2025年機械基礎(chǔ)知識常用題庫及答案1.常見的金屬材料按成分可分為哪幾大類？各自的典型代表材料是什么？金屬材料按成分主要分為黑色金屬和有色金屬兩大類。黑色金屬以鐵為基，包括鋼和鑄鐵，如Q235碳素結(jié)構(gòu)鋼、45號優(yōu)質(zhì)碳素鋼、HT200灰鑄鐵；有色金屬指除鐵、鉻、錳以外的金屬，如工業(yè)純鋁（1060）、黃銅（H62）、鈦合金（TC4）；此外還有特殊性能鋼，如304不銹鋼（耐蝕）、1Cr13馬氏體不銹鋼（耐磨）、25Cr2MoVA耐熱鋼（高溫強度）。2.簡述金屬材料的主要機械性能指標(biāo)及其含義。機械性能指標(biāo)包括：①強度（抵抗塑性變形或斷裂的能力），如抗拉強度σb（最大應(yīng)力）、屈服強度σs（開始塑性變形的應(yīng)力）；②塑性（斷裂前發(fā)生塑性變形的能力），用斷后伸長率δ（試樣拉斷后標(biāo)距伸長量與原標(biāo)距比值）和斷面收縮率ψ（拉斷后縮頸處截面積減少量與原截面積比值）衡量；③硬度（局部抵抗硬物壓入表面的能力），常用洛氏硬度HRC（淬火鋼）、布氏硬度HBW（退火/正火鋼）、維氏硬度HV（薄件或表層）；④沖擊韌性（抵抗沖擊載荷的能力），用沖擊吸收功Ak（擺錘沖擊試樣斷裂所消耗的功）表示；⑤疲勞強度（無限次循環(huán)載荷下不發(fā)生斷裂的最大應(yīng)力），常用σ-1（對稱循環(huán)疲勞強度）。3.熱處理工藝中，正火與退火的主要區(qū)別有哪些？正火與退火的區(qū)別體現(xiàn)在：①加熱溫度：正火一般高于退火（亞共析鋼正火加熱Ac3+30-50℃，退火為Ac3+20-30℃或Ac1+20-30℃）；②冷卻方式：正火采用空冷（冷卻速度快），退火采用爐冷（冷卻速度慢）；③組織性能：正火后得到細(xì)片狀珠光體（硬度、強度高于退火），退火后為粗片狀或球狀珠光體（塑性、韌性更好）；④應(yīng)用場景：正火多用于低碳鋼（提高切削性）、中碳鋼（預(yù)備熱處理）或不重要零件的最終熱處理；退火多用于高碳鋼（降低硬度便于切削）、消除內(nèi)應(yīng)力或改善組織（如球化退火用于工具鋼）。4.機械制圖中，三視圖的投影規(guī)律是什么？各視圖間的對應(yīng)關(guān)系如何？三視圖的投影規(guī)律是“長對正、高平齊、寬相等”。主視圖與俯視圖反映物體的長度，兩者長對正；主視圖與左視圖反映物體的高度，兩者高平齊；俯視圖與左視圖反映物體的寬度，兩者寬相等。具體對應(yīng)關(guān)系：主視圖上的左右方向?qū)?yīng)俯視圖的左右方向和左視圖的前后方向；主視圖的上下方向?qū)?yīng)左視圖的上下方向；俯視圖的上下方向?qū)?yīng)左視圖的前后方向（靠近主視圖的一側(cè)為物體的后面，遠(yuǎn)離的一側(cè)為前面）。5.尺寸標(biāo)注中，“φ50H7/g6”表示什么含義？各符號的具體意義是什么？“φ50H7/g6”是基孔制間隙配合的尺寸標(biāo)注。其中：φ50為基本尺寸；H7表示孔的公差帶（H為基準(zhǔn)孔的基本偏差代號，7為公差等級）；g6表示軸的公差帶（g為軸的基本偏差代號，6為公差等級）。H7的上偏差為+0.025mm（假設(shè)基本尺寸50mm時），下偏差為0；g6的上偏差為-0.009mm，下偏差為-0.025mm（具體數(shù)值需查標(biāo)準(zhǔn)公差表）。該配合的最小間隙為孔下偏差減軸上偏差（0-(-0.009)=+0.009mm），最大間隙為孔上偏差減軸下偏差（0.025-(-0.025)=+0.050mm），屬于間隙配合。6.平面機構(gòu)自由度的計算公式是什么？計算時需注意哪些特殊情況？平面機構(gòu)自由度計算公式為F=3n-2PL-PH，其中n為活動構(gòu)件數(shù)（不包括機架），PL為低副數(shù)（轉(zhuǎn)動副、移動副），PH為高副數(shù)（齒輪副、凸輪副）。計算時需注意三種特殊情況：①復(fù)合鉸鏈：兩個以上構(gòu)件在同一軸線上組成多個轉(zhuǎn)動副，實際低副數(shù)為構(gòu)件數(shù)減1（如k個構(gòu)件組成復(fù)合鉸鏈，PL=k-1）；②局部自由度：與輸出運動無關(guān)的自由度（如滾子從動件凸輪機構(gòu)中滾子的自轉(zhuǎn)），計算時需將局部自由度構(gòu)件與相鄰構(gòu)件視為一個整體；③虛約束：對機構(gòu)運動無限制的重復(fù)約束（如平行四邊形機構(gòu)中對邊等長產(chǎn)生的虛約束），計算時需去除虛約束，按實際有效約束數(shù)計算。7.螺紋連接中，為何需要防松？常見的防松方法有哪些？螺紋連接在沖擊、振動或變載荷作用下，螺旋副間的摩擦力會減小或消失，導(dǎo)致連接松動甚至脫開，因此需防松。防松方法分為三類：①摩擦防松（利用附加摩擦力防止松動），如彈簧墊圈（彈性變形產(chǎn)生壓力）、雙螺母（對頂螺母增大接觸壓力）、自鎖螺母（尼龍圈嵌入螺紋增加摩擦）；②機械防松（用機械裝置限制相對轉(zhuǎn)動），如開口銷與槽形螺母（銷穿過螺母槽和螺栓尾孔）、止動墊圈（彎曲墊圈邊卡住螺母和被連接件）、串聯(lián)鋼絲（鋼絲穿過螺栓頭部孔并相互拉緊）；③永久防松（破壞螺紋副關(guān)系），如點焊（將螺栓與螺母焊死）、膠接（在螺紋間涂厭氧膠固化）、沖點（在螺紋末端沖點變形）。8.齒輪傳動中，閉式傳動與開式傳動的主要區(qū)別及設(shè)計注意事項是什么？閉式傳動齒輪封閉在箱體內(nèi)，能保證良好潤滑和防塵，多用于重要場合（如機床、汽車變速箱）；開式傳動齒輪外露，易受灰塵侵入且潤滑條件差，多用于低速輕載或簡易機械（如農(nóng)業(yè)機械、起重設(shè)備）。設(shè)計注意事項：閉式傳動需重點考慮齒面接觸疲勞強度（防止點蝕）和齒根彎曲疲勞強度（防止折斷），通常采用軟齒面（≤350HBS）或硬齒面（＞350HBS）并進行熱處理；開式傳動主要失效形式為齒面磨損和齒根折斷，設(shè)計時需適當(dāng)增大模數(shù)（補償磨損導(dǎo)致的齒厚減?。?，并采用較高的齒面硬度（如表面淬火），潤滑方式多為定期人工加油。9.滾動軸承的基本結(jié)構(gòu)由哪些部分組成？按承受載荷方向可分為哪幾類？滾動軸承由內(nèi)圈（與軸頸配合）、外圈（與軸承座孔配合）、滾動體（傳遞載荷的元件，形式有球、圓柱滾子、圓錐滾子等）和保持架（分隔滾動體并引導(dǎo)其運動）組成。按承受載荷方向分為：①向心軸承（主要承受徑向載荷），如深溝球軸承（60000型）、圓柱滾子軸承（N0000型）；②推力軸承（主要承受軸向載荷），如推力球軸承（50000型）、推力圓柱滾子軸承（80000型）；③向心推力軸承（同時承受徑向和軸向載荷），如角接觸球軸承（70000型，接觸角15°、25°、40°）、圓錐滾子軸承（30000型）。10.液壓系統(tǒng)中，溢流閥與減壓閥的主要區(qū)別有哪些？溢流閥與減壓閥的區(qū)別體現(xiàn)在：①功能不同：溢流閥用于維持系統(tǒng)壓力恒定（溢流穩(wěn)壓）或防止系統(tǒng)過載（安全保護）；減壓閥用于降低某一支路的壓力（減壓），使該支路壓力低于主系統(tǒng)壓力。②連接方式不同：溢流閥并聯(lián)在泵的出口（與系統(tǒng)主油路并聯(lián)）；減壓閥串聯(lián)在需要減壓的支路上（進油口接高壓油，出油口接低壓油路）。③閥口狀態(tài)不同：溢流閥在常態(tài)下閥口關(guān)閉（無溢流時），系統(tǒng)壓力達(dá)到調(diào)定壓力時閥口開啟溢流；減壓閥在常態(tài)下閥口開啟（保證油流通），當(dāng)出口壓力達(dá)到調(diào)定值時閥口關(guān)?。ū３殖隹趬毫Ψ€(wěn)定）。④控制壓力來源不同：溢流閥的控制壓力來自進口（進口壓力推動閥芯動作）；減壓閥的控制壓力來自出口（出口壓力反饋控制閥芯）。11.簡述帶傳動的主要失效形式及設(shè)計準(zhǔn)則。帶傳動的主要失效形式有：①打滑（過載時帶在帶輪上全面滑動，失去傳動能力）；②帶的疲勞破壞（長期循環(huán)應(yīng)力導(dǎo)致帶體出現(xiàn)脫層、斷裂）；③帶的磨損（帶與帶輪接觸表面摩擦導(dǎo)致厚度減薄）。設(shè)計準(zhǔn)則是：在保證不打滑的前提下，使帶具有足夠的疲勞壽命。具體設(shè)計時需滿足：①最大有效拉力不超過帶與帶輪間的最大摩擦力（防止打滑）；②帶的循環(huán)應(yīng)力不超過許用應(yīng)力（防止疲勞斷裂）。此外，還需限制帶的根數(shù)（避免載荷分布不均）、帶輪直徑（避免彎曲應(yīng)力過大）和帶速（一般5-25m/s，過高離心力大，過低所需有效拉力大）。12.機械零件的失效形式主要有哪些？設(shè)計時如何預(yù)防？機械零件的失效形式包括：①斷裂（脆性斷裂、疲勞斷裂），如齒輪齒根斷裂、軸的疲勞斷裂；②塑性變形（應(yīng)力超過屈服強度導(dǎo)致永久變形），如螺栓受拉變形、鍵連接擠壓變形；③表面損傷（磨損、點蝕、膠合），如滑動軸承的磨損、齒輪的齒面點蝕；④過量彈性變形（變形量超過允許值影響功能），如機床主軸的彎曲變形影響加工精度。預(yù)防措施：①合理選擇材料（根據(jù)載荷、環(huán)境選強度高、耐蝕的材料）；②優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計（避免應(yīng)力集中，如圓角過渡、減少截面突變）；③控制加工質(zhì)量（提高表面粗糙度、熱處理均勻性）；④改善工作條件（合理潤滑、避免過載）；⑤進行失效分析（針對具體失效形式調(diào)整設(shè)計參數(shù)）。13.簡述鍵連接的類型及各自的應(yīng)用場景。鍵連接分為平鍵連接、半圓鍵連接、楔鍵連接和花鍵連接。①平鍵連接：兩側(cè)面為工作面（傳遞扭矩），分為普通平鍵（A/B/C型，用于靜連接，如齒輪與軸的連接）和導(dǎo)向平鍵（鍵固定在軸上，輪轂可軸向移動，如變速箱滑移齒輪）；②半圓鍵連接：鍵呈半圓形，能在軸槽中擺動，適用于錐形軸端（如手輪與錐軸的連接），但鍵槽較深會削弱軸的強度；③楔鍵連接：上下面為工作面（靠楔緊產(chǎn)生摩擦力傳遞扭矩），分為普通楔鍵（用于靜連接，對中性差）和鉤頭楔鍵（便于拆卸），適用于低速、載荷平穩(wěn)且對中性要求不高的場合；④花鍵連接：多齒傳遞載荷（承載能力高），分為矩形花鍵（應(yīng)用最廣，如汽車變速箱軸）和漸開線花鍵（齒面接觸應(yīng)力小，適用于重載、高精度場合）。14.簡述公差等級的含義及選擇原則。公差等級是確定尺寸精確程度的等級，國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T1800.1）規(guī)定了IT01至IT18共20個等級，IT01精度最高，IT18最低。選擇原則：①滿足功能要求（如配合性質(zhì)、連接精度），如間隙配合（H7/g6）通常選IT6-IT8，過盈配合（H7/p6）選IT6-IT7；②考慮加工經(jīng)濟性（高精度需高成本），如IT7-IT8為普通機床加工的經(jīng)濟精度（適用于一般機械零件），IT5-IT6為精密加工（磨床、珩磨）；③協(xié)調(diào)孔軸公差等級（通?？妆容S低一級，如孔IT7、軸IT6，因孔加工難度大于軸）；④參考標(biāo)準(zhǔn)推薦（如滾動軸承與軸/孔的配合，軸頸常選IT6，外殼孔選IT7）。15.簡述凸輪機構(gòu)的類型及從動件常用運動規(guī)律。凸輪機構(gòu)按凸輪形狀分為盤形凸輪（最常用，如內(nèi)燃機配氣機構(gòu)）、移動凸輪（直線運動，如自動機床進刀機構(gòu)）、圓柱凸輪（凸輪繞軸線旋轉(zhuǎn)，從動件做復(fù)雜運動，如自動機械分度機構(gòu)）。從動件按運動形式分為直動從動件（往復(fù)直線運動）和擺動從動件（往復(fù)擺動）；按接觸形式分為尖頂從動件（易磨損，用于低速）、滾子從動件（磨損小，應(yīng)用廣）、平底從動件（接觸處易形成油膜，用于高速）。從動件常用運動規(guī)律有：①等速運動（速度突變，存在剛性沖擊，用于低速輕載）；②等加速等減速運動（加速度突變，存在柔性沖擊，用于中速）；③簡諧運動（加速度連續(xù)，無沖擊，用于高速）；④正弦加速度運動（加速度光滑變化，適用于高速精密場合）。16.簡述滑動軸承的主要類型及適用場合?；瑒虞S承按承受載荷方向分為向心滑動軸承（承受徑向載荷）和推力滑動軸承（承受軸向載荷）。向心滑動軸承按結(jié)構(gòu)分為整體式（軸套與軸承座一體，不可調(diào)，用于低速輕載）、剖分式（軸承蓋與座分開，可調(diào)整間隙，應(yīng)用廣）、自動調(diào)心式（軸瓦外表面為球面，補償軸的彎曲變形，用于長軸或多支點軸）。推力滑動軸承按止推面形式分為實心式（邊緣壓力大，少用）、空心式（壓力分布較均勻）、單環(huán)式（一個止推環(huán)，用于單向軸向載荷）、多環(huán)式（多個止推環(huán)，用于雙向或大軸向載荷）。適用場合：高速重載（如汽輪機轉(zhuǎn)子軸承）、高精度（如磨床主軸軸承）、低速重載（如軋機軸承）、有沖擊載荷（如鍛壓設(shè)備軸承）或需剖分安裝（如大型電機軸承）的場景。17.簡述機械設(shè)計中“標(biāo)準(zhǔn)化”的意義及主要內(nèi)容。標(biāo)準(zhǔn)化的意義：①提高互換性（零件可通用，降低維修成本）；②簡化設(shè)計（直接選用標(biāo)準(zhǔn)件，縮短設(shè)計周期）；③保證質(zhì)量（按統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，性能穩(wěn)定）；④降低成本（批量生產(chǎn)減少加工費用）；⑤促進技術(shù)交流（國際標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，便于合作）。主要內(nèi)容包括：①產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化（如滾動軸承、螺栓、齒輪的型號規(guī)格）；②方法標(biāo)準(zhǔn)化（如公差配合、熱處理工藝的標(biāo)準(zhǔn)）；③術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)化（如機械制圖符號、材料性能指標(biāo)的統(tǒng)一名稱）；④安全標(biāo)準(zhǔn)化（如機械防護裝置的安全距離、電氣設(shè)備的絕緣等級）。18.簡述材料的工藝性能及其包含的主要內(nèi)容。工藝性能是材料適應(yīng)各種加工工藝的能力，直接影響零件的制造質(zhì)量和成本。主要包括：①鑄造性能（液態(tài)金屬的流動性、收縮性、偏析傾向），如灰鑄鐵流動性好、收縮小，適合鑄造復(fù)雜零件；②鍛造性能（塑性變形能力、變形抗力），如低碳鋼塑性好、易鍛造，高碳鋼易開裂需嚴(yán)格控制溫度；③焊接性能（形成優(yōu)質(zhì)焊縫的能力），如Q235鋼焊接性好，不銹鋼需控制熱輸入防止晶間腐蝕；④切削性能（被切削的難易程度），如易切鋼（含硫、鉛）切削力小、表面質(zhì)量好，淬火鋼需用硬質(zhì)合金刀具；⑤熱處理工藝性能（淬透性、變形開裂傾向），如40Cr淬透性好，適合制造大截面零件，T10鋼淬火易變形需等溫淬火。19.簡述機械制圖中“形位公差”的含義及常用符號。形位公差是形狀公差和位置公差的總稱，用于限制零件實際要素的形狀和位置誤差，保證零件的功能要求。形狀公差（無基準(zhǔn)要求）包括：直線度（—）、平面度（□）、圓度（○）、圓柱度（○）；位置公差（有基準(zhǔn)要求）包括：平行度（∥）、垂直度（⊥）、傾斜度（∠）、同軸度（◎）、對稱度（=）、位置度（○）、圓跳動（↗）、全跳動（↗）。例如，“⊥0.05A”表示被測要素（如平面）對基準(zhǔn)A（如軸線）的垂直度公差為0.05mm；“○0.02”表示被測圓柱面的圓度公差為0.02mm。