2025年新機(jī)械工程師試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（10題，每題2分）1.材料在交變應(yīng)力作用下發(fā)生破壞的主要原因是（）。A.塑性變形累積B.疲勞裂紋擴(kuò)展C.蠕變失效D.腐蝕磨損答案：B2.漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪傳動(dòng)中，重合度ε的物理意義是（）。A.同時(shí)嚙合的齒數(shù)B.平均嚙合齒數(shù)C.齒廓接觸點(diǎn)的軌跡長(zhǎng)度D.載荷分配系數(shù)答案：B3.滾動(dòng)軸承的基本額定壽命L??是指（）。A.90%軸承的壽命B.10%軸承的壽命C.額定動(dòng)載荷下的壽命D.額定靜載荷下的壽命答案：A4.液壓系統(tǒng)中，溢流閥的主要作用是（）。A.調(diào)節(jié)流量B.穩(wěn)定系統(tǒng)壓力C.防止反向流動(dòng)D.增大輸出力答案：B5.機(jī)械零件的可靠度R(t)與失效率λ(t)的關(guān)系是（）。A.R(t)=e^(-∫λ(t)dt)B.R(t)=1-λ(t)C.R(t)=λ(t)tD.R(t)=1/(1+λ(t))答案：A6.齒輪傳動(dòng)中，齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)的主要目的是防止（）。A.齒面磨損B.齒面膠合C.齒面點(diǎn)蝕D.輪齒折斷答案：C7.螺紋連接中，采用雙螺母防松屬于（）。A.摩擦防松B.機(jī)械防松C.永久防松D.粘接防松答案：A8.帶傳動(dòng)中，彈性滑動(dòng)的主要原因是（）。A.帶的預(yù)緊力不足B.帶與帶輪間的摩擦力不夠C.帶的彈性變形與拉力變化D.帶輪包角過(guò)小答案：C9.軸的當(dāng)量彎矩計(jì)算中，將扭矩乘以折合系數(shù)α的原因是（）。A.扭矩是靜載荷B.扭矩是脈動(dòng)循環(huán)載荷C.扭矩是對(duì)稱(chēng)循環(huán)載荷D.考慮扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力與彎曲正應(yīng)力的循環(huán)特性差異答案：D10.某鋼材的持久極限σ??=250MPa，循環(huán)特性r=-1，當(dāng)工作應(yīng)力為對(duì)稱(chēng)循環(huán)應(yīng)力σ?=200MPa時(shí)，其安全系數(shù)n為（）。A.1.25B.1.5C.2D.0.8答案：A（n=σ??/σ?=250/200=1.25）二、填空題（10題，每題2分）1.材料的彈性模量E表示材料在彈性變形階段內(nèi)，______與______的比值。（正應(yīng)力；線應(yīng)變）2.漸開(kāi)線齒輪的基本參數(shù)包括齒數(shù)z、模數(shù)m、壓力角α、齒頂高系數(shù)h?和______。（頂隙系數(shù)c）3.滾動(dòng)軸承6208的內(nèi)徑尺寸是______mm。（40）4.液壓油的粘度隨溫度升高而______，隨壓力增大而______。（降低；升高）5.機(jī)械振動(dòng)按激勵(lì)類(lèi)型分為自由振動(dòng)、______和自激振動(dòng)。（受迫振動(dòng)）6.螺紋連接的預(yù)緊力過(guò)大可能導(dǎo)致______或______。（螺栓斷裂；被連接件壓潰）7.齒輪傳動(dòng)的主要失效形式包括輪齒折斷、齒面點(diǎn)蝕、______、齒面膠合和齒面磨損。（齒面塑性變形）8.帶傳動(dòng)的最大有效拉力F?c與初拉力F?、包角α和______有關(guān)。（摩擦系數(shù)f）9.軸的強(qiáng)度校核通常包括______校核、______校核和安全系數(shù)校核。（靜強(qiáng)度；疲勞強(qiáng)度）10.機(jī)械系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)中，串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度R=______，并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度R=______。（各單元可靠度的乘積；1-各單元不可靠度的乘積）三、簡(jiǎn)答題（5題，每題6分）1.簡(jiǎn)述機(jī)械零件設(shè)計(jì)中“等強(qiáng)度設(shè)計(jì)”的含義及其工程意義。答案：等強(qiáng)度設(shè)計(jì)指零件各截面或各部位的工作應(yīng)力相等或接近材料的許用應(yīng)力，避免局部應(yīng)力過(guò)高導(dǎo)致提前失效。工程意義：充分利用材料性能，減輕零件重量，降低成本，提高結(jié)構(gòu)可靠性。2.為什么蝸桿傳動(dòng)需要設(shè)置散熱裝置？常用的散熱措施有哪些？答案：蝸桿傳動(dòng)效率低（一般0.7-0.9），工作時(shí)產(chǎn)生大量熱量，若散熱不良會(huì)導(dǎo)致油溫升高，油膜破壞，加劇磨損甚至膠合。散熱措施：增加箱體散熱面積（加散熱片）、安裝風(fēng)扇強(qiáng)制冷卻、在箱體內(nèi)設(shè)置循環(huán)冷卻管路、采用循環(huán)油潤(rùn)滑。3.簡(jiǎn)述滾動(dòng)軸承組合設(shè)計(jì)中“兩端固定”和“一端固定一端游動(dòng)”兩種支撐方式的適用場(chǎng)合。答案：兩端固定：用于工作溫度變化小、軸的伸縮量不大的短軸（跨距L≤300mm），兩個(gè)軸承各限制一個(gè)方向的軸向位移，共同承受軸向載荷。一端固定一端游動(dòng)：用于溫度變化大、軸較長(zhǎng)（L>300mm）的場(chǎng)合，固定端軸承承受雙向軸向載荷并限制軸向位移，游動(dòng)端軸承允許軸自由伸縮，避免熱膨脹引起的附加應(yīng)力。4.說(shuō)明齒輪傳動(dòng)中“齒向修形”和“齒頂修緣”的目的。答案：齒向修形：修正齒寬方向的形狀誤差（如軸彎曲、軸承變形導(dǎo)致的載荷分布不均），使載荷沿齒寬均勻分布，減少偏載。齒頂修緣：修正齒頂附近的齒廓形狀，減小輪齒進(jìn)入和退出嚙合時(shí)的沖擊載荷，降低振動(dòng)和噪聲。5.列舉三種常見(jiàn)的機(jī)械密封形式，并簡(jiǎn)述其工作原理。答案：①接觸式機(jī)械密封（端面密封）：由動(dòng)環(huán)和靜環(huán)的端面緊密貼合，通過(guò)彈簧力和介質(zhì)壓力保持接觸，形成密封面，阻止介質(zhì)泄漏。②非接觸式機(jī)械密封（間隙密封）：動(dòng)環(huán)與靜環(huán)間保持微小間隙（幾微米），利用流體動(dòng)壓效應(yīng)（如螺旋槽）產(chǎn)生壓力，平衡介質(zhì)壓力，實(shí)現(xiàn)非接觸密封，適用于高速高壓場(chǎng)合。③迷宮密封：通過(guò)一系列環(huán)形齒與槽的間隙，使流體多次節(jié)流膨脹，降低壓力，減少泄漏，屬于非接觸式，適用于高溫、高速、清潔介質(zhì)。四、計(jì)算分析題（3題，每題15分）1.某傳動(dòng)軸傳遞功率P=15kW，轉(zhuǎn)速n=960r/min，軸的材料為45鋼（σb=600MPa，σs=355MPa，σ??=275MPa），許用彎曲應(yīng)力[σ??b]=60MPa，許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力[τ]=35MPa。軸上有一鍵槽（單鍵，削弱系數(shù)kσ=1.6，kτ=1.3），試設(shè)計(jì)軸的最小直徑（按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初算，再校核彎曲強(qiáng)度，假設(shè)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)）。解：①按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初算直徑：扭矩T=9550×P/n=9550×15/960≈149.2N·m扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力τ=T/(0.2d3)≤[τ]d≥3√(T/(0.2[τ]))=3√(149.2/(0.2×35))≈3√(21.31)≈2.77cm≈27.7mm，取d=30mm②校核彎曲強(qiáng)度（假設(shè)軸受純扭轉(zhuǎn)，實(shí)際可能有彎矩，此處假設(shè)彎矩M=0）：當(dāng)量彎矩Me=√(M2+(αT)2)，α=0.6（脈動(dòng)循環(huán)）Me=0.6×149.2≈89.5N·m彎曲應(yīng)力σ=Me/(0.1d3)=89.5/(0.1×303×10??)=33.1MPa≤[σ??b]=60MPa，安全。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n?=750r/min，傳動(dòng)比i=3，單向傳動(dòng)，載荷平穩(wěn)，工作壽命10年（每年250天，每天8小時(shí)），小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)，硬度260HBS），大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)，硬度220HBS），試計(jì)算小齒輪的分度圓直徑d?（接觸疲勞強(qiáng)度公式：d?≥[(2KT?(u+1)/(φdu[σH]2))]^(1/3)，其中K=1.2，φd=0.8，u=i=3，[σH]?=600MPa，[σH]?=550MPa，T?=9550×P/n?）。解：①計(jì)算小齒輪扭矩T?=9550×10/750≈127.3N·m=127300N·mm②取許用接觸應(yīng)力[σH]=550MPa（大齒輪硬度低）③代入公式：d?≥[(2×1.2×127300×4)/(0.8×3×5502)]^(1/3)=[(1222080)/(726000)]^(1/3)≈1.188×100≈118.8mm，取d?=120mm。3.某液壓系統(tǒng)中，泵的額定流量Qp=25L/min，額定壓力pp=6.3MPa，液壓缸有效面積A=50cm2，負(fù)載F=25kN，回油背壓p?=0.5MPa，求：①液壓缸的工作壓力p?；②泵的輸出功率；③系統(tǒng)的效率（忽略管路損失）。解：①p?=F/A+p?=25000/0.005+0.5×10?=5.5MPa②泵的輸出功率Pp=pp×Qp/60=6.3×25×103/60≈2.625kW③液壓缸輸出功率Pc=F×v，v=Qp/(A×60)=25×10?3/(0.005×60)=0.0833m/s，Pc=25000×0.0833≈2082.5W，效率η=2082.5/2625≈79.3%五、綜合應(yīng)用題（1題，20分）某企業(yè)需設(shè)計(jì)一臺(tái)小型帶式輸送機(jī)，要求輸送速度v=1.2m/s，輸送功率P=7.5kW，滾筒直徑D=400mm，工作環(huán)境多粉塵，每天工作16小時(shí)，使用壽命5年（每年300天）。請(qǐng)完成以下設(shè)計(jì)任務(wù)：（1）確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和功率（考慮傳動(dòng)效率η=0.85，滾筒效率η?=0.96）；（2）選擇傳動(dòng)類(lèi)型（帶傳動(dòng)+齒輪傳動(dòng)或蝸桿傳動(dòng)），并說(shuō)明理由；（3）簡(jiǎn)述滾筒軸的設(shè)計(jì)步驟（包括材料選擇、載荷分析、強(qiáng)度校核方法）。答案：（1）電動(dòng)機(jī)功率Pd=P/(η×η?)=7.5/(0.85×0.96)≈9.19kW，取11kW。滾筒轉(zhuǎn)速n滾筒=60v/(πD)=57.3r/min，假設(shè)總傳動(dòng)比i=15，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n電機(jī)≈860r/min，選