2025年新机械工程师试题及答案

2025年新机械工程师试题及答案一、单项选择题（10题，每题2分）1.材料在交变应力作用下发生破坏的主要原因是（）。A.塑性变形累积B.疲劳裂纹扩展C.蠕变失效D.腐蚀磨损答案：B2.渐开线直齿圆柱齿轮传动中，重合度ε的物理意义是（）。A.同时啮合的齿数B.平均啮合齿数C.齿廓接触点的轨迹长度D.载荷分配系数答案：B3.滚动轴承的基本额定寿命L₁₀是指（）。A.90%轴承的寿命B.10%轴承的寿命C.额定动载荷下的寿命D.额定静载荷下的寿命答案：A4.液压系统中，溢流阀的主要作用是（）。A.调节流量B.稳定系统压力C.防止反向流动D.增大输出力答案：B5.机械零件的可靠度R(t)与失效率λ(t)的关系是（）。A.R(t)=e^(-∫λ(t)dt)B.R(t)=1-λ(t)C.R(t)=λ(t)tD.R(t)=1/(1+λ(t))答案：A6.齿轮传动中，齿面接触疲劳强度设计的主要目的是防止（）。A.齿面磨损B.齿面胶合C.齿面点蚀D.轮齿折断答案：C7.螺纹连接中，采用双螺母防松属于（）。A.摩擦防松B.机械防松C.永久防松D.粘接防松答案：A8.带传动中，弹性滑动的主要原因是（）。A.带的预紧力不足B.带与带轮间的摩擦力不够C.带的弹性变形与拉力变化D.带轮包角过小答案：C9.轴的当量弯矩计算中，将扭矩乘以折合系数α的原因是（）。A.扭矩是静载荷B.扭矩是脉动循环载荷C.扭矩是对称循环载荷D.考虑扭转切应力与弯曲正应力的循环特性差异答案：D10.某钢材的持久极限σ₋₁=250MPa，循环特性r=-1，当工作应力为对称循环应力σₐ=200MPa时，其安全系数n为（）。A.1.25B.1.5C.2D.0.8答案：A（n=σ₋₁/σₐ=250/200=1.25）二、填空题（10题，每题2分）1.材料的弹性模量E表示材料在弹性变形阶段内，______与______的比值。（正应力；线应变）2.渐开线齿轮的基本参数包括齿数z、模数m、压力角α、齿顶高系数hₐ和______。（顶隙系数c）3.滚动轴承6208的内径尺寸是______mm。（40）4.液压油的粘度随温度升高而______，随压力增大而______。（降低；升高）5.机械振动按激励类型分为自由振动、______和自激振动。（受迫振动）6.螺纹连接的预紧力过大可能导致______或______。（螺栓断裂；被连接件压溃）7.齿轮传动的主要失效形式包括轮齿折断、齿面点蚀、______、齿面胶合和齿面磨损。（齿面塑性变形）8.带传动的最大有效拉力Fₑc与初拉力F₀、包角α和______有关。（摩擦系数f）9.轴的强度校核通常包括______校核、______校核和安全系数校核。（静强度；疲劳强度）10.机械系统的可靠性设计中，串联系统的可靠度R=______，并联系统的可靠度R=______。（各单元可靠度的乘积；1-各单元不可靠度的乘积）三、简答题（5题，每题6分）1.简述机械零件设计中“等强度设计”的含义及其工程意义。答案：等强度设计指零件各截面或各部位的工作应力相等或接近材料的许用应力，避免局部应力过高导致提前失效。工程意义：充分利用材料性能，减轻零件重量，降低成本，提高结构可靠性。2.为什么蜗杆传动需要设置散热装置？常用的散热措施有哪些？答案：蜗杆传动效率低（一般0.7-0.9），工作时产生大量热量，若散热不良会导致油温升高，油膜破坏，加剧磨损甚至胶合。散热措施：增加箱体散热面积（加散热片）、安装风扇强制冷却、在箱体内设置循环冷却管路、采用循环油润滑。3.简述滚动轴承组合设计中“两端固定”和“一端固定一端游动”两种支撑方式的适用场合。答案：两端固定：用于工作温度变化小、轴的伸缩量不大的短轴（跨距L≤300mm），两个轴承各限制一个方向的轴向位移，共同承受轴向载荷。一端固定一端游动：用于温度变化大、轴较长（L>300mm）的场合，固定端轴承承受双向轴向载荷并限制轴向位移，游动端轴承允许轴自由伸缩，避免热膨胀引起的附加应力。4.说明齿轮传动中“齿向修形”和“齿顶修缘”的目的。答案：齿向修形：修正齿宽方向的形状误差（如轴弯曲、轴承变形导致的载荷分布不均），使载荷沿齿宽均匀分布，减少偏载。齿顶修缘：修正齿顶附近的齿廓形状，减小轮齿进入和退出啮合时的冲击载荷，降低振动和噪声。5.列举三种常见的机械密封形式，并简述其工作原理。答案：①接触式机械密封（端面密封）：由动环和静环的端面紧密贴合，通过弹簧力和介质压力保持接触，形成密封面，阻止介质泄漏。②非接触式机械密封（间隙密封）：动环与静环间保持微小间隙（几微米），利用流体动压效应（如螺旋槽）产生压力，平衡介质压力，实现非接触密封，适用于高速高压场合。③迷宫密封：通过一系列环形齿与槽的间隙，使流体多次节流膨胀，降低压力，减少泄漏，属于非接触式，适用于高温、高速、清洁介质。四、计算分析题（3题，每题15分）1.某传动轴传递功率P=15kW，转速n=960r/min，轴的材料为45钢（σb=600MPa，σs=355MPa，σ₋₁=275MPa），许用弯曲应力[σ₋₁b]=60MPa，许用扭转切应力[τ]=35MPa。轴上有一键槽（单键，削弱系数kσ=1.6，kτ=1.3），试设计轴的最小直径（按扭转强度初算，再校核弯曲强度，假设扭转切应力为脉动循环）。解：①按扭转强度初算直径：扭矩T=9550×P/n=9550×15/960≈149.2N·m扭转切应力τ=T/(0.2d³)≤[τ]d≥³√(T/(0.2[τ]))=³√(149.2/(0.2×35))≈³√(21.31)≈2.77cm≈27.7mm，取d=30mm②校核弯曲强度（假设轴受纯扭转，实际可能有弯矩，此处假设弯矩M=0）：当量弯矩Me=√(M²+(αT)²)，α=0.6（脉动循环）Me=0.6×149.2≈89.5N·m弯曲应力σ=Me/(0.1d³)=89.5/(0.1×30³×10⁻⁹)=33.1MPa≤[σ₋₁b]=60MPa，安全。2.设计一对闭式软齿面直齿圆柱齿轮传动，已知传递功率P=10kW，小齿轮转速n₁=750r/min，传动比i=3，单向传动，载荷平稳，工作寿命10年（每年250天，每天8小时），小齿轮材料为40Cr（调质，硬度260HBS），大齿轮材料为45钢（调质，硬度220HBS），试计算小齿轮的分度圆直径d₁（接触疲劳强度公式：d₁≥[(2KT₁(u+1)/(φdu[σH]²))]^(1/3)，其中K=1.2，φd=0.8，u=i=3，[σH]₁=600MPa，[σH]₂=550MPa，T₁=9550×P/n₁）。解：①计算小齿轮扭矩T₁=9550×10/750≈127.3N·m=127300N·mm②取许用接触应力[σH]=550MPa（大齿轮硬度低）③代入公式：d₁≥[(2×1.2×127300×4)/(0.8×3×550²)]^(1/3)=[(1222080)/(726000)]^(1/3)≈1.188×100≈118.8mm，取d₁=120mm。3.某液压系统中，泵的额定流量Qp=25L/min，额定压力pp=6.3MPa，液压缸有效面积A=50cm²，负载F=25kN，回油背压p₂=0.5MPa，求：①液压缸的工作压力p₁；②泵的输出功率；③系统的效率（忽略管路损失）。解：①p₁=F/A+p₂=25000/0.005+0.5×10⁶=5.5MPa②泵的输出功率Pp=pp×Qp/60=6.3×25×10³/60≈2.625kW③液压缸输出功率Pc=F×v，v=Qp/(A×60)=25×10⁻³/(0.005×60)=0.0833m/s，Pc=25000×0.0833≈2082.5W，效率η=2082.5/2625≈79.3%五、综合应用题（1题，20分）某企业需设计一台小型带式输送机，要求输送速度v=1.2m/s，输送功率P=7.5kW，滚筒直径D=400mm，工作环境多粉尘，每天工作16小时，使用寿命5年（每年300天）。请完成以下设计任务：（1）确定电动机的转速和功率（考虑传动效率η=0.85，滚筒效率η₁=0.96）；（2）选择传动类型（带传动+齿轮传动或蜗杆传动），并说明理由；（3）简述滚筒轴的设计步骤（包括材料选择、载荷分析、强度校核方法）。答案：（1）电动机功率Pd=P/(η×η₁)=7.5/(0.85×0.96)≈9.19kW，取11kW。滚筒转速n滚筒=60v/(πD)=57.3r/min，假设总传动比i=15，电动机转速n电机≈860r/min，选