机械设计与制造专业初级职称考试试题及答案

机械设计与制造专业初级职称考试试题及答案考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、单项选择题（每题1分，共20分。下列每题的选项中，只有一项是符合题意的，请将正确选项的代表字母填在题后的括号内。）1.一刚体在平面内运动，其上某点A到固定点O的距离保持不变，则该刚体做（）。A.直线运动B.曲线运动C.匀速圆周运动D.平动或转动2.材料的强度极限σb与屈服极限σs之比值（σb/σs）是衡量材料塑性好坏的指标之一，该比值越大，通常表示材料（）。A.塑性越好B.塑性越差C.强度越高D.硬度越大3.在机械设计中，选择标准件（如螺栓、轴承）的主要目的是（）。A.降低设计难度B.提高设备可靠性C.降低制造成本D.以上都是4.一对标准直齿圆柱齿轮，其模数m=4mm，齿数z1=20，z2=60，则该对齿轮传动的传动比iH=（）。A.1/3B.3C.15D.1/155.平键连接主要用于传递（）。A.轴向力B.扭矩C.径向力D.横向力6.下列哪种热处理工艺能使钢的强度和硬度显著提高，但塑性和韧性显著降低？（）A.退火B.正火C.淬火D.回火7.铸造工艺适用于制造（）。A.精密、小批量零件B.大型、形状复杂的零件C.线性运动机构D.高速旋转零件8.金属切削加工中，刀具的刃倾角γo的主要作用是（）。A.影响切削力B.控制切屑流向C.影响切削速度D.决定前角大小9.下列三种常用测量长度量具中，精度最高的是（）。A.游标卡尺B.千分尺C.钢直尺D.水平仪10.评定一批零件尺寸均匀程度的指标是（）。A.最大实体尺寸B.最小实体尺寸C.公差D.形位公差11.机器中用于传递运动和动力，并能实现一定速度和方向变换的装置称为（）。A.齿轮机构B.连杆机构C.机构D.机械12.液压传动系统中，能将液压能转换为机械能的元件是（）。A.液压泵B.液压缸C.液压阀D.液压辅件13.在公差与配合中，孔的尺寸公差带位于基本尺寸之上时，称为（）。A.基孔制B.基轴制C.间隙配合D.过盈配合14.对轴进行表面淬火处理，主要目的是提高轴的（）。A.材料塑性B.心部强度C.表面硬度和耐磨性D.抗扭刚度15.数控（NC）加工中，G代码主要用于控制（）。A.机床的辅助动作B.刀具的移动轨迹C.主轴转速和进给速度D.刀具补偿16.在机械加工工艺过程中，安排热处理工序的主要目的之一是（）。A.提高零件的加工精度B.消除内应力，改善加工性能C.提高零件的表面粗糙度D.增加零件的表面硬度17.通常情况下，影响切削速度v主的主要因素是（）。A.刀具材料B.工件材料C.刀具前角γoD.进给量f18.用于将旋转运动转换为直线往复运动的机构是（）。A.齿轮机构B.凸轮机构C.连杆机构D.液压缸19.焊接是一种主要的（）连接方法。A.可拆卸B.不可拆卸C.半永久性D.以上都是20.CAD技术的核心功能之一是（）。A.产品设计B.工艺规划C.设备管理D.成本核算二、判断题（每题1分，共10分。请将判断结果（对/错）填在题后的括号内。）1.力的平行四边形法则适用于任意刚体。（）2.灰铸铁具有良好的铸造性能和切削加工性能，常用于制造机床床身、齿轮箱体等零件。（）3.在机械设计中，一般优先选用基孔制配合。（）4.细长轴加工时，容易产生弯曲变形，主要原因是轴向力较大。（）5.液压传动具有功率密度大、传动平稳、易于实现自动控制等优点。（）6.淬火后的钢件必须立即进行回火处理，否则会产生很大的内应力，甚至导致开裂。（）7.测量基准是测量过程中用来确定被测尺寸的起点或依据。（）8.机构是实现预期运动规律变换的机械系统。（）9.线性回归分析是数据分析中的一种常用方法，可以用来拟合变量之间的线性关系。（）10.数控机床按控制轨迹分类，可分为点定位控制机床和轮廓控制机床。（）三、简答题（每题5分，共30分。）1.简述低碳钢和合金钢在力学性能上的主要区别。2.简述滑动轴承和滚动轴承各自的主要优缺点。3.简述切削加工中，影响刀具磨损的主要因素有哪些？4.什么是表面粗糙度？评定表面粗糙度的主要参数有哪些？5.简述液压泵和液压马达在结构和功能上的主要区别。6.简述机械加工工艺规程制定的基本原则。四、计算题（每题10分，共20分。）1.如图所示（此处无图，请想象一个简单的悬臂梁受力情况），一悬臂梁AB，长L=2m，自由端B处受集中力F=10kN，力F与梁的夹角α=30°。求固定端A处的支座反力Rx和Ry（请自行设定力的单位，并给出计算过程和结果）。2.一对标准直齿圆柱齿轮，模数m=3mm，齿数z1=20，z2=80，中心距a=210mm。试计算该对齿轮的啮合角α'（假设为标准安装，请给出计算过程和结果）。五、论述题（10分。）试论述机械设计中进行强度计算和刚度计算的目的及其相互关系。试卷答案一、单项选择题1.D2.B3.D4.B5.B6.C7.B8.B9.B10.C11.C12.B13.D14.C15.B16.B17.B18.B19.B20.A解析：1.刚体上一点到固定点距离不变，该点做圆周运动，刚体可能围绕该点转动，也可能围绕该固定点平动，故为平动或转动。2.塑性好坏通常用延伸率、断面收缩率等表示，σb/σs比值大，表示材料发生显著塑性变形后才断裂，即塑性越好。3.使用标准件可节省设计时间，提高设计效率；标准件由专业工厂大批量生产，质量稳定可靠，成本较低；选用标准件也便于互换和维修。故选D。4.iH=z2/z1=60/20=3。5.平键连接主要用于传递轴与轮毂之间的扭矩。6.淬火是将钢件加热到临界温度Ac3或Ac1以上某一温度，保温一定时间，然后快速冷却（通常在水中或油中），得到高硬度和高强度的马氏体组织。淬火显著提高强度硬度，但塑性和韧性降低。7.铸造工艺适合制造形状复杂、尺寸较大的零件，尤其适合单件小批量生产。8.刃倾角γo主要影响切削刃的倾斜程度，控制切屑流出的方向，改善排屑条件。9.千分尺（包括外径千分尺、内径千分尺等）的测量精度通常在0.01mm或更高，远高于游标卡尺（0.02mm或0.05mm）和钢直尺（1mm）。10.公差是允许尺寸的变动范围，它直接反映了零件尺寸的均匀程度或精度。11.机构是指用来传递运动和力，并能实现一定速度和方向变换的机械系统。12.液压缸是将液压能转换为直线往复运动的机械能的元件。13.孔的尺寸公差带位于基本尺寸之上，称为基孔制，基孔制中孔的基本偏差为H。14.表面淬火是仅对零件表面进行淬火处理，以提高表面的硬度和耐磨性，而心部保持原有的强度和韧性。15.G代码是数控加工程序中的准备功能代码，主要用于控制机床的坐标系、插补方式、辅助功能等，是控制刀具移动轨迹的基础指令。16.热处理可以改善材料的切削加工性能（如退火、正火），消除毛坯制造或加工过程中产生的内应力，防止零件变形。17.切削速度v主主要受工件材料切削加工性的影响，不同材料允许的切削速度差异很大。18.凸轮机构是利用凸轮的轮廓形状使从动件实现预期运动规律（如旋转运动转换为往复直线运动）的机构。19.焊接是通过加热或加压，或两者并用，使两个分离的工件产生原子间结合的连接方法，属于不可拆卸连接。20.CAD（计算机辅助设计）的主要功能是利用计算机进行产品设计和绘图。二、判断题1.错2.对3.对4.错(主要原因是弯曲刚度小，受弯曲力矩影响)5.对6.对7.对8.对9.对10.对解析：1.力的平行四边形法则适用于刚体，但刚体上各点的位移可能不同，对于变形体，其内部各点受力后会产生变形，力的合成需考虑变形体平衡。2.灰铸铁含碳量较高，组织中有片状石墨，使其具有较好的铸造性能（流动性好）和切削加工性能（易切削），且减震性好，成本较低，广泛用于制造机床床身、箱体等承受载荷不大、要求不高的重要零件。3.基孔制是指基本偏差为H的孔（孔的公差带下限等于基本尺寸），与不同基本偏差的轴形成各种配合。基轴制是指基本偏差为h的轴（轴的公差带上限等于基本尺寸），与不同基本偏差的孔形成各种配合。通常情况下，由于孔比轴难加工，优先采用基孔制，以减少孔的规格种类。4.细长轴加工时，容易产生弯曲变形的主要原因是刚度小（惯性矩小），在切削力（特别是纵车时的背向力）或自重作用下容易发生弯曲。5.液压传动利用液体（油）作为工作介质传递能量，具有功率密度大（单位体积传递功率大）、传动平稳无冲击、易于实现无级调速和自动控制、过载保护方便等优点。6.淬火过程中快速冷却会在钢件内部产生很大的内应力，若不及时回火消除这些应力，零件可能在使用中发生变形甚至开裂，回火是淬火后的必要工序。7.测量基准是测量过程中用于确定被测对象尺寸或几何量相对位置的依据或起点，是进行测量的基础。8.机构是由若干构件通过运动副连接起来，能够传递运动和力的系统，其核心功能是实现预期的运动规律变换。9.线性回归分析是一种统计方法，通过建立变量之间的线性数学模型来分析变量间的相关关系，并进行预测或估计。10.数控机床按控制运动轨迹分类，分为仅控制机床移动点位置的位置控制（点定位控制）机床，如数控钻床；以及控制刀具或工作台按给定轨迹运动（轮廓控制）机床，如数控铣床、车床。三、简答题1.低碳钢含碳量较低（通常小于0.25%），强度和硬度相对较低，但塑性和韧性较好，易于进行冷塑性变形和切削加工。合金钢则通过加入合金元素来改善或提高钢的某种或多种性能，如强度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性等，通常强度和硬度比低碳钢高，但塑性和韧性可能降低（取决于合金元素种类和含量）。2.滑动轴承优点：结构简单、制造和维修方便、成本较低、承载能力大、可承受冲击载荷、高速运转稳定性好。缺点：摩擦损失较大、磨损后难以调整间隙、润滑要求高、有相对运动时产生摩擦热。滚动轴承优点：摩擦阻力小、启动灵敏、效率高、径向尺寸小、易于润滑和维护。缺点：抗冲击能力较差、高速性能受限制、极限转速不高、对安装精度要求高、成本较高。3.影响刀具磨损的主要因素包括：工件材料（硬度、化学成分）、切削参数（切削速度、进给量、切削深度）、刀具材料、切削液、环境温度和湿度等。其中，工件材料是主要因素，切削参数对磨损速度影响显著。4.表面粗糙度是指加工表面上具有的较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特性。评定表面粗糙度的主要参数有：轮廓算术平均偏差Ra（最常用）、轮廓最大高度Rz、轮廓微观平均高度Ry等。5.液压泵是将机械能（驱动其转动的动力源能量）转换为液压能（压力能和动能）的能量输出元件，是液压系统的核心动力源。液压马达是将液压能转换回机械能（输出旋转运动和扭矩）的执行元件，相当于反向工作的液压泵。6.机械加工工艺规程制定的基本原则：保证零件加工质量（达到图纸要求的精度和表面粗糙度）；提高生产效率（合理安排工序，采用高效工艺）；降低生产成本（合理选择设备和工艺方法，减少工时和材料消耗）；确保生产安全；考虑车间实际条件（设备、工装、人员、场地等）。四、计算题1.解析：悬臂梁受力分析：F=10kN，α=30°Fx=F*cos(α)=10*cos(30°)=10*(√3/2)=5√3kN（向右）Fy=F*sin(α)=10*sin(30°)=10*(1/2)=5kN（向下）根据静力学平衡方程：ΣFx=0:Rx-Fx=0=>Rx=Fx=5√3kNΣFy=0:Ry-Fy=0=>Ry=Fy=5kNΣM_A=0(绕A点取矩):M_A-Fy*L-Fx*L=0M_A=Fy*L+Fx*L=5*2+5√3*2=10+10√3kN·m答：固定端A处的支座反力Rx=5√3kN（向右），Ry=5kN（向上），支座反力矩M_A=10+10√3kN·m（逆时针）。*(注：力的单位可设为kN，反力矩单位为kN·m)*2.解析：标准直齿圆柱齿轮，中心距a=m*(z1+z2)/2已知a=210mm,m=3mm,z1=20,z2=80模数m=3mm分度圆直径d1=m*z1=3*20=60mm分度圆直径d2=m*z2=3*80=240mm理论中心距a_theory=(d1+d2)/2=(60+240)/2=300/2=150mm题目给出的中心距a=210mm≠a_theory=150mm，说明该对齿轮不是标准安装。啮合角α'与中心距a的关系为：a=a'*cos(α')其中标准压力角α=20°所以210=a'*cos(20°)a'=210/cos(20°)≈210/0.9397≈224.43mm由于a'>a_theory，说明该对齿轮采用了正传动（中心距大于理论中心距），此时啮合角α'大于标准压力角