2025年机械设计工程师专业技能测试题库及答案

2025年机械设计工程师专业技能测试题库及答案一、单项选择题1.在机械设计中，通常以（）作为判断材料是否发生塑性变形的依据。A.比例极限B.弹性极限C.屈服极限D.强度极限答案：C解析：屈服极限是材料开始产生明显塑性变形时的应力，在机械设计中常以此作为判断材料是否发生塑性变形的依据。比例极限是材料应力与应变呈线性关系的最大应力；弹性极限是材料产生弹性变形的最大应力；强度极限是材料所能承受的最大应力。所以答案选C。2.普通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.键的弯曲破坏答案：B解析：普通平键连接工作时，主要承受挤压和剪切作用。但由于键的剪切强度通常比挤压强度高，所以其主要失效形式是键的挤压破坏。轮毂的挤压破坏不是平键连接的主要失效形式；键一般不会发生弯曲破坏。故答案为B。3.带传动在工作时产生弹性滑动是由于（）。A.带与带轮之间的摩擦力不够B.带的紧边和松边拉力不等C.带绕过带轮时有离心力D.带的弹性变形答案：B解析：带传动工作时，由于紧边和松边拉力不等，使带产生弹性变形并引起带在带轮上的弹性滑动。带与带轮之间的摩擦力不够会导致打滑；带绕过带轮时的离心力主要影响带的张力分布；带的弹性变形是产生弹性滑动的基础，但直接原因是紧边和松边拉力不等。所以选B。4.一对标准直齿圆柱齿轮传动，若中心距保持不变，而把模数增大，则（）。A.重合度增大B.齿面接触强度降低C.齿根弯曲强度提高D.传动效率降低答案：C解析：模数增大，齿轮的齿厚增加，齿根弯曲强度提高。重合度与模数无关；齿面接触强度与齿轮的分度圆直径等因素有关，模数增大，分度圆直径可能增大，齿面接触强度可能提高；传动效率主要与齿轮的制造精度、润滑等因素有关，与模数关系不大。因此答案是C。5.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%的轴承发生疲劳点蚀前运转的总转数或小时数B.一个轴承在额定载荷作用下运转的总转数或小时数C.一批同型号的轴承在相同条件下运转，平均每个轴承发生疲劳点蚀前运转的总转数或小时数D.一个轴承在实际工作条件下运转的总转数或小时数答案：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%的轴承发生疲劳点蚀前运转的总转数或小时数。它是衡量轴承寿命的一个重要指标，不是一个轴承在额定载荷或实际工作条件下运转的总转数或小时数，也不是平均每个轴承发生疲劳点蚀前的运转时间。所以答案选A。6.对于受轴向变载荷的紧螺栓连接，在平均应力不变的条件下，增加螺栓的柔性，可以（）。A.提高螺栓的疲劳强度B.降低螺栓的疲劳强度C.提高螺栓的静强度D.降低螺栓的静强度答案：A解析：在平均应力不变的条件下，增加螺栓的柔性，可使螺栓的应力幅减小。而疲劳强度主要与应力幅有关，应力幅减小，螺栓的疲劳强度提高。增加螺栓柔性对螺栓的静强度影响不大。所以答案是A。7.联轴器与离合器的主要作用是（）。A.缓冲、减振B.传递运动和转矩C.防止机器发生过载D.补偿两轴的相对位移答案：B解析：联轴器和离合器的主要作用是连接两轴，使它们一起转动并传递运动和转矩。缓冲、减振是某些联轴器的附加功能；防止机器发生过载是安全联轴器或离合器的特殊功能；补偿两轴的相对位移是一些联轴器的特点，但不是主要作用。故答案为B。8.设计V带传动时，为了防止（），应限制小带轮的最小直径。A.带内的弯曲应力过大B.小带轮上的包角过小C.带的离心力过大D.带的长度过长答案：A解析：带轮直径越小，带在带轮上的弯曲变形越大，弯曲应力也越大。限制小带轮的最小直径可以防止带内的弯曲应力过大，保证带的使用寿命。小带轮包角过小主要影响带传动的传动能力；带的离心力与带的线速度有关；带的长度与带轮直径和中心距有关，但不是限制小带轮最小直径的主要原因。所以选A。9.渐开线标准直齿圆柱外齿轮的齿根圆（）。A.总是大于基圆B.总是小于基圆C.有时大于基圆，有时小于基圆D.总是等于基圆答案：C解析：渐开线标准直齿圆柱外齿轮的齿根圆和基圆的大小关系取决于齿轮的参数。当齿数较少时，齿根圆可能小于基圆；当齿数较多时，齿根圆可能大于基圆。所以答案是C。10.滑动轴承的润滑方法主要根据（）来选择。A.轴颈圆周速度B.轴承载荷C.轴承的工作温度D.润滑油的粘度答案：A解析：滑动轴承的润滑方法主要根据轴颈圆周速度来选择。轴颈圆周速度不同，所需的润滑方式和润滑效果也不同。轴承载荷、工作温度和润滑油粘度等因素也会影响润滑，但不是选择润滑方法的主要依据。故答案选A。二、多项选择题1.机械设计的基本要求包括（）。A.实现预定功能B.满足可靠性要求C.满足经济性要求D.符合人机工程学要求答案：ABCD解析：机械设计需要实现预定功能，这是设计的基本目标；要满足可靠性要求，确保机械在规定的条件和时间内完成规定功能；要考虑经济性，降低成本；同时还要符合人机工程学要求，使操作人员舒适、安全。所以ABCD选项均正确。2.以下属于螺纹连接防松方法的有（）。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：螺纹连接的防松方法主要有摩擦防松，如采用弹簧垫圈等；机械防松，如使用开口销与六角开槽螺母等；永久防松，如铆冲等；化学防松，如使用厌氧胶等。所以ABCD都属于螺纹连接防松方法。3.带传动的优点有（）。A.适用于两轴中心距较大的传动B.传动平稳，噪声小C.能缓冲、吸振D.传动效率高答案：ABC解析：带传动适用于两轴中心距较大的传动，具有传动平稳、噪声小的特点，还能缓冲、吸振。但带传动存在弹性滑动现象，传动效率相对较低，一般在0.9-0.97之间。所以答案是ABC。4.齿轮传动的失效形式主要有（）。A.齿面磨损B.齿面胶合C.齿面接触疲劳D.齿根弯曲疲劳折断答案：ABCD解析：齿轮传动的失效形式主要包括齿面磨损，这是由于齿面间的相对滑动和摩擦引起的；齿面胶合，在高速重载或低速重载条件下容易发生；齿面接触疲劳，是由于齿面接触应力反复作用导致的；齿根弯曲疲劳折断，是因为齿根处的弯曲应力较大。所以ABCD都是齿轮传动的失效形式。5.滚动轴承的主要类型有（）。A.深沟球轴承B.角接触球轴承C.圆柱滚子轴承D.圆锥滚子轴承答案：ABCD解析：滚动轴承的主要类型有深沟球轴承，主要承受径向载荷；角接触球轴承，能同时承受径向和轴向载荷；圆柱滚子轴承，主要承受径向载荷；圆锥滚子轴承，可同时承受较大的径向和轴向载荷。所以ABCD均为滚动轴承的主要类型。6.联轴器按其工作特性可分为（）。A.刚性联轴器B.挠性联轴器C.安全联轴器D.弹性联轴器答案：ABC解析：联轴器按工作特性可分为刚性联轴器，用于两轴对中良好的场合；挠性联轴器，能补偿两轴的相对位移；安全联轴器，在过载时能自动断开或打滑，起到保护作用。弹性联轴器是挠性联轴器的一种具体类型。所以答案选ABC。7.机械零件的强度计算方法有（）。A.许用应力计算法B.安全系数计算法C.疲劳强度计算法D.静强度计算法答案：AB解析：机械零件的强度计算方法主要有许用应力计算法，通过将零件的工作应力与许用应力比较来判断强度是否足够；安全系数计算法，通过计算安全系数并与规定的安全系数比较。疲劳强度计算法和静强度计算法是针对不同载荷情况的强度计算类型，不是独立的计算方法。所以答案是AB。8.影响机械零件疲劳强度的主要因素有（）。A.应力集中B.尺寸大小C.表面质量D.材料的疲劳极限答案：ABCD解析：应力集中会使零件局部应力增大，降低疲劳强度；尺寸大小影响零件内部的应力分布和材料的疲劳性能；表面质量，如表面粗糙度等会影响零件表面的裂纹萌生；材料的疲劳极限是决定零件疲劳强度的基础。所以ABCD都是影响机械零件疲劳强度的主要因素。9.滑动轴承常用的润滑剂有（）。A.润滑油B.润滑脂C.固体润滑剂D.气体润滑剂答案：ABCD解析：滑动轴承常用的润滑剂包括润滑油，具有良好的流动性和润滑性能；润滑脂，适用于低速、重载、高温等场合；固体润滑剂，如石墨、二硫化钼等，可在特殊条件下使用；气体润滑剂，如空气等，用于高速、高精度的场合。所以ABCD都正确。10.机床主轴的设计要求包括（）。A.足够的刚度B.良好的回转精度C.较高的疲劳强度D.较好的热稳定性答案：ABCD解析：机床主轴需要有足够的刚度，以保证加工精度；要具有良好的回转精度，使工件加工质量高；较高的疲劳强度，以承受反复的载荷；较好的热稳定性，减少热变形对加工精度的影响。所以ABCD都是机床主轴的设计要求。三、填空题1.机械是（）和（）的总称。答案：机器；机构2.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，则当取最短杆为机架时，得到（）机构；当取最短杆的相邻杆为机架时，得到（）机构；当取最短杆的相对杆为机架时，得到（）机构。答案：双曲柄；曲柄摇杆；双摇杆3.螺纹的公称直径是指它的（），螺纹“M12×1.5”的含义是（）。答案：大径；公称直径为12mm，螺距为1.5mm的普通细牙螺纹4.带传动的主要失效形式是（）和（）。答案：打滑；疲劳破坏5.齿轮传动的重合度越大，表示同时参与啮合的轮齿对数（），传动越（）。答案：越多；平稳6.滚动轴承的基本代号由（）、（）和（）组成。答案：类型代号；尺寸系列代号；内径代号7.联轴器和离合器的主要区别是：联轴器在机器运转过程中（），而离合器在机器运转过程中（）。答案：不能分离两轴；可随时分离或接合两轴8.机械零件的磨损过程大致可分为（）、（）和（）三个阶段。答案：磨合阶段；稳定磨损阶段；剧烈磨损阶段9.设计蜗杆传动时，为了提高蜗杆的刚度，应（）蜗杆的直径。答案：增大10.滑动轴承的油膜形成原理可分为（）和（）两种。答案：流体动压润滑；流体静压润滑四、判断题1.机器的制造单元是零件，运动单元是构件。（）答案：√解析：零件是机器的制造单元，它是不可再拆分的制造实体；构件是机器的运动单元，它可以是一个零件，也可以是由多个零件刚性连接而成的整体。所以该说法正确。2.普通平键连接是依靠键的侧面来传递转矩的。（）答案：√解析：普通平键连接工作时，键的侧面与轮毂和轴的键槽侧面相互挤压，从而传递转矩。所以该表述正确。3.带传动的弹性滑动是不可避免的，而打滑是可以避免的。（）答案：√解析：由于带的弹性变形和紧边、松边拉力差的存在，带传动的弹性滑动是不可避免的；而打滑是由于过载引起的，只要合理设计和使用带传动，避免过载，打滑是可以避免的。所以该说法正确。4.一对标准直齿圆柱齿轮传动，只要模数相等，它们就可以正确啮合。（）答案：×解析：一对标准直齿圆柱齿轮正确啮合的条件是模数和压力角分别相等，仅模数相等不能保证它们正确啮合。所以该说法错误。5.滚动轴承的寿命是指单个轴承在一定载荷作用下，达到疲劳点蚀前运转的总转数或小时数。（）答案：×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%的轴承发生疲劳点蚀前运转的总转数或小时数，而不是单个轴承。所以该说法错误。6.螺栓连接的预紧力越大越好。（）答案：×解析：螺栓连接适当预紧可以提高连接的可靠性和紧密性，但预紧力过大可能会导致螺栓过载破坏，同时也会增加装配难度。所以预紧力并非越大越好，该说法错误。7.联轴器和离合器都可以在机器运转过程中随时分离或接合两轴。（）答案：×解析：联轴器在机器运转过程中一般不能分离两轴，而离合器可以在机器运转过程中随时分离或接合两轴。所以该说法错误。8.机械零件的表面粗糙度越小，其疲劳强度越高。（）答案：√解析：表面粗糙度越小，零件表面越光滑，裂纹萌生的可能性越小，从而可以提高零件的疲劳强度。所以该说法正确。9.滑动轴承的润滑油粘度越大，其承载能力越强。（）答案：×解析：滑动轴承的润滑油粘度对承载能力有影响，但不是粘度越大承载能力就越强。粘度太大，会增加摩擦功率损失，还可能影响油膜的形成。在不同的工作条件下，需要选择合适粘度的润滑油。所以该说法错误。10.设计机械零件时，应尽量避免应力集中。（）答案：√解析：应力集中会使零件局部应力增大，降低零件的疲劳强度和静强度，容易导致零件过早失效。所以设计机械零件时应尽量避免应力集中，该说法正确。五、简答题1.简述机械设计的一般步骤。(1).明确设计任务：了解机器的功能、性能、工作条件等要求，确定设计目标。(2).方案设计：构思机器的工作原理、总体布局和运动方案，进行方案的比较和选择。(3).技术设计：确定机器各部分的具体结构和尺寸，绘制零件图和装配图。(4).零件设计与计算：对关键零件进行强度、刚度、疲劳等方面的计算和设计。(5).绘制工作图：绘制详细的零件工作图和装配工作图，标注尺寸、公差、表面粗糙度等技术要求。(6).编写技术文件：编写设计说明书、使用说明书等技术文件。(7).审核与改进：对设计进行审核，根据审核意见进行改进和完善。2.简述螺纹连接的防松方法及原理。(1).摩擦防松：原理是在螺纹副间产生不随外力变化的正压力，以产生可以阻止螺纹副相对转动的摩擦力。例如采用弹簧垫圈，垫圈被压平后，其反弹力使螺纹副间保持压紧力和摩擦力。(2).机械防松：利用机械装置将螺纹副锁住，使其不能相对转动。如使用开口销与六角开槽螺母，开口销穿过螺母的槽和螺栓的孔，防止螺母转动。(3).永久防松：通过焊接、铆冲等方法使螺纹副失去运动副特性而连接成为不可拆连接。例如将螺栓末端铆死。(4).化学防松：在螺纹副中涂厌氧胶，拧紧螺母后，胶液填满螺纹间隙，固化后使螺纹副紧密连接，起到防松作用。3.带传动为什么要限制小带轮的最小直径和带速？限制小带轮最小直径的原因：小带轮直径越小，带在带轮上的弯曲变形越大，弯曲应力也越大。过大的弯曲应力会降低带的使用寿命，所以要限制小带轮的最小直径，以减小带的弯曲应力。限制带速的原因：带速过高，离心力增大，使带与带轮之间的正压力减小，摩擦力降低，容易导致打滑，同时离心力还会使带的疲劳寿命降低。带速过低，在传递相同功率时，所需的有效拉力增大，使带的根数增多或带的横截面积增大，导致带传动结构尺寸增大。因此，带速应在一定范围内选取，一般带速在5-25m/s为宜。4.简述齿轮传动的主要失效形式及防止措施。主要失效形式：齿面磨损：由于齿面间的相对滑动和摩擦，以及外来杂质的侵入等原因导致。齿面胶合：在高速重载或低速重载条件下，齿面间的油膜被破坏，两齿面金属直接接触并相互粘连，在相对滑动时较软的齿面金属被撕下形成沟纹。齿面接触疲劳：齿面在接触应力反复作用下，产生微小裂纹，裂纹扩展后使齿面金属剥落形成麻点。齿根弯曲疲劳折断：齿根承受较大的弯曲应力，在交变载荷作用下，齿根产生疲劳裂纹并扩展，最终导致齿根折断。过载折断：由于短时过载或冲击载荷过大，使齿根产生过大的弯曲应力而导致折断。防止措施：对于齿面磨损，可采用闭式传动，提高齿面硬度，降低齿面粗糙度，保持良好的润滑和清洁。对于齿面胶合，可采用抗胶合能力强的润滑油，提高齿面硬度，降低齿面粗糙度，适当增大模数和齿宽等。对于齿面接触疲劳，可提高齿面硬度，增大齿轮的分度圆直径，采用合适的材料和热处理工艺等。对于齿根弯曲疲劳折断，可增大齿根圆角半径，降低齿根表面粗糙度，采用合适的材料和热处理工艺，增大模数等。对于过载折断，应避免短时过载和冲击载荷，合理设计齿轮的强度。5.简述滚动轴承的选择步骤。(1).确定轴承的类型：根据轴承的工作载荷（大小、方向、性质）、转速、调心性能要求、安装空间等因素，选择合适类型的滚动轴承。例如，主要承受径向载荷时可选用深沟球轴承；同时承受径向和轴向载荷时可选用角接触球轴承或圆锥滚子轴承等。(2).确定轴承的尺寸：根据轴颈尺寸确定轴承的内径，然后根据机器的具体要求和设计经验，选择合适的尺寸系列（宽度系列和直径系列）。(3).计算轴承的寿命：根据轴承的工作条件和载荷，计算轴承的基本额定寿命，并与预期寿命进行比较。如果计算寿命不能满足要求，则需要重新选择尺寸更大的轴承或采取其他措施。(4).进行静强度计算：对于承受较大静载荷或冲击载荷的轴承，还需要进行静强度计算，以确保轴承在静载荷作用下不发生塑性变形。(5).考虑其他因素：如轴承的安装、拆卸、润滑、密封等因素，选择合适的轴承结构和配件。6.简述联轴器和离合器的区别与联系。区别：联轴器在机器运转过程中不能分离两轴，只有在机器停车后通过拆卸才能使两轴分离；而离合器在机器运转过程中可随时分离或接合两轴。联轴器主要用于传递运动和转矩，保证两轴的同步转动；离合器除了传递运动和转矩外，还可用于变速、换向、过载保护等。联系：两者的主要作用都是连接两轴，使它们一起转动并传递运动和转矩。在设计和使用时，都需要考虑两轴的对中情况、载荷大小、转速等因素。7.简述机械零件的疲劳破坏过程及特点。疲劳破坏过程：裂纹萌生：在交变应力作用下，零件表面或内部的应力集中处，如刀痕、气孔等部位，首先产生微观裂纹。裂纹扩展：微观裂纹在交变应力的继续作用下，逐渐扩展成为宏观裂纹。断裂：当裂纹扩展到一定程度，剩余的截面面积无法承受载荷时，零件发生突然断裂。疲劳破坏特点：疲劳破坏是在交变应力作用下发生的，破坏时的应力通常低于材料的屈服强度。疲劳破坏具有突然性，事先没有明显的塑性变形迹象，难以提前察觉。疲劳破坏的断口一般分为裂纹源区、裂纹扩展区和瞬断区三个部分，裂纹扩展区有明显的疲劳条纹。8.简述滑动轴承的润滑目的及润滑方式。润滑目的：降低摩擦阻力，减少磨损，提高轴承的效率和使用寿命。带走摩擦产生的热量，降低轴承的温度，防止轴承因过热而损坏。防止金属表面生锈和腐蚀，保护轴承零件。缓冲和吸振，减少振动和噪声。润滑方式：手工润滑：通过油壶、油枪等工具定期向轴承内加油，适用于低速、轻载和不重要的轴承。滴油润滑：利用油杯使润滑油通过针阀或小孔一滴一滴地滴入轴承，适用于中速、中载的轴承。油环润滑：利用套在轴上的油环随轴转动，将油从油池中带到轴承内，适用于水平安装的中、高速轴承。飞溅润滑：利用旋转的齿轮或其他零件将油溅到轴承上，适用于齿轮箱等设备中的轴承。压力润滑：通过油泵将润滑油以一定的压力输送到轴承中，适用于高速、重载和重要的轴承。油雾润滑：将润滑油雾化后输送到轴承中，适用于高速、高温的轴承。9.简述蜗杆传动的特点及应用场合。特点：传动比大：单级蜗杆传动的传动比可以达到很大，一般在10-80之间，有时甚至可以达到100以上。传动平稳：蜗杆的齿是连续的螺旋齿，与蜗轮啮合时是逐渐进入和退出啮合，因此传动平稳，噪声小。具有自锁性：当蜗杆的导程角小于当量摩擦角时，蜗杆传动具有自锁性，即只能由蜗杆带动蜗轮转动，而不能由蜗轮带动蜗杆转动。效率低：由于蜗杆与蜗轮之间的相对滑动速度较大，摩擦损失大，所以蜗杆传动的效率一般较低，通常在0.7-0.9之间，具有自锁性的蜗杆传动效率更低。发热量大：由于效率低，摩擦损失的能量转化为热量，使蜗杆传动发热量大，需要良好的散热措施。应用场合：适用于传动比大、结构紧凑、传动平稳、噪声小的场合，如机床的进给机构、起重设备的升降机构等。在需要自锁的场合，如螺旋千斤顶等，也广泛应用蜗杆传动。但由于其效率低，不适用于大功率、长期连续工作的场合。10.简述提高机械零件强度的措施。(1).合理选择材料：根据零件的工作条件和要求，选择强度高、韧性好的材料。(2).优化结构设计：避免应力集中，如采用圆角过渡、合理设计零件的形状和尺寸等；采用等强度设计，使零件各部分的强度均匀。(3).改善制造工艺：提高零件的表面质量，降低表面粗糙度，减少表面缺陷；采用适当的热处理工艺，提高材料的强度和硬度。(4).合理安排载荷：避免零件承受过大的冲击载荷和交变载荷，可采用缓冲装置等