机械工程师考试题及答案

机械工程师考试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1.以下哪种材料不属于金属材料？（）A.碳钢B.铝合金C.陶瓷D.不锈钢答案：C。解析：碳钢、铝合金、不锈钢都属于金属材料，而陶瓷是无机非金属材料。2.普通平键联接的主要用途是使轴与轮毂之间（）。A.沿轴向固定并传递轴向力B.沿轴向可作相对滑动并具有导向作用C.沿周向固定并传递转矩D.安装与拆卸方便答案：C。解析：普通平键的主要作用是实现轴与轮毂的周向固定，从而传递转矩。3.渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，当中心距略有变化时，（）。A.传动比不变，啮合角不变B.传动比改变，啮合角改变C.传动比不变，啮合角改变D.传动比改变，啮合角不变答案：C。解析：渐开线齿轮的传动比只与两齿轮的齿数有关，中心距变化时传动比不变；但中心距变化会导致啮合角改变。4.在下列四种类型的联轴器中，能补偿两轴的相对位移以及可缓冲、吸振的是（）。A.凸缘联轴器B.齿式联轴器C.万向联轴器D.弹性套柱销联轴器答案：D。解析：弹性套柱销联轴器中弹性套具有缓冲和吸振的作用，同时也能补偿两轴的相对位移。凸缘联轴器无补偿和缓冲作用；齿式联轴器能补偿位移但无缓冲作用；万向联轴器主要用于两轴有较大夹角的传动。5.带传动工作时产生弹性滑动是因为（）。A.带的预紧力不够B.带的紧边和松边拉力不等C.带绕过带轮时有离心力D.带和带轮间的摩擦力不够答案：B。解析：由于带的紧边和松边拉力不同，使带产生弹性变形并引起带与带轮之间的相对滑动，即弹性滑动。6.滚动轴承的基本额定寿命是指（）。A.一批同型号的轴承在相同条件下运转，其中90%的轴承所能达到的寿命B.一个轴承在正常条件下所能达到的寿命C.一批同型号的轴承在相同条件下运转，平均每个轴承所能达到的寿命D.一批同型号的轴承在相同条件下运转，其中10%的轴承所能达到的寿命答案：A。解析：滚动轴承的基本额定寿命是指一批同型号的轴承在相同条件下运转，其中90%的轴承所能达到的寿命。7.为了提高齿轮传动的接触强度，可采取的措施是（）。A.采用闭式传动B.增大传动中心距C.减少齿数D.降低齿面硬度答案：B。解析：增大传动中心距可以增大齿轮的分度圆直径，从而提高齿轮的接触强度。采用闭式传动主要是为了保护齿轮，减少磨损和外界污染；减少齿数会使齿面接触应力增大；降低齿面硬度会降低齿轮的接触强度。8.以下哪种螺纹主要用于联接？（）A.三角形螺纹B.梯形螺纹C.矩形螺纹D.锯齿形螺纹答案：A。解析：三角形螺纹的牙型角大，自锁性能好，主要用于联接。梯形螺纹、矩形螺纹和锯齿形螺纹主要用于传动。9.机械加工中，以下哪种加工方法属于钳工加工？（）A.车削B.铣削C.钻孔D.锉削答案：D。解析：锉削是钳工的基本操作方法之一，车削、铣削、钻孔通常是在机床设备上进行的加工。10.在设计机械零件时，应满足的基本要求是（）。A.强度、刚度要求B.工艺性要求C.经济性要求D.以上都是答案：D。解析：设计机械零件时，需要同时满足强度、刚度要求以保证零件正常工作，满足工艺性要求以便于加工制造，满足经济性要求以降低成本。二、填空题（每题2分，共20分）1.金属材料的力学性能主要包括强度、硬度、塑性、韧性和______等。答案：疲劳强度。解析：疲劳强度是金属材料在交变载荷作用下抵抗破坏的能力，是力学性能的重要指标之一。2.轴按其受载情况可分为心轴、______和转轴。答案：传动轴。解析：心轴只承受弯矩，传动轴主要承受转矩，转轴既承受弯矩又承受转矩。3.齿轮传动的失效形式主要有齿面磨损、齿面胶合、齿面疲劳点蚀、______和齿面塑性变形。答案：轮齿折断。解析：轮齿折断是齿轮传动常见的失效形式之一，包括疲劳折断和过载折断。4.带传动中，带的最大应力发生在______处。答案：紧边进入小带轮。解析：此处带的拉应力和弯曲应力都较大，所以是带的最大应力发生处。5.滑动轴承按其承受载荷的方向可分为______轴承和推力轴承。答案：径向。解析：径向轴承主要承受径向载荷，推力轴承主要承受轴向载荷。6.螺纹联接的防松方法可分为______防松、机械防松和破坏螺旋副关系防松。答案：摩擦。解析：摩擦防松是通过增加螺纹副之间的摩擦力来防止松动，如使用弹簧垫圈等。7.机械制造中常用的毛坯有铸件、锻件、______和焊接件等。答案：型材。解析：型材是通过轧制、挤压等方法制成的具有一定截面形状和尺寸的材料，可作为机械制造的毛坯。8.平面四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和，则当最短杆为______时，该机构为双曲柄机构。答案：机架。解析：根据平面四杆机构的类型判断条件，当满足上述杆长条件且最短杆为机架时，机构为双曲柄机构。9.刀具的切削部分由______、副切削刃和刀尖组成。答案：主切削刃。解析：主切削刃是刀具上承担主要切削工作的刃口。10.机械零件的设计计算可分为______计算和校核计算。答案：设计。解析：设计计算是根据工作要求确定零件的主要尺寸和参数，校核计算是对已初步设计的零件进行强度、刚度等方面的验算。三、简答题（每题10分，共30分）1.简述机械零件设计的一般步骤。答案：机械零件设计的一般步骤如下：（1）明确设计要求：了解零件的工作条件、载荷情况、性能要求、使用寿命等，确定设计的具体目标。例如，设计一个齿轮传动，需要明确传动功率、转速、传动比、工作环境等。（2）方案设计：根据设计要求，构思零件的结构形式和工作原理，提出多种可行的设计方案。比如对于一个轴的设计，可以考虑不同的轴径、轴的形状以及轴上零件的安装方式等。（3）材料选择：根据零件的工作要求和性能特点，选择合适的材料。要考虑材料的力学性能、加工性能、经济性等因素。例如，对于承受较大载荷的零件，可选择强度较高的钢材；对于一些耐腐蚀的零件，可选择不锈钢等材料。（4）理论计算：对零件进行强度、刚度、稳定性等方面的计算，确定零件的主要尺寸和参数。如计算齿轮的模数、齿数、齿宽等，计算轴的直径等。（5）结构设计：根据计算结果和工艺要求，确定零件的具体结构形状，包括各部分的尺寸、公差、表面粗糙度等。同时要考虑零件的装配、拆卸和维修方便性。例如，设计轴时要考虑键槽的位置和尺寸，设计箱体时要考虑安装孔的位置和大小。（6）绘制零件工作图：用机械制图的方法准确地绘制出零件的工作图，标注出尺寸、公差、表面粗糙度、技术要求等信息。（7）审核与改进：对设计的零件进行审核，检查设计是否满足要求，是否存在不合理之处。根据审核意见对设计进行改进和完善。2.简述齿轮传动的优缺点。答案：齿轮传动的优点：（1）传动效率高：一般圆柱齿轮传动的效率可达97%-99%，在所有机械传动中，齿轮传动的效率是比较高的，能够减少能量损失。（2）传动比准确：齿轮传动的传动比恒定，能保证稳定的传动比，这对于要求精确传动的场合非常重要，如机床的传动系统。（3）传递功率范围大：齿轮传动可以传递从几瓦到数万千瓦的功率，能够适应不同功率需求的传动。（4）结构紧凑：在相同的传递功率和传动比条件下，齿轮传动所需的空间尺寸相对较小，可使机械结构更加紧凑。（5）工作可靠，使用寿命长：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。齿轮传动的缺点：（1）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，对制造精度要求较高，否则会影响传动的平稳性和噪声水平。同时，齿轮传动的安装也需要较高的精度，安装不当会导致齿轮的偏载和磨损加剧。（2）成本较高：由于制造和安装精度要求高，需要使用高精度的设备和工艺，所以齿轮传动的制造成本相对较高。（3）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，且成本增加，此时更适合采用带传动或链传动等。（4）振动和噪声较大：在高速传动时，齿轮的啮合会产生振动和噪声，需要采取一定的措施进行降噪处理。3.简述滑动轴承和滚动轴承的特点及应用场合。答案：滑动轴承的特点：优点：（1）工作平稳、无噪声：滑动轴承的工作表面是连续的，不像滚动轴承那样有滚动体的滚动，所以工作时平稳性好，噪声低。（2）承载能力大：滑动轴承的承载面较大，能够承受较大的载荷，适用于重载和低速的场合。（3）抗冲击能力强：由于其工作表面的连续性，滑动轴承对冲击载荷有较好的缓冲作用，抗冲击能力较强。（4）可以做成剖分式：便于安装和拆卸，对于一些大型设备中的轴承，剖分式滑动轴承的安装和维修更加方便。缺点：（1）摩擦系数大：与滚动轴承相比，滑动轴承的摩擦系数较大，会产生较多的热量，需要良好的润滑和散热条件。（2）启动阻力大：在启动时，由于滑动摩擦的存在，启动阻力较大，需要较大的启动转矩。（3）维护复杂：需要定期检查和更换润滑油，对润滑系统的要求较高，维护工作相对复杂。应用场合：滑动轴承常用于重载、低速、高精度以及有冲击载荷的场合，如大型水轮机、轧钢机、内燃机的曲轴轴承等。滚动轴承的特点：优点：（1）摩擦系数小：滚动轴承的滚动体在滚道上滚动，摩擦系数小，能量损失小，效率高。（2）启动灵活：启动阻力小，能够快速启动，适用于需要频繁启动和变速的场合。（3）润滑简单：一般只需要定期添加或更换润滑脂，维护相对简单。（4）标准化程度高：滚动轴承是标准化的产品，有多种类型和规格可供选择，便于设计和更换。缺点：（1）抗冲击能力差：滚动体与滚道之间是点接触或线接触，承受冲击载荷的能力相对较弱，在有较大冲击载荷的场合容易损坏。（2）高速性能有限：在高速运转时，滚动体的离心力和振动会增大，发热也会增加，对滚动轴承的高速性能有一定的限制。（3）噪声较大：在高速或重载时，滚动轴承会产生一定的噪声。应用场合：滚动轴承广泛应用于中、高速，载荷较小且要求旋转精度较高的场合，如机床主轴、汽车轮毂、电动机等。四、计算题（每题15分，共30分）1.已知一对标准直齿圆柱齿轮传动，模数m=4mm，齿数z1=20，z2=40，试求：（1）齿轮1的分度圆直径d1、齿顶圆直径da1和齿根圆直径df1；（2）该对齿轮传动的中心距a。解：（1）根据标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算公式：分度圆直径：\(d=mz\)对于齿轮1，\(d_1=mz_1=4×20=80mm\)齿顶圆直径：\(d_a=m(z+2h_a^)\)，标准直齿圆柱齿轮的齿顶高系数\(h_a^=1\)所以\(d_{a1}=m(z_1+2h_a^)=4×(20+2×1)=4×22=88mm\)齿根圆直径：\(d_f=m(z-2h_a^-2c^)\)，标准直齿圆柱齿轮的顶隙系数\(c^=0.25\)所以\(d_{f1}=m(z_1-2h_a^-2c^)=4×(20-2×1-2×0.25)=4×(20-2-0.5)=4×17.5=70mm\)（2）中心距：\(a=\frac{d_1+d_2}{2}=\frac{mz_1+mz_2}{2}=\frac{m(z_1+z_2)}{2}\)将\(m=4mm\)，\(z_1=20\)，\(z_2=40\)代入得：\(a=\frac{4×(20+40)}{2}=\frac{4×60}{2}=120mm\)2.有一普通V带传动，已知主动轮基准直径\(d_1=100mm\)，从动轮基准直径\(d_2=400mm\)，主动轮转速\(n_1=1460r/min\)，滑动率\(\varepsilon=0.02\)，试求：（1）传动比i；（2）从动轮的转速\(n_2\)；（3）带的线速度v。解：（1）传动比\(i=\frac{d_2}{d_1}=\frac{400}{100}=4\)（2）考虑滑动率时，从动轮转速\(n_2=(1-\varepsilon