机械工程师考试试题及答案(2)

　　3、 叙述设计任务书编制的主要内容。

　　答：设计任务书编制的主要内容有：产品名称，产品的功能和使用范围，基本参数和主要技术指标，产品的工作原理，总布局和关键部件，对䚧品性能、寿命与经济性的分析比较，产品设计、试验、试制的周期。

　　4、 产品设计技术方案的评价主要包括哪三方面，每个方面的具体

　　内容有哪些?

　　答：评价方案在技术上的可行性和选进性，包括工作性能指标、可靠性、使用维护性。

　　5、 简述结构设计的三原则。

　　答：结构设计的三原则：明确、简单、安全可靠。

　　1) 明确：指对产品设计中所应的问题都应在结构方案中获得明确

　　的体现和分担;

　　2) 简单：在确定结构时，应使其所含零件数目和加工工序类型尽

　　可能减少，零件的几何形状力求简单，减少或简化与相关零件的装配关系及调整措施;

　　3) 安全可靠：包括结构构件安全性、功能的安全、运行的安全性、

　　工作的安全性和对环境的安全性等五个相关联的方面，设计时应综合考虑。

　　6、 简述设计评价目标三个方面的内容。

　　答：设计评价目标三个方面的内容：

　　1) 技术评价：评价方恈在技术上的可行性和先进性

　　2) 经济性评价：评价方案的经济效益，包括成本、利润、实施方

　　案的费用及回收期

　　3) 社会评价：方案实施后对社会的效益和影响，是否符合国家科

　　技、产业发展政策，是否符合环保要求等。

　　7、 叙述设计评价的方法有三，即经验评价法、数学评价法和试验

　　评价法，请说明这三种方法分别采用的场合。

　　答：经验评价法用于方案不多，问题不太复杂的场合;数学评价可得到定量的评价参数，适用于多数的评价场合;试验评价法用于一些比较重要，且仅靠分析计算不够有把握的场合。

　　8、 叙述各种设计评价方法的优缺点。

　　答：经验评价法可对方案做定性的粗略评价，过程较为简单，多用于方案不多，问题不太复杂的场合;数学评价可得到定量的评价参数，适用面较广;试验评价法用于一些比较重要，且仅靠分析计算不够有把握的场合，评价结果较为准确，但成本较高。

　　3.2机械设计基本技术要求

　　1、机械零件设计中最基本的计算是什么?计算的理论依据是什么?

　　答：机械零件设计中基本的计算包括强度准则计算，寿命准则计算和振动稳定性准则计算，基本最基本的是强度准则计算。

　　强度准则是指零件危险载面上的应力不得超过其许用应力。其表达式为：б≤[б]，式中[б]是零件的许用应力，由零件材料的极限应力бlim和设计安全系数S确定。 = бlim÷S [бlim 材料的极限应力，数值根据零件的失效形式确定，静强度断裂时，бlim为材料的静强度极限;疲劳断裂时，бlim为材料的疲劳极限;塑性变形时，бlim为材料的屈服极限。]

　　2、说明高精度主轴设计时，刚度校核的内容。

　　答：零件或部件在工作时所产生的弹性变形不超过允许值，称为满足刚度要求。高精度主轴刚度校核的内容包括主轴(梁)、支点(轴承)在载荷作用下发生的综合弹性变形(伸长、挠曲、扭转)校核。

　　3、机械结构工艺性包含哪些内容和要求?

　　答：结构工艺性设计涉及零件生产过程的各个阶段：材料选择、毛坯生产方法、机械加工、热处理、零件装配、机器操作、机器维护等。

　　结构工艺性的基本要求：在满足工作前提下，合理选择材料，机器的整体布局和结构尺量简单，合理划分零、部件并使其几何形状简单，合理确定毛坯，减少机械加工余量;考虑加工的可能性、方便性、精度和经济性，尽可能采用成熟的结构。

　　4、举例说明机械设计工艺设计中“如何有利于保证顺利装配、拆卸和维护”手段。

　　答：以轴系零件的设计为例：为便于轴上零件的装入，轴端应有倒角;为便于轴承的装拆，用于轴承轴向定位和固定的轴肩高度应小于轴承内圈的高度。

　　5、什么是产品的可靠性，可靠性评价通常有哪些表达指标?

　　答：可靠性是“产品”在规定条件下和规定“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。

　　6、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。

　　7、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。

　　8、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。

　　9、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)在系统䘭采用各类减振器(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。

　　3.3 机械零、部件设计

　　1、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=0.92-0.98，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。

　　2、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。

　　3、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。

　　4、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。

　　5、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)。

　　6、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)。

　　7、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。

　　8、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。

　　9、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=0.92-0.98，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。

　　10、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。

　　11、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。

　　12、 传动轴设计时首先应考虑和解决哪䚛主要问题?

　　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方面的计算。足够的强度是轴的承载能力的基本保证，轴的强度不足，则会发生塑性变形或断裂失效使其不能正常工作。对某些旋转精度要求较高的轴或受力较大的细长轴，如机床主轴、电机轴等，还需保证足够的刚度，以防止工作时产生过大的弹性变形;对一些高速旋转的轴，如高速磨床主轴、汽轮机主轴等，则要考虑振动稳定性问题，以防止共振的发生。

　　13、简述采用普通丝杠和滚珠丝杠传动的各自优点和场合。

　　答：普通丝杠：结构简单制造方便，成本低，易于实现自锁，运转平稳，但当低速或作运动的微调时可能出现爬行。用于机床的进给、分离、定位等机构，压力机、千斤顶的传力螺旋等。

　　滚珠丝杠：摩擦阻力小，传动效率高，运转平稳，低速时不爬行，启动时无抖动，经调整和预紧可实现高精度定位，寿命长。用于精密机床和数控机床，测量机械，传动和调整螺旋，车辆，飞机上的传动和传力螺旋。

　　14、 简述非同步传动带选用的一般程序。

　　答：传动带选用的一般程序见下图：

　　15、标准化的减速器按传动和结构特点划分主要有哪五种?选用时主要考虑哪些要求?

　　答：减速器是指原动机与工作机之间独立的闭式传动装置，用以降低转速并相应增大转矩。某些场合也可用于增速装置，并称为增速器。按传动和结构特点划分，减速器可分为齿轮减速器：(圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器和圆锥-圆柱齿轮减速器);蜗杆减速器：(圆柱蜗杆减速器、环面蜗杆减速器、锥蜗杆减速器和蜗杆-齿轮减速器);行星齿轮减速器;摆丝针轮减速器;谐波齿轮减速器。上述五种减速器已有标准系列产品，使用时只需结合所需传动功率、转速、传动比、工作条件和机器的总体布置等具体要求，从产品目录或有关手册中选取。

　　16、两件联接常有哪些形式和方法?

　　答：机械静联接又分为可拆联接和不可拆联接。可拆联接是不须毁坏联接中的任一零件就可拆开的联接，故多次装拆无损于其使用性能。常用的有螺纹联接、键联接(包括共花键联接、无键联接)及销联接等，其中尤以螺纹联接和键联接应用较广。不可拆联接是至少必须毁坏联接中的某一部分才能拆开的联接，常见的有铆钉联接、焊接、胶接等。

　　17、什么是离合器?离合器的主要功能和设计要求是什么?

　　答：离合器是主、从动部分在同轴线上传递转矩和旋转运动时，在不停机状态下实现分离和接合的装置。安置在机械设备传动系统中的离合器通过操纵或自控进行离合，可以完成工作机启动、停止、换向、变速等工作。离合器还具有软启动、节能、吸收冲击能量、减缓振动、实现速度超越、防止逆转以及对传动系统的过载保护等功能。

　　对离合器的基本要求是：接合平稳，分离彻底，动作准确;结构简单，外廓尺寸、重量和转动惯量小;工作安全可靠，操纵方便、省力，对接合元件的压紧力能在内部平衡;接合元件耐磨，散热性能好，工作寿命长。

　　18、 什么是制动器?对制动器的基本要求是什么?

　　答：制动器是使运转中的机构或机器迅速减速、停止并保持停止状态的装置;有时也用作调节或限制机构或机器的运动速度(例如使重物以恒定速度下降)。制动器是保证机构或机器安全工作的重要部件。对制动器基本要求是：制动可靠，操纵灵活，散热良好，重量轻，结构紧凑，便于安装和维护。为了减小制动转矩，缩小制动器的尺寸，通常将制动器安装在制动对象传动轴系的高速轴上。但对于安全度要求高的设备，如矿井提升机等，因高速轴距制动对象较远，安全可靠度较差，传动轴系发生断轴事故，制动对象的安全仍然没有保证。所以还需在低速轴上安装安全制动器。

　　3.4 气动、液压传动控制系统

　　1、常用的气动、液压元件最基本的有哪些?按功能控制阀又分为哪几类?

　　答：气动、液压最基本的元件是动力元件(液压泵、液压马达)、执行元件(液压缸)、控制元件(方向控制阀、压力控制阀、流量控制阀等)和辅助元件(油箱、油管、滤油器、储能器等)。

　　按功能控制阀可分为压力控制阀(溢流阀、减压阀)、流量控制阀(节流阀、调速阀)、方向控制阀(液控单向阀、电磁换向阀)。

　　2、说出液压传动的主要优缺点。

　　答：与齿轮、螺旋等以固体作为传动构件相比，液压传动具有以下优点：易于获得很大的力或力矩，传递相同功率时体积小、重量轻、运动惯性小、反映速度快;可以在较大的范围内方便地实现无级调速;传动平稳，易于实现频繁的换向和过载保护;易于实现自动控制，且其执行机构能以一定的精度自动地按照输入信号(常为机械量)的变化规律动作(液压随动)，并将力或功率放大;摩擦运动表面得到自行润滑，寿命较长;液压元件易于实现通用化、标准化、系列化，便于设计和推广使用，系统而已灵活方便;很容易实现直线运动。

　　液压传动的缺点是：由于油液存在漏损和阻力，效率较低;系统受温度的影响较大，以及油液不可避免地泄漏及管道弹性变形，不能保证严格的传动比;液压元件加工和装配精度要求较高，价格较贵，液压系统可能因控制元件失灵丧失工作能力，元件的维护和检修要求较高的技术水平;液压元件中的密封件易于磨损，需经常更换，费用较高，密封件磨损还会告成因泄漏而污染环境的弊端。

　　3、液压系统中密封的重要意义是什么?常用的动密封有哪些类型?

　　答：液压系统中密封的重要意义是防止泄漏造成污染和浪费，以及对系统工作稳定性和可靠性的影响。

　　动密封按不同的相对运动类型分旋转式和移动式。旋转式动密封又按被密封两结合面间是否有间隙，分接触型和非接触型两种。动密封的设计和选用除考虑其适应性和密封能力，还应考虑使用时的寿命和可靠性。常用动密封形式有：成型填料密封、油封、机械密封硬填料密封和螺旋密封。

　　4、举例说明液压系统压力不足产生的原因和解决方法。

　　答：

　　液压系统压力不足 原因 解决方法

　　溢流阀卡死、 拆下溢流阀修理、

　　油泵磨损严重、 更换新油泵、

　　阀体上压力油堵崩掉、 重新堵死、

　　管路过长或管径过细 改用大管径油管或重新设计管路长度

　　3.5 电气传动基础

　　1、 简述电动机的种类和用途。

　　答：在工程机械中应用的电动机主要分为两大类：机械能转化为电能是发电机，其中包括直流发电机和交流发电机;电能转化为机械能是电能机，其中包括直流电动机、交流异步电动机和同步电动机等。根据电动机不同的控制方式又可分为伺服电动机和步进电动机。

　　2、简述直流电动机和交流电动机的调速方法。

　　答：直流电动机主要调速方式为

　　1) 改变电枢电阻：使用变阻器或接触器、电阻器通过调节电枢电阻

　　调速;

　　2) 改变电枢电压：通过电动机-发电机组、晶闸玡变流器或晶体管晶

　　闸管开关电路改变电枢电压调速;

　　3) 改变磁通：通过直流电源变阻器、电动机扩大机或磁放大器、晶

　　闸管变敁器改变线圈磁量使电动机实现调速。

　　异步电动机的调速：由于异步电动机转子转速n=(1-s)60f/p，

　　因此可以通过改变极对数p电源频率f和转差率s三种方法调节转速。改变极对数p采用有级电动机进行有级调速;应用电子变频器改变电源频率f实现电动机连续调速。

　　3、简述直流电动机和交流电动机的制动方法。

　　答：直流电动机制动：在电动机转子上施加与转动方向相反的转矩，使电动机限速(如电动机带重物恒速下降)，或减速(如停车过程)运行。制动转矩可以是电磁转矩，也可能是外加制动闸的机械摩擦转矩。电磁制动的制动力矩大、控制方便、没有机械磨损。常用电磁制动有以下几中方式：

　　1) 动能(能耗)制动：一般电动机电枢断电后，其转子动能仍维持

　　转子盧续转动，靠风阻待摩擦损耗耗尽原有动能后停车，持续时间较长;为缩短停车过程占用时间，保持励磁不变，电枢从电源断开后接入电阻RL，则电枢中电动势Ea。产生电流Ia(与电动势状态方向相反)，在电阻RL上耗能，并按发电机原理在电枢上产生与转动方向相反的电磁制动转矩，使转子快些减速。但转速降至较低值时电动势Ea和电枢电流Ia都较小，制动转矩也较小，常辅以制动闸加强低速制动效果。

　　2) 反接制动：制动时保持励磁不变，电源反接使电枢电流反向，产

　　生制动的电磁转矩。同时应串入附加电阻RL以限制过大的电流。当转速下降至零时，应及时切断电源，以防电动机向反方向重新启动。以上制动方式切使附加电阻上产生相当大的能量损耗，运行经济性较差。

　　3) 反馈制动：在直流电动机带恒定转矩负载并采用调压调速运行

　　时，如需降低转速，应先降低电枢电压，些时电动机转速n与电势Ea不会突变，因而暂时U〈Ea，电枢电流Ia反向，成发电状态运行，向电源反馈电能，并产生制动的电磁转矩，使转速下降。在此过程中电枢转子多余的动能反馈给电源，而不是空耗在附加电阻上，因此运行经济性较好。

　　异步电动机制动方法有：

　　① 能耗制动：当电动机定子绕组与交流电源断开后，立即接

　　到一个直流电源上，流入的直流电流在气隙中建立一个静止不动的磁场，它在旋转着的转子绕组中感生电流、电阻损耗：转子电流与静止磁场相作用产生制动转矩。

　　② 发电(再生)制动：当电动机转子转速大于定子旋转磁场

　　的同步转速(用外力使电动机转子加速或定子电源频率减低)时，电动机处于发电机制定运行状态。

　　③ 反接制动：电动机电源相序改变，使旋转磁场旋转方向改

　　变;或因负载作用使转子反转，均可使电动机旋转磁场与转子旋转方向相反，产生制动转矩。与直流电动机反接制动相似，此时如仍维持电源电压不变，定子电流将很大，要采取限流措施。

　　4、简述电动机选用的一般原则。

　　答：电动机的选用时应综合考虑下列问题：

　　(1)根据机械负载性质和生产工艺对电动机启动、制动、反转、调速等要求，选择电动机类型。

　　(2)根据负载转矩、转速变化范围和启动频繁程度等要求，考虑电动机的温升限制、过载能力与启动转矩倍数选择电动机容量，并确定通风冷却方式。容量选择应适当留有余量。

　　(3)根据使用场所的环境条件如温度、湿度、灰尘、腐蚀和易燃易爆气体等考虑必要的防护等级和结构与安装方式。

　　(4)根据企业的电网电压标准和对功率因数的要求，确定电动机的电压等级与类型。

　　(5)根据生产机械的转速要求与http://www.jxcad.com.cn械的复杂程度，选择电动机的额定转速。

　　(6)由于目前已有相当多的派生与专用产品系列，能较好地适应与满足各行业的特殊要求，可优选考虑选用专用系列产品。

　　另外，运行可靠性、条件通用性、安装与维修是否方便、产品价格、建设费用和运行维修费用等方面，也应在综合考虑之列。

　　3.6 设计方法与应用

　　1、简述计算机辅助设计方法在工程方面的应用。

　　答：(1)用于绘图及几何造型 绘图应用软件即图形处理软件，是计算机用于绘图的软件，由图形处理系统软件和图形处理应用软件组成。CAD绘图系统能完成主观图、侧视图、剖面、局部视图、正等轴侧图以及三维图形的绘制。

　　(2)用于计算和分析 CAD系统可进行产品的静/动态特性、

　　磁场、温度场、流体场、振动、强度、应变分布、热变形等内容的分析研。CAD系统还可用于研究机构的运动学特性，干涉情况分析，自动给出结构的物理特性，如体积、重量、重心、惯性矩、截面二次矩等。

　　(3)用于产品设计 CAD系统可分为两大类，即人机交互会话型和非会话型。前者用于设计目标难以用数学模型定量描述的场合，人在设计过程中起到推理、分析、判断、决策的作用，该系统适于新产品的开发设计。非会话型设计过程即计算机按设计师编制的程序自动完成设计的各个工作步骤，适用于设计目标能够定量加以描述的场合，即变异性设计和适应性设计。

　　(4)计算机仿真及试验 CAD系统在设计阶段，为了对设计对象进行性能评价、决策，特别是对难以实时对实物进行性能试验的工程对象，如：价值昂贵的武器系统，难以进行实物试验的航空航天产品，难以复现的瞬态过程，大型结构及大型设备的性能预测研究等。采用模拟或仿真技术进行性能评价有重要的实用价值。另外，使用计算机控制产品的验收及性能试验，进行数据的采集、分析、处理已是现代产品试验技术的主要特征之一。

　　2、 简述人机工程设计的一般原则。

　　答：人机工程设计的一般指导原则如下：

　　1) 工作空间应符合人体尺寸和工作类型，身体姿势、体力和运动

　　三者应适宜操作并互相制约。不同姿势下的工作空间和有利工作区域与方向在考虑工作空间时，应使四肢具有足够的活动空间。工作器具应与人的四肢相适应。各种操纵器具的布置应在人体功能可能实现的范围内。

　　2) 信息的显示与信号的选择设计和布置，应与人的感觉能力(视

　　觉、听觉、触觉)相适应。信息的显示有视觉、听觉和触觉三类。通常，信息通过视觉获得但在紧急情况下使用听觉显示的效果更大。因为对于突然发生的声音，人具有特殊的反应能力。但过度地应用听觉显示，易使人疲劳。

　　3) 操纵、调节部件的选择造型和布置，应适合有关身体部位及其

　　运动，并考虑有关灵敏度、精确度、速度、作用力等方面的要求。控制件设计的一般要求如下：

　　①. 控制件的运动方向应与被控制动作或显示器的运动方向一致;

　　②. 控制件的造型应使操作者只用一般的体力;

　　③. 要求精确度较高的操作活动只能使用较小的体力，但应保持适当

　　的阻力，使操作者对操作的精确度有所感觉;

　　④. 不同设备完成相同功能控制件的大小和形状应一致;

　　⑤. 控制件应易于识别，可以用颜色、尺寸、开关或在控制面板上加

　　说明予以区别;

　　⑥. 除非故意联动，控制件的使用不应互相干扰;

　　⑦. 要求迅速或精确高速的地方用手进行操作;

　　⑧. 为执行若干个分段控制，应采用止动型控制䛶;

　　⑨. 当控制件要求用力大或要求连续向前用力时，可选用脚操作。

　　4) 环境、安全和技术文件等方面的考虑。工作环境对人的工䝜能

　　力和安全有巨大影响。但广义工作环境设计的探讨已超出设备设计的范畴。环境条件包括温度、湿度、辐射热、灰尘、射线、气体、气压、重力、加速度、照明、色彩、噪声、振动等。在人-机设计中着重考虑的应是设备本身对人(操作人员或服务对象)所处环境的劣化和设备设计叹人所处环境的改善两个方面。在交通运输市亩中，设备为有关人员提供了“小”环境备件，空调、通风、减振、降噪等是此类设备的设计所必须考虑的人机界面问题。

　　3、 简述模块化设计的含义和划分原则。

　　答：模块化设计是在对产品进行市场分析、预测、功能分析的基础上，划分并设计出一系列通用的功能模块，根据用户要求，对模块进行选择和组合，构成不同功能或功能相同性能不同、规格不同的产品。

　　模块化莾计的划分原则是力求以少数模块组成尽可能多的产品，并在满足要求的基础上使产品精度高、性能稳定、结构简单、成本低廉，且模块结构应简单规范，模块间的联系尽可能简单。划分模块既要兼顾制造管理方便，具有较大灵活性，避免组合时产生混乱，又要考虑到该模块系列将来的扩展和向专用、变型产品的辐射。划分的优劣直接影响模块系列设计的成功与否。划分前必须对系统进行仔细、系统的功能分析和结构分析，并要注意䛥下各点：

　　1) 模块在整个系统中的作用及其更换的可能性和必要性;

　　2) 保持模块在功能及结构方面有一定的独立性和完整性;

　　3) 模块间的接合要素应便于联接与分离;

　　4) 模块的划分不能影响系统的主要功能。

　　4、 简述生命周期设计的含义和应用。

　　答：产品生命周期设计其目标是所设计的产品对社会的贡献最大，而对制造商、用户和环境的成本最小。它是一种在设计阶段即考虑产品整个生命周期内价值的设计方法这些价值包括产品所需的功能、产品的可生产性、可装配性、可测试性、可拆卸性、可运输性及其循环利用性和环境友好性。生命周期设计要求设计师评估生命周期成本，并将评价结果用于指导设计和制造方案的决策。

　　生命周期设计的应用见下图。

　　5、 简述创新设计的含义和方法。

　　答：创新设计是技术创新的重要内容，是希望在设计中更充分发挥设计者的创造力，利用最新的科技成果，在现代设计理论方法的指导下，设计出更具有竞争力的新颖产品。创新设计可分为开发型设计、变异设计和反求设计三种类型。