2025年機(jī)械工程師執(zhí)業(yè)資格考試試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（共20題，每題2分，共40分。每題只有一個(gè)正確選項(xiàng)）1.某軸類零件材料為40Cr，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后硬度為280HBW，其許用彎曲應(yīng)力[σ-1b]的計(jì)算應(yīng)采用以下哪種公式？A.[σ-1b]=σ-1b/(Kσ·n)B.[σ-1b]=σ-1b/nC.[σ-1b]=(σ-1b+σ0b)/2nD.[σ-1b]=σs/n答案：B。調(diào)質(zhì)處理后軸類零件的許用彎曲應(yīng)力計(jì)算公式為[σ-1b]=σ-1b/n，其中σ-1b為材料對(duì)稱循環(huán)彎曲疲勞極限，n為安全系數(shù)，Kσ為有效應(yīng)力集中系數(shù)，僅在考慮應(yīng)力集中時(shí)作為修正項(xiàng)，本題未提及特殊應(yīng)力集中情況，故不選A。2.滾動(dòng)軸承6210的內(nèi)徑尺寸為：A.10mmB.20mmC.50mmD.100mm答案：C。滾動(dòng)軸承型號(hào)中后兩位數(shù)字表示內(nèi)徑尺寸，當(dāng)后兩位為00-03時(shí)需查表，04及以上時(shí)內(nèi)徑=后兩位數(shù)字×5，故6210的內(nèi)徑=10×5=50mm。3.漸開線直齒圓柱齒輪傳動(dòng)中，若中心距略有誤差，仍能保持瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定，這是因?yàn)闈u開線具有以下哪種性質(zhì)？A.漸開線齒廓的法線恒切于基圓B.漸開線齒廓間正壓力方向不變C.漸開線齒廓的形狀僅取決于基圓大小D.漸開線齒廓的可分性答案：D。漸開線齒輪的可分性指當(dāng)中心距略有變化時(shí)，傳動(dòng)比仍等于兩基圓半徑的反比，因此瞬時(shí)傳動(dòng)比保持恒定。4.某機(jī)床主軸采用滑動(dòng)軸承，要求在高速輕載工況下運(yùn)行，應(yīng)優(yōu)先選擇以下哪種潤滑劑？A.220號(hào)工業(yè)齒輪油（運(yùn)動(dòng)粘度高）B.32號(hào)汽輪機(jī)油（運(yùn)動(dòng)粘度低）C.鋰基潤滑脂（半固體）D.二硫化鉬固體潤滑劑答案：B。高速輕載工況下，滑動(dòng)軸承需要低粘度潤滑劑以減少摩擦發(fā)熱，汽輪機(jī)油適用于高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械，粘度等級(jí)32號(hào)符合要求。5.機(jī)械加工中，為保證加工表面與定位基準(zhǔn)的位置精度，應(yīng)遵循的原則是：A.基準(zhǔn)統(tǒng)一原則B.基準(zhǔn)重合原則C.自為基準(zhǔn)原則D.互為基準(zhǔn)原則答案：B?；鶞?zhǔn)重合原則指設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合，可直接保證加工表面與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的位置精度。二、填空題（共10題，每題2分，共20分）1.材料的斷裂韌性KIC表示材料抵抗________的能力，其值越大，材料越不容易發(fā)生脆性斷裂。答案：裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展2.帶傳動(dòng)中，彈性滑動(dòng)是________引起的不可避免現(xiàn)象，而打滑是________導(dǎo)致的失效形式。答案：帶的彈性變形；過載3.機(jī)械零件的磨損過程分為跑合磨損、________和劇烈磨損三個(gè)階段。答案：穩(wěn)定磨損4.齒輪傳動(dòng)的主要失效形式包括齒面接觸疲勞磨損、________、齒面膠合、齒面塑性變形和輪齒折斷。答案：齒面磨損5.切削加工中，切削三要素是指切削速度、________和背吃刀量（切削深度）。答案：進(jìn)給量6.螺紋連接防松的本質(zhì)是防止螺紋副的________，常用的防松方法有摩擦防松、機(jī)械防松和________。答案：相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；永久防松7.平面四桿機(jī)構(gòu)中，若最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和，當(dāng)以最短桿的鄰邊為機(jī)架時(shí)，機(jī)構(gòu)為________；當(dāng)以最短桿為機(jī)架時(shí)，機(jī)構(gòu)為________。答案：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；雙曲柄機(jī)構(gòu)8.焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量使焊縫處于________位置（平焊、立焊、橫焊、仰焊中選擇），以保證焊接質(zhì)量。答案：平焊9.液壓系統(tǒng)中，液壓缸的速度由________決定，輸出力由________決定。答案：輸入流量；系統(tǒng)壓力10.機(jī)械振動(dòng)按振動(dòng)系統(tǒng)的自由度可分為單自由度振動(dòng)、多自由度振動(dòng)和________振動(dòng)。答案：連續(xù)系統(tǒng)三、簡答題（共4題，每題10分，共40分）1.簡述機(jī)械設(shè)計(jì)中“等強(qiáng)度設(shè)計(jì)”的含義及應(yīng)用場景。答案：等強(qiáng)度設(shè)計(jì)指通過優(yōu)化零件各截面尺寸，使零件各危險(xiǎn)截面的實(shí)際應(yīng)力均接近材料的許用應(yīng)力，避免局部應(yīng)力過高或材料浪費(fèi)。應(yīng)用場景包括：①受變載荷的軸類零件（如汽車半軸），通過變截面設(shè)計(jì)減少應(yīng)力集中；②彈簧設(shè)計(jì)中采用變節(jié)距或變直徑結(jié)構(gòu)，使各圈應(yīng)力均勻；③壓力容器封頭與筒體的過渡區(qū)設(shè)計(jì)，避免局部應(yīng)力集中導(dǎo)致失效。2.說明熱處理工藝中“正火”與“調(diào)質(zhì)”的區(qū)別及適用場合。答案：區(qū)別：①工藝不同：正火是加熱到Ac3或Accm以上30-50℃，空冷；調(diào)質(zhì)是淬火+高溫回火（500-650℃）。②組織不同：正火得到細(xì)珠光體（索氏體或托氏體）；調(diào)質(zhì)得到回火索氏體。③性能不同：正火硬度、強(qiáng)度低于調(diào)質(zhì)，但韌性較好；調(diào)質(zhì)綜合力學(xué)性能（強(qiáng)度、塑性、韌性）更優(yōu)。適用場合：正火用于：①低碳鋼消除魏氏組織，改善切削性能；②鑄件、鍛件消除內(nèi)應(yīng)力；③作為最終熱處理用于性能要求不高的零件。調(diào)質(zhì)用于：①中碳鋼（如45鋼）、中碳合金鋼（如40Cr）制造的重要零件（如齒輪、軸）；②要求較高綜合力學(xué)性能的零件（如機(jī)床主軸、汽車連桿）。3.分析齒輪傳動(dòng)中齒面接觸疲勞磨損（點(diǎn)蝕）的產(chǎn)生原因及預(yù)防措施。答案：產(chǎn)生原因：①齒面在接觸應(yīng)力循環(huán)作用下，表層產(chǎn)生微裂紋；②潤滑油滲入裂紋，在嚙合時(shí)油壓作用下裂紋擴(kuò)展，導(dǎo)致表層金屬剝落形成麻點(diǎn)。③軟齒面（硬度≤350HBW）因抗點(diǎn)蝕能力低更易發(fā)生。預(yù)防措施：①提高齒面硬度（如表面淬火、滲碳淬火）；②增大齒輪模數(shù)或齒數(shù)（增大分度圓直徑，降低接觸應(yīng)力）；③采用合適的潤滑油（高粘度油可減小接觸應(yīng)力，極壓添加劑提高抗膠合能力）；④減小齒面粗糙度（降低應(yīng)力集中）；⑤合理設(shè)計(jì)齒輪參數(shù)（如增大齒寬系數(shù)、采用角接觸球軸承提高載荷分布均勻性）。4.簡述機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的主要步驟。答案：①分析零件圖及技術(shù)要求（尺寸精度、形位公差、表面粗糙度、材料及熱處理）；②確定毛坯類型（鑄件、鍛件、型材等）及制造方法；③擬定工藝路線（選擇定位基準(zhǔn)、劃分加工階段、確定各工序加工方法及順序）；④確定各工序的加工余量、工序尺寸及公差；⑤選擇機(jī)床、刀具、夾具、量具；⑥確定切削用量（切削速度、進(jìn)給量、背吃刀量）；⑦計(jì)算時(shí)間定額；⑧編制工藝文件（工藝卡、工序卡）。四、計(jì)算題（共2題，每題15分，共30分）1.某減速箱輸入軸采用45鋼制造（調(diào)質(zhì)處理，σb=650MPa，σs=360MPa，σ-1b=275MPa），軸上某危險(xiǎn)截面處的彎矩M=1200N·m，扭矩T=800N·m，軸徑d=50mm，應(yīng)力集中系數(shù)Kσ=1.5，尺寸系數(shù)εσ=0.85，表面質(zhì)量系數(shù)β=0.9，安全系數(shù)n=1.5。試校核該截面的疲勞強(qiáng)度。（注：彎曲應(yīng)力σ=32M/(πd3)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力τ=16T/(πd3)，等效彎曲應(yīng)力σeq=√(σ2+3τ2)）解：①計(jì)算彎曲應(yīng)力σ：σ=32×1200/(π×503×10^-9)=32×1200/(π×125000×10^-9)=(38400)/(3.927×10^-4)=97.8MPa（注：d=50mm=0.05m，d3=0.053=1.25×10^-4m3，計(jì)算時(shí)需注意單位轉(zhuǎn)換，正確計(jì)算應(yīng)為：σ=32M/(πd3)=32×1200/(π×(0.05)^3)=32×1200/(π×1.25×10^-4)=38400/(3.927×10^-4)=97.8×10^6Pa=97.8MPa）②計(jì)算扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力τ：τ=16×800/(π×(0.05)^3)=12800/(3.927×10^-4)=32.6×10^6Pa=32.6MPa③計(jì)算等效彎曲應(yīng)力σeq：σeq=√(σ2+3τ2)=√(97.82+3×32.62)=√(9564.84+3×1062.76)=√(9564.84+3188.28)=√12753.12≈113MPa④計(jì)算工作應(yīng)力幅σa=σeq/2=56.5MPa（對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力時(shí)平均應(yīng)力σm=0）⑤計(jì)算許用應(yīng)力幅[σa]=σ-1b/(Kσ/(εσβ)×n)=275/(1.5/(0.85×0.9)×1.5)=275/(1.5/(0.765)×1.5)=275/(1.96×1.5)=275/2.94≈93.5MPa⑥校核：σa=56.5MPa≤[σa]=93.5MPa，疲勞強(qiáng)度滿足要求。2.設(shè)計(jì)一對(duì)閉式軟齒面直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，已知傳遞功率P=10kW，小齒輪轉(zhuǎn)速n1=960r/min，傳動(dòng)比i=3，載荷平穩(wěn)，單向傳動(dòng)，預(yù)期壽命Lh=10000h，小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)，硬度280HBW），大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)，硬度240HBW）。試確定小齒輪齒數(shù)z1、模數(shù)m（按接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，取齒寬系數(shù)φd=0.8，接觸疲勞許用應(yīng)力[σH1]=600MPa，[σH2]=550MPa，彈性系數(shù)ZE=189.8MPa^0.5，節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH=2.5，接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1=1.0，KHN2=1.0，載荷系數(shù)K=1.2）。解：①確定齒數(shù)：取z1=24（軟齒面通常z1=20-40，避免根切取z1≥17），則z2=i×z1=3×24=72②計(jì)算小齒輪轉(zhuǎn)矩T1：T1=9550×P/n1=9550×10/960≈99.48N·m=99480N·mm③計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式：m≥√[(2KT1/φd)(u+1)/(uz12)(ZEZH/[σH])2]其中u=i=3，[σH]取較小值[σH2]=550MPa（大齒輪硬度低，許用應(yīng)力小）代入數(shù)據(jù)：m≥√[(2×1.2×99480/0.8)(3+1)/(3×242)(189.8×2.5/550)2]計(jì)算各部分：分子部分：2×1.2×99480/0.8=2×1.2×124350=298440(u+1)/u=4/3≈1.333分母部分：3×242=3×576=1728ZEZH=189.8×2.5=474.5(ZEZH/[σH])2=(474.5/550)2≈(0.8627)2≈0.744綜合計(jì)算：m≥√[298440×1.333/1728×0.744]≈√[(397925.2/1728)×0.744]≈√[230.3×0.744]≈√171.4≈13.1mm④圓整模數(shù)：取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=14mm（或根據(jù)實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整，通常取m=12mm或14mm，此處計(jì)算值為13.1，取m=14mm）⑤驗(yàn)證齒寬b=φd×m×z1=0.8×14×24=268.8mm，取b=270mm（大齒輪齒寬b2=270mm，小齒輪齒寬b1=275mm以補(bǔ)償安裝誤差）結(jié)論：小齒輪齒數(shù)z1=24，模數(shù)m=14mm。五、綜合分析題（共1題，20分）某企業(yè)一臺(tái)臥式車床的主軸箱在運(yùn)行中出現(xiàn)異常噪聲，經(jīng)初步檢查發(fā)現(xiàn)主軸前軸承（雙列圓柱滾子軸承NN3020）溫度升高（85℃，正常≤70℃），且噪聲隨轉(zhuǎn)速升高而增大。請(qǐng)分析可能的故障原因，并提出排查與解決措施。答案：（一）可能故障原因分析：1.軸承潤滑不良：①潤滑油量不足（油位過低或供油管路堵塞）；②潤滑油變質(zhì)（氧化、污染）導(dǎo)致粘度下降，無法形成有效油膜；③潤滑方式不當(dāng)（如高速工況下采用脂潤滑，散熱差）。2.軸承安裝誤差：①軸承與軸或殼體配合過緊（過盈量過大）導(dǎo)致游隙減小，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)滾動(dòng)體與滾道接觸應(yīng)力增大；②軸線不對(duì)中（主軸與箱體孔同軸度超差），軸承承受額外徑向或軸向載荷；③軸承內(nèi)圈與軸、外圈與殼體的配合表面粗糙度超標(biāo)，導(dǎo)致接觸不良。3.軸承本身缺陷：①滾動(dòng)體或滾道存在磨損、點(diǎn)蝕、裂紋等疲勞損傷；②保持架變形或斷裂，導(dǎo)致滾動(dòng)體運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)；③軸承制造精度不足（如圓度、圓柱度超差）。4.載荷異常：①主軸承受過大徑向載荷（如切削力超出設(shè)計(jì)值）；②存在軸向載荷（雙列圓柱滾子軸承主要承受徑向載荷，軸向載荷過大會(huì)導(dǎo)致滾子與擋邊摩擦加?。?。5.散熱不良：①主軸箱通風(fēng)孔堵塞；②冷卻系統(tǒng)故障（如油冷機(jī)失效）；③軸承座散熱面積不足。（二）排查與解決措施：1.檢查潤滑系統(tǒng)：①測量油位，清理供油管路；②取油樣檢測粘度、水分及雜質(zhì)含量，必要時(shí)更換潤滑油（建議使用ISOVG68或VG100的工業(yè)齒輪油）；③確認(rèn)潤滑方式（高速時(shí)可改用油氣潤滑）。2.檢測安裝精度：①用千分表測量主軸與箱體孔的同軸度（要求≤0.02mm）；②檢查軸承內(nèi)圈與軸的配合（過盈量建議0.01-0.03mm），外圈與殼體的配合（間隙0.005-0.015mm）；③測量配合表面粗糙度（軸頸Ra≤0.8μm，殼體孔R(shí)a≤1.6μm）。3.拆卸檢查軸承：①觀察滾道和滾動(dòng)體表面是否有磨損、點(diǎn)蝕（可用放大鏡或磁粉探傷）；②檢查保持架是否變形或斷裂；③測量軸承游隙（原始游隙0.02-