機(jī)械專業(yè)測(cè)試題帶答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.以下哪種約束類型會(huì)同時(shí)限制物體在平面內(nèi)的兩個(gè)方向移動(dòng)，但不限制轉(zhuǎn)動(dòng)？A.固定鉸支座B.可動(dòng)鉸支座C.固定端支座D.球鉸鏈答案：A。固定鉸支座通過(guò)銷釘與物體連接，限制水平和豎直方向的移動(dòng)，但允許繞銷釘軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；可動(dòng)鉸支座僅限制垂直于支撐面的移動(dòng)；固定端支座限制所有移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)；球鉸鏈限制空間三個(gè)方向移動(dòng)。2.材料在拉伸試驗(yàn)中，當(dāng)應(yīng)力超過(guò)比例極限后，卸載時(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線會(huì)沿與彈性階段平行的直線下降，此時(shí)殘留的應(yīng)變稱為：A.彈性應(yīng)變B.塑性應(yīng)變C.線應(yīng)變D.切應(yīng)變答案：B。比例極限內(nèi)的應(yīng)變?yōu)閺椥詰?yīng)變，卸載后可恢復(fù)；超過(guò)比例極限后，卸載時(shí)彈性應(yīng)變恢復(fù)，殘留的不可恢復(fù)應(yīng)變?yōu)樗苄詰?yīng)變。3.漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪的齒頂圓壓力角與分度圓壓力角的關(guān)系是：A.齒頂圓壓力角大于分度圓壓力角B.齒頂圓壓力角小于分度圓壓力角C.兩者相等D.無(wú)固定關(guān)系答案：A。漸開(kāi)線方程中，壓力角隨向徑增大而增大，齒頂圓向徑大于分度圓，故齒頂圓壓力角更大。4.滾動(dòng)軸承中，當(dāng)軸承轉(zhuǎn)速較高、承受較大徑向載荷和少量軸向載荷時(shí)，優(yōu)先選用：A.深溝球軸承B.角接觸球軸承C.圓柱滾子軸承D.圓錐滾子軸承答案：A。深溝球軸承主要承受徑向載荷，也能承受一定雙向軸向載荷，適用于高轉(zhuǎn)速；角接觸球軸承需成對(duì)使用以承受雙向軸向載荷；圓柱滾子軸承不能承受軸向載荷；圓錐滾子軸承可承受較大徑向和單向軸向載荷，但轉(zhuǎn)速較低。5.車削加工中，若工件材料為45鋼（硬度200HB），刀具材料為YT15（鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金），合理的切削速度范圍應(yīng)為：A.10-30m/minB.50-80m/minC.100-150m/minD.200-300m/min答案：C。YT15適合加工鋼料，切削速度通常在100-150m/min；低速易產(chǎn)生積屑瘤，高速可能導(dǎo)致刀具磨損加劇，此范圍為常規(guī)推薦值。6.某四桿機(jī)構(gòu)中，各桿長(zhǎng)度分別為AB=40mm，BC=60mm，CD=50mm，AD=70mm（AD為機(jī)架），該機(jī)構(gòu)的類型為：A.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)B.雙曲柄機(jī)構(gòu)C.雙搖桿機(jī)構(gòu)D.導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)答案：A。根據(jù)桿長(zhǎng)條件：最短桿AB=40mm，最長(zhǎng)桿AD=70mm，AB+AD=110mm，BC+CD=110mm，滿足桿長(zhǎng)之和相等。最短桿為連架桿（AB與機(jī)架AD相連），故為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。7.以下哪種熱處理工藝可同時(shí)提高鋼的強(qiáng)度和韌性？A.退火B(yǎng).正火C.淬火+低溫回火D.淬火+中溫回火答案：D。淬火+中溫回火（350-500℃）得到回火屈氏體，具有較高的彈性極限和屈服強(qiáng)度，同時(shí)保持一定韌性；低溫回火（150-250℃）主要提高硬度和耐磨性；退火、正火用于消除內(nèi)應(yīng)力或改善切削性能。8.螺紋連接中，采用雙螺母防松的原理是：A.增大螺紋副的摩擦力矩B.機(jī)械固定防松C.破壞螺紋副的可逆性D.增大預(yù)緊力答案：A。雙螺母通過(guò)擰緊后使兩螺母間的螺紋受反向力，增大螺紋副的接觸壓力，從而提高摩擦力矩，防止松動(dòng)。9.某軸的尺寸標(biāo)注為φ50H7/g6，其中H7表示：A.軸的公差帶B.孔的公差帶C.基軸制配合D.基孔制配合答案：D。H為孔的基本偏差代號(hào)，7為公差等級(jí)，H7表示基孔制中的孔公差帶；g6為軸的公差帶，因此該配合為基孔制間隙配合。10.機(jī)械加工中，定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí)產(chǎn)生的誤差稱為：A.定位誤差B.基準(zhǔn)不重合誤差C.基準(zhǔn)位移誤差D.裝夾誤差答案：B。定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)（設(shè)計(jì)基準(zhǔn)在工序中的體現(xiàn)）不重合會(huì)導(dǎo)致加工尺寸偏離設(shè)計(jì)要求，此誤差為基準(zhǔn)不重合誤差；定位誤差還包括基準(zhǔn)位移誤差（定位副制造不準(zhǔn)確引起）。二、填空題（每空1分，共15分）1.理論力學(xué)中，力的三要素是______、______和______。答案：大小、方向、作用點(diǎn)2.材料的強(qiáng)度指標(biāo)主要有______和______，塑性指標(biāo)主要有______和______。答案：屈服強(qiáng)度（σs）、抗拉強(qiáng)度（σb）；斷后伸長(zhǎng)率（δ）、斷面收縮率（ψ）3.齒輪傳動(dòng)的失效形式主要有______、______、______、齒面磨損和齒面塑性變形。答案：輪齒折斷、齒面接觸疲勞（點(diǎn)蝕）、齒面膠合4.軸按承載性質(zhì)可分為_(kāi)_____、______和______，其中減速器中的高速軸通常為_(kāi)_____。答案：心軸、傳動(dòng)軸、轉(zhuǎn)軸；轉(zhuǎn)軸（既承受彎矩又承受扭矩）5.切削三要素是指______、______和______。答案：切削速度（v）、進(jìn)給量（f）、背吃刀量（ap）三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共25分）1.簡(jiǎn)述平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算方法，并說(shuō)明機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件。答案：平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算公式為F=3n-2PL-PH，其中n為活動(dòng)構(gòu)件數(shù)，PL為低副數(shù)（轉(zhuǎn)動(dòng)副、移動(dòng)副），PH為高副數(shù)（齒輪副、凸輪副）。機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是：自由度F≥1，且原動(dòng)件數(shù)等于機(jī)構(gòu)自由度（即原動(dòng)件數(shù)=F）。若原動(dòng)件數(shù)小于F，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不確定；若大于F，機(jī)構(gòu)會(huì)因約束過(guò)多而卡死。2.比較滾動(dòng)軸承與滑動(dòng)軸承的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)景。答案：滾動(dòng)軸承優(yōu)點(diǎn)：摩擦阻力小、啟動(dòng)靈活、效率高、維護(hù)方便；缺點(diǎn)：抗沖擊能力差、高速時(shí)噪聲大、徑向尺寸較大。適用于轉(zhuǎn)速較高、載荷較小、要求維護(hù)簡(jiǎn)單的場(chǎng)合（如電機(jī)、機(jī)床主軸）。滑動(dòng)軸承優(yōu)點(diǎn)：承載能力大、抗沖擊性好、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、徑向尺寸小；缺點(diǎn)：摩擦損失大、需要連續(xù)潤(rùn)滑、維護(hù)復(fù)雜。適用于高速重載（如汽輪機(jī)）、高精度（如磨床主軸）或低速重載（如軋鋼機(jī)）場(chǎng)合。3.說(shuō)明螺紋連接預(yù)緊的目的及控制預(yù)緊力的常用方法。答案：預(yù)緊目的：增強(qiáng)連接的剛性、緊密性和防松能力，確保螺紋副在工作載荷下不松動(dòng)或分離?？刂祁A(yù)緊力的方法：①扭矩法（通過(guò)控制擰緊力矩間接控制預(yù)緊力，公式T≈0.2Fd，F(xiàn)為預(yù)緊力，d為螺紋大徑）；②測(cè)量螺栓伸長(zhǎng)量法（預(yù)緊力F=EAΔL/L，E為彈性模量，A為螺栓截面積，ΔL為伸長(zhǎng)量，L為螺栓有效長(zhǎng)度）；③液壓拉伸法（利用液壓裝置直接拉伸螺栓至預(yù)定伸長(zhǎng)量后擰緊螺母）。4.簡(jiǎn)述車削加工中積屑瘤的形成原因及對(duì)加工的影響。答案：積屑瘤形成原因：在中低速切削塑性材料（如鋼、鋁合金）時(shí)，切屑與前刀面劇烈摩擦，溫度和壓力使切屑底層金屬黏結(jié)在前刀面上，逐漸堆積形成硬度高于工件材料的積屑瘤。對(duì)加工的影響：有利方面是保護(hù)前刀面，減少刀具磨損；不利方面是導(dǎo)致切削厚度變化（影響尺寸精度）、表面粗糙度增大（積屑瘤脫落時(shí)劃傷已加工表面），且積屑瘤不穩(wěn)定會(huì)引起振動(dòng)。5.說(shuō)明機(jī)械零件設(shè)計(jì)中“等強(qiáng)度原則”的含義及應(yīng)用實(shí)例。答案：等強(qiáng)度原則指零件各截面在工作載荷下的最大應(yīng)力相等，避免局部應(yīng)力過(guò)高導(dǎo)致過(guò)早失效。應(yīng)用實(shí)例：①汽車板簧（由多片長(zhǎng)度不等的鋼板疊加，各片受力時(shí)最大彎曲應(yīng)力相等）；②齒輪輪輻設(shè)計(jì)（從輪轂到輪緣逐漸變窄，使各截面彎曲應(yīng)力均勻）；③階梯軸設(shè)計(jì)（直徑變化處采用圓角過(guò)渡，避免應(yīng)力集中，使危險(xiǎn)截面應(yīng)力接近）。四、計(jì)算題（共30分）1.（10分）如圖所示（注：假設(shè)圖示為簡(jiǎn)支梁AB，跨長(zhǎng)L=4m，集中載荷F=20kN作用于C點(diǎn)，AC=1m，BC=3m），求梁的支座反力及跨中D點(diǎn)（AD=2m）的彎矩。解：（1）支座反力計(jì)算（取梁為研究對(duì)象，列平衡方程）：ΣMA=0：FB×L-F×AC=0→FB=（F×AC）/L=（20×1）/4=5kN（向上）ΣFy=0：FA+FB-F=0→FA=F-FB=20-5=15kN（向上）（2）跨中D點(diǎn)彎矩（AD=2m，D在AC段右側(cè)）：彎矩MD=FA×AD-F×(AD-AC)=15×2-20×(2-1)=30-20=10kN·m（下側(cè)受拉）答案：支座反力FA=15kN（向上），F(xiàn)B=5kN（向上）；D點(diǎn)彎矩MD=10kN·m。2.（10分）某傳動(dòng)軸傳遞的功率P=15kW，轉(zhuǎn)速n=960r/min，材料為45鋼（許用切應(yīng)力[τ]=40MPa），試設(shè)計(jì)該軸的最小直徑d（提示：扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力公式τ=T/Wp，T=9550P/n，Wp=πd3/16）。解：（1）計(jì)算扭矩T：T=9550P/n=9550×15/960≈149.2N·m（2）扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力公式τ=T/Wp≤[τ]，Wp=πd3/16，代入得：d≥3√(16T/(π[τ]))=3√(16×149.2×103/(π×40))≈3√(16×149200/(125.66))≈3√(19000)≈26.7mm（3）考慮軸的標(biāo)準(zhǔn)化，取d=28mm（或根據(jù)設(shè)計(jì)要求圓整為30mm）答案：最小直徑約為28mm（或30mm）。3.（10分）一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，模數(shù)m=3mm，齒數(shù)z1=20，z2=60，壓力角α=20°，求：（1）分度圓直徑d1、d2；（2）中心距a；（3）齒頂圓直徑da1、da2；（4）基圓直徑db1、db2。解：（1）分度圓直徑：d1=mz1=3×20=60mm；d2=mz2=3×60=180mm（2）中心距：a=(d1+d2)/2=(60+180)/2=120mm（3）齒頂圓直徑（標(biāo)準(zhǔn)齒輪齒頂高系數(shù)ha=1）：da1=d1+2ham=60+2×1×3=66mm；da2=180+2×1×3=186mm（4）基圓直徑：db1=d1cosα=60×cos20°≈60×0.9397≈56.38mm；db2=180×cos20°≈169.15mm答案：（1）d1=60mm，d2=180mm；（2）a=120mm；（3）da1=66mm，da2=186mm；（4）db1≈56.38mm，db2≈169.15mm。五、綜合分析題（10分）某企業(yè)需設(shè)計(jì)一臺(tái)小型帶式輸送機(jī)的減速器輸出軸（如圖所示，注：假設(shè)圖示為軸上安裝有齒輪和滾動(dòng)軸承，齒輪受徑向力Fr=3000N，圓周力Ft=8000N，軸向力Fa=1500N，軸承跨距L=200mm，齒輪安裝在兩軸承中間，軸材料為40Cr（調(diào)質(zhì)處理，σb=750MPa，σs=550MPa，許用彎曲應(yīng)力[σ-1b]=60MPa））。試分析該軸的設(shè)計(jì)步驟，并說(shuō)明需校核的主要內(nèi)容及方法。分析步驟及校核內(nèi)容：1.確定軸的結(jié)構(gòu)：根據(jù)安裝零件（齒輪、軸承、鍵等）確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度。齒輪處直徑由鍵連接強(qiáng)度確定（鍵寬b=14mm，鍵高h(yuǎn)=9mm，長(zhǎng)度L=80mm），軸承處直徑根據(jù)軸承型號(hào)（如深溝球軸承6212，內(nèi)徑60mm）確定，軸肩用于軸向定位。2.載荷分析：-齒輪傳遞的扭矩T=Ft×d/2（d為齒輪分度圓直徑，假設(shè)d=200mm，則T=8000×0.1=800N·m）；-徑向載荷Fr=3000N，軸向載荷Fa=1500N（由斜齒輪或錐齒輪產(chǎn)生）；-繪制軸的彎矩圖和扭矩圖，計(jì)算危險(xiǎn)截面（通常為齒輪安裝處或軸承附近）的當(dāng)量彎矩。3.強(qiáng)度校核：-彎扭組合強(qiáng)度校核：危險(xiǎn)截面當(dāng)量彎矩Me=√(M2+(αT)2)，其中α為扭矩折合系數(shù)（對(duì)稱循環(huán)時(shí)α≈0.6）；-計(jì)算彎曲應(yīng)力σ=Me/W（W為軸的抗彎截面系數(shù)，W=πd3/32），需滿足σ≤[σ-1b]；-若軸上有鍵槽，需考慮應(yīng)力集中（修正系數(shù)Kσ≈1.5-2.0），校核實(shí)際應(yīng)力是否在許用范圍內(nèi)。4.剛度校