(2025年)大学课程《工程机械》试题及答案

(2025年)大学课程《工程机械》试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.工程机械柴油机与汽油机的核心差异在于（）。A.燃料类型不同B.点火方式不同C.冲程数量不同D.冷却系统结构不同2.液力变矩器在工程机械传动系统中的主要作用是（）。A.增大扭矩并固定传动比B.隔离发动机振动但无法变速C.传递动力并实现无级变速增扭D.直接连接发动机与驱动桥3.液压系统中，用于控制执行元件运动方向的关键元件是（）。A.溢流阀B.节流阀C.换向阀D.变量泵4.挖掘机工作装置中，直接完成土壤挖掘动作的部件是（）。A.动臂B.斗杆C.铲斗D.回转平台5.装载机采用铰接式车架的主要目的是（）。A.提高行驶速度B.减小转弯半径C.增强承载能力D.简化传动结构6.工程机械发动机冒蓝烟的常见原因是（）。A.燃油燃烧不充分B.冷却液进入燃烧室C.机油进入燃烧室D.空气滤清器堵塞7.液压油污染度等级ISO4406中，“20/18/15”表示（）。A.大于4μm、6μm、14μm的颗粒数等级B.大于2μm、5μm、10μm的颗粒数等级C.油液粘度等级D.油液抗氧化性能等级8.推土机作业时，影响其切土阻力的主要因素不包括（）。A.土壤含水率B.推土铲切入深度C.发动机额定功率D.土壤颗粒级配9.下列不属于工程机械电气系统核心功能的是（）。A.发动机启动控制B.液压油温监测C.工作装置位置反馈D.传动油压力调节10.电动工程机械相比传统燃油机械的优势不包括（）。A.低噪音B.零尾气排放C.初始购置成本低D.维护周期长二、填空题（每题2分，共20分）1.工程机械发动机常用的两种空气滤清器是______和______。2.液压系统中，将机械能转换为液压能的元件是______，将液压能转换为机械能的元件是______。3.挖掘机的三大工作装置包括动臂、______和______。4.装载机的典型作业循环包括铲装、______、______和返回四个阶段。5.工程机械传动系统的基本类型有机械传动、液力机械传动、______和______。6.液压油的主要性能指标包括粘度、______、______和抗泡沫性。7.推土机按行走方式可分为______推土机和______推土机。8.发动机润滑系统的主要作用是润滑、冷却、______和______。9.工程机械液压系统中，常用的密封形式有______密封和______密封。10.电动工程机械动力系统的核心部件是______和______。三、简答题（每题8分，共40分）1.简述液力机械传动与全液压传动的优缺点及适用场景。2.分析挖掘机液压系统中“复合动作卡顿”的可能原因及排查方法。3.说明装载机工作装置“转斗无力”的故障诊断流程（至少列出4个可能原因）。4.对比四冲程柴油机与二冲程柴油机的结构差异及性能特点。5.列举工程机械液压系统污染的主要来源，并提出3项控制污染的措施。四、计算题（每题10分，共20分）1.某液压挖掘机斗杆液压缸内径D=120mm，活塞杆直径d=60mm，系统工作压力p=25MPa，流量Q=80L/min。求：（1）液压缸伸出时的推力；（2）液压缸伸出时的速度（保留两位小数）。（注：π取3.14）2.某轮式装载机采用六缸四冲程柴油机，缸径D=110mm，行程S=125mm，标定转速n=2200r/min，有效功率Pe=120kW。求该发动机的平均有效压力pme（单位：MPa，保留两位小数）。（提示：Pe=(pme×Vh×n×i)/(30×τ)，其中Vh为单缸排量，τ为冲程数，i为气缸数）五、综合分析题（20分）某工地一台Cat320挖掘机出现“动臂提升缓慢且伴随异响”故障，试结合工程机械结构与液压系统原理，分析可能的故障原因（至少6项），并设计排查步骤。答案一、单项选择题1.B2.C3.C4.C5.B6.C7.A8.C9.D10.C二、填空题1.干式滤清器；湿式滤清器2.液压泵；液压马达/液压缸3.斗杆；铲斗4.转运；卸载5.液压传动；电传动6.粘温特性；抗氧化性7.履带式；轮式8.清洁；密封9.动；静10.动力电池；驱动电机三、简答题1.液力机械传动优点：传动平稳、能自动适应负载变化、过载保护能力强；缺点：传动效率较低（约80%-85%）、结构复杂。适用于重载、工况多变的机械（如装载机、推土机）。全液压传动优点：调速范围大、布局灵活、可实现精确控制；缺点：成本高、对油液污染敏感、高温易泄漏。适用于需要高精度动作的机械（如挖掘机、高空作业平台）。2.可能原因：（1）液压泵输出流量不足（磨损或变量机构故障）；（2）多路阀内部泄漏或阀杆卡滞；（3）先导控制系统压力不足（先导泵故障或溢流阀设定值低）；（4）液压油粘度过高或污染导致阀组动作不流畅；（5）发动机功率不足导致泵输入扭矩不够。排查方法：①检测液压泵出口压力和流量；②拆检多路阀阀芯配合间隙；③测量先导系统压力；④检查油液粘度和污染度；⑤测试发动机输出功率。3.诊断流程：①检查液压油箱油位是否过低（油位不足导致吸空）；②检测转斗油缸活塞密封是否损坏（内泄漏导致推力下降）；③测试转斗换向阀压力损失（阀口磨损或堵塞）；④检查液压泵输出流量（泵内泄或配流盘磨损）；⑤校验系统溢流阀设定压力（压力不足导致无法建立高压）。4.结构差异：二冲程柴油机无进排气门，通过气缸壁上的扫气口换气；四冲程柴油机有独立的进排气系统和配气机构。性能特点：二冲程功率密度高（相同排量下功率约为四冲程的1.5倍），但燃油消耗率高、排放差；四冲程热效率高（约35%-45%）、排放更优，适用于工程机械等对经济性和可靠性要求高的场景。5.污染来源：（1）制造/装配过程残留的金属屑、灰尘；（2）运行中元件磨损产生的颗粒；（3）外界侵入的灰尘、水分；（4）油液氧化产生的胶质。控制措施：①严格清洗元件和系统；②安装高精度过滤器（如10μm以下滤芯）；③定期更换液压油并检测污染度；④加强密封防止外界杂质侵入。四、计算题1.（1）液压缸伸出时推力F=p×A=p×π(D²-d²)/4=25×10⁶Pa×3.14×(0.12²-0.06²)/4=25×10⁶×3.14×(0.0144-0.0036)/4=25×10⁶×3.14×0.0108/4≈211.95×10³N=211.95kN。（2）伸出速度v=Q/(A×60)=80L/min=80×10⁻³m³/min=80×10⁻³/60m³/s；A=π(D²-d²)/4=3.14×(0.12²-0.06²)/4=0.0108×3.14/4≈0.008478m²；v=(80×10⁻³/60)/0.008478≈0.001333/0.008478≈0.157m/s≈0.16m/s。2.单缸排量Vh=πD²S/4=3.14×(0.11m)²×0.125m/4≈3.14×0.0121×0.125/4≈0.001187m³=1.187L；总排量Vh总=Vh×i=1.187×6=7.122L=7.122×10⁻³m³；由Pe=(pme×Vh总×n)/(30×τ)（四冲程τ=4），得pme=Pe×30×τ/(Vh总×n)=120×10³W×30×4/(7.122×10⁻³m³×2200r/min)。注意单位转换：n=2200r/min=2200/60r/s≈36.67r/s，但公式中n单位为r/min，故直接代入：pme=120×30×4/(7.122×2200)=14400/(15668.4)≈0.92MPa（计算过程中保留更多小数位后结果约为0.917MPa，取0.92MPa）。五、综合分析题可能故障原因：（1）动臂液压缸内部泄漏（活塞密封损坏，高压腔与低压腔串油）；（2）主液压泵磨损（输出流量不足，导致提升速度慢）；（3）动臂换向阀卡滞或阀口磨损（流量分配不均或内泄）；（4）液压油粘度过低（高温导致油膜破坏，泄漏增加）；（5）先导阀故障（先导压力不足，换向阀无法完全打开）；（6）发动机功率不足（转速下降，泵输入扭矩不足）；（7）动臂油缸销轴磨损（机械卡滞导致异响）；（8）液压系统混入空气（气穴现象引起异响和动作缓慢）。排查步骤：①检查发动机转速（空载/负载下是否稳定，排除动力源问题）；②测量主系统压力（溢流阀设定压力是否正常，判断