机械工程师资格考试模拟试题和答案(编辑修改稿)

机械工程师资格考试模拟试题和答案(编辑修改稿)内容摘要：

下和规定“时间”内完成规定功能的能力。 “产品”可以是元件、器件、设备或系统。 “时间”可以是小时、周期、次数、里程或其他单位表示的周期。 可靠性的评价指标1）可靠度（无故障概率）：对不可修复的产品，是指直到规定时间区间终了为止，能完成规定功能的产品数与在该时间区间开始时刻投入工作的产品数比；对可修复的产品，是指一个或多个产品的无故障工作时间达到或超过规定时间的次数与观察时间内无故障的总次数之比；2）累计失效概率（故障概率）：产品在规定条件规定时间内失效的概率。 可靠度与累计失效概率构成一个完整的事件组；3）平均寿命（平均无故障工作时间）：产品在使用寿命期内的某个观察期间累计工作时间与故障次数之比；4）失效率（故障率）：工作到某时刻尚未失效的产品，在该时刻后单位时间内发生失效的概率。 说明确定可靠性关键件和重要件的原则。 答：确定可靠性关键件和重要件的原则是：1）故障会导致人员伤亡、财产严重损失的产品；2）人寿命周期费用考虑是昂贵的产品；3）只要它发生故障即会引起系统故障的产品；4）影响系统可用性，增加了维修费用和备件数量的产品；5）难以采购的或用新工艺制造的产品；6）需进行特殊处理、储存或防护的产品。 请简述古典磨擦定律的主要内容及其不完全正确（或不完善）之处。 答：滑动磨擦定律（流体磨擦除外）古典磨擦定律认为：1）磨擦力与表面接触面积无关，但与接触物体表面的材料及状态（粗糙度、温度、湿度等）有关，即与磨擦因数有关；2）静磨擦力正比于法向载荷，即F=μFn（μ为摩擦因数）；3）动摩擦力的方向与接触物体的相对运动方向相反；4）动摩擦因数小于静摩擦因数；5）动摩擦力与相对滑动速度无关。 古典摩擦定律虽不完全正确，但由于具有较大的近似性和普遍性，至今仍在一般工程计算中广泛采用。 而现代摩擦学研究发现，以下情况表明，古典摩擦定律有待进一步完善：1）当法向载荷较大时，即真实接触面积接近于表观接触面积时，摩擦力与法向载荷呈非线性关系，摩擦力增加很快；2）粘弹材料的摩擦力与接触面积有关，只有金属等具有一定屈服限材料的摩擦力才表观接触面积无关。 3）严格地说，摩擦力与滑动速度有关，金属的摩擦力随速度变化不大；4）粘弹性材料的静摩擦系数不大于动摩擦系数。 减少机械摩擦和磨损的主要措施有哪些。 答：减少机械摩擦的主要措施有：1）合理选择配对使用摩擦副的材料（如钢对青铜）；2）确定零件表面合理的粗糙度值；3）使用润滑油和有极压作用的添加亮晶剂，在摩擦表面生成边界膜；4）以滚动接触代替滑动接触；减少磨损的主要措施有：1） 合理选择配对使用摩擦副的材料；2） 确定零件表面合理的粗糙嚦和硬度值；3） 使用润滑剂，实现液体润滑或混合润滑；4） 以滚动接触代替滑动接触；5） 通过零件表面强化、表面涂层提高其耐磨性。 防止和减少机械结构振动的原则措施有哪些。 答：1）选用刚度大、重量经、阻尼性能好的材料作为结构的主体材料2）采用合理的壁厚和筋壁布置，提高结构刚度、减少结构重量；3）采用适当的结构形式和工艺，如机床大件的双层壁不出砂结构和焊接结构等，增加结构内摩擦，提高结构阻尼能力；4）使系统工作时产生的冲击力（如铣刀齿的切入，工作台换向，旋转件的离心力等）与瓻统结构的固有频率相互远离，避免产生共振；5）根据系统的动态特性，采用外部输入能量的方法，实现减振的主动控制；6）在系统采用各类减振器（固体摩擦、液体摩擦、电磁声和涡流阻尼），减少振动的振幅；7）采用粘弹性聚合物或滞弹性松弛高阻尼合金附着在振暐处吸附振动能量，将其转为热量消散掉等；8）采用隔振地基或隔振器（垫）隔除外部振动能量向系统内部传入；9）对于旋转运动件 特别是高速），质量颁布要均匀对称，重心应在其旋转中心线上，避免信心产生的离心力作用；10）对于机床，尺量采用连续、平衡的切削过程，避免产生各种周期的和非周期的力冲击（如飞刀铣削、滑枕、工作台往得运动时换向等），而导致强迫振动乃至共振。 10 、简述怇准件设计的意义。 答：1）减轻设计工作量，缩短设计周期，有利于设计人员将主要精力用于关键零部件的设计；2）便于建立专门工厂采用最先进的技术大规模地生产标准零部件，有利于合理使用原材料、节约能源、降低成本、提高质量和可靠性、提高劳动生产率；3）增大互换性，便于维修；4）便于产品改进，增加产品品种；5）采用与国际标准一致的国家标准，有利于产品走向国际市场。 因此，在机械零件的设计中，设计人员必须了角和掌握有关的各项标准并认真地贯彻执行，不断提高设计产品的标准化程度。 机械零、部件设计指出齿轮传动的特点及适用范围。 答：齿轮传动是现代机械中应用最广的一种传动形式。 齿轮传动的优点是：瞬时传动比恒定，工作平稳，传动准确可靠，可传递空间任意两轴之间的运动和动力；适用的功率和速度范围广，功率从接近于零的微小值到数万千瓦，圆周速度从很低到300m/s；传动效率高，η=，在常用的机械传动中，齿轮传动的效率较高；工作可靠使用寿命长；外廓尺寸小，结构紧凑。 齿轮传动的主要缺点是：制造和安装精度要求较高，需专门设备制造，成本较高，不宜用于较远距离两轴之间的传动。 轴零件在结构设计时要满足哪些条件。 答：轴和装在轴上的零件要有准确的工作位置，轴必须具有足够的强度和刚度，轴上的零件应便于装拆和调整，轴应具有良好的制造工艺性等。 滚珠丝杠副主要应用在哪些场合。 答：滚珠螺旋传动具有传动效率高、起动力矩小、传动灵敏平稳、工作寿命长等优点，故在机床、汽车和航空等制造业中应用广泛。 主要缺点是制造工艺比较复杂。 带传动主要有哪些类型。 答：常用带传动有平带传动、V带传动、多楔带传动和同步带传动等。 平带传动结构最简单，带轮也容易制造在传动中心距较大情况下应用较多。 V带有普通V带、窄V带等多种类型，在同样张紧力下，V 带传动较平带传动能产生更大摩擦力，V 带允许的传动力比较大，结构较紧凑，并多已标准化大量生产，因而比平带传动应用广泛。 多楔带兼有平带和V带的优点，柔性好，摩擦力大，传递功率高，解决了多______________根V带长短不一而使各带受力不均的问题。 多楔带主要用于传递功率较大而结构要求紧凑的场合。 同步齿形带综合了带传动和齿轮传动的优点。 同步带通常由钢丝绳或玻璃纤维绳等为抗拉层、氯丁橡胶或聚氨酯橡胶为基体、工作面上带齿的环状带等组成。 工作时，带的凸齿与带轮外缘上的齿槽啮合传动。 由于抗拉层承载后变形小，能保持同步带周节不变，故带与带轮没有相对滑动，从而保证同步传动。 螺栓组防松的方法有哪些。 答：有机械防松（如采用开口销与六角开槽螺母、止动垫圈、串联钢丝等）、摩擦防松（如采用双螺母、弹簧垫圈、锁紧螺母等）和永久防松（即破坏螺纹副防松，如采用冲点、涂粘合剂）。 销的主要功能包括哪些方面。 答：定位销（用于固定零件之间的相对位置）、联接销（用于联接并可传递不大的载荷）和安全销（用作安全装置中的过载剪断元件）。 指出离合器的种类及适用范围。 答：离合器的种类见下表。 离合器操纵离合器机械离合器啮合式：如牙嵌式、齿式、转键式等；摩擦式：如圆盘摩擦片（块）式、圆锥摩擦式、涨圆摩擦式、扭簧摩擦式等；电磁感应式：如转差式、磁粉式等气压离合器液压离合器电磁离合器自控离合器超越离合器啮合式：如牙嵌式、棘轮式等；摩擦式：如滚柱式、楔块式等离心离合器摩擦式：如闸块式、钢球式、钢砂式、钢棒式等安全离合器啮合式：如牙嵌式、钢珠式等；摩擦式：如圆盘式、圆锥式等1）牙嵌离合器由两个端面上有牙的半边离合器组成。 其中一个半边离合器固定在主动轴上，另一个半边离合器用导键（或花键）与从动轴联接，并可由操纵机构使其做轴向移动，以实现离合器将运动分离与接合的功能。 牙嵌离合器一般用于转矩不大，低速接合处。 2）圆盘摩擦离合器圆盘摩擦离合器是在主动摩擦盘转动时，由主、从动盘的接触面间产生的摩擦力矩传递转矩，有单盘式和多盘式两种。 与牙嵌离合器相比，圆盘摩擦离合器的优点是：不论任何速度两轴均可接合或分离；接合过程平稳，冲击、振动较小；从动轴的加速时间和所传递的最大转矩可调节；过载时可发生打滑，以保护重要零件不致损坏。 其缺点为外廓尺寸较大；在接合、分离过程中产生滑动摩擦故发热较大，磨损也较大。 为了散热和减轻磨损，可以把摩擦离合器浸入油中工作。 3）电磁离合器电磁离合器是利用电流通过激磁线圈时所产生的磁力操纵各种拼命元件，以实现接合和分离的离合器。 电磁主合器可单独操纵，亦可集中控制和远距离控制，与其他机电元件亦可在主、从动部分有转速差的情况下保持恒定转矩（例如磁粉离合器）。 电磁离合器具有结构简单操纵方便的优点。 电磁离合器的缺点是有少量剩磁，尤其是磁力线通过摩擦片的离合器。 剩磁会妨碍离合器主、从动摩擦片的彻底分离，而在切断电流后离合器还有残留转矩。 箱体、机架件设计的一般要求有哪些。 答：1） 可靠性：在使用期内必须安全可靠，其结构应与所承受的外力相协调，能满足强度、刚度、振动稳定性、疲劳强度、热变形等方面的要求。 2） 实用性：箱体、机架是机器重要的组成部分其精度、表面粗糙度、尺寸和形位公差等技术指标必须确保机器的使用性能和使用寿命。 3） 工艺性；结构应容易铸造或焊接，减少和防止铸造或焊接缺陷，便于加工装配和调试。 焊接结构应便于实现机械化处自动化焊接。 4） 经济性：要尺量减轻结构质量降低材料成本，减少能源消耗、加工工时和制造成本。 根据箱体、机架的不同用途，设计中对以上各项既要有所偏重，又要统筹兼顾，要重视其外观造型设计。 请说出齿轮传动、丝杠传动和普通皮带传动各自最大的区别特点（优点）。 答：1） 齿轮传动的主要优点是：瞬时传动比恒定，工作平稳，传动准确可靠，可传递空间任意两轴之间的运动和动力；适用的功率和速度范围广，功率从接近于零的微小值到数万千瓦，圆周速度从很低到300m/s；传动效率高，η=，在常用的机械传动中，齿轮传动的效率较高；工作可靠使用寿命长；外廓尺寸小，结构紧凑。 2） 丝杆传动的优点是：降速传动比大：对单丝螺旋而言，螺杆（或螺母）转动一圈，螺母（或螺杆）移动一个螺距，螺距一般很小，所以每转一圈的移动量比齿轮齿条传动要小得多，对高速转动转换成低速直线运动可以简化传动系统，侃结构紧凑，并提高传动精度；可获得大的轴向力：对于螺旋传动施加一个不大的转矩，即可得到一个大的轴向力；能实 Tj/F4+1_____现自锁：当螺旋的螺纹升角小于齿面间当量摩擦角时螺旋具有反行程自锁作用即只能将传动转换成轴向移动，不能将移动转换成转动。 这对于某些调整到一定位置后，不允许因轴向载荷而造成逆转的机械是十分重要的，例如铣床的升降工作台、螺旋千斤顶、螺旋压力机等；工作平稳无噪声。 3） 带传动的主要优点是：缓冲吸振，传动平稳、噪声小；带传动靠摩擦力传动，过载时带与带轮接触面间发生打滑，可防止损坏其他零件；适用于两轴中心距较大的场合；结构简单制造、安装和维护等均较为方便，成本低廉。 简述一般传动齿轮的设计方法和步骤。 答：齿轮传动有多种失效形式但对于某一具体工作条件下工作的齿轮传动，通常只有一种失效形式是主要的失效形式，理论上应针对其主要失效形式选择相应的设计准则和计算方法确定其传动尺寸，以保证该传动在整个工作寿命期间不发生失效。 但是，对齿面磨损、塑性变形等失效形式目前尚未建立行之有效的成熟的计算方法和完整的设计数据。 目前设计一般工况下工作的齿轮传动时，通常都只依据保证齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度两准则进行计算。 而对高速重载易发生胶合失效的齿轮传动，则还应进行齿面抗胶合能力的核算。 至于抵抗其他失效的能力，仅根据失效的原因，在设计中采取相应的对策而不作精确的计算。 一般情况下齿轮传动的设计准则为：1） 对闭式软齿面齿轮传动，主要失效形式是齿面点蚀，故按齿面接触疲劳强度进行设计计算，再按齿根弯曲疲劳强度进行校核。 2） 对闭式硬齿面齿轮传动，其齿面搞点蚀能力较强，主要失效形式表现为齿根弯曲疲劳折断，故按齿根弯曲疲劳强度进行设计计算，再按齿面接触疲劳强度进行校核。 3） 对开式齿轮传动，主要失效形式是齿面磨损和齿根弯曲疲劳折断，故先按齿根弯曲疲劳强度进行设计计算，然后考虑磨损的影响，将强度计算所求得的齿轮模数适当增大。 1传动齿轮设计时，如何确定齿轮的结构参数。 答：通过齿轮传动的强度计算，确定出齿轮的主要尺寸（如齿数、模数、齿宽、螺旋角、分度圆直径等），齿圈、轮辐、轮子毂等的结构形式及尺寸大小，通常由结构设计而定，而不进行强度计算。 齿轮的结构设计与齿轮的几何尺寸、毛坯、材料、加工方法、使用要求及经济性等因素有关。 进行齿轮的结构设计时，必须综合地考虑上述各方面的因素。 通常是先按齿轮的直径大小，选定合适的结构形式，然后再根据荐用的经验数据，进行结构设计。 对于直径很小的钢制齿轮，若齿根圆到键槽底部的距离较小时，应将齿轮和轴做成一体（称为齿轮轴）。 当齿顶圆直径小于160mm 时，一般做成实心结构的靿轮。 但航空产品中的齿轮，也有做成腹板式的。 当齿顶圆直径小于500mm 时，宜做成腹板式结构，腹板上开孔的数目按结构尺寸大小及需要而定。 当齿顶圆直径大于400mm 而小于1000mm 时，一般应做成轮辐截面为“十”字形的轮辐式结构的齿轮。 为了节约贵重金属对于尺寸较大的圆柱齿轮，可做成组装齿圈式的结构。 齿圈用钢制，而轮芯则用铸铁或铸钢。 1传动轴设计时首先应考虑和解决哪主要问题。 答：轴的设计包括结构设计和工作能力计算两方面的内______________容。 合理的结构和足够的强度是轴设计必须满足的基本要求。 轴的结构设计是根据轴上零件的安装、定位以及轴的制造工艺等方面的要求，合理地确定轴的结构形式和尺寸。 轴的工作能力计算包括轴的强度、刚嚦和振动稳定性等。