2025年機制考試題及答案一、單項選擇題（每題2分，共20分）1.下列關于漸開線直齒圓柱齒輪傳動的表述中，錯誤的是（）A.中心距略有變化時，傳動比仍保持恒定B.齒廓接觸點的公法線始終通過節(jié)點C.重合度隨模數(shù)增大而顯著提高D.基圓半徑越小，齒廓曲線越彎曲答案：C2.某機械零件采用40Cr鋼制造，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后使用，其主要失效形式最可能為（）A.過量彈性變形B.疲勞斷裂C.磨粒磨損D.塑性變形答案：B3.滾動軸承6210的內(nèi)徑尺寸為（）A.10mmB.20mmC.50mmD.100mm答案：C（內(nèi)徑=10×5=50mm）4.在機械加工中，若需保證零件上φ50H7（+0.025/0）孔與φ50h6（0/-0.016）軸的配合為間隙配合，則實際裝配時孔的最小尺寸與軸的最大尺寸之差應（）A.大于0B.等于0C.小于0D.無明確要求答案：A5.帶傳動中，當傳遞功率超過臨界值時發(fā)生的打滑現(xiàn)象首先出現(xiàn)在（）A.大帶輪接觸弧B.小帶輪接觸弧C.兩帶輪接觸弧同時D.無法確定答案：B6.下列螺紋連接防松方法中，屬于摩擦防松的是（）A.開口銷與槽形螺母B.雙螺母C.止動墊片D.串聯(lián)鋼絲答案：B7.某軸的材料為45鋼，經(jīng)表面淬火處理后，其表層組織主要為（）A.鐵素體B.珠光體C.馬氏體D.奧氏體答案：C8.在機械設計中，當零件受對稱循環(huán)變應力作用時，其許用應力應基于（）A.材料的抗拉強度B.材料的屈服強度C.材料的疲勞極限D(zhuǎn).材料的硬度答案：C9.下列機械傳動形式中，傳動效率最高的是（）A.普通V帶傳動B.齒輪傳動（閉式）C.鏈傳動D.蝸桿傳動答案：B10.加工中心與普通數(shù)控機床的主要區(qū)別在于（）A.具有自動換刀裝置B.加工精度更高C.可加工復雜曲面D.控制系統(tǒng)更先進答案：A二、填空題（每空1分，共20分）1.機械零件的常見失效形式包括斷裂、表面損傷、變形和（）。答案：功能失效2.漸開線齒輪的齒廓形狀由（）決定，其值越大，齒廓越平直。答案：基圓半徑3.滾動軸承的基本額定壽命是指一批同型號軸承中（）%的軸承在額定載荷下能達到的壽命。答案：904.螺紋連接的預緊目的主要是增強連接的（）和（）。答案：可靠性；緊密性5.帶傳動的彈性滑動是由于（）引起的，而打滑是由于（）導致的。答案：帶的彈性變形和拉力差；過載6.機械加工工藝規(guī)程的主要文件形式包括（）和（）。答案：工藝過程卡；工序卡7.軸按受載性質(zhì)可分為心軸、轉(zhuǎn)軸和（），其中（）既承受彎矩又承受扭矩。答案：傳動軸；轉(zhuǎn)軸8.齒輪傳動的齒面失效形式主要有齒面點蝕、（）、（）和齒面塑性變形。答案：齒面磨損；齒面膠合9.材料的疲勞強度是指材料在（）作用下，經(jīng)過（）循環(huán)次數(shù)而不發(fā)生斷裂的最大應力。答案：循環(huán)應力；無限10.數(shù)控機床的坐標系采用（）坐標系，其中Z軸的正方向規(guī)定為（）遠離工件的方向。答案：右手笛卡爾；刀具三、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述機械設計中“等強度設計”的基本思想及其應用意義。答案：等強度設計指通過優(yōu)化零件結(jié)構(gòu)或材料分布，使零件各截面的工作應力趨近于材料的許用應力，避免局部應力過高或過低。其意義在于：①提高材料利用率，減少冗余材料；②延長零件壽命，避免因局部弱區(qū)提前失效；③降低制造成本，優(yōu)化整體重量。2.比較滾動軸承與滑動軸承的優(yōu)缺點，說明各自適用的工況。答案：滾動軸承優(yōu)點：摩擦系數(shù)小、啟動靈活、維護方便、尺寸標準化；缺點：抗沖擊能力差、高速時噪聲大、徑向尺寸較大。適用工況：中高速、載荷穩(wěn)定、維護條件有限的場合。滑動軸承優(yōu)點：承載能力大、抗沖擊性好、高速平穩(wěn)、壽命長；缺點：摩擦損耗大、需連續(xù)供油、安裝精度高。適用工況：低速重載、高速高精度（如汽輪機）、強沖擊（如軋鋼機）的場合。3.解釋“加工硬化”現(xiàn)象及其對機械加工的影響。答案：加工硬化指金屬材料在塑性變形過程中，隨著變形量增加，強度和硬度提高而塑性和韌性下降的現(xiàn)象。對加工的影響：①有利方面：可提高零件表面硬度和耐磨性（如冷軋鋼板）；②不利方面：增加后續(xù)加工難度（如切削力增大、刀具磨損加?。?，可能導致零件產(chǎn)生裂紋（如冷成型時）。4.簡述齒輪傳動中“齒向修形”的目的及常用方法。答案：目的：補償齒輪受載后的彈性變形（如齒向彎曲、扭轉(zhuǎn)），避免載荷集中于齒端，改善載荷分布，降低噪聲和振動，延長壽命。常用方法：①齒端修薄（將齒寬兩端修去一小部分）；②鼓形齒修形（齒向中部略厚，兩端略薄，形成鼓形）；③螺旋角修正（調(diào)整螺旋角以補償變形）。5.說明在機械制造中選擇毛坯的主要依據(jù)，并列舉三種常見毛坯類型。答案：選擇依據(jù)：①零件的材料及力學性能（如鑄鐵選鑄造毛坯，高強鋼選鍛造毛坯）；②零件的結(jié)構(gòu)形狀與尺寸（如復雜形狀選鑄造，軸類選軋制型材）；③生產(chǎn)綱領（大批量選精密鑄造/模鍛，小批量選自由鍛/手工造型）；④現(xiàn)有生產(chǎn)條件（設備、技術(shù)水平）。常見毛坯類型：鑄件、鍛件、焊接件、型材（任選三種）。四、計算題（每題15分，共30分）1.某減速箱輸入軸由電動機驅(qū)動，傳遞功率P=10kW，轉(zhuǎn)速n=960r/min，軸的材料為45鋼（σb=600MPa，σs=355MPa，許用彎曲應力[σ-1b]=55MPa）。軸的結(jié)構(gòu)簡化為簡支梁，跨距L=120mm，齒輪作用力F=2000N（垂直向下），作用于跨中位置。試校核該軸的彎曲強度（軸的直徑d=30mm，忽略應力集中）。解：（1）計算軸傳遞的扭矩：T=9550×P/n=9550×10/960≈99.48N·m（2）計算彎矩：跨中彎矩M=F×L/4=2000×0.12/4=60N·m（3）計算當量彎矩（按彎扭合成強度校核，取α=0.6）：Me=√(M2+(αT)2)=√(602+(0.6×99.48)2)=√(3600+3563.5)=√7163.5≈84.64N·m（4）計算彎曲應力：σe=Me/(0.1d3)=84.64/(0.1×0.033)=84.64/(0.1×2.7×10??)=84.64/(2.7×10??)≈31.35×10?Pa=31.35MPa（5）校核：σe=31.35MPa＜[σ-1b]=55MPa，滿足強度要求。2.設計一對閉式軟齒面直齒圓柱齒輪傳動，已知：傳遞功率P=15kW，小齒輪轉(zhuǎn)速n1=750r/min，傳動比i=3，載荷平穩(wěn)（K=1.2），小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)，σHlim1=600MPa），大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)，σHlim2=500MPa），接觸疲勞安全系數(shù)SH=1.0，取齒寬系數(shù)φd=1.0，齒數(shù)z1=24，試計算小齒輪的分度圓直徑d1（彈性系數(shù)ZE=189.8√MPa，節(jié)點區(qū)域系數(shù)ZH=2.5，接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1=1.0，KHN2=1.1）。解：（1）計算接觸疲勞許用應力：[σH1]=KHN1×σHlim1/SH=1.0×600/1.0=600MPa[σH2]=KHN2×σHlim2/SH=1.1×500/1.0=550MPa取[σH]=min{[σH1],[σH2]}=550MPa（2）計算小齒輪傳遞的扭矩：T1=9550×P/n1=9550×15/750=191N·m=191×103N·mm（3）計算分度圓直徑d1（接觸疲勞強度公式）：d1≥√[(2KT1/φd)×(u+1/u)×(ZHZE/[σH])2]其中u=i=3，代入數(shù)據(jù)：d1≥√[(2×1.2×191×103/1.0)×(3+1/3)×(2.5×189.8/550)2]=√[(458400)×(4/3)×(474.5/550)2]=√[458400×1.333×(0.8627)2]=√[458400×1.333×0.744]=√[458400×0.992]≈√454,458400×0.992≈454,458400×0.992=458400×(1-0.008)=458400-3667.2=454732.8√454732.8≈674.3mm（此處計算需精確，實際應為：(2.5×189.8)=474.5；474.5/550≈0.8627；0.86272≈0.744；(3+1)/3=4/3≈1.333；2×1.2×191000=458400；458400×1.333≈611,458400×1.333=458400×(4/3)=611200；611200×0.744≈455,611200×0.7=427840，611200×0.044=26892.8，合計427840+26892.8=454732.8；√454732.8≈674.3mm，取d1=68mm（實際設計中需圓整，此處按計算值）。五、綜合分析題（20分）某企業(yè)生產(chǎn)的帶式輸送機驅(qū)動裝置在運行3個月后出現(xiàn)以下故障：①電動機電流異常升高；②減速器輸入軸軸承溫度達85℃（正?！?0℃）；③輸送帶運行時出現(xiàn)周期性跳動。經(jīng)初步檢查，減速器油位正常，輸送帶張緊力符合要求。請結(jié)合機械原理與制造知識，分析可能的故障原因，并提出改進措施。答案：可能的故障原因分析：（1）電動機電流升高：①減速器內(nèi)部傳動效率降低（如齒輪磨損導致嚙合阻力增大）；②軸承故障（如滾動體或滾道損傷，摩擦力矩增加）；③輸入軸與電動機軸不對中（導致附加彎矩，增加傳動負荷）。（2）軸承溫度過高：①軸承選型不當（如額定動載荷不足，長期過載）；②潤滑不良（潤滑油變質(zhì)或油量不足，導致摩擦生熱加劇）；③安裝精度低（軸承與軸或殼體配合過緊，游隙過小，運轉(zhuǎn)時發(fā)熱）；④軸承密封失效（灰塵進入，加劇磨損產(chǎn)熱）。（3）輸送帶周期性跳動：①驅(qū)動滾筒或改向滾筒圓度超差（如制造時未達精度要求，旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生徑向跳動）；②輸送帶接頭硫化質(zhì)量差（接頭處厚度不均，通過滾筒時產(chǎn)生沖擊）；③減速器輸出軸與驅(qū)動滾筒軸不同軸（導致滾筒旋轉(zhuǎn)時偏擺，輸送帶受力不均）。改進措施：（1）針對傳動效率問題：拆檢減速器，檢查齒輪齒面是否有點蝕、膠合等損傷，必要時更換齒輪；檢測輸入軸與電動機軸的同軸度（要求≤0.05mm），重新對中。（2）針對軸承問題：校核軸承額定動載荷（P≤C/r，r為安全系數(shù)），若不足則更換更大型號軸承；檢查潤滑油質(zhì)量（如粘度、雜質(zhì)含量），按要求更換；重新調(diào)整軸承安裝游隙（球軸承游隙0.01-0.0