机械面试笔试试题及答案

机械面试笔试试题及答案一、机械制图1.题目：请解释视图、剖视图和断面图的区别。答案：视图是物体向投影面投影所得到的图形，它主要用于表达物体的外部形状和结构，反映物体的真实形状和尺寸关系，一般分为基本视图（主视图、俯视图、左视图等）、向视图、局部视图和斜视图。视图不涉及物体内部结构的表达，仅呈现物体可见的外部轮廓。剖视图是假想用剖切面剖开机件，将处在观察者和剖切面之间的部分移去，而将其余部分向投影面投影所得到的图形。它的主要目的是清晰地表达物体的内部结构，使不可见的内部形状变为可见。根据剖切范围的不同，剖视图可分为全剖视图、半剖视图和局部剖视图。断面图是假想用剖切面将物体的某处切断，仅画出该剖切面与物体接触部分的图形。断面图主要用于表达物体某一局部的断面形状，比如轴类零件上键槽的断面、杆件的断面等。它与剖视图的区别在于，断面图只绘制断面的形状，而剖视图除了画出断面形状外，还需要画出剖切面后面的可见部分。2.题目：已知一个圆柱体，直径为50mm，高度为80mm，画出它的主视图、俯视图和左视图，并标注尺寸。答案：-主视图：绘制一个长方形，长方形的高度为圆柱体的高度80mm，长方形的宽度为圆柱体的直径50mm。在长方形的上方和下方分别标注高度尺寸80mm，在长方形的左右两侧标注直径尺寸φ50。-俯视图：绘制一个圆，圆的直径为50mm。在圆的上方标注直径尺寸φ50。-左视图：与主视图相同，绘制一个高度为80mm，宽度为50mm的长方形，并按主视图的方式标注尺寸。二、机械原理1.题目：简述平面四杆机构的基本类型及其特点。答案：平面四杆机构的基本类型有曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。-曲柄摇杆机构：具有一个曲柄和一个摇杆。曲柄是能作整周回转的连架杆，摇杆是只能在一定角度范围内摆动的连架杆。其特点是可以将曲柄的整周回转运动转换为摇杆的往复摆动运动，或者将摇杆的往复摆动运动转换为曲柄的整周回转运动。例如，缝纫机的踏板机构就是曲柄摇杆机构，踏板相当于摇杆，通过连杆带动曲轴（曲柄）作整周转动。-双曲柄机构：两个连架杆均为曲柄。其特点是当主动曲柄作等速整周回转时，从动曲柄一般作变速整周回转。平行双曲柄机构是双曲柄机构的一种特殊形式，当四个杆的长度满足平行四边形的条件时，两曲柄的回转方向相同且角速度相等。例如，机车车轮的联动机构就是平行双曲柄机构，保证了车轮的同步转动。-双摇杆机构：两个连架杆均为摇杆。其特点是两摇杆只能在一定角度范围内摆动。当连杆与机架的长度相等时，称为等腰梯形机构，它是双摇杆机构的一种特殊形式。例如，汽车的转向机构采用的就是等腰梯形双摇杆机构，通过操纵转向盘使两个转向轮实现不同角度的偏转。2.题目：在一个曲柄摇杆机构中，已知机架长度为50mm，曲柄长度为20mm，连杆长度为60mm，求摇杆长度的取值范围。答案：根据曲柄摇杆机构存在的条件：-最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和。-最短杆为连架杆。设摇杆长度为L。-情况一：当曲柄为最短杆时，若连杆为最长杆，则有\(20+60\leqslant50+L\)，解得\(L\geqslant30\)。同时，为了保证机构能够正常运动，还需满足\(20+L\leqslant50+60\)，即\(L\leqslant90\)。-情况二：当机架为最短杆时，若连杆为最长杆，则有\(50+60\leqslant20+L\)，解得\(L\geqslant90\)。但此时不满足曲柄为最短杆的条件，这种情况舍去。所以，摇杆长度L的取值范围是\(30mm\leqslantL\leqslant90mm\)。三、机械设计1.题目：简述齿轮传动的优缺点。答案：-优点：-传动效率高：一般圆柱齿轮传动的效率可达96%-99%，在所有机械传动中，齿轮传动的效率是比较高的，这意味着在传递相同功率的情况下，齿轮传动消耗的能量较少，能有效节约能源。-传动比准确：齿轮传动能保证恒定的传动比，使得主、从动轴的转速比保持不变，这对于要求精确传动的场合非常重要，例如机床的传动系统、钟表的传动机构等。-传递功率大：齿轮传动可以传递较大的功率，从几瓦到数万千瓦都能适应，能够满足不同工业领域的需求，如大型矿山机械、船舶动力装置等。-结构紧凑：在相同的传动功率和传动比条件下，齿轮传动所占的空间尺寸相对较小，有利于设备的小型化和紧凑设计。-工作可靠，寿命长：只要设计、制造和使用维护得当，齿轮传动可以长期稳定地工作，使用寿命可达数十年。-缺点：-制造和安装精度要求高：齿轮的制造需要专门的设备和工艺，对加工精度和表面质量要求严格，安装时也需要精确的调整，否则会影响传动的平稳性和噪声水平。-成本较高：由于制造工艺复杂，需要高精度的加工设备和检测手段，因此齿轮传动的制造成本相对较高。-不适用于远距离传动：当两轴之间的距离较远时，采用齿轮传动会使结构变得复杂，成本增加，此时一般采用带传动或链传动更为合适。-振动和噪声较大：在高速运转时，齿轮的啮合会产生振动和噪声，这不仅会影响工作环境，还可能对设备的使用寿命产生影响，需要采取相应的降噪措施。2.题目：设计一个普通V带传动，已知传递功率\(P=7.5kW\)，小带轮转速\(n_1=1450r/min\)，大带轮转速\(n_2=400r/min\)，工作时有轻微振动，两班制工作，试确定V带的型号、长度和基准长度、中心距以及带的根数。答案：-确定计算功率\(P_{ca}\)：根据工作情况，工作时有轻微振动，两班制工作，查工作情况系数表得\(K_A=1.1\)。则计算功率\(P_{ca}=K_A\timesP=1.1\times7.5=8.25kW\)。-选择V带型号：根据计算功率\(P_{ca}=8.25kW\)和小带轮转速\(n_1=1450r/min\)，查V带选型图，选取A型V带。-确定带轮基准直径\(d_1\)和\(d_2\)：选取小带轮基准直径\(d_1=100mm\)。根据传动比\(i=\frac{n_1}{n_2}=\frac{1450}{400}=3.625\)，计算大带轮基准直径\(d_2=i\timesd_1=3.625\times100=362.5mm\)，将其圆整为\(d_2=355mm\)。此时实际传动比\(i=\frac{d_2}{d_1}=\frac{355}{100}=3.55\)，转速误差\(\frac{3.625-3.55}{3.625}\times100\%\approx2.1\%\)，在允许范围内。-确定中心距\(a\)和V带基准长度\(L_d\)：-先根据经验公式\(0.7(d_1+d_2)\lta_0\lt2(d_1+d_2)\)，取\(a_0=500mm\)。-计算V带基准长度\(L_d'\approx2a_0+\frac{\pi}{2}(d_1+d_2)+\frac{(d_2-d_1)^2}{4a_0}=2\times500+\frac{\pi}{2}(100+355)+\frac{(355-100)^2}{4\times500}\approx1605.7mm\)。-选取基准长度\(L_d=1600mm\)。-计算实际中心距\(a\approxa_0+\frac{L_d-L_d'}{2}=500+\frac{1600-1605.7}{2}\approx497.2mm\)。-计算包角\(\alpha_1\)：\(\alpha_1=180^{\circ}-\frac{d_2-d_1}{a}\times60^{\circ}=180^{\circ}-\frac{355-100}{497.2}\times60^{\circ}\approx149.2^{\circ}\gt120^{\circ}\)，包角满足要求。-计算单根V带的基本额定功率\(P_0\)和功率增量\(\DeltaP_0\)：-根据\(d_1=100mm\)和\(n_1=1450r/min\)，查A型V带单根基本额定功率表得\(P_0=1.32kW\)。-根据传动比\(i=3.55\)，查A型V带单根功率增量表得\(\DeltaP_0=0.17kW\)。-计算包角系数\(K_{\alpha}\)和带长系数\(K_L\)：-根据\(\alpha_1=149.2^{\circ}\)，查包角系数表得\(K_{\alpha}=0.96\)。-根据\(L_d=1600mm\)，查带长系数表得\(K_L=0.99\)。-计算带的根数\(z\)：\(z=\frac{P_{ca}}{(P_0+\DeltaP_0)K_{\alpha}K_L}=\frac{8.25}{(1.32+0.17)\times0.96\times0.99}\approx6\)，取\(z=6\)根。四、机械制造技术基础1.题目：简述切削加工中切削三要素的概念及其对切削加工的影响。答案：切削加工中的切削三要素是指切削速度\(v_c\)、进给量\(f\)和背吃刀量\(a_p\)。-切削速度\(v_c\)：是指刀具切削刃上选定点相对于工件的主运动的线速度。对于车削加工，切削速度\(v_c=\frac{\pidn}{1000}\)（其中\(d\)为工件直径，\(n\)为工件转速）。切削速度对切削加工的影响主要体现在以下几个方面：-对刀具耐用度的影响：切削速度是影响刀具耐用度的最主要因素。随着切削速度的提高，刀具磨损加剧，刀具耐用度显著降低。因为切削速度升高会使切削温度升高，导致刀具材料的硬度下降，加剧刀具的磨损。-对加工表面质量的影响：在一定范围内提高切削速度，可以减小切削变形，降低表面粗糙度，提高加工表面质量。但当切削速度过高时，可能会引起振动，反而使表面质量变差。-对生产率的影响：提高切削速度可以缩短切削时间，提高生产率。但由于刀具耐用度的限制，切削速度不能无限制地提高。-进给量\(f\)：是指刀具在进给运动方向上相对工件的位移量。对于车削加工，进给量是指工件每转一转，刀具沿进给方向移动的距离。进给量对切削加工的影响如下：-对切削力的影响：进给量增大，切削力也随之增大。但进给量对切削力的影响不如切削速度和背吃刀量明显。-对加工表面质量的影响：进给量增大，表面粗糙度增大，加工表面质量变差。因为进给量越大，残留面积高度越大，从而使表面粗糙度增加。-对生产率的影响：适当增大进给量可以提高生产率，但过大的进给量会导致切削力过大，影响加工精度和表面质量。-背吃刀量\(a_p\)：是指主切削刃工作长度在基面上的投影与工件已加工表面和待加工表面之间的垂直距离。对于车削加工，背吃刀量等于工件待加工表面与已加工表面的半径差。背吃刀量对切削加工的影响主要有：-对切削力的影响：背吃刀量是影响切削力的主要因素之一。背吃刀量增大，切削力成正比例增大。-对刀具耐用度的影响：背吃刀量增大，切削温度升高，刀具磨损加剧，刀具耐用度降低。但与切削速度相比，背吃刀量对刀具耐用度的影响相对较小。-对生产率的影响：增大背吃刀量可以显著提高生产率，因为它可以在一次走刀中切除更多的金属材料。在选择切削用量时，通常优先考虑增大背吃刀量。2.题目：简述机床夹具的组成及其作用。答案：机床夹具一般由以下几个部分组成：-定位元件：用于确定工件在夹具中的正确位置。例如，平面定位常用的支承钉、支承板；圆柱孔定位常用的圆柱销、圆锥销；外圆柱面定位常用的V形块等。定位元件的精度直接影响工件的定位精度。-夹紧装置：用于夹紧工件，保证工件在加工过程中不因切削力、重力等外力的作用而发生位移或振动。夹紧装置通常由动力源（如液压、气动、电动等）、中间传力机构（如杠杆、螺旋、偏心轮等）和夹紧元件（如压板、卡爪等）组成。-对刀-导向元件：用于确定刀具相对于工件的正确位置或引导刀具进行加工。例如，铣床上的对刀块、钻床上的钻套等。对刀-导向元件可以保证刀具的正确安装和加工精度。-夹具体：是夹具的基础件，用于连接夹具的各个元件和装置，使其成为一个整体，并通过它将夹具安装在机床上。夹具体应具有足够的强度和刚度，以保证夹具在加工过程中的稳定性。-其他元件和装置：根据加工需要，夹具还可能包括分度装置、连接元件等。分度装置用于使工件在一次装夹后能够进行多工位加工，如回转分度盘、直线分度装置等；连接元件用于将夹具与机床连接起来，如定位键、螺栓等。机床夹具的作用主要有：-保证加工精度：通过定位元件和对刀-导向元件，使工件相对于刀具和机床具有正确的位置，从而保证加工精度的一致性和稳定性。-提高生产率：采用夹具可以快速地定位和夹紧工件，减少了工件的装夹时间和找正时间，提高了加工效率。-扩大机床工艺范围：使用专用夹具可以使机床完成一些原本无法完成的加工任务，或者使机床在一次装夹中完成更多的加工工序，扩大了机床的工艺范围。-减轻工人劳动强度：夹具的使用使工件的装夹操作更加方便、快捷，降低了工人的劳动强度，同时也提高了生产的安全性。五、液压与气压传动1.题目：简述液压传动系统的组成及其各部分的作用。答案：液压传动系统一般由以下五个部分组成：-动力元件：通常是液压泵，其作用是将原动机（如电动机）的机械能转换为液压能，为系统提供压力油。液压泵通过吸入油箱中的油液，并将其增压后输送到系统中，是液压系统的动力源。常见的液压泵有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵等，它们具有不同的特点和适用范围。-执行元件：包括液压缸和液压马达。液压缸是将液压能转换为直线运动机械能的装置，可实现往复直线运动，如机床的工作台移动、起重机的升降等。液压马达是将液压能转换为旋转运动机械能的装置，可实现连续的旋转运动，如工程机械的行走机构、机床的主轴驱动等。-控制调节元件：主要包括各种液压阀，如方向控制阀（如换向阀）、压力控制阀（如溢流阀、减压阀）和流量控制阀（如节流阀、调速阀）等。方向控制阀用于控制液压油的流动方向，从而实现执行元件的运动方向控制；压力控制阀用于控制液压系统的压力，保证系统的安全和稳定运行；流量控制阀用于控制液压油的流量，从而调节执行元件的运动速度。-辅助元件：包括油箱、油管、过滤器、蓄能器、压力表等。油箱用于储存液压油，同时还起到散热、沉淀杂质等作用；油管用于连接液压系统的各个元件，输送液压油；过滤器用于过滤液压油中的杂质，保证油液的清洁度，延长液压元件的使用寿命；蓄能器用于储存和释放液压能，在系统需要时提供额外的压力油，起到缓冲和节能的作用；压力表用于显示液压系统的压力，便于操作人员监控系统的工作状态。-工作介质：即液压油，它是液压系统中传递能量的介质。液压油除了传递能量外