总转数

C.单个轴承发生点蚀前的总转数

D.单个轴承不发生点蚀的最小转数

4.设计V带传动时，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.防止带的拉应力过大

D.保证带与带轮的接触面积

5.轴的材料选用40Cr并经调质处理，其主要目的是（）。

A.提高表面硬度，增强耐磨性

B.提高整体强度和韧性

C.提高抗腐蚀性能

D.降低加工成本

6.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.轴的剪切破坏

7.圆柱螺旋压缩弹簧的弹簧丝直径d增大时，其刚度（）。

A.增大

B.减小

C.不变

D.无法确定

8.下列齿轮材料中，适合制造高速、重载且要求耐冲击的齿轮的是（）。

A.20CrMnTi（渗碳淬火）

B.45钢（调质）

C.ZCuSn10Pb1（铸造）

D.HT200（灰铸铁）

9.角接触球轴承（如70000型）的轴向承载能力随接触角α增大而（）。

A.增大

B.减小

C.不变

D.先增大后减小

10.滑动轴承采用液体动压润滑的必要条件不包括（）。

A.轴颈与轴承间存在收敛楔形间隙

B.轴颈有足够高的转速

C.润滑油有合适的黏度

D.轴承承受恒定载荷

二、填空题（每空1分，共15分）

1.机械零件的主要失效形式包括断裂、表面损伤、变形和__________。

2.螺纹连接防松的根本目的是防止螺纹副之间发生__________。

3.齿轮传动的载荷系数K包括使用系数K_A、动载系数K_v、齿间载荷分配系数K_{Hα}/K_{Fα}和__________。

4.滚动轴承的基本额定动载荷C是指轴承在额定转速下，可靠度为__________时能承受的最大载荷。

5.轴按承载性质可分为转轴、心轴和__________。

6.V带传动中，带的最大应力发生在__________处。

7.滑动轴承的偏心率ε越大，油膜的承载能力__________（填“越强”或“越弱”）。

8.圆柱螺旋弹簧的旋绕比C=D/d（D为弹簧中径，d为弹簧丝直径），C过小时，弹簧的__________（填“卷绕”或“强度”）性能差。

9.平键连接中，键的截面尺寸（b×h）通常根据__________从标准中选取。

10.齿轮的齿面接触疲劳强度设计公式是基于__________（填“赫兹接触理论”或“弯曲梁理论”）推导的。

11.对于受横向载荷的普通螺栓连接（无预紧力），螺栓杆主要承受__________应力。

12.滚动轴承的寿命计算公式L_{10}=（C/P）^ε中，ε为寿命指数，对于球轴承ε=__________。

13.轴上零件的周向固定方法有键连接、花键连接、过盈配合连接和__________等。

14.齿轮传动中，齿顶修缘的目的是减小__________。

15.液体动压润滑滑动轴承中，油膜压力的最大值出现在__________位置。

三、简答题（每题6分，共30分）

1.简述闭式齿轮传动与开式齿轮传动的设计准则差异，并说明原因。

2.滚动轴承的组合设计中，为什么需要考虑“两端固定”和“一端固定、一端游动”两种支撑方式？各自适用于什么场合？

3.分析普通螺栓连接（受预紧力和轴向工作载荷）中，螺栓总拉力F_0与剩余预紧力F_1的关系，并说明提高连接紧密性的措施。

4.列举V带传动的主要失效形式，并说明设计中如何防止这些失效。

5.轴的结构设计需要满足哪些基本要求？请至少列出5项。

四、分析计算题（共25分）

1.（10分）某受轴向工作载荷的紧螺栓连接，已知螺