2025年注冊(cè)機(jī)械工程師考試《機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化》真題解析考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.下列關(guān)于材料的力學(xué)性能表述正確的是（）。A.材料的彈性模量越大，其剛度越小B.材料的屈服強(qiáng)度越高，其塑性通常越好C.疲勞極限是指材料在循環(huán)載荷作用下不發(fā)生斷裂的最大應(yīng)力D.韌性材料在沖擊載荷下容易發(fā)生脆性斷裂2.在進(jìn)行機(jī)械零件強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，對(duì)于可能發(fā)生疲勞破壞的零件，通常需要校核其（）。A.靜強(qiáng)度B.剛度C.疲勞強(qiáng)度D.壓強(qiáng)3.平面四桿機(jī)構(gòu)中，若兩連架桿能實(shí)現(xiàn)預(yù)定的對(duì)應(yīng)位置，其設(shè)計(jì)通常采用（）。A.解析法B.圖解法C.實(shí)驗(yàn)法D.數(shù)值模擬法4.一對(duì)漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪要正確嚙合，必須滿足的條件之一是（）。A.模數(shù)相等B.壓力角相等C.齒寬相等D.中心距相等5.對(duì)于承受交變載荷的軸，其設(shè)計(jì)計(jì)算中需要重點(diǎn)考慮的因素是（）。A.靜強(qiáng)度B.剛度C.疲勞強(qiáng)度D.轉(zhuǎn)動(dòng)穩(wěn)定性6.在機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中，若要求傳遞功率大、效率高、工作可靠且平穩(wěn)，通常優(yōu)先考慮選用（）。A.鏈傳動(dòng)B.帶傳動(dòng)C.齒輪傳動(dòng)D.蝸桿傳動(dòng)7.滾動(dòng)軸承的基本額定壽命是指一批同型號(hào)軸承在相同條件下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，有（）%的軸承發(fā)生疲勞破壞前的總轉(zhuǎn)數(shù)或工作小時(shí)數(shù)。A.90B.95C.98D.998.下列關(guān)于液壓系統(tǒng)油箱作用的表述，不正確的是（）。A.儲(chǔ)存液壓油B.散熱C.油氣分離D.過(guò)濾油液9.在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，用于將偏差信號(hào)轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)被控對(duì)象執(zhí)行機(jī)構(gòu)的信號(hào)的部分是（）。A.測(cè)量元件B.比較元件C.執(zhí)行元件D.控制元件10.對(duì)于需要精確控制位置或速度的場(chǎng)合，通常采用（）進(jìn)行控制。A.比例控制器（P）B.比例積分控制器（PI）C.比例微分控制器（PD）D.比例積分微分控制器（PID）二、填空題（每空2分，共20分）1.一級(jí)圓柱齒輪減速器的傳動(dòng)比為40，若采用斜齒輪傳動(dòng)，則高速級(jí)和低速級(jí)齒輪的螺旋角λ應(yīng)滿足______關(guān)系。2.金屬材料的強(qiáng)度指標(biāo)通常用______和______來(lái)表示。3.機(jī)構(gòu)自由度是指機(jī)構(gòu)具有______的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)方式數(shù)。4.在機(jī)械設(shè)計(jì)中，提高零件疲勞強(qiáng)度的常用措施包括______、改善表面質(zhì)量等。5.液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的執(zhí)行元件主要是指______和______。6.在典型的閉環(huán)控制系統(tǒng)中，信號(hào)從______經(jīng)比較、放大、執(zhí)行等環(huán)節(jié)，最終作用于被控對(duì)象，其輸出信號(hào)又反饋到______與輸入信號(hào)進(jìn)行比較。7.傳感器按被測(cè)量分類，可分為溫度傳感器、壓力傳感器、______傳感器等。8.PLC（可編程邏輯控制器）具有______、編程簡(jiǎn)單、可靠性高、易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。9.機(jī)電一體化系統(tǒng)通常由機(jī)械本體、驅(qū)動(dòng)裝置、______、信息處理與控制裝置等組成。10.機(jī)器人控制系統(tǒng)中的示教編程是指通過(guò)______方式向機(jī)器人控制器輸入運(yùn)動(dòng)軌跡或操作步驟。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述提高機(jī)械零件耐磨性的常用方法。2.簡(jiǎn)述機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的一般步驟。3.簡(jiǎn)述傳感器選擇時(shí)需要考慮的主要因素。4.簡(jiǎn)述液壓泵和液壓馬達(dá)在結(jié)構(gòu)和工作原理上的主要區(qū)別。四、計(jì)算題（每題10分，共30分）1.一鋼制軸承受扭矩T=800N·m，同時(shí)承受彎矩M=300N·m。軸的直徑d=50mm，材料的許用應(yīng)力[σ]=160MPa。試校核該軸的強(qiáng)度（假設(shè)按第三強(qiáng)度理論計(jì)算）。2.設(shè)計(jì)一單級(jí)直齒圓柱齒輪減速器。已知輸入功率P1=5kW，轉(zhuǎn)速n1=1450r/min，傳動(dòng)比i=4.8，齒輪材料為40Cr調(diào)質(zhì)，齒數(shù)z1待定，載荷有輕微沖擊。試確定小齒輪齒數(shù)z1并估算大齒輪轉(zhuǎn)速n2（假設(shè)效率η=0.95）。3.某控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如下（框圖略），其中G(s)=K/(s+1)(s+2)，H(s)=1。試求該系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)G(s)H(s)和閉環(huán)傳遞函數(shù)C(s)/R(s)。五、分析題（10分）某自動(dòng)化生產(chǎn)線部分環(huán)節(jié)示意圖如下（示意圖略），涉及PLC控制、傳感器檢測(cè)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作等。請(qǐng)簡(jiǎn)述該部分環(huán)節(jié)可能的工作過(guò)程，并分析其中涉及的關(guān)鍵自動(dòng)化技術(shù)要素及其作用。試卷答案一、選擇題1.C2.C3.B4.A5.C6.C7.D8.D9.C10.D二、填空題1.大小相等、方向相反2.屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度3.主動(dòng)4.避免應(yīng)力集中5.液壓缸、液壓馬達(dá)6.輸入端、輸出端（或比較元件）7.物理量8.可靠性9.驅(qū)動(dòng)裝置10.手動(dòng)示教三、簡(jiǎn)答題1.提高材料硬度、降低接觸應(yīng)力、改善潤(rùn)滑條件、合理選擇材料配對(duì)（如采用自潤(rùn)滑材料）。2.需求分析、功能定義、方案構(gòu)思、方案評(píng)價(jià)與選擇、技術(shù)設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、樣機(jī)試制與測(cè)試。3.測(cè)量精度、量程范圍、響應(yīng)頻率、穩(wěn)定性、線性度、分辨率、環(huán)境適應(yīng)性、接口特性、成本等。4.液壓泵是能量轉(zhuǎn)換裝置，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓能；液壓馬達(dá)是執(zhí)行元件，將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。泵通常為定轉(zhuǎn)速輸入，馬達(dá)可變轉(zhuǎn)速輸出；結(jié)構(gòu)上泵的驅(qū)動(dòng)部件（如轉(zhuǎn)子）是主動(dòng)件，馬達(dá)的輸出軸是主動(dòng)件。四、計(jì)算題1.解：計(jì)算當(dāng)量彎矩M_eM_e=√(M2+(T/T_r)2)=√(3002+(800/(50/2)2)2)N·mm=√(90000+409600)N·mm=√499600N·mm≈707N·mm=0.707N·m計(jì)算軸的抗彎截面系數(shù)WW=πd3/32=π(50mm)3/32≈12271.85mm3計(jì)算當(dāng)量應(yīng)力σ_eσ_e=M_e/W=707N·m/12271.85mm3≈57.4MPa比較：σ_e(57.4MPa)<[σ](160MPa)，故軸的強(qiáng)度足夠。2.解：計(jì)算輸出功率P2P2=P1η=5kW*0.95=4.75kW估算大齒輪轉(zhuǎn)速n2n2=n1/i=1450r/min/4.8≈301.25r/min確定小齒輪齒數(shù)z1（需考慮標(biāo)準(zhǔn)傳動(dòng)比和實(shí)際工作要求，此處簡(jiǎn)化估算）z1的選擇需使模數(shù)、齒數(shù)符合標(biāo)準(zhǔn)，并考慮實(shí)際中心距等因素。假設(shè)選擇z1=20，則大齒輪齒數(shù)z2=i*z1=4.8*20=96。需校核實(shí)際中心距a=(z1+z2)m/2，并選擇合適的模數(shù)m。3.解：開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)G(s)H(s)G(s)H(s)=G(s)/H(s)=[K/(s+1)(s+2)]/1=K/[(s+1)(s+2)]閉環(huán)傳遞函數(shù)C(s)/R(s)1+G(s)H(s)=1+K/[(s+1)(s+2)]=[(s+1)(s+2)+K]/[(s+1)(s+2)]C(s)/R(s)=G(s)H(s)/[1+G(s)H(s)]=[K/[(s+1)(s+2)]]/[(s+1)(s+2)+K]=K/[(s+1)(s+2)+K]五、分析題（答案要點(diǎn)，無(wú)需分點(diǎn)）該自動(dòng)化生產(chǎn)線部分環(huán)節(jié)可能的工作過(guò)程為：傳感器檢測(cè)到物料或位置信號(hào)，將信號(hào)傳遞給PLC控制器。PLC根據(jù)預(yù)設(shè)程序和輸入信號(hào)