2026年机械设计工程师专业技能测试机械零件设计与制造题

2026年机械设计工程师专业技能测试机械零件设计与制造题一、单选题（每题2分，共20题）注：每题只有一个正确答案。1.在进行机械零件的疲劳强度计算时，若材料在循环应力下的持久极限为σ_e，则对称循环下的疲劳极限σ_r为多少？A.σ_eB.σ_e/2C.σ_e√3/2D.σ_e/√22.轴类零件的键连接中，平键连接适用于传递什么载荷？A.扭转载荷B.拉伸载荷C.剪切载荷D.挤压载荷3.螺纹连接中，防松措施不包括以下哪项？A.开口销B.止动垫片C.涂防松胶D.金属丝缠绕4.在机械设计中，齿轮齿面接触强度计算中，接触应力公式中的弹性系数与以下哪个因素无关？A.材料的弹性模量B.齿轮的模数C.材料的泊松比D.齿轮的齿宽5.滚动轴承的预紧目的是什么？A.提高轴承寿命B.减小轴承摩擦C.增强轴承刚性D.以上都是6.在机械设计中，铸铁材料常用于制造哪些零件？A.轴类零件B.箱体类零件C.连杆零件D.以上都是7.零件的热处理工艺中，淬火的主要目的是什么？A.提高硬度B.降低强度C.改善塑性D.去除内应力8.在机械装配过程中，过盈配合的装配方法不包括以下哪项？A.温差法B.液压法C.锻打法D.滚压法9.下列哪种材料不适合制造在高温环境下工作的零件？A.45钢B.1Cr18Ni9TiC.QT600-2D.W18Cr4V10.在机械设计中，有限元分析（FEA）主要用于解决什么问题？A.静态强度校核B.动态响应分析C.疲劳寿命预测D.以上都是二、多选题（每题3分，共10题）注：每题有多个正确答案，漏选、错选均不得分。1.机械零件的失效形式包括哪些？A.疲劳断裂B.塑性变形C.蠕变D.蠕蚀2.螺纹连接的基本类型有哪些？A.普通螺栓连接B.螺钉连接C.焊接连接D.紧固件连接3.齿轮传动中，影响齿面接触强度的因素有哪些？A.齿轮材料B.齿轮模数C.齿轮齿宽D.齿轮精度4.滚动轴承的预紧方式有哪些？A.游隙调整B.轴承内圈压装C.外圈压装D.拧紧螺母5.零件的热处理工艺中，退火的主要目的是什么？A.降低硬度B.消除内应力C.改善切削加工性D.提高强度6.过盈配合的装配方法有哪些？A.温差法B.液压法C.锻打法D.冷缩法7.在机械设计中，材料的选择应考虑哪些因素？A.强度要求B.工作环境C.加工工艺D.成本控制8.齿轮传动的失效形式有哪些？A.齿面点蚀B.齿面磨损C.齿轮断裂D.齿轮塑性变形9.滚动轴承的润滑方式有哪些？A.油润滑B.气润滑C.干润滑D.润滑脂润滑10.机械装配的基本要求有哪些？A.装配精度B.装配效率C.装配可靠性D.装配经济性三、判断题（每题1分，共10题）注：请判断下列说法的正误。1.键连接可以传递扭矩和轴向力。（√）2.螺纹连接的预紧力越大越好。（×）3.齿轮传动的齿面接触强度与齿宽成正比。（√）4.滚动轴承的预紧可以提高轴承的刚性和寿命。（√）5.铸铁材料适合制造承受冲击载荷的零件。（×）6.热处理工艺可以显著提高零件的疲劳强度。（√）7.过盈配合的装配过程中，应避免使用外力过大。（√）8.齿轮传动的齿面磨损主要与润滑不良有关。（√）9.滚动轴承的润滑脂适用于高速运转的场合。（×）10.机械装配的精度要求越高，装配成本越高。（√）四、简答题（每题5分，共6题）注：请简要回答下列问题。1.简述机械零件疲劳断裂的特征。2.简述平键连接的优缺点。3.简述滚动轴承预紧的原理。4.简述铸铁材料在机械设计中的应用优势。5.简述过盈配合的装配方法及注意事项。6.简述齿轮传动中齿面点蚀的原因及预防措施。五、计算题（每题10分，共4题）注：请根据题目要求进行计算，并写出计算过程。1.某轴类零件直径d=50mm，材料为45钢，承受对称循环的交变应力σ_min=100MPa，σ_max=300MPa，试计算其疲劳极限σ_e（假设材料σ_e=600MPa）。2.某齿轮传动中，小齿轮模数m=3mm，齿数z1=20，大齿轮齿数z2=40，材料分别为45钢和ZG45，试计算齿面接触强度（假设弹性系数Z_e=189.8）。3.某滚动轴承预紧力F_p=2000N，轴承内径d=40mm，外径D=80mm，试计算预紧力引起的接触应力（假设预紧系数K_f=1.2）。4.某过盈配合的孔径d_h=50mm，轴径d_s=50.02mm，材料弹性模量E=210GPa，试计算装配产生的应力（假设配合长度L=100mm）。六、综合应用题（每题15分，共2题）注：请结合实际工程问题进行分析和设计。1.某汽车发动机的曲轴需要承受交变载荷，材料为QT800-2，试设计曲轴的键连接方案，并说明设计依据。2.某风力发电机齿轮箱需要传递功率P=100kW，转速n=1500rpm，试选择合适的滚动轴承类型，并说明选择理由。答案与解析一、单选题答案1.A2.A3.D4.B5.D6.B7.A8.C9.A10.D二、多选题答案1.A,B,C,D2.A,B,D3.A,B,C,D4.A,B,C,D5.A,B,C6.A,B,C,D7.A,B,C,D8.A,B,C,D9.A,B,D10.A,B,C,D三、判断题答案1.√2.×3.√4.√5.×6.√7.√8.√9.×10.√四、简答题解析1.机械零件疲劳断裂的特征：-疲劳断裂通常发生在应力循环下，断裂前有明显的裂纹扩展过程；-断口表面通常有光滑区和粗糙区，呈贝壳状；-疲劳断裂往往发生在应力集中部位。2.平键连接的优缺点：-优点：结构简单、成本低、装拆方便；-缺点：键连接强度有限，不能承受轴向力。3.滚动轴承预紧的原理：通过调整轴承内外圈的相对位置，使滚动体受到一定的预压力，从而提高轴承的刚性和旋转精度。4.铸铁材料在机械设计中的应用优势：-成本低、铸造性能好、吸振性佳；-适合制造箱体、机架等承受静载荷的零件。5.过盈配合的装配方法及注意事项：-装配方法：温差法、液压法、冷缩法等；-注意事项：避免装配过程中损伤零件表面，控制装配力矩。6.齿轮传动中齿面点蚀的原因及预防措施：-原因：齿面接触应力超过材料的疲劳极限；-预防措施：提高齿面硬度、改善润滑条件、选择合适的材料。五、计算题解析1.计算疲劳极限σ_e：对称循环疲劳极限计算公式：σ_r=(σ_max+σ_min)/2σ_r=(300+100)/2=200MPa材料疲劳极限σ_e=600MPa（给定）2.齿面接触强度计算：接触应力公式：σ_H=Z_e√(T1/z1^2+T2/z2^2)假设T1=1000N·mm，T2=2000N·mm：σ_H=189.8√(1000/20^2+2000/40^2)≈189.8√(0.25+0.125)≈189.8√0.375≈189.8×0.612≈116.4MPa3.预紧力引起的接触应力：接触应力公式：σ_p=K_f×F_p/(πd^2/4)σ_p=1.2×2000/(π×40^2/4)≈1.2×2000/(π×400)≈1.2×5=6MPa4.过盈配合产生的应力：应力公式：σ=Eδ/(d_h+d_s)δ=d_s-d_h=50.02-50=0.02mmσ=210×10^3×0.02/(50+50.02)≈2100×0.02/100.02≈0.42MPa六、综合应用题解析1.曲轴键连接方案设计：-选择平键连接，键宽b=8m