机械工程师考试试题及参考答案

机械工程师考试试题及参考答案一、单项选择题（本大题共20小题，每小题1.5分，共30分。在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。）1.在机构运动简图中，构件与运动副的表达必须遵循一定的规范。若两构件之间组成转动副，则在简图中通常用（）表示。A.小圆圈B.直线C.滑块D.矩形框2.45钢是常用的优质碳素结构钢，其平均含碳量为（）。A.0.045%B.0.45%C.4.5%D.45%3.在带传动中，弹性滑动是由于（）而引起的。A.拉力差B.包角过小C.过载D.离心力4.渐开线标准齿轮的齿形系数主要取决于（）。A.模数B.齿数C.压力角D.齿顶高系数5.下列关于机构自由度的计算公式F=A.n为机构中包括机架在内的构件数B.为低副的数目C.为高副的数目D.该公式适用于所有空间机构6.在受轴向载荷的紧螺栓联接中，当预紧力和轴向工作载荷F一定时，为了降低螺栓所受的总拉伸载荷，可以采取的措施是（）。A.增大螺栓刚度B.减小被联接件刚度C.减小螺栓刚度D.增加预紧力7.普通平键联接的主要失效形式是（）。A.键受剪切破坏B.工作面挤压破坏C.键的弯曲疲劳破坏D.工作面磨损8.一对标准直齿圆柱齿轮传动，若两轮的齿数分别为=20A.<B.>C.=D.无法比较9.液体动压滑动轴承能够建立油膜压力承载外载荷的条件是（）。A.轴颈与轴瓦之间必须充满润滑油B.轴颈与轴瓦之间必须形成收敛形楔形间隙C.轴颈必须高速旋转D.润滑油必须具有很高的粘度10.非液体摩擦滑动轴承的设计验算中，为了防止过度磨损，必须限制（）。A.p（压强）B.pvC.v（滑动速度）D.温度11.在蜗杆传动中，通常（）为主动件。A.蜗杆B.蜗轮C.蜗杆或蜗轮均可D.视传动比而定12.滚动轴承的基本额定寿命是指（）。A.同一批轴承中90%的轴承达到疲劳破坏前的转数B.同一批轴承中50%的轴承达到疲劳破坏前的转数C.单个轴承达到疲劳破坏前的转数D.同一批轴承中100%的轴承达到疲劳破坏前的转数13.下列联轴器中，属于刚性联轴器且具有补偿两轴相对位移能力的是（）。A.凸缘联轴器B.齿式联轴器C.套筒联轴器D.十字滑块联轴器14.金属材料在交变应力作用下发生的破坏称为（）。A.脆性断裂B.疲劳破坏C.塑性变形D.蠕变15.下列热处理工艺中，能使钢材获得高硬度、高耐磨性组织的是（）。A.退火B.正火C.淬火D.回火16.尺寸公差带的图解中，零线代表（）。A.基本尺寸B.最大极限尺寸C.最小极限尺寸D.实际尺寸17.在形位公差中，符号“//”表示（）。A.同轴度B.垂直度C.平行度D.对称度18.切削用量三要素是指（）。A.切削速度、进给量、背吃刀量B.切削速度、进给量、切削厚度C.切削速度、背吃刀量、切削宽度D.主轴转速、进给速度、背吃刀量19.液压系统中，减压阀的出口压力取决于（）。A.阀芯弹簧力B.负载压力C.系统压力D.溢流阀调定压力20.在闭环控制系统中，系统的精度主要取决于（）。A.给定元件B.比较元件C.放大元件D.检测元件二、多项选择题（本大题共10小题，每小题3分，共30分。在每小题列出的五个备选项中有两个至五个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选、少选或未选均无分。）1.机构具有确定运动的条件包括（）。A.自由度大于零B.自由度等于原动件数C.自由度小于零D.原动件数大于零E.构件数足够多2.常用的螺纹联接防松方法中，属于摩擦防松的有（）。A.对顶螺母B.弹簧垫圈C.开口销与槽型螺母D.止动垫圈E.串联钢丝3.影响齿轮轮齿弯曲疲劳强度的主要因素有（）。A.模数B.齿宽C.齿数D.材料及热处理E.齿形系数4.滚动轴承代号6308的含义，下列描述正确的有（）。A.深沟球轴承B.尺寸系列为03C.内径为40mmD.精度等级为0级（普通级）E.圆柱滚子轴承5.下列材料中，属于铸铁的有（）。A.HT200B.Q235C.QT400-15D.45钢E.RuT3006.轴的结构设计中，为了便于轴上零件的装拆和固定，通常采取的措施有（）。A.设计轴肩B.设计轴环C.设计倒角D.设计越程槽E.设计键槽7.液压泵的特点包括（）。A.依靠密封容积的变化进行吸油和压油B.必须有配流装置C.吸油腔和压油腔必须隔开D.输出流量与压力成正比E.额定压力取决于泵的结构强度和密封性8.在加工中心上，通常可以完成的加工工艺有（）。A.铣削B.钻孔C.镗孔D.攻螺纹E.磨削（需特殊附件）9.下列关于表面粗糙度的描述，正确的有（）。A.影响零件的耐磨性B.影响零件的配合性质C.影响零件的疲劳强度D.数值越小，加工越容易E.评定参数有Ra、Rz等10.闭环控制系统相比于开环控制系统，其优点包括（）。A.结构简单B.成本低C.精度高D.抗干扰能力强E.能够自动修正偏差三、填空题（本大题共15小题，每小题2分，共30分。请在每小题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。）1.在曲柄摇杆机构中，当曲柄为主动件时，机构存在死点位置；当________为主动件时，机构存在急回特性。2.渐开线齿轮的连续传动条件是重合度ε________1。3.在机械零件设计中，常用的强度计算准则包括________准则和________准则。4.带传动工作时，带中的应力有拉应力、离心应力和________应力。5.滚动轴承的当量动载荷P是一个假想的载荷，在该载荷作用下，轴承的寿命与________载荷作用下的寿命相同。6.蜗杆传动的传动比i=/=7.轴按受载情况不同，可分为心轴、传动轴和________。8.液压系统中，油液的压力取决于________，而流量取决于执行元件的运动速度。9.45钢经调质处理后，其组织为________体。10.公差配合的三要素是公差带大小、公差带位置和________。11.刀具材料应具备的基本性能包括高硬度、高耐磨性、足够的强度和韧性、高耐热性以及良好的________性。12.在金属切削过程中，切屑的类型主要有带状切屑、挤裂切屑、单元切屑和________切屑。13.夹具的定位元件用于确定工件在夹具中的位置，而________元件则用于将工件夹紧，以保证加工过程中位置不变。14.伺服电动机的作用是将电信号转换为________运动。15.机械制造中的“三化”是指标准化、系列化和________。四、简答题（本大题共6小题，每小题10分，共60分。）1.简述机构运动简图与装配图的区别与联系。2.在齿轮传动设计中，齿宽系数的大小对齿轮传动性能有何影响？如何选择？3.简述滚动轴承的额定动载荷C与额定静载荷的区别及其应用场合。4.什么是变位齿轮？为什么要采用变位齿轮？5.简述退火、正火、淬火、回火四种热处理工艺的目的及应用场合。6.液压传动系统主要由哪几部分组成？各部分的作用是什么？五、计算分析题（本大题共4小题，共80分。要求写出必要的计算过程、公式和图解说明。）1.（20分）图示为一铰链四杆机构，已知各杆长度分别为：=100mm，=300mm，=200mm(1)判断该机构是否有曲柄存在？若有，哪个构件为曲柄？(2)若以构件AB为曲柄，求该机构的极位夹角θ和行程速比系数K。(3)若以构件AB为机架，则该机构演化为何种机构？2.（20分）某机械传动系统中，有一对标准直齿圆柱齿轮传动。已知：模数m=4mm，齿数=20，=(1)计算该齿轮传动的中心距a。(2)计算分度圆直径、和齿顶圆直径、。(3)若需校核该齿轮传动的接触疲劳强度，写出其校核公式（无需具体计算数值，只需写出公式并解释各参数含义）。3.（20分）某转轴由一对圆锥滚子轴承支承（面对面安装）。已知轴承1的径向支反力=5000N，轴承2的径向支反力=3000N。轴上作用的轴向外载荷=2000N，方向指向轴承1。轴承的内部轴向力计算公式为S=0.25，判断系数e=(1)计算两轴承的内部轴向力和。(2)判断哪个轴承被“压紧”，哪个轴承被“放松”。(3)计算两轴承的轴向载荷和。4.（20分）如图所示液压回路，已知液压泵的输出流量=20L/min，溢流阀的调定压力=4(1)分析该回路属于什么调速回路（进油节流、回油节流或旁路节流）？(2)计算液压缸的运动速度v。(3)计算液压缸的工作压力p。(4)若溢流阀的调定压力=3参考答案及解析一、单项选择题1.A2.B3.A4.B5.B6.C7.B8.B9.B10.A11.A12.A13.D14.B15.C16.A17.C18.A19.B20.D二、多项选择题1.AB2.AB3.ABDE4.ABCD5.ACE6.ABCDE7.ABCE8.ABCD9.ABCE10.CDE三、填空题1.摇杆2.大于或等于（≥）3.静强度，疲劳强度4.弯曲5.实际6.蜗杆头数7.转轴8.负载9.回火索氏10.配合制度（或基准制）11.工艺12.崩碎13.夹紧14.机械（或旋转/直线）15.通用化四、简答题1.简述机构运动简图与装配图的区别与联系。答：区别：(1)表达目的不同：机构运动简图主要用于表达机构的组成原理、运动特性和运动传递情况，以便进行运动分析和动力分析；装配图主要用于表达机器或部件的结构、各零件之间的装配关系、工作原理以及主要零件的结构形状。(2)表达内容不同：机构运动简图仅表示与运动有关的要素（如运动副的类型、数目、相对位置），构件用简单的线条或符号表示，不涉及构件的具体形状和截面尺寸；装配图则要表达零件的具体形状、尺寸、配合关系、连接方式等详细信息。(3)比例不同：机构运动简图必须严格按照比例尺绘制；装配图虽然也有比例，但为了表达清楚局部结构，常采用剖视、放大等画法，不严格拘泥于运动比例。联系：两者都是表达机械系统的重要技术文件。机构运动简图是设计机器和分析现有机器的基础，通常在进行结构设计（绘制装配图）之前需要先构思机构运动简图；装配图则是机构运动简图的具体结构实现。2.在齿轮传动设计中，齿宽系数的大小对齿轮传动性能有何影响？如何选择？答：影响：(1)若齿宽系数选得较大，则齿轮宽度b较大。在分度圆直径一定的情况下，齿宽增大可以提高齿轮的承载能力（承载能力与齿宽成正比）。但是，齿宽过大会导致载荷沿齿宽分布不均匀，加剧齿向误差和轴的变形对受载的影响，容易造成偏载，反而降低齿轮的实际强度和寿命。(2)若齿宽系数选得较小，则齿轮宽度较窄，虽然有利于载荷均匀分布，但承载能力会降低，且结构可能不够紧凑。选择原则：(1)齿轮相对于轴承的布置：对称布置时，载荷分布较均匀，可取大些；悬臂布置时，轴的变形大，易产生偏载，应取小些。(2)齿面硬度：硬齿面齿轮承载能力高，但对偏载敏感，宜取小些；软齿面齿轮承载能力相对低，可取大些。(3)一般直齿圆柱齿轮=0.8∼1.23.简述滚动轴承的额定动载荷C与额定静载荷的区别及其应用场合。答：区别：(1)定义不同：额定动载荷C是指轴承的基本额定寿命为转时所能承受的最大载荷；额定静载荷是指轴承受载最大的滚动体与滚道接触处产生的永久变形量达到滚动体直径的万分之一时的载荷。(2)依据不同：C基于疲劳寿命（接触疲劳强度），基于静强度（塑性变形）。应用场合：(1)额定动载荷C用于计算轴承在受载情况下的疲劳寿命，适用于转速较高（n>10r(2)额定静载荷用于校核轴承在静止、极低速运转（n≤10r/4.什么是变位齿轮？为什么要采用变位齿轮？答：定义：变位齿轮是指在加工齿轮时，改变刀具（如滚刀）相对于轮坯的径向位置（即变位系数x≠q0）所加工出来的齿轮。刀具远离轮坯中心称为正变位（x采用原因：(1)避免根切：当齿轮齿数少于标准齿轮不发生根切的最小齿数时，采用正变位可以切制出不发生根切的齿轮。(2)凑中心距：在实际传动中，有时需要安装中心距不等于标准中心距a。通过变位齿轮传动，可以在保证传动比不变的情况下，凑合所需的中心距。(3)改善齿轮性能：正变位齿轮的齿根厚度增加，齿廓曲率半径增大，可以提高齿轮的弯曲强度和接触强度；负变位常用于凑中心距或修复磨损的大齿轮。(4)采用变位传动还可以提高重合度或减小滑动系数等。5.简述退火、正火、淬火、回火四种热处理工艺的目的及应用场合。答：(1)退火：目的：降低钢的硬度，改善切削加工性；消除残余应力，稳定尺寸；细化晶粒，改善组织，为后续热处理做准备。应用：用于铸件、锻件、焊件的预备热处理，以及改善切削加工性能。(2)正火：目的：与退火类似，细化晶粒，均匀组织，但冷却速度比退火快，获得的组织（索氏体）较细，强度和硬度比退火略高。应用：用于低碳钢改善切削加工性（硬度适中），作为中碳钢结构零件的预备热处理，代替退火以降低成本。(3)淬火：目的：将钢奥氏体化后快速冷却，获得马氏体组织，大幅度提高钢的硬度、强度和耐磨性。应用：用于要求高硬度、高耐磨性的零件，如刀具、模具、量具、滚动轴承等。(4)回火：目的：消除淬火时产生的残余应力和脆性；调整钢的力学性能（硬度、强度、韧性），获得所需的组织。应用：所有淬火后的钢件都必须紧接着进行回火。根据温度不同分为低温回火（刀具、量具）、中温回火（弹簧）、高温回火（调质处理，用于重要结构件如轴、齿轮）。6.液压传动系统主要由哪几部分组成？各部分的作用是什么？答：液压系统主要由以下五个部分组成：(1)动力元件（液压泵）：将原动机（如电动机）输入的机械能转换为液体的压力能，向系统提供压力油。(2)执行元件（液压缸或液压马达）：将液体的压力能转换为机械能，驱动负载做直线往复运动或旋转运动。(3)控制调节元件（压力、流量、方向控制阀）：控制系统中液体的压力、流量和流动方向，从而控制执行元件的运动力、速度和方向。(4)辅助元件（油箱、滤油器、油管、管接头、压力表等）：连接系统各元件，保证系统正常工作所需的辅助装置，如储油、过滤、连接、测量等。(5)工作介质（液压油）：传递能量的介质，同时还起润滑、冷却、防锈和密封作用。五、计算分析题1.解：(1)判断是否有曲柄：杆长条件：最短杆长度+最长杆长度≤其余两杆长度之和。最短杆=100mm，最长杆=100200400≤若以最短杆（AB）为连架杆，则机构为曲柄摇杆机构。故存在曲柄，构件AB为曲柄。(2)计算极位夹角θ和行程速比系数K：利用余弦定理求极位夹角。当摇杆处于两极限位置时，曲柄与连杆共线。极位1（AC1）：A=极位2（AC2）：A=在△Ac∠在△Ac∠极位夹角θ=行程速比系数K=(3)若以构件AB为机架：因满足杆长条件，且最短杆（AB）为机架，则该机构演化双曲柄机构。2.解：(1)计算中心距a：a=(2)计算分度圆直径和齿顶圆直径：分度圆直径：==齿顶圆直径（标准齿轮h^=1）：齿顶圆直径（标准齿轮h^==+=+(3)接触疲劳强度校核公式：=其中：：计算接触应力；：弹性系数，取决于材料；：节点区域系数；：重合度系数；K：载荷系数（K=：小齿轮传递的转矩；b：齿宽；：小齿轮分度圆直径；u：齿数比（u=[σ3.解：(1)计算内部轴向力：==(2)判断压紧与放松：外部轴向力=2000比较与+：+因为=1250(3)计算轴向载荷：对于放松轴承2，其轴向载荷等于自身的内部轴向力：=对于压紧轴承1，其轴向载荷等于放松轴承的内部轴向力与外载荷的代数和：=4.解：(1)回路分析：题目描述虽未直接画图，但根据常规计算题模式及“溢流阀”的存在，若假设为典型的进油节流调速回路（通常包含节流阀和溢