2025年机械设计师职业技能等级评定考试试题及答案

2025年机械设计师职业技能等级评定考试试题及答案一、单项选择题1.机械设计中，以下哪种材料常用于制造承受冲击载荷的零件？()A.铸铁B.铝合金C.中碳钢D.铜合金答案：C解析：中碳钢具有较高的强度和韧性，能够承受一定的冲击载荷，常用于制造承受冲击的零件。铸铁脆性较大，不适合承受冲击载荷；铝合金密度小，强度相对较低，常用于要求质量轻的场合；铜合金主要用于导电、导热及耐腐蚀的场合。2.普通平键连接的主要失效形式是（）。A.工作面的压溃B.键的剪断C.键的弯曲破坏D.键的磨损答案：A解析：普通平键连接工作时，靠键与键槽侧面的挤压来传递转矩，其主要失效形式是工作面的压溃。一般来说，键的剪切强度足够，很少发生剪断；键的弯曲破坏和磨损也不是普通平键连接的主要失效形式。3.在螺纹连接中，采用双螺母的目的是（）。A.提高强度B.提高刚度C.防松D.减小每圈螺纹牙上的受力答案：C解析：双螺母是一种常用的防松方法，两个螺母相互拧紧，使螺纹副之间产生附加的摩擦力，从而防止螺纹连接松动。双螺母并不能显著提高螺纹连接的强度和刚度，也不能减小每圈螺纹牙上的受力。4.带传动正常工作时不能保证准确的传动比是因为（）。A.带的材料不符合虎克定律B.带容易变形和磨损C.带在带轮上打滑D.带的弹性滑动答案：D解析：带传动在工作时，由于带的弹性变形而产生的滑动称为弹性滑动。弹性滑动是带传动正常工作时不可避免的现象，它会导致带传动不能保证准确的传动比。带的材料不符合虎克定律、带容易变形和磨损不是不能保证准确传动比的主要原因；打滑是带传动的一种失效形式，而不是正常工作时的现象。5.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.中心距D.齿宽答案：C解析：齿轮的齿面接触疲劳强度主要与齿轮的分度圆直径或中心距有关。中心距越大，齿面接触应力越小，接触疲劳强度越高。模数主要影响齿轮的弯曲强度；齿数对齿面接触强度有一定影响，但不是主要因素；齿宽主要影响齿轮的承载能力，但不是决定齿面接触疲劳强度的关键因素。6.滚动轴承的基本额定寿命是指（）。A.一批同型号的轴承在相同条件下运转，其中90%的轴承所能达到的寿命B.一个轴承在正常情况下所能达到的寿命C.一批同型号的轴承在相同条件下运转，平均每个轴承所能达到的寿命D.一批同型号的轴承在相同条件下运转，其中10%的轴承所能达到的寿命答案：A解析：滚动轴承的基本额定寿命是指一批同型号的轴承在相同条件下运转，其中90%的轴承所能达到的寿命。它是衡量滚动轴承寿命的一个重要指标。7.以下哪种联轴器具有补偿两轴相对位移的能力？（）A.凸缘联轴器B.套筒联轴器C.万向联轴器D.刚性联轴器答案：C解析：万向联轴器可以补偿两轴之间的较大角度位移，具有补偿两轴相对位移的能力。凸缘联轴器和套筒联轴器都属于刚性联轴器，它们不能补偿两轴的相对位移，对两轴的对中性要求较高。8.在机械设计中，以下哪种机构可以实现间歇运动？（）A.曲柄摇杆机构B.双曲柄机构C.槽轮机构D.双摇杆机构答案：C解析：槽轮机构是一种常用的间歇运动机构，它可以将主动件的连续转动转换为从动件的间歇转动。曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构主要用于实现连续的转动或摆动，不能直接实现间歇运动。9.轴的结构设计时，轴肩的作用是（）。A.便于轴的加工B.提高轴的强度C.使轴上零件获得轴向定位D.使轴上零件获得周向定位答案：C解析：轴肩可以为轴上的零件提供轴向定位，防止零件在轴上轴向移动。轴肩并不能显著提高轴的强度，也不是为了便于轴的加工；轴上零件的周向定位通常采用键、花键等方式。10.液压系统中，溢流阀的作用是（）。A.控制油液的流动方向B.调节系统的压力C.控制油液的流量D.防止系统过载答案：B解析：溢流阀的主要作用是调节液压系统的压力，使其保持在设定的范围内。当系统压力超过溢流阀的调定压力时，溢流阀开启，使多余的油液流回油箱，从而保证系统压力稳定。控制油液的流动方向通常使用换向阀；控制油液的流量使用节流阀等；防止系统过载也是溢流阀的一个作用，但调节系统压力是其主要功能。二、多项选择题1.以下属于机械设计基本原则的有（）。A.满足功能要求B.满足可靠性要求C.满足经济性要求D.满足环保要求答案：ABCD解析：机械设计需要遵循一系列基本原则。满足功能要求是设计的首要目标，确保机械能够完成预定的工作任务；满足可靠性要求可以保证机械在规定的条件和时间内正常工作；满足经济性要求可以降低生产成本，提高经济效益；满足环保要求则符合可持续发展的理念，减少对环境的影响。2.常用的金属材料热处理工艺有（）。A.退火B.正火C.淬火D.回火答案：ABCD解析：退火是将金属材料加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺，可降低硬度，改善切削加工性等；正火是将金属材料加热到临界温度以上，保温适当时间后在空气中冷却的热处理工艺，能提高材料的强度和硬度；淬火是将金属材料加热到临界温度以上，保温一定时间后迅速冷却的热处理工艺，可提高材料的硬度和耐磨性；回火是将淬火后的金属材料加热到低于临界温度的某一温度范围，保温一定时间后冷却的热处理工艺，可消除淬火内应力，降低材料的脆性。3.螺纹连接的防松方法有（）。A.摩擦防松B.机械防松C.永久防松D.化学防松答案：ABCD解析：摩擦防松是通过增加螺纹副之间的摩擦力来防止松动，如双螺母、弹簧垫圈等；机械防松是利用机械装置将螺纹副锁住，如开口销与槽形螺母、止动垫圈等；永久防松是通过焊接、铆接等方法使螺纹连接成为不可拆连接；化学防松是使用胶粘剂等化学物质来防止螺纹松动。4.带传动的优点有（）。A.传动平稳B.能缓冲吸振C.过载时会打滑，能保护其他零件D.传动效率高答案：ABC解析：带传动依靠带与带轮之间的摩擦力来传递运动和动力，具有传动平稳、能缓冲吸振的优点。当过载时，带会在带轮上打滑，从而保护其他零件不受损坏。但带传动存在弹性滑动，传动效率相对较低，一般在0.9-0.97之间。5.齿轮传动的失效形式有（）。A.齿面磨损B.齿面胶合C.齿面接触疲劳D.轮齿弯曲疲劳折断答案：ABCD解析：齿面磨损是由于齿面间的相对滑动和摩擦引起的；齿面胶合是在高速重载或低速重载的情况下，齿面间的油膜破裂，两齿面金属直接接触并粘连在一起，随着齿面的相对运动，较软的齿面金属被撕下而形成沟纹；齿面接触疲劳是由于齿面在交变接触应力作用下产生的疲劳裂纹扩展导致的；轮齿弯曲疲劳折断是由于轮齿在交变弯曲应力作用下，在齿根危险截面处产生疲劳裂纹并逐渐扩展，最终导致轮齿折断。6.滚动轴承的主要类型有（）。A.深沟球轴承B.角接触球轴承C.圆锥滚子轴承D.推力球轴承答案：ABCD解析：深沟球轴承主要承受径向载荷，也能承受一定的轴向载荷，应用广泛；角接触球轴承可以同时承受径向载荷和单向轴向载荷，适用于高速、高精度的场合；圆锥滚子轴承能同时承受较大的径向载荷和轴向载荷，常用于汽车、机床等的传动系统；推力球轴承主要承受轴向载荷，适用于轴向载荷较大、转速不高的场合。7.以下属于平面连杆机构的有（）。A.曲柄摇杆机构B.双曲柄机构C.双摇杆机构D.曲柄滑块机构答案：ABCD解析：平面连杆机构是由若干个刚性构件通过低副（转动副、移动副）连接而成的平面机构。曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构和曲柄滑块机构都属于平面连杆机构，它们在机械工程中有着广泛的应用。8.轴按承载情况可分为（）。A.心轴B.转轴C.传动轴D.阶梯轴答案：ABC解析：心轴只承受弯矩，不传递转矩，如火车车轮轴；转轴既承受弯矩又传递转矩，是机械中最常见的轴，如减速器中的轴；传动轴主要传递转矩，不承受或只承受很小的弯矩，如汽车的传动轴。阶梯轴是根据轴的结构特点来分类的，不是按承载情况分类。9.液压系统的组成部分包括（）。A.动力元件B.执行元件C.控制元件D.辅助元件答案：ABCD解析：液压系统由动力元件（如液压泵，将机械能转换为液压能）、执行元件（如液压缸、液压马达，将液压能转换为机械能）、控制元件（如各种阀，控制油液的压力、流量和方向）和辅助元件（如油箱、油管、过滤器等，起储存油液、连接元件、过滤杂质等作用）组成。10.机械设计中，提高零件强度的措施有（）。A.合理选择材料B.增大零件的尺寸C.改善零件的结构形状D.进行适当的热处理答案：ABCD解析：合理选择材料可以使零件具有合适的力学性能；增大零件的尺寸可以增加零件的承载面积，从而提高强度；改善零件的结构形状可以避免应力集中，使零件的应力分布更加均匀；进行适当的热处理可以改善材料的组织结构，提高材料的强度和硬度。三、填空题1.机械设计一般可分为方案设计、______和施工设计三个阶段。答案：技术设计2.材料的力学性能主要包括强度、______、硬度、韧性等。答案：塑性3.螺纹的主要参数有大径、小径、中径、螺距、______等。答案：导程4.带传动的张紧方法有调整中心距和使用______两种。答案：张紧轮5.齿轮的模数越大，其承载能力越______。答案：强6.滚动轴承的代号由前置代号、______和后置代号组成。答案：基本代号7.联轴器可分为刚性联轴器和______联轴器两大类。答案：挠性8.平面四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和，且最短杆为机架，则该机构为______机构。答案：双曲柄9.轴的主要功用是支承回转零件及传递______。答案：转矩10.液压系统中，液压泵的作用是将______能转换为液压能。答案：机械四、判断题1.机械设计只需要考虑功能要求，不需要考虑其他因素。()答案：×解析：机械设计需要综合考虑多个因素，除了功能要求外，还需要考虑可靠性、经济性、环保性等因素。2.铸铁是一种脆性材料，不适合用于制造承受冲击载荷的零件。()答案：√解析：铸铁的韧性较差，脆性较大，在承受冲击载荷时容易发生断裂，因此不适合用于制造承受冲击载荷的零件。3.普通平键连接的键的长度应略小于轮毂的长度。()答案：√解析：键的长度略小于轮毂的长度，这样可以保证键在轮毂中安装时不会顶到轮毂的端部，便于安装和拆卸。4.带传动的传动比等于主动轮与从动轮的直径之比。()答案：×解析：由于带传动存在弹性滑动，实际传动比会与理论传动比（主动轮与从动轮的直径之比）有所偏差，所以不能简单地认为带传动的传动比等于主动轮与从动轮的直径之比。5.齿轮传动中，齿面接触疲劳强度计算的目的是防止齿面发生胶合失效。()答案：×解析：齿面接触疲劳强度计算的目的是防止齿面发生接触疲劳破坏，如点蚀等，而不是防止齿面胶合失效。6.滚动轴承的基本额定动载荷越大，其承载能力越强。()答案：√解析：基本额定动载荷是滚动轴承的一个重要性能指标，它表示轴承在一定的寿命和可靠度要求下所能承受的最大载荷，基本额定动载荷越大，轴承的承载能力越强。7.联轴器和离合器的作用都是连接两轴，使它们一起转动并传递转矩，但离合器在工作过程中可以随时分离或接合两轴。()答案：√解析：联轴器在安装后一般是不可分离的，只有在机器停止运转时才能进行拆卸；而离合器可以在机器运转过程中根据需要随时分离或接合两轴，以实现动力的传递和切断。8.平面四杆机构中，只要最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆长度之和，则无论取哪根杆为机架，都只能得到双摇杆机构。()答案：√解析：根据平面四杆机构的杆长条件和类型判断准则，当最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆长度之和时，无论取哪根杆为机架，机构都只能是双摇杆机构。9.轴上的键槽一般应开在同一母线上，以方便加工。()答案：√解析：将轴上的键槽开在同一母线上，可以在一次装夹中完成多个键槽的加工，提高加工效率和精度。10.液压系统中，节流阀可以调节油液的流量，从而控制执行元件的运动速度。()答案：√解析：节流阀通过改变阀口的通流面积来调节油液的流量，根据流量与执行元件运动速度的关系，就可以控制执行元件的运动速度。五、简答题1.简述机械设计的一般步骤。(1).明确设计任务：了解设计的目的、要求、工作条件等，确定设计的总体目标。(2).方案设计：根据设计任务，提出多种可能的设计方案，并进行分析比较，选择最优方案。方案设计包括确定机械的工作原理、运动形式、总体布局等。(3).技术设计：对选定的方案进行详细的设计计算，确定各零件的形状、尺寸、材料、精度等。技术设计还包括绘制零件图和装配图。(4).施工设计：根据技术设计的结果，编制制造工艺文件，如加工工艺、装配工艺等。同时，进行生产准备工作，如原材料采购、设备调试等。(5).产品试制与改进：制造出样机，进行试验和调试，检查产品是否满足设计要求。根据试验结果，对产品进行改进和优化。(6).批量生产：在产品通过试制和改进后，进行批量生产，并对产品进行质量控制和售后服务。2.简述材料的选用原则。(1).使用性能原则：根据零件的工作条件和性能要求，选择具有合适力学性能、物理性能和化学性能的材料。例如，承受冲击载荷的零件应选用韧性好的材料；在高温环境下工作的零件应选用耐热性好的材料。(2).工艺性能原则：考虑材料的加工工艺性，如铸造性能、锻造性能、切削加工性能、焊接性能等。不同的加工工艺对材料的性能有不同的要求，应选择适合加工工艺的材料，以保证加工质量和生产效率。(3).经济性原则：在满足使用性能和工艺性能的前提下，尽量选择价格低廉、来源广泛的材料，以降低生产成本。同时，还要考虑材料的加工成本、运输成本等因素。(4).环保性原则：选择对环境友好的材料，避免使用含有有害物质的材料。在材料的生产、使用和废弃过程中，应尽量减少对环境的污染。3.简述螺纹连接的预紧目的和方法。预紧目的：(1).增强连接的可靠性和紧密性，防止被连接件之间发生相对滑动或分离。(2).提高螺纹连接的疲劳强度，使螺纹副在工作时承受的载荷更加均匀。(3).保证螺纹连接在工作过程中具有足够的摩擦力，防止松动。预紧方法：(1).拧紧螺母：通过使用扳手等工具拧紧螺母，使螺纹副产生预紧力。拧紧螺母时，可以根据经验或使用扭矩扳手来控制预紧力的大小。(2).加热螺栓：将螺栓加热后安装螺母，待螺栓冷却收缩时，就会产生预紧力。这种方法适用于大型螺纹连接。(3).液压拉伸：使用液压拉伸器对螺栓进行拉伸，然后拧紧螺母，当液压卸载后，螺栓的弹性收缩就会产生预紧力。4.简述带传动的弹性滑动和打滑现象，并说明它们的区别。弹性滑动：带传动在工作时，由于带的弹性变形而产生的滑动称为弹性滑动。带在紧边和松边的拉力不同，导致带在紧边和松边的弹性伸长量也不同。当带从紧边绕过主动轮进入松边时，带的弹性伸长量减小，带会相对于主动轮向后滑动；同理，当带从松边绕过从动轮进入紧边时，带会相对于从动轮向前滑动。弹性滑动是带传动正常工作时不可避免的现象。打滑：当带传动的载荷超过带与带轮之间的最大摩擦力时，带会在带轮上发生全面滑动，这种现象称为打滑。打滑是带传动的一种失效形式，会导致带传动不能正常工作，传动效率急剧下降，带和带轮也会因剧烈摩擦而发热磨损。区别：(1).弹性滑动是局部的、微量的滑动，是带传动正常工作时的固有特性，不可避免；而打滑是全面的、严重的滑动，是带传动的一种失效现象，应尽量避免。(2).弹性滑动会使带传动的传动比不准确，但不会影响带传动的正常工作；而打滑会使带传动失去传动能力，导致工作失效。5.简述齿轮传动的设计准则。(1).对于闭式软齿面齿轮传动：通常先按齿面接触疲劳强度进行设计计算，确定齿轮的主要尺寸，然后再按齿根弯曲疲劳强度进行校核。因为在闭式软齿面齿轮传动中，齿面接触疲劳是主要的失效形式。(2).对于闭式硬齿面齿轮传动：一般先按齿根弯曲疲劳强度进行设计计算，确定齿轮的模数等尺寸，然后再按齿面接触疲劳强度进行校核。这是因为在闭式硬齿面齿轮传动中，齿根弯曲疲劳折断是主要的失效形式。(3).对于开式齿轮传动：主要按齿根弯曲疲劳强度进行设计计算，由于开式齿轮传动的齿面磨损较为严重，一般不进行齿面接触疲劳强度计算，但在设计时应适当增大模数，以考虑磨损的影响。6.简述滚动轴承的选择步骤。(1).确定轴承的类型：根据轴承的工作条件（如载荷的大小、方向、性质，转速，工作温度等）和使用要求，选择合适类型的滚动轴承。例如，承受径向载荷为主时，可选择深沟球轴承；同时承受径向和轴向载荷时，可选择角接触球轴承或圆锥滚子轴承。(2).确定轴承的尺寸：根据轴承所承受的载荷大小、转速等参数，通过计算确定轴承的基本额定动载荷或基本额定静载荷，然后从轴承产品样本中选择合适尺寸的轴承。也可以根据经验或类比法初步选择轴承尺寸，然后进行校核。(3).确定轴承的精度等级：根据机器的精度要求和工作条件，选择合适的精度等级。一般机械中常用的是普通级（P0级）轴承；对于高精度的机床主轴等，需要选择高精度的轴承（如P2、P4级）。(4).考虑轴承的安装、拆卸和润滑等因素：选择便于安装和拆卸的轴承结构形式，并根据轴承的工作条件选择合适的润滑方式和润滑剂。7.简述平面四杆机构的类型和判别方法。类型：(1).曲柄摇杆机构：具有一个曲柄和一个摇杆的平面四杆机构。(2).双曲柄机构：两个连架杆都是曲柄的平面四杆机构。(3).双摇杆机构：两个连架杆都是摇杆的平面四杆机构。判别方法：设平面四杆机构的四杆长度分别为a（最短杆）、b、c、d（最长杆），且满足a+d≤b+c（杆长条件）。(1).若最短杆为机架，则该机构为双曲柄机构。(2).若最短杆的邻杆为机架，则该机构为曲柄摇杆机构。(3).若最短杆的对杆为机架，则该机构为双摇杆机构。若不满足杆长条件，则无论取哪根杆为机架，机构都只能是双摇杆机构。8.简述轴的结构设计应满足的基本要求。(1).便于零件的装拆和调整：轴的结构应设计成便于将轴上的零件（如齿轮、带轮、轴承等）安装到轴上和从轴上拆卸下来，同时要考虑零件在轴上的轴向和周向定位及调整的方便性。(2).保证零件的定位和固定：轴上的零件需要有可靠的轴向和周向定位，以确保它们在工作时不会发生轴向移动和周向转动。轴向定位通常采用轴肩、套筒、圆螺母等方式；周向定位通常采用键、花键、过盈配合等方式。(3).减少应力集中：轴的结构形状应尽量避免突变，如避免轴径的突然变化、键槽的不合理布置等，以减少应力集中，提高轴的疲劳强度。(4).具有良好的加工工艺性：轴的结构应便于加工制造，如轴的各段直径应尽量采用标准尺寸，轴上的螺纹、键槽等应具有合理的尺寸和公差，以提高加工效率和加工质量。