2025年機(jī)電工程復(fù)習(xí)資料及試題及答案一、核心知識(shí)點(diǎn)1.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（1）軸的強(qiáng)度校核：軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力計(jì)算公式為τ=T/Wt，其中T為扭矩（N·m），Wt為抗扭截面系數(shù)（mm3）。對(duì)于圓截面軸，Wt=πd3/16（d為軸徑）。需注意復(fù)合應(yīng)力下的校核，當(dāng)同時(shí)受彎扭時(shí)，按第四強(qiáng)度理論計(jì)算當(dāng)量應(yīng)力σe=√(σb2+3τ2)≤[σ]。（2）齒輪傳動(dòng)：漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的主要參數(shù)包括模數(shù)m、齒數(shù)z、壓力角α（標(biāo)準(zhǔn)20°）。中心距a=m(z1+z2)/2，齒頂高h(yuǎn)a=ham（ha=1），齒根高h(yuǎn)f=(ha+c)m（c=0.25）。傳動(dòng)比i=z2/z1=ω1/ω2。（3）公差與配合：基孔制（H為基準(zhǔn)孔）與基軸制（h為基準(zhǔn)軸）的選用原則，配合類型分為間隙配合（如H7/g6）、過渡配合（如H7/k6）、過盈配合（如H7/s6）。形位公差中，直線度、平面度屬于形狀公差，平行度、垂直度屬于位置公差。2.電氣控制技術(shù)（1）電機(jī)控制：三相異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速（同步轉(zhuǎn)速）n0=60f/p（f=50Hz，p為極對(duì)數(shù)），轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n=n0(1s)（s為轉(zhuǎn)差率，一般0.01~0.05）。正反轉(zhuǎn)控制需通過接觸器互鎖避免電源短路，PLC控制中常用輸出繼電器Y的常閉觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)軟件互鎖。（2）PLC編程：S7200SMARTPLC的輸入（I）、輸出（Q）為開關(guān)量，模擬量輸入（AIW）、輸出（AQW）為010V或420mA信號(hào)。梯形圖中，啟保停電路的核心是啟動(dòng)按鈕的常開觸點(diǎn)與輸出繼電器的常開觸點(diǎn)并聯(lián)（自鎖），停止按鈕的常閉觸點(diǎn)串聯(lián)。（3）繼電接觸器系統(tǒng)：熱繼電器（FR）用于過載保護(hù)，整定值一般為電機(jī)額定電流的1.05~1.2倍；熔斷器（FU）用于短路保護(hù)，熔體電流需大于電機(jī)啟動(dòng)電流（一般5~7倍額定電流）。3.工程材料與熱處理（1）金屬材料性能：低碳鋼（含碳量＜0.25%）塑性好，用于沖壓件；中碳鋼（0.25%~0.6%）綜合性能好，用于軸類零件；高碳鋼（＞0.6%）硬度高，用于工具。灰鑄鐵（HT）抗壓不抗拉，用于機(jī)座；球墨鑄鐵（QT）強(qiáng)度接近鋼，用于曲軸。（2）熱處理工藝：退火（緩慢冷卻）降低硬度，改善切削性能；正火（空冷）細(xì)化晶粒，用于普通零件；淬火（快速冷卻）提高硬度，需配合回火消除內(nèi)應(yīng)力；回火分為低溫（150~250℃，用于刀具）、中溫（350~500℃，用于彈簧）、高溫（500~650℃，用于軸類）。4.設(shè)備安裝與調(diào)試（1）設(shè)備找正找平：水平度測(cè)量用框式水平儀（精度0.02mm/m），垂直度測(cè)量用經(jīng)緯儀或吊線墜。墊鐵組放置應(yīng)靠近地腳螺栓，每組不超過3塊，總高度30~70mm。（2）灌漿工藝：設(shè)備安裝后需二次灌漿，水泥基灌漿料的強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)高于基礎(chǔ)混凝土，養(yǎng)護(hù)時(shí)間≥7天，環(huán)境溫度5~35℃，低于5℃需采取保溫措施。（3）試運(yùn)行要求：?jiǎn)螜C(jī)試運(yùn)行前需檢查潤滑、冷卻、電氣系統(tǒng)，空載運(yùn)行2小時(shí)，負(fù)載運(yùn)行4小時(shí)（連續(xù)），振動(dòng)值≤4.5mm/s（轉(zhuǎn)速1500r/min時(shí)），溫度≤70℃（滾動(dòng)軸承）。5.自動(dòng)化系統(tǒng)集成（1）傳感器應(yīng)用：壓力傳感器（擴(kuò)散硅式，輸出420mA）用于管道壓力監(jiān)測(cè)；溫度傳感器（PT100熱電阻，0500℃）用于設(shè)備溫度控制；接近開關(guān)（電感式）檢測(cè)金屬物體，電容式可檢測(cè)非金屬。（2）工業(yè)機(jī)器人：六軸機(jī)器人的自由度包括腰轉(zhuǎn)（S軸）、大臂（L軸）、小臂（U軸）、手腕旋轉(zhuǎn)（R軸）、手腕擺動(dòng)（B軸）、手腕翻轉(zhuǎn)（T軸）。重復(fù)定位精度±0.02mm，用于焊接、搬運(yùn)等場(chǎng)景。（3）控制系統(tǒng)：DCS（分散控制系統(tǒng)）用于大型流程工業(yè)（如化工），PLC用于離散制造（如汽車裝配），SCADA（數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)）實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，需配置人機(jī)界面（HMI）進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。二、典型試題（一）選擇題（每題2分，共20分）1.漸開線齒輪的標(biāo)準(zhǔn)壓力角為（）A.15°B.20°C.25°D.30°2.PLC輸入模塊的公共端COM接（）A.220VACB.24VDC正極C.24VDC負(fù)極D.0V3.灰鑄鐵的性能特點(diǎn)是（）A.抗拉強(qiáng)度高B.抗壓強(qiáng)度高C.塑性好D.韌性好4.設(shè)備二次灌漿的養(yǎng)護(hù)時(shí)間至少為（）A.3天B.5天C.7天D.10天5.三相異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速n0=1500r/min，其極對(duì)數(shù)p為（）A.1B.2C.3D.46.以下屬于形狀公差的是（）A.平行度B.垂直度C.直線度D.同軸度7.熱繼電器的主要作用是（）A.短路保護(hù)B.過載保護(hù)C.欠壓保護(hù)D.失壓保護(hù)8.工業(yè)機(jī)器人重復(fù)定位精度是指（）A.到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)的絕對(duì)誤差B.多次到達(dá)同一點(diǎn)的誤差范圍C.最大運(yùn)動(dòng)速度D.負(fù)載能力9.基孔制的基準(zhǔn)孔公差帶代號(hào)為（）A.hB.HC.fD.F10.低溫回火的溫度范圍是（）A.150~250℃B.350~500℃C.500~650℃D.700~800℃（二）簡(jiǎn)答題（每題6分，共30分）1.簡(jiǎn)述三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理。2.說明PLC的掃描周期包括哪幾個(gè)階段。3.設(shè)備安裝時(shí)，如何進(jìn)行找正找平？4.比較退火與正火的區(qū)別（至少3點(diǎn)）。5.列舉工業(yè)機(jī)器人的5個(gè)典型應(yīng)用場(chǎng)景。（三）計(jì)算題（每題10分，共30分）1.某軸傳遞的扭矩T=1000N·m，軸徑d=50mm，材料許用切應(yīng)力[τ]=50MPa，校核該軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度（Wt=πd3/16）。2.一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)的額定功率P=15kW，額定電壓U=380V，功率因數(shù)cosφ=0.85，效率η=0.9，求額定電流I（公式：I=P/(√3Ucosφη)）。3.一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，模數(shù)m=4mm，齒數(shù)z1=20，z2=60，求中心距a、傳動(dòng)比i及大齒輪的齒頂圓直徑da2。（四）案例分析題（每題10分，共20分）1.某設(shè)備安裝后，水平度偏差超差（0.1mm/m，允許0.05mm/m），分析可能原因及處理措施。2.某PLC控制系統(tǒng)中，電機(jī)無法啟動(dòng)，按下啟動(dòng)按鈕后PLC輸入指示燈亮，但輸出繼電器無動(dòng)作，可能的故障點(diǎn)有哪些？三、試題答案及解析（一）選擇題1.B（標(biāo)準(zhǔn)壓力角為20°）2.B（PLC開關(guān)量輸入模塊公共端接24VDC正極，輸入點(diǎn)接負(fù)極）3.B（灰鑄鐵抗壓不抗拉）4.C（二次灌漿養(yǎng)護(hù)≥7天）5.B（n0=60f/p→p=60×50/1500=2）6.C（直線度為形狀公差，其余為位置公差）7.B（熱繼電器用于過載保護(hù)）8.B（重復(fù)定位精度指多次到達(dá)同一點(diǎn)的誤差范圍）9.B（基孔制基準(zhǔn)孔為H）10.A（低溫回火150~250℃）（二）簡(jiǎn)答題1.三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理：三相定子繞組通入三相交流電，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)；轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割磁場(chǎng)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流；轉(zhuǎn)子電流與磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁力，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)（轉(zhuǎn)速略低于同步轉(zhuǎn)速，故稱“異步”）。2.PLC掃描周期階段：輸入采樣（讀取所有輸入信號(hào)狀態(tài)）、用戶程序執(zhí)行（按順序掃描梯形圖）、輸出刷新（將程序運(yùn)算結(jié)果寫入輸出模塊）。3.找正找平步驟：①用水平儀測(cè)量設(shè)備水平度（橫向、縱向）；②調(diào)整墊鐵高度或位置，使水平度偏差≤允許值（如0.02mm/m）；③用經(jīng)緯儀或吊線墜檢查垂直度，調(diào)整至符合要求；④復(fù)查確認(rèn)后固定地腳螺栓。4.退火與正火區(qū)別：①冷卻方式：退火緩慢（爐冷），正火空冷；②組織性能：退火得到珠光體+鐵素體（更軟），正火得到細(xì)珠光體（硬度略高）；③應(yīng)用：退火用于改善切削性能，正火用于普通零件最終熱處理；④生產(chǎn)周期：退火更長（需隨爐冷卻）。5.工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用場(chǎng)景：焊接（汽車車身）、搬運(yùn)（碼垛）、裝配（電子元件）、噴涂（家具表面）、打磨（鑄件去毛刺）。（三）計(jì)算題1.解：Wt=πd3/16=3.14×503/16≈24531mm3=24531×10??m3=2.4531×10??m3τ=T/Wt=1000/(2.4531×10??)≈40.77MPa＜[τ]=50MPa，強(qiáng)度合格。2.解：I=P/(√3Ucosφη)=15000/(1.732×380×0.85×0.9)≈15000/(493.6)≈30.4A3.解：中心距a=m(z1+z2)/2=4×(20+60)/2=160mm傳動(dòng)比i=z2/z1=60/20=3大齒輪齒頂圓直徑da2=m(z2+2ha)=4×(60+2×1)=248mm（四）案例分析題1.可能原因：①基礎(chǔ)表面不平整；②墊鐵組布置不合理（間距過大或數(shù)量不足）；③地腳螺栓未均勻緊固；④測(cè)量工具誤差（如水平儀未校準(zhǔn)）。處理措施：①重新檢查基礎(chǔ)，必要時(shí)打磨或修補(bǔ)；②調(diào)整墊鐵位置，增加