机械工程师（维修）职称考试试题及答案

机械工程师（维修）职称考试试题及答案考试时间：______分钟总分：______分姓名：______第一部分：基础知识1.简述铰链四杆机构中，曲柄摇杆、双曲柄、双摇杆机构各自的运动特点及存在的条件。2.说明轴的常用材料有哪些？并简述45钢经正火、调质处理后，其力学性能的主要区别。3.解释什么是尺寸公差？什么是形位公差？两者在保证零件功能方面有何不同作用？4.列举三种常见的金属表面失效形式，并简述其产生的主要原因。5.简述渗碳处理和渗氮处理的原理、目的和适用场合有何主要区别。第二部分：机械制造与工艺6.简述车削加工中，影响加工表面粗糙度的因素有哪些？如何通过调整工艺参数来改善表面粗糙度？7.解释什么是公差带？试述孔的基孔制与轴的基轴制的概念及其应用原则。8.简述焊接残余应力对构件性能可能产生哪些不利影响？通常采用哪些方法来降低或消除残余应力？9.说明测量孔径时，为何常用内径百分表而不是用卡尺？内径百分表的工作原理是什么？10.简述铸件和锻件在内部组织结构和力学性能上的主要区别。第三部分：机械设备安装、调试与运行11.简述机械设备安装过程中，进行精确定位（找正）的主要内容和目的。12.解释什么是润滑的“油楔效应”？它在减少摩擦、磨损方面有何作用？13.简述机械密封的工作原理。为提高机械密封的寿命，通常应注意哪些方面的维护？14.说明设备状态监测中，振动分析法和油液分析法各自主要监测哪些状态参数？有何不同的应用侧重？15.简述预防性维护与预测性维护的区别。各自有哪些常用的方法？第四部分：机械故障诊断与排除16.分析导致机械设备产生疲劳断裂的主要原因有哪些？疲劳裂纹的扩展过程通常分为哪几个阶段？17.简述机械故障诊断中，感官诊断法（听、摸、看、嗅）的适用范围和局限性。18.解释什么是“以状态为基础的维修”（CBM）？其核心思想是什么？19.某设备主轴出现异常振动，可能的原因有哪些？简述你将如何初步判断振动的主要来源和性质。20.当发现设备某部位温度异常升高时，可能的原因有哪些？除温度外，还应关注哪些相关参数？第五部分：标准、规范与安全21.简述机械图纸上标注的表面粗糙度符号及其参数的含义。22.在进行设备维修作业前，进行风险辨识和制定安全措施的重要性体现在哪些方面？23.解释什么是“本质安全”？在机械设计或维修中，如何体现本质安全的理念？24.简述在密闭空间（如反应釜、油箱）内进行作业时，必须采取哪些安全防护措施？25.阐述ISO13849-1标准中，对安全相关部件（如安全继电器、安全PLC）的功能安全等级（SIL）是如何定义的？其意义何在？第六部分：综合应用（案例分析）26.某大型离心泵运行中，出现振动加剧、噪音增大、效率明显下降的现象。请分析可能的原因，并简述你将采取哪些步骤来诊断和解决此问题，包括需要检查哪些参数和部件。试卷答案第一部分：基础知识1.答案：铰链四杆机构中：*曲柄摇杆机构：存在一个曲柄和一个摇杆。曲柄能整周回转，摇杆往复摆动。其存在条件通常与机构的尺寸关系有关，例如满足格拉肖夫定理等特定几何条件。*双曲柄机构：存在两个能整周回转的曲柄。当输入曲柄匀速转动时，输出曲柄的角速度通常变化，除非机构尺寸满足特定比例（如平行四边形机构）。其存在条件是满足特定尺寸关系。*双摇杆机构：存在两个摇杆。当输入摇杆摆动时，输出摇杆也摆动，但摆角和相位通常不同。其存在条件同样是机构尺寸关系决定的特定几何配置。解析思路：考察对铰链四杆机构基本类型及其运动特点的理解，需要掌握曲柄、摇杆的定义，并能根据机构尺寸关系判断其类型（如格拉肖夫定理的应用）。2.答案：轴的常用材料有：45钢（中碳钢）、40Cr（合金结构钢）、35CrMo（合金结构钢）、QT600-2（球墨铸铁）等。*45钢正火：目的是消除内应力，改善切削加工性能，组织相对粗大，强度和韧性不高。*45钢调质：指淬火+高温回火，目的是获得强度、硬度、韧性、耐磨性均较好的综合力学性能，组织为回火索氏体，是许多重要轴类零件的常用热处理方式。解析思路：考察对轴类零件常用材料及其热处理工艺的理解。需要知道常用材料牌号，并理解正火和调质（淬火+高温回火）的目的和效果，特别是调质处理对性能提升的作用。3.答案：尺寸公差是指零件尺寸允许的变动范围。形位公差是指零件要素的形状或位置允许的变动范围。*不同作用：尺寸公差主要保证零件尺寸的精确性，确保配合性质和功能要求；形位公差主要保证零件几何形状和相对位置的精确性，确保零件在装配和使用中能顺利运动或有效承载，防止应力集中或卡死。两者共同保证零件的功能和互换性。解析思路：考察对尺寸公差和形位公差基本概念的掌握，并能阐述两者在保证零件功能方面的不同侧重点和协同作用。4.答案：常见的金属表面失效形式有：*磨损：零件表面材料在相对运动中不断损失的现象。主要原因包括磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损等。*腐蚀：金属表面因化学或电化学作用而损坏的现象。主要原因包括大气腐蚀、介质腐蚀、应力腐蚀等。*裂纹：在表面或表面下产生的微小裂纹。主要原因包括疲劳裂纹、应力裂纹、腐蚀裂纹等。解析思路：考察对机械零件常见表面失效形式及其基本原因的了解。需要区分不同失效模式，并能列举其主要诱因。5.答案：*原理：渗碳是向钢件表面渗入碳元素，形成高碳表面层；渗氮是向钢件表面渗入氮元素，形成氮化层。*目的：提高表面硬度、耐磨性、抗疲劳强度、抗腐蚀性等。*适用场合：渗碳主要用于低碳钢、低合金钢，以获得高表面硬度和耐磨性，如齿轮、凸轮；渗氮主要用于提高中碳钢、合金钢的表面耐磨性、抗疲劳性和抗蚀性，如轴类、螺栓、气门等。解析思路：考察对两种重要的表面改性技术（渗碳、渗氮）的基本原理、目的和适用材料的理解。第二部分：机械制造与工艺6.答案：影响车削表面粗糙度的因素：切削速度、进给量、切削深度、刀具几何参数（前角、后角、刃口锋利度）、刀具材料、工件材料、切削液使用情况等。*改善方法：降低切削速度和进给量；选择合适的刀具几何参数和锋利刃口；保证刀具安装正确；合理选择工件材料或进行表面处理；充分使用切削液进行润滑和冷却。解析思路：考察对影响车削表面粗糙度因素的分析能力，并能提出相应的工艺参数调整或条件改善措施。7.答案：公差带是指允许尺寸变动的范围，由“上极限尺寸”和“下极限尺寸”界定。它包含两个要素：大小（由尺寸公差值决定）和位置（由基本尺寸和基本偏差决定）。*基孔制：指基本尺寸为孔，其公差带位置固定（一般位于基本尺寸线之上，称为基准孔，基本偏差为+0），通过改变轴的公差带位置来获得不同的配合性质。*基轴制：指基本尺寸为轴，其公差带位置固定（一般位于基本尺寸线之下，称为基准轴，基本偏差为0），通过改变孔的公差带位置来获得不同的配合性质。*应用原则：基孔制和基轴制是为了简化零件制造和便于选用标准件。基孔制应用更广泛，因为孔的加工通常比轴复杂。解析思路：考察对公差带、基准制（基孔制、基轴制）的基本概念、构成要素及选用原则的理解。8.答案：焊接残余应力可能产生的不利影响：*引起构件附加变形或翘曲，影响精度。*降低构件的静载和疲劳强度。*成为裂纹的起始点，尤其是在应力集中部位。*导致焊缝附近区域材料脆化。*可能引起延迟裂纹或应力腐蚀开裂。*降低结构的抗脆断能力。*方法：采用反变形法、合理的焊接顺序、焊后热处理（退火、去应力处理）等。解析思路：考察对焊接残余应力危害的认识，并能列举主要的危害表现以及常用的消减或缓解残余应力的方法。9.答案：常用内径百分表测量孔径，是因为：*孔径尺寸通常较大，内径百分表量杆能伸入孔内进行测量。*内径百分表是相对测量工具，读数方便，测量精度较高，且能测量开口不易放入卡尺的孔。*工作原理：基于百分表（或千分表）的原理，通过测杆的位移驱动表头指针偏转，显示孔径相对于量块的偏差值。解析思路：考察对内径百分表与外卡尺适用范围差异的理解，以及对其基本工作原理的掌握。10.答案：铸件和锻件的主要区别：*组织结构：铸件（尤其铸铁）通常是粗大的树枝状晶粒或片状珠光体，存在气孔、缩松等缺陷倾向；锻件（尤其锻钢）通常是细小且均匀的晶粒（如索氏体、铁素体），内部缺陷少，组织致密。*力学性能：铸件强度、塑性、韧性通常低于锻件；锻件由于组织细密且致密，其强度、塑性、韧性（特别是冲击韧性）通常优于铸件。解析思路：考察对铸件和锻件在内部微观组织结构及其导致的力学性能差异的理解。第三部分：机械设备安装、调试与运行11.答案：机械设备安装中精确定位（找正）的主要内容和目的：*内容：包括平面位置找正（如中心对中、平行度）、标高找正（如相对基准面高度）、水平度找正、垂直度找正等。*目的：确保设备安装后的相对位置和姿态符合设计要求，保证设备之间能够正确啮合、顺利运转，消除或减小安装应力，保证运行精度和效率。解析思路：考察对设备安装找正基本项目及其重要性的理解。12.答案：润滑的“油楔效应”：指在相对运动的摩擦表面之间，由于润滑油的存在，在外力作用下，油膜被“挤开”形成楔形油膜，使得油膜压力能够将两个表面在一定范围内“抬离”，形成纯液体摩擦或混合摩擦，从而起到减小摩擦力和磨损的作用。它广泛应用于液压传动、润滑轴承等。解析思路：考察对油楔效应这一重要润滑机理的概念和作用原理的理解。13.答案：机械密封工作原理：依靠动环和静环端面在弹簧或介质压力作用下紧密贴合，并随轴旋转时形成流体动压或静压润滑膜，阻止介质泄漏。提高寿命的维护注意点：正确选型安装（保证密封面清洁、平整度、安装间隙）；定期检查与更换密封件（动环、静环、密封圈、弹簧等）；保持密封腔清洁，防止杂质进入；确保密封腔有足够的、洁净的密封介质润滑和冷却；监测泄漏情况，及时处理。解析思路：考察对机械密封基本工作原理的理解，并能列举影响其寿命的关键因素和日常维护要点。14.答案：*振动分析法：主要监测振动烈度（幅值）、频率（频谱）、相位等参数。应用侧重于诊断旋转设备（如电机、泵、风机）的不平衡、不对中、轴承故障、齿轮故障等。*油液分析法：主要监测油液中的磨损金属元素含量、污染物（磨粒、水分、油泥）、油液理化指标（粘度、酸值、水分等）的变化。应用侧重于监测轴承、齿轮等关键件的磨损状态、润滑状况和潜在故障。解析思路：考察对两种主要状态监测技术所监测参数和应用领域的理解。15.答案：*预防性维护（PM）：基于时间或运行小时数进行的定期维护，如例行检查、润滑、紧固、更换易损件等。目的是通过计划性工作减少随机故障。*预测性维护（PdM）：基于设备状态信息进行的维护，当设备状态指示出潜在故障时才进行维护。方法包括状态监测（振动、温度、油液等）、无损检测、故障诊断等。目的是在故障发生前进行维修，避免非计划停机。*区别：PM是计划性的，基于时间；PdM是智能性的，基于状态。PdM通常比PM更有效，能显著减少维修成本和停机时间。解析思路：考察对两种维护策略（预防性维护、预测性维护）的概念、原理和区别的理解。第四部分：机械故障诊断与排除16.答案：导致机械产生疲劳断裂的主要原因：材料内部或表面存在微小的裂纹或缺陷（应力集中源），在交变载荷作用下，裂纹逐渐扩展，直至剩余截面不足以承受载荷而突然断裂。常见原因包括：设计应力集中（锐角、孔洞、缺口）、材料缺陷（夹杂物、裂纹）、表面损伤（刻痕、凹坑）、热处理不当、腐蚀环境、制造装配误差等。*疲劳裂纹扩展过程：通常分为三个阶段：弹性阶段（裂纹缓慢扩展）、稳定扩展阶段（裂纹扩展速率相对稳定，是主要扩展阶段）、快速断裂阶段（也称脆性断裂阶段，裂纹快速扩展直至断裂）。解析思路：考察对疲劳断裂机理、主要诱因以及裂纹扩展阶段划分的理解。17.答案：感官诊断法：利用人的感官（听觉、触觉、视觉、嗅觉）来感知设备运行时的异常现象，判断设备状态。优点是简单、快速、直观，无需复杂设备，适用于初步检查和现场快速评估。局限性是依赖诊断人员的经验和水平，精度有限，难以发现内部或早期微弱故障，只能提供定性或半定量的信息。解析思路：考察对感官诊断法的适用范围和优缺点的理解。18.答案：“以状态为基础的维修”（Condition-BasedMaintenance,CBM）：一种基于对设备实际运行状态信息的监测和分析来决定何时进行维护的维修策略。核心思想是利用各种状态监测技术（如振动分析、油液分析、温度监测、红外热成像等）实时或定期获取设备状态参数，评估设备健康状况，当状态参数超出预设阈值或指示出潜在故障时，才安排维护活动。目的是变计划性维修为状态驱动性维修，实现按需维修，提高维修效率和可靠性，降低维护成本。解析思路：考察对CBM概念、核心思想和与传统维修方式的区别的理解。19.答案：主轴异常振动原因分析：不平衡、不对中（与驱动电机或皮带轮）、不对轴（与安装配合件）、轴承故障（磨损、损坏）、齿轮啮合不良、轴弯曲、皮带问题（松弛、打滑、不平衡）、内部松动、外部负载冲击或干扰等。*判断振动来源和性质步骤：首先通过仪器测量振动的频率和幅值，与设备正常振动谱对比；分析振动频率是否与设备旋转频率、谐波、倍频、齿轮啮合频率等相关；结合振动部位和现象（如温度、噪音、游标卡尺测量），初步判断故障类型和位置；必要时进行轴承、齿轮等部件的专项检查。解析思路：考察对旋转机械主轴振动常见原因的分析能力，以及初步进行故障诊断的思路和方法。20.答案：设备某部位温度异常升高的可能原因：该部位摩擦加剧（润滑不良、磨损严重）、负载过大、通风不良导致散热困难、电机过载或线圈故障、轴承损坏或润滑不良、存在机械卡滞、外部热源影响、绝缘不良发热等。除温度外，还应关注：振动是否加剧、噪音是否变大、是否有异常气味（焦糊、烧蚀）、相关部件（如轴承、电机）是否有异常迹象、设备性能（如转速、压力、流量）是否下降。解析思路：考察对设备异常发热现象的多方面原因分析能力，并能联想到其他可能伴随出现的异常现象。第五部分：标准、规范与安全21.答案：表面粗糙度符号及其参数含义：*▽：基本符号，表示去除材料（如车、铣、磨）。*▽：基本符号加一短划，表示不去除材料（如铸、锻、焊）。*a：加工方法代号或纹理方向符号。*b：加工余量（mm）。*c：取样长度（mm）。*d：加工纹理方向符号（如：/垂直于视图/平行于视图/圆形/不规定）。*e：加工纹理特征符号（如：密实型/粗糙型）。*参数主要是轮廓算术平均偏差Ra（最常用）、轮廓最大高度Rz等，表示表面粗糙程度。解析思路：考察对机械图纸上表面粗糙度代号、参数及其含义的熟悉程度，这是重要的工程制图标准知识。22.答案：进行维修作业前进行风险辨识和制定安全措施的重要性体现在：*识别潜在危险源：能发现作业环境中可能存在的物理、化学、生物等危险因素，以及设备本身存在的潜在危险。*评估风险程度：判断危险事件发生的可能性和后果严重性，确定风险等级。*制定控制措施：针对识别出的风险，制定有效的预防或减缓措施（消除、替代、工程控制、管理控制、个体防护），将风险降低到可接受水平。*提高安全意识：过程本身能增强作业人员的安全意识。*保障人员安全：最终目的是防止事故发生，保障作业人员的人身安全，减少伤害和损失。解析思路：考察对安全管理体系中风险辨识与评估、制定控制措施环节重要性的理解。23.答案：本质安全：指通过设计（或工艺）使得设备或物质本身在正常或可预见的异常情况下具有内在的安全特性，即使发生故障也不会导致危险。体现本质安全理念的设计或维修方式：选用低能量释放的能源、采用intrinsicallysafe电气设备、使用不易燃易爆的材料、优化设备结构消除应力集中、进行冗余设计、采用自保护系统（如可燃气体泄漏自动熄火）等。解析思路：考察对“本质安全”概念的理解，并能举例说明如何在设计或维修中体现该理念。24.答案：在密闭空间内作业必须采取的安全防护措施：进入前必须进行强制通风，排除有害气体和降低氧含量；进行强制通风并持续监测空气质量（氧含量、有毒有害气体浓度）；落实进出管理制度，设置监护人员；作业人员佩戴合适的个体防护装备（如空气呼吸器、防护服、安全帽等）；穿戴合适的劳动防护用品；制定应急预案并配备应急物资；严格执行作业许可制度。解析思路：考察对密闭空间作业主要风险（缺氧、有毒有害气体、窒息）的防范措施的了解，需要掌握相关安全规范要求。25.答案：ISO13849-1标准定义功能安全等级（SIL）：依据安全功能失效时可能导致的后果严重性（死亡或重伤人数、环境或财产损失）以及安全功能失效概率（PFD）来划分，分为四个等级：*SIL1：最低等级，后果轻微，失效概率高。*SIL2：中等等级，后果较严重，失效概率中等。*SIL3：高等等级，后果严重，失效概率低。*SIL4：最高等级，后果非常严重（如大规模死亡或灾难性环境破坏），失效概率极低。*意义：为安全相关系统（如安全控制系统）提供一个量化的安全性能指标，帮助制造商和用户选择合适的安全保护水平，确保安全功能达到预期的可靠性和风险降低程度。解析思路：考察对ISO13849-1标准中SIL等级定义及其意义的理解。第六部分：综合应用（案例分析）26.答案：大型离心泵振动加剧、噪音增大、效率下降的可能原因及诊断解决步骤：*可能原因分析：*不平衡：转子（叶轮、轴）质量分布不均或叶轮磨损导致不平衡。*不对中：泵与电机（或减速机）轴心线不同轴。*耦合振动：泵与基础、支架或电机之间存在刚性连接导致的振动传递。*轴承问题：轴承磨损、损坏、润滑不良或安装不当。*齿轮问题：（如有齿轮传动）齿轮磨损、啮合不良、齿面点蚀或损坏。*流道问题：入口堵塞、出口堵塞或流道内存在固体颗粒（如沙石）。*