2025年机械考试及答案

2025年机械考试及答案一、单项选择题（每题2分，共40分）1.某平面机构由5个构件组成，其中有3个低副和2个高副，该机构的自由度为（）A.0B.1C.2D.3答案：B（自由度计算公式F=3n-2PL-PH，n=5，PL=3，PH=2，F=3×5-2×3-2=1）2.下列材料中，综合机械性能最好的是（）A.Q235B.45钢C.HT200D.ZL102答案：B（45钢为中碳钢，经调质处理后综合力学性能优良）3.标准直齿圆柱齿轮的齿顶高系数ha=1，顶隙系数c=0.25，模数m=4mm，齿数z=20，则齿根圆直径df=（）A.80mmB.88mmC.72mmD.76mm答案：D（df=m(z-2ha-2c)=4×(20-2×1-2×0.25)=4×(20-2.5)=4×17.5=70？计算错误，正确应为df=m(z-2(ha+c))=4×(20-2×1.25)=4×17.5=70mm？可能题目参数有误，假设ha=1，c=0.25，正确公式df=m(z-2ha-2c)=4×(20-2×1-2×0.25)=4×17=68？需重新核对。正确公式应为齿根圆直径=分度圆直径-2×齿根高，齿根高=ha+c=1.25m，故df=mz-2×1.25m=4×20-2×5=80-10=70mm，可能选项D应为70，但原题选项可能设置错误，暂以正确计算为准）4.滚动轴承6208的内径尺寸为（）A.8mmB.40mmC.20mmD.80mm答案：B（轴承代号后两位×5=内径，08×5=40mm）5.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.带的材料不符合要求D.带的紧边与松边拉力差引起的弹性变形差异答案：D（弹性滑动是由于带的弹性变形和拉力差导致的局部滑动）6.螺纹连接防松的根本目的是（）A.增加螺纹连接的刚度B.防止螺纹副相对转动C.提高螺纹的疲劳强度D.减小螺纹的应力集中答案：B（防松的核心是防止螺纹副在轴向力或振动下产生相对转动）7.下列联轴器中，能补偿两轴较大径向位移的是（）A.凸缘联轴器B.齿式联轴器C.弹性套柱销联轴器D.万向联轴器答案：B（齿式联轴器通过外齿与内齿的啮合可补偿径向、轴向和角位移）8.材料的持久极限σ-1是指（）A.对称循环变应力下的屈服强度B.对称循环变应力下的疲劳强度C.脉动循环变应力下的屈服强度D.脉动循环变应力下的疲劳强度答案：B（持久极限是材料在对称循环变应力下能承受无限次循环而不破坏的最大应力）9.液压系统中，溢流阀的主要作用是（）A.调节流量B.调节压力C.防止过载D.控制方向答案：C（溢流阀常态下关闭，系统压力超过设定值时溢流，起过载保护作用）10.齿轮传动中，齿面接触疲劳强度主要取决于（）A.模数B.齿数C.齿宽D.分度圆直径答案：D（接触疲劳强度公式σH=ZEZH√(2KT1(u±1)/(bd1²u))，与d1直接相关）11.轴的结构设计中，轴肩的主要作用是（）A.提高轴的强度B.便于加工C.固定零件轴向位置D.减小应力集中答案：C（轴肩通过轴肩高度和圆角半径实现零件的轴向定位）12.下列热处理工艺中，用于提高零件表面硬度和耐磨性的是（）A.退火B.正火C.淬火+回火D.表面淬火答案：D（表面淬火仅对表层加热淬火，提高表面硬度，心部保持韧性）13.蜗杆传动中，通常将蜗杆作为主动件的主要原因是（）A.提高传动效率B.减少磨损C.避免自锁D.结构更紧凑答案：A（蜗杆主动时，螺旋升角较大，可提高传动效率；若蜗轮主动易发生自锁）14.滚动轴承的基本额定寿命是指（）A.一批轴承中10%发生点蚀前的寿命B.一批轴承中90%发生点蚀前的寿命C.单个轴承的平均寿命D.单个轴承的最大寿命答案：A（基本额定寿命L10是指90%的轴承不发生点蚀的寿命）15.平键连接中，键的截面尺寸b×h通常根据（）选取A.轴的直径B.轮毂长度C.传递的扭矩D.轴的材料答案：A（键的截面尺寸b×h由轴的直径d查表确定）16.液压缸的速度取决于（）A.输入流量B.工作压力C.活塞面积D.负载大小答案：A（液压缸速度v=Q/A，流量Q决定速度）17.下列机构中，能实现间歇运动的是（）A.曲柄摇杆机构B.槽轮机构C.双曲柄机构D.双摇杆机构答案：B（槽轮机构通过拨盘和槽轮的间歇啮合实现间歇运动）18.材料的强度极限σb是指（）A.材料开始产生塑性变形的应力B.材料断裂前的最大应力C.材料在弹性阶段的最大应力D.材料抵抗局部压入的能力答案：B（强度极限是材料在拉伸试验中断裂前的最大应力）19.滑动轴承中，润滑油的主要作用是（）A.冷却B.密封C.减小摩擦和磨损D.传递动力答案：C（润滑油在轴颈和轴承间形成油膜，降低摩擦系数）20.机械设计中，“等强度设计”的目的是（）A.使各部分材料都达到相同的应力B.避免局部应力过高导致破坏C.提高零件的整体刚度D.降低制造成本答案：B（等强度设计通过优化结构，使各截面危险点应力接近，避免局部过载）二、填空题（每空1分，共20分）1.平面机构中，若两个构件在多处接触且构成相同的运动副，这种约束称为（虚约束）。2.材料的塑性指标通常用（伸长率δ）和（断面收缩率ψ）表示。3.标准直齿圆柱齿轮的分度圆上，齿厚与齿槽宽（相等）。4.滚动轴承按承受载荷方向可分为（径向轴承）、（推力轴承）和（向心推力轴承）。5.带传动的主要失效形式是（打滑）和（带的疲劳破坏）。6.螺纹连接的预紧力过大可能导致（螺栓断裂），预紧力过小可能导致（连接松动）。7.轴按受载情况可分为（心轴）、（传动轴）和（转轴）。8.液压系统的两个基本参数是（压力）和（流量），分别决定了系统的（力）和（速度）。9.齿轮传动的主要失效形式包括（齿面接触疲劳磨损）、（齿根弯曲疲劳折断）、（齿面胶合）、（齿面磨损）和（齿面塑性变形）。10.机构具有确定运动的条件是（自由度大于零且等于原动件数目）。三、简答题（每题8分，共40分）1.简述机械零件设计的一般步骤。答：①明确设计要求（载荷、转速、环境、寿命等）；②选择零件类型和结构；③计算载荷（确定名义载荷和计算载荷）；④选择材料；⑤初步设计尺寸（通过经验公式或类比法）；⑥强度、刚度或寿命校核；⑦结构优化（考虑加工、装配、润滑等）；⑧绘制工作图并编写技术文件。2.比较滚动轴承与滑动轴承的优缺点。答：滚动轴承优点：摩擦系数小、启动灵活、效率高、润滑方便、互换性好；缺点：抗冲击能力差、高速时噪音大、径向尺寸较大。滑动轴承优点：承载能力大、抗冲击性好、径向尺寸小、运转平稳、寿命长；缺点：摩擦系数大、启动功耗高、需要持续润滑、维护复杂。3.分析齿轮传动中齿根弯曲疲劳折断的原因及改善措施。答：原因：轮齿受载时，齿根处产生最大弯曲应力，且齿根过渡圆角处存在应力集中，长期循环载荷下产生疲劳裂纹并扩展导致折断。改善措施：①增大齿根过渡圆角半径以减小应力集中；②采用正变位齿轮增加齿根厚度；③提高齿面硬度（如淬火、渗碳）；④选择高强度材料；⑤增大模数或齿宽。4.说明液压系统中节流阀与调速阀的区别及应用场合。答：区别：节流阀仅通过改变通流面积调节流量，但流量受负载压力变化影响；调速阀由定差减压阀与节流阀串联组成，可保持节流阀前后压差恒定，流量稳定。应用场合：节流阀用于负载变化小、速度稳定性要求低的系统；调速阀用于负载变化大、速度稳定性要求高的系统（如精密机床进给系统）。5.简述轴的结构设计需要考虑的主要因素。答：①轴向定位与固定（轴肩、套筒、圆螺母等）；②周向定位（键、花键、过盈配合等）；③加工工艺（退刀槽、砂轮越程槽、中心孔）；④装配工艺（轴端倒角、直径从装配端向里递增）；⑤减少应力集中（过渡圆角、避免直径突变）；⑥润滑与密封（油沟、密封圈槽）；⑦刚度要求（合理设计直径分布）。四、综合分析题（每题20分，共40分）1.设计一用于带式输送机的单级直齿圆柱齿轮减速器，已知输入功率P=7.5kW，输入转速n1=960r/min，传动比i=4，工作寿命5年（每年300天，每天8小时），单向运转，载荷平稳。试完成以下设计：（1）确定齿轮材料及热处理方式；（2）计算小齿轮齿数z1、大齿轮齿数z2；（3）写出齿面接触疲劳强度校核公式，并说明各参数含义。答：（1）因载荷平稳，可选软齿面齿轮。小齿轮选用45钢（调质，硬度220-250HBS），大齿轮选用45钢（正火，硬度180-210HBS），硬度差约30-50HBS以均衡磨损。（2）取小齿轮齿数z1=25（避免根切，z≥17，取常用值），则大齿轮齿数z2=i×z1=4×25=100。（3）齿面接触疲劳强度校核公式：σH=ZEZH√(2KT1(u+1)/(bd1²u))≤[σH]式中：ZE—材料弹性影响系数（钢对钢取189.8MPa^0.5）；ZH—区域系数（直齿轮取2.5）；K—载荷系数（考虑动载、载荷分布不均等，取1.2）；T1—小齿轮转矩（T1=9550×10³×P/n1=9550×10³×7.5/960≈74609N·mm）；u—传动比（u=z2/z1=4）；b—齿宽（b=ψd×d1，ψd为齿宽系数，取0.8）；d1—小齿轮分度圆直径（d1=mz1，m为模数）；[σH]—许用接触应力（[σH]=σHlim/SH，σHlim为试验齿轮的接触疲劳极限，45钢调质取580MPa，正火取500MPa，取较小值500MPa；SH为安全系数，取1.1，则[σH]=500/1.1≈454.5MPa）。2.某轴的结构如图所示（假设图示为阶梯轴，从左到右依次为：轴承位d1=40mm，轴肩高度h=3mm，齿轮位d2=50mm，键槽宽b=14mm，轴端倒角C2，右侧轴承位d3=40mm），试分析其结构设计的合理性，并提出改进建议。答：合理性分析：①采用阶梯轴，便于零件轴向定位（轴肩固定齿轮和轴承）；②轴端倒角C2方便装配；③轴承位直径相同（d1=d3），可选用相同型号轴承，降低成本。改进建议：①齿轮位与