2026年工程師資格考試機(jī)械設(shè)計(jì)原理與應(yīng)用題精講一、單選題（每題2分，共10題）說明：以下題目涵蓋機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、常用機(jī)構(gòu)、材料選擇、強(qiáng)度計(jì)算等內(nèi)容，結(jié)合中國制造業(yè)（尤其是汽車、裝備制造等行業(yè)）的實(shí)際情況設(shè)置。1.某精密機(jī)床主軸采用45鋼調(diào)質(zhì)處理，其主要目的是提高（）。A.疲勞強(qiáng)度B.沖擊韌性C.硬度D.剛度2.在齒輪設(shè)計(jì)中，若齒輪模數(shù)m=3mm，齒數(shù)z=20，則該齒輪的齒距p為（）。A.6mmB.9.42mmC.12mmD.15mm3.某軸類零件承受交變載荷，其疲勞極限σ-1與材料的靜強(qiáng)度極限σb的關(guān)系通常為（）。A.σ-1≈0.5σbB.σ-1≈0.7σbC.σ-1≈0.8σbD.σ-1≈σb4.以下哪種聯(lián)軸器適用于兩軸對中性較差且需補(bǔ)償位移的場合？（）A.凸緣聯(lián)軸器B.齒輪聯(lián)軸器C.萬向聯(lián)軸器D.滑動聯(lián)軸器5.某攪拌機(jī)攪拌葉片采用QT600-2（球墨鑄鐵）制造，其主要優(yōu)勢是（）。A.耐磨性好B.減振性能優(yōu)越C.鑄造性能差D.焊接性能差二、多選題（每題3分，共5題）說明：每題有多個正確選項(xiàng)，漏選、錯選均不得分。6.影響滑動軸承潤滑性能的主要因素包括（）。A.軸承間隙B.潤滑油粘度C.軸轉(zhuǎn)速D.軸承材料硬度E.軸承結(jié)構(gòu)形式7.帶傳動設(shè)計(jì)中，減小離心力對傳動性能的不利影響可采取的措施有（）。A.增大帶輪直徑B.減小帶速C.選擇高彈性模量的帶材料D.增大帶預(yù)緊力E.減少帶輪包角8.某機(jī)械零件采用焊接結(jié)構(gòu)，其焊接工藝應(yīng)考慮的因素包括（）。A.材料焊接性B.焊接變形控制C.焊接殘余應(yīng)力D.焊接接頭強(qiáng)度E.環(huán)境溫度影響9.機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算中，以下哪些因素會減少機(jī)構(gòu)的自由度？（）A.高副機(jī)構(gòu)B.約束副（如轉(zhuǎn)動副、移動副）C.復(fù)雜鉸鏈連接D.機(jī)構(gòu)冗余E.自鎖現(xiàn)象10.機(jī)械設(shè)計(jì)中，提高零件疲勞壽命的措施包括（）。A.優(yōu)化表面粗糙度B.增大過渡圓角半徑C.避免應(yīng)力集中D.采用高強(qiáng)度材料E.限制工作溫度三、簡答題（每題5分，共4題）說明：要求簡明扼要，突出核心要點(diǎn)。11.簡述機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)力集中的概念及其主要消除方法。12.比較螺栓連接和鉚釘連接的優(yōu)缺點(diǎn)，并說明適用場合。13.簡述機(jī)械設(shè)計(jì)中“過盈配合”的應(yīng)用場景及工作原理。14.簡述機(jī)械設(shè)計(jì)中“有限元法”的基本思路及其在工程中的應(yīng)用價值。四、計(jì)算題（每題10分，共3題）說明：結(jié)合實(shí)際工程案例，考查計(jì)算能力。15.某軸類零件受力情況如下：軸向力F=40kN，彎矩M=80N·m，剪切力Q=20kN。材料許用應(yīng)力[σ]=120MPa，試校核該軸的強(qiáng)度（按第三強(qiáng)度理論）。16.某齒輪傳動中，小齒輪傳遞功率P=5kW，轉(zhuǎn)速n1=1500rpm，模數(shù)m=4mm，齒數(shù)z1=20，齒寬b=80mm，材料許用接觸應(yīng)力[σH]=600MPa。試計(jì)算該齒輪的接觸強(qiáng)度是否滿足要求（假設(shè)載荷系數(shù)K=1.2）。17.某滑動軸承寬度B=100mm，直徑D=120mm，軸頸轉(zhuǎn)速n=1200rpm，潤滑油粘度η=0.08Pa·s，軸承平均壓強(qiáng)p=1MPa。試計(jì)算該軸承的摩擦力矩（假設(shè)表面粗糙度Ra=0.8μm）。答案與解析一、單選題答案與解析1.A-解析：45鋼調(diào)質(zhì)處理（淬火+高溫回火）的主要目的是獲得綜合力學(xué)性能（強(qiáng)度、韌性、硬度），其中疲勞強(qiáng)度是精密機(jī)床主軸的關(guān)鍵指標(biāo)。2.B-解析：齒距p=mπ=3×π≈9.42mm。3.A-解析：金屬材料疲勞極限σ-1通常約為靜強(qiáng)度極限σb的50%~60%，常用0.5σb估算。4.C-解析：萬向聯(lián)軸器適用于傳遞軸線夾角變化或位移補(bǔ)償?shù)膱龊?，如汽車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。5.B-解析：球墨鑄鐵QT600-2具有優(yōu)良減振性，適合攪拌機(jī)等振動設(shè)備。二、多選題答案與解析6.A、B、C、E-解析：軸承間隙、潤滑油粘度、軸轉(zhuǎn)速、潤滑方式（結(jié)構(gòu)形式）均影響潤滑性能。7.A、B、C、D-解析：增大帶輪直徑、減小帶速、選擇高彈性模量材料、增大預(yù)緊力均能減小離心力。8.A、B、C、D-解析：焊接工藝需考慮材料焊接性、變形控制、殘余應(yīng)力及接頭強(qiáng)度。9.B、C、D、E-解析：約束副增加自由度，而冗余、自鎖會減少自由度。10.A、B、C、D-解析：表面粗糙度、過渡圓角、應(yīng)力集中控制、材料強(qiáng)度及溫度限制均影響疲勞壽命。三、簡答題答案與解析11.應(yīng)力集中概念及消除方法-概念：應(yīng)力集中指零件截面突變處（如孔、缺口）應(yīng)力顯著增大的現(xiàn)象。-消除方法：增大過渡圓角、避免尖銳缺口、采用卸載槽、優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。12.螺栓連接與鉚釘連接比較-螺栓連接：可拆卸、成本低、適用于高溫或需調(diào)整的場合；缺點(diǎn)是易松動。-鉚釘連接：永久連接、承載能力強(qiáng)、適用于沖擊載荷；缺點(diǎn)是不可拆卸、成本較高。13.過盈配合應(yīng)用及原理-應(yīng)用：軸承安裝、齒輪固定等，利用彈性變形實(shí)現(xiàn)緊固。-原理：過盈量使配合面產(chǎn)生壓緊力，提高連接強(qiáng)度和密封性。14.有限元法基本思路及應(yīng)用-思路：將復(fù)雜結(jié)構(gòu)離散為單元，通過數(shù)學(xué)方程求解各節(jié)點(diǎn)位移及應(yīng)力。-應(yīng)用：用于強(qiáng)度、剛度、振動、熱應(yīng)力等分析，廣泛用于汽車、航空航天行業(yè)。四、計(jì)算題答案與解析15.軸強(qiáng)度校核-計(jì)算：當(dāng)量應(yīng)力σe=√(σa2+σm2+σt2)，其中σa≈0（靜載荷），σm=M/(Wp)，σt=F/(A)，Wp≈πD3/16，A=πD2/4。-結(jié)果：σe≈110MPa<[σ]，強(qiáng)度滿足要求。16.齒輪接觸強(qiáng)度校核-計(jì)算：接觸應(yīng)力σH=Zε·Ft/(b·d1)，F(xiàn)t=2T1/(d1)，T1=9550P/n1。-結(jié)果：σH≈550MP