2025年機(jī)械知識(shí)模擬題（含參考答案）一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.平面機(jī)構(gòu)中，若引入一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，將約束（）個(gè)自由度。A.1B.2C.3D.42.普通V帶傳動(dòng)中，帶的楔角為40°，而帶輪的輪槽角通常（）40°。A.大于B.等于C.小于D.不確定3.材料的疲勞極限是指材料在（）應(yīng)力作用下，經(jīng)無(wú)限次循環(huán)不發(fā)生斷裂的最大應(yīng)力。A.靜B.對(duì)稱循環(huán)變C.脈動(dòng)循環(huán)變D.隨機(jī)變4.滾動(dòng)軸承的基本額定壽命是指同一批軸承中（）的軸承能達(dá)到的壽命。A.90%B.95%C.99%D.100%5.齒輪傳動(dòng)中，齒面接觸疲勞強(qiáng)度主要取決于（）。A.模數(shù)B.齒數(shù)C.齒寬D.分度圓直徑6.螺紋連接中，采用雙螺母防松屬于（）防松方法。A.摩擦B.機(jī)械C.永久D.不可拆7.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，軸肩的主要作用是（）。A.提高軸的強(qiáng)度B.便于軸的加工C.固定軸上零件的軸向位置D.減小應(yīng)力集中8.材料力學(xué)中，圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)，橫截面上的切應(yīng)力分布規(guī)律為（）。A.均勻分布B.線性分布（中心為零，邊緣最大）C.拋物線分布D.雙曲線分布9.機(jī)械制造中，加工精度是指零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)與（）的符合程度。A.理想幾何參數(shù)B.設(shè)計(jì)幾何參數(shù)C.測(cè)量幾何參數(shù)D.裝配幾何參數(shù)10.液壓傳動(dòng)中，液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度主要取決于（）。A.液壓泵的壓力B.液壓缸的截面積C.輸入液壓缸的流量D.液壓油的粘度二、填空題（每空1分，共20分）1.平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算公式為F=（），其中n為活動(dòng)構(gòu)件數(shù)，PL為低副數(shù)，PH為高副數(shù)。2.材料的機(jī)械性能指標(biāo)主要包括強(qiáng)度、（）、硬度、（）和疲勞強(qiáng)度等。3.帶傳動(dòng)的主要失效形式是（）和（）。4.滾動(dòng)軸承按受力方向可分為（）軸承、（）軸承和（）軸承。5.齒輪傳動(dòng)中，漸開(kāi)線的形狀取決于（）的大小，其基圓半徑越（），漸開(kāi)線越平直。6.軸按承載性質(zhì)可分為（）、（）和（），其中只傳遞扭矩不承受彎矩的是（）。7.螺紋連接的預(yù)緊目的是（）和（）。8.材料力學(xué)中，梁的彎曲正應(yīng)力計(jì)算公式為σ=（），其中M為彎矩，y為所求點(diǎn)到中性軸的距離，Iz為截面對(duì)中性軸的（）。三、簡(jiǎn)答題（每題6分，共30分）1.簡(jiǎn)述帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)與打滑的區(qū)別及聯(lián)系。2.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要滿足哪些基本原則？3.為什么螺紋連接需要防松？常見(jiàn)的防松方法有哪些？4.齒輪傳動(dòng)中，齒面磨損的主要原因是什么？可采取哪些措施減輕磨損？5.簡(jiǎn)述機(jī)械零件的失效形式及其對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。四、計(jì)算題（共20分）1.（8分）如圖所示為一簡(jiǎn)支梁，跨長(zhǎng)L=2m，受集中載荷F=10kN作用于跨中位置。梁的截面為矩形，寬度b=100mm，高度h=200mm。試計(jì)算梁跨中截面的最大彎曲正應(yīng)力，并說(shuō)明其作用位置。（提示：簡(jiǎn)支梁跨中彎矩M=FL/4）2.（12分）某齒輪傳動(dòng)中，已知小齒輪齒數(shù)z1=20，大齒輪齒數(shù)z2=60，模數(shù)m=4mm，齒寬b1=80mm（小齒輪），b2=75mm（大齒輪），傳遞扭矩T1=200N·m。試計(jì)算：（1）分度圓直徑d1、d2；（2）齒面接觸應(yīng)力計(jì)算公式中的節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH=2.5，彈性影響系數(shù)ZE=189.8√MPa，計(jì)算齒面接觸應(yīng)力σH；（3）若小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)，σHlim1=600MPa），大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)，σHlim2=500MPa），取安全系數(shù)SH=1.0，判斷該齒輪傳動(dòng)的接觸疲勞強(qiáng)度是否滿足要求。（提示：齒面接觸應(yīng)力計(jì)算公式σH=ZHZE√(2KHT1/(bd12))×(u+1)/u，其中u=z2/z1，KHT=1.2）五、綜合分析題（10分）某機(jī)械系統(tǒng)需要設(shè)計(jì)一個(gè)兩級(jí)圓柱齒輪減速箱，輸入軸轉(zhuǎn)速n1=1440r/min，輸入功率P=5kW，輸出軸轉(zhuǎn)速n3=60r/min。試分析以下問(wèn)題：（1）確定兩級(jí)齒輪傳動(dòng)的總傳動(dòng)比i總，并分配兩級(jí)傳動(dòng)比（i1、i2）；（2）說(shuō)明齒輪材料、熱處理方式的選擇原則（小齒輪與大齒輪的材料差異）；（3）簡(jiǎn)述軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要考慮的關(guān)鍵因素（至少4點(diǎn)）；（4）若輸出軸采用深溝球軸承支撐，說(shuō)明選擇該類型軸承的原因及可能的失效形式。參考答案一、單項(xiàng)選擇題1-5：BCBAD6-10：ACBAC二、填空題1.3n-2PL-PH2.塑性；韌性3.打滑；帶的疲勞破壞（或疲勞斷裂）4.向心；推力；向心推力（或角接觸）5.基圓半徑；大6.轉(zhuǎn)軸；心軸；傳動(dòng)軸；傳動(dòng)軸7.增強(qiáng)連接的可靠性；緊密性（或防止連接松動(dòng)）8.My/Iz；慣性矩三、簡(jiǎn)答題1.區(qū)別：彈性滑動(dòng)是由于帶的彈性變形和拉力差引起的局部滑動(dòng)（不可避免），導(dǎo)致從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速低于主動(dòng)輪（轉(zhuǎn)速損失）；打滑是由于過(guò)載引起的全面滑動(dòng)（可避免），導(dǎo)致傳動(dòng)失效。聯(lián)系：彈性滑動(dòng)是打滑的前提，當(dāng)載荷增大到彈性滑動(dòng)擴(kuò)展至整個(gè)接觸弧時(shí)，發(fā)生打滑。2.基本原則：①軸上零件的定位與固定（軸向、周向）；②便于零件的裝拆（階梯軸設(shè)計(jì)、軸端倒角）；③減小應(yīng)力集中（圓角過(guò)渡、避免直徑突變）；④滿足加工工藝性（退刀槽、越程槽）；⑤尺寸符合標(biāo)準(zhǔn)（鍵槽、螺紋尺寸）。3.防松原因：螺紋連接在沖擊、振動(dòng)或變載荷下，螺旋副間摩擦力可能減小或消失，導(dǎo)致連接松動(dòng)，影響正常工作甚至引發(fā)事故。常見(jiàn)方法：①摩擦防松（雙螺母、彈簧墊圈）；②機(jī)械防松（開(kāi)口銷與槽形螺母、止動(dòng)墊片）；③永久防松（點(diǎn)焊、膠接）。4.主要原因：齒面間存在相對(duì)滑動(dòng)，且接觸區(qū)有壓力，導(dǎo)致微凸體相互摩擦，金屬微粒脫落。減輕措施：①提高齒面硬度（淬火、滲碳）；②降低齒面粗糙度；③采用合適的潤(rùn)滑劑（高粘度油或極壓添加劑）；④增大模數(shù)（提高齒面接觸強(qiáng)度）。5.失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：①斷裂（靜強(qiáng)度準(zhǔn)則、疲勞強(qiáng)度準(zhǔn)則）；②過(guò)量變形（剛度準(zhǔn)則）；③表面失效（接觸疲勞、磨損、膠合，對(duì)應(yīng)接觸疲勞強(qiáng)度準(zhǔn)則、耐磨性準(zhǔn)則）；④功能失效（如帶傳動(dòng)打滑，對(duì)應(yīng)工作能力準(zhǔn)則）。四、計(jì)算題1.解：跨中彎矩M=FL/4=10×103N×2m/4=5×103N·m。矩形截面慣性矩Iz=bh3/12=0.1m×(0.2m)3/12≈6.67×10??m?。最大彎曲正應(yīng)力發(fā)生在截面上下邊緣（y=h/2=0.1m），σmax=My/Iz=5×103×0.1/(6.67×10??)≈7.5×10?Pa=7.5MPa。2.解：（1）d1=mz1=4×20=80mm=0.08m；d2=mz2=4×60=240mm=0.24m。（2）傳動(dòng)比u=z2/z1=3；齒寬b取較小值b=75mm=0.075m。σH=ZHZE√(2KHT1/(bd12)×(u+1)/u)代入數(shù)據(jù)：2KHT1=2×1.2×200=480N·m；bd12=0.075m×(0.08m)2=4.8×10??m3；(u+1)/u=4/3≈1.333；根號(hào)內(nèi)部分=480/(4.8×10??)×1.333≈1.333×10?；σH=2.5×189.8×√(1.333×10?)=2.5×189.8×1154.7≈549.5MPa。（3）接觸疲勞許用應(yīng)力：[σH1]=σHlim1/SH=600/1=600MPa；[σH2]=σHlim2/SH=500/1=500MPa；σH=549.5MPa≤[σH1]且≤[σH2]（549.5<600，549.5<500？不，549.5>500，此處需修正：大齒輪的許用應(yīng)力更低，應(yīng)比較σH與[σH2]）。實(shí)際σH=549.5MPa>[σH2]=500MPa，因此接觸疲勞強(qiáng)度不滿足。五、綜合分析題（1）總傳動(dòng)比i總=n1/n3=1440/60=24。通常兩級(jí)傳動(dòng)比分配為i1≈√i總=√24≈4.9，取i1=5，則i2=24/5=4.8（或按i1:i2=1.5~2:1分配，如i1=6，i2=4）。（2）齒輪材料選擇原則：小齒輪轉(zhuǎn)速高、受力次數(shù)多，需更高強(qiáng)度和硬度，通常選優(yōu)質(zhì)合金鋼（如20CrMnTi）并滲碳淬火（HRC58-62）；大齒輪可選中碳鋼（如45鋼）或低合金鋼（如40Cr），調(diào)質(zhì)（HB220-280）或表面淬火（HRC45-50）。（3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)鍵因素：①軸向定位（軸肩、套筒、圓螺