2025年机械大类考试试题及答案

2025年机械大类考试试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.平面机构中，若引入一个转动副，将约束（）个自由度。A.1B.2C.3D.4答案：A2.材料在交变应力作用下发生破坏的主要原因是（）。A.最大正应力超过强度极限B.最大切应力超过剪切强度极限C.材料内部缺陷处产生微观裂纹并扩展D.材料发生塑性变形累积答案：C3.对于闭式软齿面齿轮传动，设计时通常先按（）确定齿轮尺寸，再校核（）。A.接触疲劳强度；弯曲疲劳强度B.弯曲疲劳强度；接触疲劳强度C.磨损；胶合D.胶合；磨损答案：A4.滚动轴承的基本额定寿命是指（）。A.一批同型号轴承中90%不发生点蚀的寿命B.单个轴承不发生点蚀的最长寿命C.单个轴承不发生塑性变形的寿命D.一批同型号轴承的平均寿命答案：A5.带传动中，弹性滑动的本质是（）。A.带与带轮间的摩擦力不足B.带的弹性变形导致的局部滑动C.过载引起的全面滑动D.带的疲劳破坏答案：B6.某轴的材料为45钢，经调质处理后，其许用弯曲应力[σ-1b]为（）。A.150-220MPaB.250-350MPaC.400-500MPaD.550-700MPa答案：B7.二阶系统的传递函数为G(s)=4/(s²+2s+4)，其阻尼比ξ和无阻尼固有频率ωn分别为（）。A.ξ=0.5，ωn=2rad/sB.ξ=1，ωn=4rad/sC.ξ=0.5，ωn=4rad/sD.ξ=1，ωn=2rad/s答案：A8.车削加工时，主运动是（）。A.工件的旋转运动B.刀具的纵向进给运动C.刀具的横向进给运动D.刀具的快速趋近运动答案：A9.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.减小螺纹的受力答案：B10.机械加工中，经济精度是指（）。A.最高加工精度B.最低加工精度C.在正常生产条件下能达到的加工精度D.理论上能达到的加工精度答案：C二、填空题（每题2分，共20分）1.机构具有确定运动的条件是：机构的自由度（）原动件的数目。答案：等于2.材料的疲劳极限是指材料在（）应力作用下，经无限次循环而不发生破坏的最大应力。答案：交变3.齿轮传动中，齿面接触疲劳强度主要与（）的大小有关，而齿根弯曲疲劳强度主要与（）的大小有关。答案：齿面接触应力；齿根弯曲应力4.滚动轴承的基本额定动载荷C是指轴承在（）寿命为10⁶转时，所能承受的最大载荷。答案：基本额定5.带传动的主要失效形式是（）和（）。答案：打滑；带的疲劳破坏6.轴按承载性质可分为（）、（）和传动轴。答案：心轴；转轴7.控制工程中，系统的稳定性取决于闭环传递函数的（）位置，若所有极点均位于s平面的（），则系统稳定。答案：极点；左半平面8.车刀的前角γ₀是（）与（）之间的夹角。答案：前刀面；基面9.螺纹连接的预紧力过大可能导致（）或（）。答案：螺栓断裂；被连接件压溃10.机械加工工艺规程的主要文件有（）和（）。答案：工艺过程卡；工序卡三、简答题（每题8分，共40分）1.简述平面机构自由度的计算方法，并说明虚约束和局部自由度的处理方式。答案：平面机构自由度计算公式为F=3n-2PL-PH（n为活动构件数，PL为低副数，PH为高副数）。虚约束是指对机构运动不起限制作用的重复约束，计算时需去除；局部自由度是指构件局部的独立运动（如滚子的自转），计算时应将其视为一个构件。2.比较低碳钢和铸铁在拉伸和压缩时的力学性能差异。答案：低碳钢拉伸时经历弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和颈缩阶段，有明显的屈服点和延伸率；压缩时无屈服现象，强度极限远高于拉伸。铸铁拉伸时无屈服现象，断口平齐，强度低；压缩时强度远高于拉伸，断口呈45°~55°斜面，表现出较好的抗压性能。3.说明齿轮传动中齿面胶合的产生原因及预防措施。答案：胶合是由于高速重载时齿面间油膜破裂，齿面金属直接接触并焊合撕脱的现象。预防措施包括：采用高粘度或含极压添加剂的润滑油；降低齿面粗糙度；采用抗胶合性能好的材料（如渗碳淬火钢配对青铜）；限制传动速度和载荷。4.简述轴的结构设计原则。答案：①满足强度、刚度和振动稳定性要求；②轴上零件定位准确、固定可靠（轴向用轴肩、套筒、圆螺母等，周向用键、花键等）；③便于加工和装配（如轴端倒角、键槽位置对齐、阶梯轴直径递减）；④减小应力集中（如过渡圆角、避免直径突变）；⑤考虑润滑和密封（如油沟、密封槽）。5.分析机械加工中工序集中与工序分散的特点及应用场合。答案：工序集中：工序少，设备少，夹具少，生产效率高，适用于批量生产或复杂零件（如数控机床加工）；工序分散：工序多，设备简单，调整方便，适用于单件小批生产或刚性差的零件（如传统通用机床加工）。四、计算题（每题15分，共60分）1.计算图1所示平面机构的自由度（需标出虚约束和局部自由度）。（注：图中构件1为原动件，滚子2绕构件3转动，构件4与5在E点形成高副）解：活动构件数n=5（构件1、2、3、4、5）；低副PL：转动副A（1-机架）、B（1-3）、C（3-4）、D（4-机架），共4个；高副PH：E点（4-5）、滚子2与构件3的转动副为局部自由度（去除），故PH=1。自由度F=3×5-2×4-1=15-8-1=6？（错误，需重新分析）正确分析：滚子2绕构件3的转动为局部自由度，应将滚子2与构件3视为一个构件，故n=4（1、3+2、4、5）；低副PL：A（1-机架）、B（1-3）、C（3-4）、D（4-机架），共4个；高副PH：E（4-5），1个。F=3×4-2×4-1=12-8-1=3？（仍错误，可能图中存在虚约束，如构件5与机架间的移动副为虚约束）假设构件5与机架在F点有移动副（虚约束），则PL=5（A、B、C、D、F），去除虚约束后PL=4；n=4（1、3+2、4、5）；PH=1（E）。F=3×4-2×4-1=3。（注：因无实际图，此处为示例，实际需根据具体结构调整）2.如图2所示简支梁，跨度L=2m，受均布载荷q=10kN/m，截面为矩形（b=100mm，h=200mm），求跨中截面的最大弯曲正应力。解：跨中弯矩Mmax=qL²/8=10×2²/8=5kN·m=5×10⁶N·mm。截面惯性矩Iz=bh³/12=100×200³/12≈6.67×10⁷mm⁴。最大弯曲正应力σmax=Mmax·(h/2)/Iz=5×10⁶×100/(6.67×10⁷)≈7.5MPa。3.某螺栓连接承受横向载荷FΣ=10kN，采用4个M12（d1=10.106mm）的普通螺栓，接合面摩擦系数f=0.15，可靠性系数Kf=1.2，求螺栓所需预紧力F0。解：单个螺栓承受的横向载荷F=FΣ/4=2.5kN。由摩擦防松条件：fF0Kf≥F→F0≥F/(fKf)=2500/(0.15×1.2)≈13888.89N≈13.89kN。4.已知单位负反馈系统的开环传递函数为G(s)=K/[s(s+1)(s+2)]，求系统稳定时K的取值范围。解：闭环特征方程：s(s+1)(s+2)+K=0→s³+3s²+2s+K=0。列劳斯表：s³12s²3Ks¹(3×21×K)/3=(6-K)/3s⁰K稳定条件：(6-K)/3>0→K<6；K>0。故0<K<6。五、综合分析题（30分）设计一套带式输送机的传动系统，要求：输送功率P=5kW，输送带速度v=1.2m/s，滚筒直径D=400mm，工作环境多尘，载荷平稳，单向运转，寿命5年（每年300天，每天8小时）。需完成以下内容：（1）确定传动方案（电动机→减速装置→滚筒）；（2）计算传动系统总传动比；（3）说明减速装置的类型选择及理由；（4）列出关键零件（如齿轮、轴、轴承）的设计步骤。答案：（1）传动方案：电动机→带传动→齿轮减速器→滚筒。带传动可缓冲吸振，适应多尘环境；齿轮减速器保证传动精度和效率。（2）滚筒转速n滚筒=60v/(πD)=60×1.2/(3.14×0.4)≈57.3r/min。假设电动机选Y系列三相异步电机，额定转速n电=1440r/min（4极），总传动比i总=n电/n滚筒≈1440/57.3≈25.1。（3）减速装置选择二级圆柱齿轮减速器：总传动比25，单级齿轮传动比一般8-10，二级可分配为i1=4，i2=6.25，满足传动比要求；圆柱齿轮传动效率高（0.97-0.98），结构紧凑，适合平稳载荷。（4）关键零件设计步骤：①齿轮：按接触疲劳强度设计分度圆直径，校核弯曲疲劳强度；确定模数、齿数、齿宽等参数；选择材料（如小齿轮40Cr调质，大齿轮45钢正火）；计算几何尺