机械工程专业机械设计制造及其自动化考试试题及答案

机械工程专业机械设计制造及其自动化考试试题及答案考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共10分）1.在机械设计中，通常将工作应力低于材料屈服极限的设计称为（）。A.疲劳设计B.安全设计C.强度设计D.刚度设计2.对于重要的螺栓连接，通常采用（）防松。A.液压防松B.金属丝防松C.弹簧垫圈防松D.止动垫片防松3.下列哪种加工方法属于特种加工？（）A.车削B.铣削C.电火花加工D.磨削4.在机械传动中，带传动的主要失效形式是（）。A.轴的疲劳断裂B.带的疲劳断裂C.带的磨损D.齿轮的磨损5.下列传感器中，主要用于检测位移的是（）。A.温度传感器B.压力传感器C.光电编码器D.流量传感器二、填空题（每空1分，共15分）1.机械设计的基本要求通常包括______、______、______、______和美观等。2.零件的疲劳破坏通常起源于微小的______。3.机械加工中，切削用量通常包括切削速度______、进给量______和切削深度______。4.液压传动系统中的动力元件是______，执行元件是______。5.金属材料的强度指标主要有______和______。三、简答题（每题5分，共10分）1.简述机械零件疲劳破坏的过程。2.简述影响切削效率的主要因素有哪些？四、计算题（每题10分，共20分）1.某轴承受扭矩T=800N·m，轴的材料许用剪应力[τ]=60MPa，试按强度条件初步确定该轴的直径（假设轴为圆形截面）。2.某机床主轴箱采用斜齿轮传动，已知主动轮模数m=3mm，齿数z1=20，压力角α=20°，螺旋角β=15°，转速n1=1450r/min。试计算从动轮的转速n2（假设传动比恒定）。五、分析题（每题12分，共24分）1.分析影响机械制造精度的主要因素有哪些？并提出相应的提高精度的措施。2.简述液压系统中的基本组成部分及其功能。试卷答案一、选择题1.B解析：安全设计是指在保证机器安全可靠工作的前提下，将零件的工作应力控制在材料的许用应力范围内，通常低于屈服极限。2.B解析：金属丝防松（如双头螺栓）利用金属丝与被连接件之间的摩擦力或变形锁紧来防松，可靠性高，常用于重要连接。3.C解析：电火花加工利用脉冲放电腐蚀原理去除材料，适用于加工高硬材料、复杂型腔等，属于特种加工范畴。车削、铣削、磨削属于常规切削加工。4.B解析：带传动的主要失效形式是带的疲劳破坏、打滑和磨损。其中，带的疲劳断裂是因循环应力导致带材料疲劳。5.C解析：光电编码器通过光电原理检测物体位置或位移，是常用的位移传感器。温度、压力、流量传感器分别检测温度、压力、流量等物理量。二、填空题1.可靠性、经济性、工艺性、标准化解析：机械设计的基本要求是确保产品能在规定时间内、规定条件下正常工作（可靠性），成本低廉（经济性），易于制造和装配（工艺性），并符合标准化要求（标准化），有时也考虑美观。2.微小的裂纹解析：疲劳破坏通常起源于材料内部或表面的微小裂纹，在循环应力的作用下，裂纹逐渐扩展直至断裂。3.切削速度、进给量、切削深度解析：这三个参数共同决定了切削过程中的切削力、切削热和加工效率，是描述切削过程的基本要素。4.液压泵、液压缸（或液压马达）解析：液压泵是将机械能转换为液压能的动力元件；液压缸（或液压马达）是将液压能转换为直线（或旋转）机械能的执行元件。5.屈服极限、强度极限解析：屈服极限是材料开始发生显著塑性变形的应力；强度极限是材料在断裂前能承受的最大应力，是衡量材料强度的重要指标。三、简答题1.疲劳破坏的过程通常包括：裂纹萌生、裂纹扩展和最终断裂三个阶段。首先，在零件表面或内部缺陷处应力集中部位产生微小的初始裂纹。随后，在循环应力的作用下，裂纹逐渐扩展。最后，当裂纹扩展到一定程度，剩余的截面不足以承受外加载荷时，零件发生突然断裂。2.影响切削效率的主要因素有：切削用量（特别是切削速度和进给量）、刀具几何参数（如前角、后角）、工件材料性能、切削液的使用等。增大切削速度和进给量可以提高金属切除率，从而提高效率，但需考虑刀具寿命和加工成本。合理的刀具几何参数和良好的切削条件也有助于提高效率。四、计算题1.解：按强度条件，轴的直径d需满足τ=T/(Wp)，其中Wp为极惯性矩，对于圆形截面Wp=(πd^3)/16。许用应力[τ]=60MPa=60N/mm^2，扭矩T=800N·m=800000N·mm。[τ]≥T/(Wp)=16T/πd^360≥16*800000/(πd^3)d^3≥16*800000/(60π)d^3≥1333333.33/πd^3≥424444.44mm^3d≥(424444.44)^(1/3)π^(1/3)d≥76.4mm取标准直径，可取d=80mm。解析思路：根据扭转强度条件τ=T/Wp，其中Wp为圆形截面的极惯性矩。代入扭矩T和许用应力[τ]，解出所需的最小直径d。注意单位统一，最终结果取标准值。2.解：对于定传动比齿轮传动，传动比i=z2/z1=n1/n2。已知z1=20,z2=40(因i=20/40=1/2),n1=1450r/min。n2=n1*(z1/z2)=1450*(20/40)=1450*0.5=725r/min。解析思路：利用定传动比齿轮传动的转速比关系n1/n2=z2/z1。已知主动轮转速n1、齿数z1和z2，可直接计算从动轮转速n2。五、分析题1.影响机械制造精度的主要因素包括：工件材料性能（如内应力、组织不均匀性）、机床精度与刚度、刀具磨损、工艺系统变形（热变形、弹性变形）、测量误差、夹具误差以及环境因素（温度、振动等）。提高精度的措施：选用合适的材料并消除内应力；提高机床的制造精度和刚度；选用精密刀具并保持锋利；优化加工工艺参数；采用高精度测量工具；使用高精度夹具；控制加工环境（恒温、防振）；采用误差补偿技术等。2.液压系统中的基本组成部分及其功能：*液压泵：将电动机的机械能转换为液压油的压力能，是系统的动力源。*液压缸（或液压马达）：将液压油的压力