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机械设计常见问题集及答案解析

一、选择题（共5题，每题2分）

题1（2分）：在机械设计中，以下哪种连接方式适用于承受较大冲击载荷且要求高可靠性的场合？

A.螺栓连接

B.键连接

C.过盈配合

D.焊接连接

题2（2分）：对于高温工作的机械零件，以下哪种材料最适用于制造紧固件？

A.Q235钢

B.45钢

C.30CrMo钢

D.铝合金

题3（2分）：在进行齿轮强度计算时，若齿轮材料为铸铁，其许用弯曲应力应如何确定？

A.直接取材料抗拉强度的一半

B.根据实验数据查表确定

C.乘以安全系数后再除以载荷系数

D.与铝合金的许用应力相同

题4（2分）：在机械设计中，以下哪种措施最能有效降低轴的疲劳强度？

A.增大轴径

B.表面淬火处理

C.减少应力集中（如圆角过渡）

D.提高工作温度

题5（2分）：对于承受交变载荷的轴承，以下哪种润滑方式最为推荐？

A.油润滑（飞溅润滑）

B.油脂润滑

C.水润滑

D.干摩擦

二、判断题（共5题，每题2分）

题6（2分）：在机械设计中，材料的热膨胀系数越小，其抗变形能力越强。

（正确/错误）

题7（2分）：齿轮的模数越大，其承载能力越强。

（正确/错误）

题8（2分）：滚动轴承的极限转速主要受润滑方式和载荷大小的影响。

（正确/错误）

题9（2分）：在进行机械零件的静强度计算时，一般不考虑材料塑性变形的影响。

（正确/错误）

题10（2分）：键连接主要用于传递扭矩，不能承受轴向力。

（正确/错误）

三、简答题（共4题，每题5分）

题11（5分）：简述机械设计中应力集中的概念及其对零件寿命的影响。

题12（5分）：在机械设计中，如何选择合适的润滑方式？需考虑哪些因素？

题13（5分）：简述过盈配合的工作原理及其优缺点。

题14（5分）：机械设计中常见的失效形式有哪些？如何预防？

四、计算题（共3题，每题10分）

题15（10分）：某轴传递扭矩T=800N·m，轴的材料为45钢，许用弯曲应力σ=160MPa，试计算轴的最小直径（不考虑扭转强度）。

题16（10分）：一对渐开线直齿轮，模数m=3mm，齿数Z1=20，Z2=40，材料的许用弯曲应力σ=120MPa，试计算齿轮的许用扭矩（不计动载荷）。

题17（10分）：一滚动轴承型号为6210，额定动载荷Cr=42kN，额定寿命L10h=8000h，若实际工作载荷为Cr的1.2倍，试计算该轴承的实际使用寿命。

五、论述题（共1题，15分）

题18（15分）：结合实际工程案例，论述机械设计中疲劳强度的重要性及其设计措施（如材料选择、结构优化、表面处理等）。

答案解析

一、选择题答案解析

题1（2分）：答案：C（过盈配合）

解析：过盈配合通过材料变形实现连接，能承受较大冲击载荷且连接强度高，适用于高可靠性场合。螺栓连接适用于拆卸频繁的场合；键连接主要用于传递扭矩；焊接连接不适用于承受冲击载荷。

题2（2分）：答案：C（30CrMo钢）

解析：30CrMo钢是调质钢，高温性能优异，适合制造高温紧固件。Q235钢强度不足；45钢常用于中温工况；铝合金强度低。

题3（2分）：答案：B（根据实验数据查表确定）

解析：铸铁的许用弯曲应力需通过实验数据或手册查表确定，不能简单按抗拉强度折算。铸铁脆性大，抗拉强度与弯曲强度差异显著。

题4（2分）：答案：C（减少应力集中）

解析：轴的疲劳强度主要受应力集中影响，圆角过渡、去毛刺等措施能有效降低应力集中。增大轴径、表面淬火、提高温度均不能直接降低疲劳强度。

题5（2分）：答案：B（油脂润滑）

解析：交变载荷下，油脂润滑能形成稳定油膜，减少磨损。油润滑易飞溅；水润滑冷却效果强但润滑性差；干摩擦不可行。

二、判断题答案解析

题6（2分）：答案：正确

解析：热膨胀系数小意味着材料变形量小，抗变形能力更强。

题7（2分）：答案：正确

解析：模数越大，齿厚越大，承载能力越强。

题8（2分）：答案：正确

解析：润滑方式（如润滑脂）和载荷大小直接影响滚动轴承的摩擦和磨损，进而影响极限转速。

题9（2分）：答案：错误

解析：静强度计算需考虑材料塑性变形，如屈服强度。

题10（2分）：答案：错误

解析：键连接可承受一定轴向力，但主要功能是传递扭矩。

三、简答题答案解析

题11（5分）：

应力集中是指零件几何形状不连续（如孔、缺口）导致局部应力远高于名义应力的现象。其影响：加速疲劳裂纹萌生，降低零件寿命。预防措施：增大过渡圆角、避免缺口、选用塑性好的材料。

题12（5分）：

选择润滑方式需考虑：载荷大小（重载用油）、转速（高速用油膜润滑）、工作温度（高温用稠润滑剂）、环境条件（防尘防水）、成本。常用方式：