2026年机械设计-3D-打印综合技术考核题含答案

2026年机械设计+3D打印综合技术考核题含答案一、单选题（共10题，每题2分，合计20分）1.在机械设计中，用于连接两个轴并传递扭矩的元件是（）。A.螺栓B.齿轮C.联轴器D.凸轮答案：C解析：联轴器主要用于连接两轴并传递扭矩，常见于机床、汽车等设备中；螺栓用于紧固；齿轮用于变速；凸轮用于控制运动。2.3D打印中，选择性激光烧结（SLS）技术主要适用于哪种材料？（）A.光敏树脂B.聚合物粉末C.金属丝材D.水性凝胶答案：B解析：SLS技术通过激光熔融聚合物粉末成型，广泛应用于航空航天、医疗等高精度领域。3.机械设计中，提高零件疲劳寿命的主要方法是（）。A.增大截面尺寸B.减小表面粗糙度C.提高工作温度D.减少载荷变化答案：B解析：表面粗糙度会影响应力集中，减小粗糙度可降低疲劳裂纹的产生。4.3D打印中，FDM（熔融沉积成型）技术的优点是（）。A.高精度复杂结构成型B.快速原型制作成本低C.金属部件成型效率高D.无需支撑结构答案：B解析：FDM适合快速原型制作，成本较低，但精度和效率不如SLS或SLA。5.机械设计中，静载荷下强度计算的主要依据是（）。A.屈服强度B.疲劳极限C.弹性模量D.泊松比答案：A解析：静载荷下零件的破坏主要源于屈服，故以屈服强度为基准。6.3D打印中，光固化成型（SLA）技术的分辨率可达（）。A.50μmB.100μmC.200μmD.500μm答案：A解析：SLA技术精度高，分辨率可达微米级别，适合精密模型制作。7.机械设计中，零件的热处理方法不包括（）。A.淬火B.回火C.渗碳D.电镀答案：D解析：淬火、回火、渗碳均为热处理工艺，电镀属于表面处理。8.3D打印中，金属3D打印常用的激光器类型是（）。A.氩离子激光器B.二极管激光器C.氦氖激光器D.氩弧焊机答案：A解析：金属3D打印多采用高功率激光器，如氩离子激光器。9.机械设计中，用于承受弯曲载荷的零件是（）。A.轴B.连杆C.齿轮D.螺旋桨答案：D解析：螺旋桨主要承受弯曲载荷，其他选项多承受扭转或剪切载荷。10.3D打印中，粉末床熔融技术（PBF）的典型设备是（）。A.激光雕刻机B.电子束熔炼炉C.等离子切割机D.激光划线机答案：B解析：PBF技术（如EBM）需高能束熔融，电子束熔炼炉是典型设备。二、多选题（共5题，每题3分，合计15分）1.机械设计中，影响零件疲劳寿命的因素包括（）。A.材料缺陷B.载荷波动C.环境温度D.表面粗糙度E.维护不当答案：A、B、C、D解析：疲劳寿命受材料、载荷、环境、表面状态等多因素影响。2.3D打印中，增材制造的优势包括（）。A.减少材料浪费B.快速定制化生产C.成型复杂结构D.降低模具成本E.提高零件强度答案：A、B、C、D解析：增材制造可减少浪费、快速定制、成型复杂结构、降低模具成本，但未必提高强度。3.机械设计中，零件的失效形式包括（）。A.疲劳断裂B.塑性变形C.蠕变D.脆性断裂E.磨损答案：A、B、C、D、E解析：失效形式多样，包括疲劳、塑性变形、蠕变、脆断、磨损等。4.3D打印中，影响打印精度的因素包括（）。A.激光功率B.打印速度C.材料收缩率D.喷嘴直径E.温度控制答案：C、D、E解析：材料收缩、喷嘴直径、温度控制直接影响精度，激光功率和速度影响效率。5.机械设计中，提高零件刚度的方法包括（）。A.增大截面尺寸B.合理布局支撑结构C.使用高弹性模量材料D.减少连接节点E.增加预紧力答案：A、B、C解析：刚度与截面尺寸、支撑结构、材料模量相关，预紧力影响稳定性。三、判断题（共10题，每题1分，合计10分）1.机械设计中，静载荷下零件的强度计算需考虑安全系数。（√）2.3D打印中，光固化成型（SLA）技术适用于金属部件制造。（×）3.疲劳极限是材料在循环载荷下不发生断裂的最大应力。（√）4.机械设计中，所有零件都必须进行热处理以提高性能。（×）5.联轴器主要用于连接两轴并传递扭矩，无需考虑对中。（×）6.金属3D打印中，电子束熔炼（EBM）技术可制造大型零件。（√）7.机械设计中，零件的表面粗糙度越小越好。（×）8.3D打印中，FDM技术适合制造精密模具。（×）9.静载荷下，零件的应力计算可忽略惯性力。（√）10.机械设计中，所有零件的失效都会导致设备停机。（×）答案：1.√2.×3.√4.×5.×6.√7.×8.×9.√10.×四、简答题（共5题，每题5分，合计25分）1.简述机械设计中强度计算的基本原理。答案：强度计算基于材料力学，通过分析零件在载荷下的应力状态，确保其工作应力低于材料的许用应力，防止屈服或断裂。主要公式包括拉伸、弯曲、剪切强度校核。2.3D打印中，SLA技术与SLS技术的区别是什么？答案：SLA使用光固化树脂，精度高但材料选择有限；SLS使用聚合物粉末，可成型金属部件，无需支撑结构，但精度较低。3.机械设计中，提高零件疲劳寿命的常用措施有哪些？答案：包括提高表面光洁度、消除应力集中（如倒角）、合理选择材料、采用热处理（如淬火）、优化载荷分布等。4.3D打印中，金属3D打印的工艺流程有哪些？答案：主要包括粉末制备、铺粉、激光熔融、冷却凝固、后处理等步骤，常用技术如选择性激光熔化（SLM）或电子束熔炼（EBM）。5.机械设计中，零件的刚度与强度有何区别？如何提高刚度？答案：刚度指抵抗变形的能力，强度指抵抗破坏的能力。提高刚度的方法包括增大截面尺寸、合理布局支撑结构、使用高弹性模量材料等。五、计算题（共3题，每题10分，合计30分）1.某轴受扭矩T=1500N·m，轴的直径d=50mm，材料的许用剪应力[τ]=60MPa，试校核轴的强度。答案：扭矩公式：τ=T/(πd³/16)=1500/(π×50³/16)≈61.1MPa由于61.1MPa>60MPa，轴强度不足，需增大直径或提高材料强度。2.3D打印中，某零件使用SLA技术成型，层厚设定为100μm，打印速度为5mm/s，材料收缩率为1%，计算理论打印精度。答案：层厚精度：100μm×1%≈1μm实际精度≈层厚精度+打印速度影响（忽略）≈1μm。3.机械设计中，某零件受拉伸载荷F=5000N，截面积A=100mm²，材料的弹性模量E=200GPa，泊松比ν=0.3，计算零件的应变和横向变形。答案：拉伸应变：ε=F/A/(E)=5000/(100×200×10³)=0.0025横向变形：ε_trans=-ν×ε=-0.3×0.0025=-0.00075。六、论述题（共1题，15分）结合机械设计和3D打印技术，论述增材制造在复杂结构零件制造中的优势与挑战。答案：优势：1.复杂结构：3D打印可制造传统工艺难以成型的复杂几何形状，如内部通道、点阵结构等，提高零件性能（如轻量化、多材料融合）。2.快速迭代：设计-打印周期短，便于模具和原型验证，降低研发成本。3.按需制造：减少材料浪费，适合小批量、定制化生产，如医疗植入物、个性化工具。挑战：1.精度限制：SLA精度高但表面质量需后处理；金属3D打印易出现孔隙、应力集中