從業資格考試]中級職稱機械工程師資格考試模擬試題匯編答案(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 的主要內容。 答：設計任務書編制的主要內容有：產品名稱，產品的功能和使用范圍，基本參數和主要技術指標， 產品的工作原理，總布局和關鍵部件，對品性能、壽命與經濟性的分析比較，產品設計、試驗、 試制的周期。 產品設計技術方案的評價主要包括哪三方面， 每個方面的具體 內容有哪些？ 答：評價方案在技術上的可行性和選進性，包括工作性能指標、可靠性、使用維護性。 簡述結構設計的三原則。 答：結構設計的三原則：明確、簡單、安全可靠。 1） 明確：指對產品設計中所應的問題都應在結構方案中獲得明確 12 的體現和分擔 。 2） 簡單：在確定結構時，應使其所含零件數目和加工工序類型盡 可能減少，零件的幾何形狀力求簡單，減少或簡化與相關零件的裝配關系及調整措施 。 3） 安全可靠：包括結構構件安全性、功能的安全、運行的安全性、 工作的安全性和對環境的安全性等五個相關聯的方面，設計時應綜合考慮。 簡述設計評價目標三個方面的內容。 答：設計評價目標三個方面的內容： 1） 技術評價：評價方恈在技術上的可行性和先進性 2） 經濟性評價：評價方案的經濟效益，包括成本、利潤、實施方 案的費用及回收期 3） 社會評價：方案實施后對社會的效益和影響，是否符合國家科 技、產業發展政策，是否符合環保要求等。 敘述設計評價的方法有三，即經驗評價法、數學評價法和試驗 評價法，請說明這三種方法分別采用的場合。 答：經驗評價法用于方案不多，問題不太復雜的場合；數學評價可得到定量的評價參數，適用于多 數的評價場合；試驗評價法用于一些比較重要，且僅靠分析計算不夠有把握的場合。 敘述各種設計評價方法的優缺點。 答：經驗評價法可對方案做定性的粗略評價，過程較為簡單，多用于方案不多，問題不太復雜的場 合；數學評價可得到定量的評價參數，適用面較廣；試驗評價法用于一些比較重要，且僅靠分析計 算不夠有把握的場合，評價結果較為準確，但成本較高。 機械設計基本技術要求 機械零件設計中最基本的計算是什么？計算的理論依據是 什么？ 答：機械零件設計中基本的計算包括強度準則計算，壽命準則計算和振動穩定性準則計算，基本最 基本的是強度準則計算。 強度準則是指零件危險載面上的應力不得超過其許用應力。其表達式為：б≤ [б ]，式中 [б ]是零 件的許用應力，由零件材料的極限應力б lim 和設計安全系數 S 確定。 = б lim247。 S [б lim 材料 的極限應力，數值根據零件的失效形式確定，靜強度斷裂時，б lim 為材料的靜強度極限；疲勞斷 裂時，б lim 為材料的疲勞極限；塑性變形時，б lim 為材料的屈服極限。 ] 說明高精度主軸設計時，剛度校核的內容。 答：零件或部件在工作時所產生的彈性變形不超過允許值，稱為滿足剛度要求。高精度主軸剛度校 核的內容包括主軸（梁）、支點（軸承）在載荷作用下發生的綜合彈性變形（伸長、撓曲、扭轉） 校核。 機械結構工藝性包含哪些內容和要求？ 答：結構工藝性設計涉及零件生產過程的各個階段：材料選擇、毛坯生產方法、機械加工、熱處理、 13 零件裝配、機器操作、機器維護等。 結構工藝性的基本要求：在滿足工作前提下，合理選擇材料，機器的整體布局和結構尺量簡單，合 理劃分零、部件并使其幾何形狀簡單， 合理確定毛坯，減少機械加工余量；考慮加工的可能性、方 便性、精度和經濟性，盡可能采用成熟的結構。 舉例說明機械設計工藝設計中“如何有利于保證順利裝配、拆卸和維護”手段。 答：以軸系零件的設計為例：為便于軸上零件的裝入，軸端應有倒角；為便于軸承的裝拆，用于軸 承軸向定位和固定的軸肩高度應小于軸承內圈的高度。 什么是產品的可靠性，可靠性評價通常有哪些表達指標？ 答：可靠性是“產品”在規定條件下和規定“時間”內完成規定功能的能力。“產品”可以是元件、 器件、設備或系統。“時間”可以是小時、周期、次數、里程或其他單位表示的周期。 可靠性的評價指標 1）可靠度（無故障概率）：對不可修復的產品，是指直到規定時間區間終了為止，能完成規定功能 的產品數與在該時間區間開始時刻投入工作的產品數比；對可修復的產品，是指一個或多個產品的 無故障工作時間達到或超過規定時間的次數與觀察時間內無故障的總次數之比； 2）累計失效概率（故障概率）：產品在規定條件規定時間內失效的概率。可靠度與累計失效概率構 成一個完整的事件組； 3）平均壽命（平均無故障工作時間）：產品在使用壽命期內 的某個觀察期間累計工作時間與故障次 數之比； 4）失效率（故障率）：工作到某時刻尚未失效的產品，在該時刻后單位時間內發生失效的概率。 說明確定可靠性關鍵件和重要件的原則。 答：確定可靠性關鍵件和重要件的原則是： 1）故障會導致人員傷亡、財產嚴重損失的產品； 2）人壽命周期費用考慮是昂貴的產品； 3）只要它發生故障即會引起系統故障的產品； 4）影響系統可用性，增加了維修費用和備件數量的產品； 5）難以采購的或用新工藝制造的產品； 6）需進行特殊處理、儲存或防護的產品。 請簡述古典磨擦定律的主要內容及其不完全正確（或不完善）之處。 答：滑動磨擦定律（流體磨擦除外）古典磨擦定律認為： 1）磨擦力與表面接觸面積無關，但與接觸物體表面的材料及狀態（粗糙度、溫度、濕度等）有關， 即與磨擦因數有關； 2）靜磨擦力正比于法向載荷，即 F=μ Fn（μ為摩擦因數）； 3）動摩擦力的方向與接觸物體的相對運動方向相反； 4）動摩擦因數小于靜摩擦因數； 14 5）動摩擦力與相對滑動速度無關。 古典摩擦定律雖不完全正確，但由于具有較大的近似性和普遍性，至今仍在一般工程計算中廣泛采 用。而現代摩擦學研究發現，以下情況表明，古典摩擦定律有待進一步完善： 1）當法向載荷較大時，即真實接觸面積接近于表觀接觸面積時， 摩擦力與法向載荷呈非線性關系，摩擦力增加很快； 2）粘彈材料的摩擦力與接觸面積有關，只有金屬等具有一定屈服 限材料的摩擦力才表觀接觸面積無關。 3）嚴格地說，摩擦力與滑動速度有關，金屬的摩擦力隨速度變化不大； 4）粘彈性材料的靜摩擦系數不大于動摩擦系數。 減少機械摩擦和磨損的主要措施有哪些？ 答：減少機械摩擦的主要措施有： 1）合理選擇配對使用摩擦副的材料（如鋼對青銅）； 2）確定零件表面合理的粗糙度值； 3）使用潤滑油和有極壓作用的添加亮晶劑，在摩擦表面生成邊界膜； 4）以滾動接觸代替滑動接觸； 減少磨損的主要措施有： 1） 合理選擇配對使用摩擦副的材料； 2） 確定零件表面合理的粗糙嚦和硬度值； 3） 使用潤滑劑，實現液體潤滑或混合潤滑； 4） 以滾動接觸代替滑動接觸； 5） 通過零件表面強化、表面涂層提高其耐磨性。 防止和減少機械結構振動的原則措施有哪些？ 答： 1）選用剛度大、重量經、阻尼性能好的材料作為結構的主體材料 2）采用合理的壁厚和筋壁布置，提高結構剛度、減少結構重量； 3）采用適當的結構形式和工藝，如機床大件的雙層壁不出砂結構和焊接結構等，增加結構內摩擦， 提高結構阻尼能力； 4）使系統工作時產生的沖擊力（如銑刀齒的切入，工作臺換向，旋轉件的離心力等）與瓻統結構的 固有頻率相互遠離，避免產生共振； 5）根據系統的動態特性，采用外部輸入能量的方法，實現減振的主動控制； 6）在系統采用各類減振器（固體摩擦、液體摩擦、電磁聲和渦流阻尼），減少振動的振幅； 7）采用粘彈性聚合物或滯彈性松弛高阻尼合金附著在振暐處吸附振動能量，將其轉為熱量消散掉等； 8）采用隔振地基或隔振器（墊）隔除外部振動能量向系統內部傳入； 9）對于旋轉運動件 特別是高速），質量頒布要均勻對稱，重心應在其旋轉中心線上，避免信心產 生的離心力作用； 10）對于機床，尺量采用連續、平衡的切削過程，避免產生各種周期的和非周期的力沖擊（如飛刀 銑削、滑枕、工作臺往得運動時換向等），而導致強迫振動乃至共振。 10 、簡述怇準件設計的意義。 答： 1）減輕設計工作量，縮短設計周期，有利于設計人員將主要精力用于關鍵零部件的設 15 計； 2）便于建立專門工廠采用最先進的技術大規模地生產標準零部件，有利于合理使用原材料、節約能 源、降低成本、提高質量和可靠性、提高勞動生產率； 3）增大互換性，便于維修； 4）便于產品改進，增加產品品種； 5）采用與國際標準一致的國家標準，有利于產品走向國際市場。 因此，在機械零件的設計中，設計人員必須了角和掌握有關的各項標準并認真地貫徹執行，不斷提 高設計產品的標準化程度。 機械零、部件設計 指出齒輪傳動的特點及適用范 圍。 答：齒輪傳動是現代機械中應用最廣的一種傳動形式。齒輪傳動的優點是：瞬時傳動比恒定，工作 平穩，傳動準確可靠，可傳遞空間任意兩軸之間的運動和動力；適用的功率和速度范圍廣，功率從 接近于零的微小值到數萬千瓦，圓周速度從很低到 300m/s；傳動效率高，η =，在常 用的機械傳動中，齒輪傳動的效率較高；工作可靠使用壽命長；外廓尺寸小，結構緊湊。 齒輪傳動的主要缺點是：制造和安裝精度要求較高，需專門設備制造，成本較高，不宜用于較遠距 離兩軸之間的傳動。 軸零件在結構設計時要滿足哪些條件？ 答：軸和裝在軸上的零件要有準確的工作位置，軸必須具有足夠的強度和剛度，軸上的零件應便于 裝拆和調整，軸應具有良好的制造工藝性等。 滾珠絲杠副主要應用在哪些場合？ 答：滾珠螺旋傳動具有傳動效率高、起動力矩小、傳動靈敏平穩、工作壽命長等優點，故在機床、 汽車和航空等制造業中應用廣泛。主要缺點是制造工藝比較復雜。 帶傳動主要有哪些類型？ 答：常用帶傳動有平帶傳動、 V帶傳動、多楔帶傳動和同步帶傳動等。 平帶傳動結構最簡單，帶輪也容易制造在傳動中心距較大情況下應用較多。 V帶有普通 V帶、窄 V帶等多種類型，在同 樣張緊力下， V 帶傳動較平帶傳動能產生更大摩擦力， V 帶允許的傳動力比較大，結構較緊湊，并多已標準化大量生產，因而比平帶傳動應用廣泛。 多楔帶兼有平帶和 V帶的優點，柔性好，摩擦力大，傳遞功率高，解決了多 ______________根 V帶長短不一而使各 帶受力不均的問題。多楔帶主要用于傳遞功率較大而結構要求緊湊的場合。 同步齒形帶綜合了帶傳動和齒輪傳動的優點。同步帶通常由鋼絲繩或玻璃纖維繩等為抗拉層、氯丁 橡膠或聚氨酯橡膠為基體、工作面上帶齒的環狀帶等組成。工作時，帶的凸齒與帶輪外緣上的齒槽 16 嚙合傳動。由于 抗拉層承載后變形小，能保持同步帶周節不變，故帶與帶輪沒有相對滑動，從而保 證同步傳動。 螺栓組防松的方法有哪些？ 答：有機械防松（如采用開口銷與六角開槽螺母、止動墊圈、串聯鋼絲等）、摩擦防松（如采用雙 螺母、彈簧墊圈、鎖緊螺母等）和永久防松（即破壞螺紋副防松，如采用沖點、涂粘合劑）。 銷的主要功能包括哪些方面？ 答：定位銷（用于固定零件之間的相對位置）、聯接銷（用于聯接并可傳遞不大的載荷）和安全銷 （用作安全裝置中的過載剪斷元件）。 指出離合器的種類及適用范圍。 答：離合器的種類見下表。 離合器操縱離合器機械離合器嚙合式：如牙嵌式、齒式、轉鍵式等；摩擦式：如圓盤摩擦片（塊） 式、圓錐摩擦式、漲圓摩擦式、扭簧摩擦式等；電磁感應式：如轉差式、磁粉式等 氣壓離合器 液壓離合器 電磁離合器 自控離合器超越離合器嚙合式：如牙嵌式、棘輪式等；摩擦式：如滾柱式、楔塊式等 離心離合器摩擦式：如閘塊式、鋼球式、鋼砂式、鋼棒式等 安全離合器嚙合式：如牙嵌式、鋼珠式等；摩擦式：如圓盤式、圓錐式等 1）牙嵌離合器由兩個端面上有牙的半邊離合器組成。其中一個半邊離合器固定在主動軸上，另一 個半邊離合器用導鍵（或花鍵）與從動軸聯接，并可由操縱機構使其做軸向移動，以實現離合器將 運動分離與接合的功能。牙嵌離合器一般用于轉矩不大，低速接合處。 2）圓盤摩擦離合器圓盤摩擦離合器是在主動摩擦盤轉動時，由主、從動盤的接觸面間產生的摩擦 力矩傳遞轉矩，有單盤式和多盤式兩種。與牙嵌離合器相比，圓盤摩擦離合器的優點是：不論任何 速度兩軸均可接合或分離；接合過程平穩，沖擊、振動較小；從動軸的加速時間和所傳遞的最大轉 矩可調節；過載時可發生打滑，以保護重要零件不致損壞。其缺點為外廓尺寸較大；在接合、分離 過程中產 生滑動摩擦故發熱較大，磨損也較大。為了散熱和減輕磨損，可以把摩擦離合器浸入油中 工作。 3）電磁離合器電磁離合器是利用電流通過激磁線圈時所產生的磁力操縱各種拼命元件，以實現接 合和分離的離合器。電磁主合器可單獨操縱，亦可集中控制和遠距離控制，與其他機電元件亦可在 主、從動部分有轉速差的情況下保持恒定轉矩（例如磁粉離合器）。電磁離合器具有結構簡單操縱 17 方便的優點。電磁離合器的缺點是有少量剩磁，尤其是磁力線通過摩擦片的離合器。剩磁會妨