昆明理工大学《有限元理论及应用》2021-2022学年第一学期期末试卷

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《有限元理论及应用》2021-2022学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共20个小题，每小题1分，共20分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1、在金属切削加工中，车削一个直径为100mm的圆柱形工件，若切削速度为120m/min，进给量为0.2mm/r，切削深度为5mm，请问主切削力大约为多少？（）A.5000NB.8000NC.10000ND.12000N2、在机械设计中，为了防止螺纹连接的松脱，通常采用以下哪种防松方法？（）A.摩擦防松B.机械防松C.永久防松D.以上都是3、对于一个机械系统中的链传动，为了减小多边形效应，以下哪种方法有效？（）A.减小链轮齿数B.增大链轮齿数C.减小链节距D.增大链节距4、在金属切削加工中，若要获得较高的表面质量和较小的表面粗糙度值，以下哪种切削参数的选择较为关键？（）A.切削速度B.进给量C.切削深度D.刀具前角5、在机械加工中，刀具的磨损过程分为三个阶段。在正常磨损阶段，刀具的磨损速度：（）A.急剧增加B.逐渐减小C.比较缓慢且均匀D.先快后慢6、在机械加工中，为了保证加工表面的位置精度，常采用以下哪种定位方式？（）A.完全定位B.不完全定位C.过定位D.欠定位7、在机械加工中，为了提高加工表面质量，在切削过程中常采用哪种切削液？（）A.水溶液B.乳化液C.切削油D.以上均可8、在机械设计中，需要选择合适的材料来制造一个承受重载且在高温环境下工作的零件。以下哪种材料是较为合适的选择（）A.铝合金B.钛合金C.耐热钢D.工程塑料9、在一个液压系统中，油泵的输出压力为10MPa，流量为50L/min，执行元件为液压缸，活塞直径为100mm。若要使活塞以0.5m/s的速度运动，活塞杆的直径应该是多少？（）A.40mmB.50mmC.60mmD.70mm10、机械工程中的润滑对机械零件的寿命和性能有重要影响。以下关于润滑的说法中，错误的是？（）A.润滑可以减少摩擦、降低磨损、冷却零件B.润滑油的粘度越大，润滑效果越好C.润滑方式有油润滑和脂润滑等，应根据零件的工作条件选择合适的润滑方式D.定期更换润滑油和润滑脂可以保证润滑效果，延长零件的寿命11、在机械加工中，对于一个精度要求较高的外圆表面，以下哪种加工方法较为合适？（）A.粗车B.精车C.磨削D.研磨12、在一个机械传动系统中，需要将高速旋转的输入轴的转速降低并增大扭矩输出。以下哪种传动方式最适合？（）A.带传动B.链传动C.齿轮传动D.蜗杆传动13、机械原理中，凸轮机构是一种常用的机构。以下关于凸轮机构的说法中，错误的是？（）A.凸轮机构可以实现任意复杂的运动规律B.凸轮机构的压力角越大，传力性能越好C.凸轮的基圆半径越大，凸轮机构的尺寸就越大D.凸轮机构可以分为盘形凸轮、移动凸轮和圆柱凸轮等类型14、在机械传动系统中，已知带传动的效率为0.95，齿轮传动的效率为0.97，链传动的效率为0.96，请问整个传动系统的总效率是多少？（）A.0.88B.0.89C.0.90D.0.9115、在机械设计中，螺栓连接的预紧力对连接的可靠性有重要影响。以下关于预紧力的说法中，错误的是？（）A.预紧力可以提高螺栓连接的紧密性和防松能力B.预紧力过大，会导致螺栓发生塑性变形甚至断裂C.预紧力的大小应根据螺栓的材料、直径和连接的工作载荷等因素确定D.预紧力可以通过扳手的力矩来精确控制16、在机械传动系统中，已知带传动的传动比为3，链传动的传动比为2.5，齿轮传动的传动比为4，请问整个传动系统的总传动比是多少？（）A.30B.25C.20D.1517、在机械制造中，常用的刀具材料有高速钢、硬质合金等。已知加工一种硬度较高的材料，需要选择一种耐磨性好、耐热性高的刀具材料，以下哪种材料更合适？（）A.高速钢B.钨钴类硬质合金C.钨钛钴类硬质合金D.陶瓷刀具18、某机械结构需要传递较大的扭矩，同时要求两轴有较好的对中性，应选用哪种联轴器？（）A.滑块联轴器B.弹性柱销联轴器C.梅花形弹性联轴器D.波纹管联轴器19、在液压系统中，液压缸是将液压能转换为机械能的执行元件。单活塞杆液压缸在两腔有效工作面积不等的情况下，当无杆腔进油时，推力：（）A.较大，速度较慢B.较大，速度较快C.较小，速度较慢D.较小，速度较快20、对于一个精密的机械部件，为了保证其加工精度，应选择哪种加工机床？（）A.普通机床B.数控机床C.加工中心D.精密机床二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）详细说明在机械制造中，锻造工艺的特点、分类（自由锻、模锻等）以及工艺流程和应用场合。2、（本题5分）深入分析在机械制造中，粉末冶金工艺的特点和应用范围，如制造含油轴承、齿轮等零件。3、（本题5分）论述在机械制造工艺中，如何制定零件的加工工艺路线？需要考虑哪些因素，如零件的结构特点、材料、生产批量等。4、（本题5分）在机械制造中，铸造是获得毛坯的常用方法，请说明砂型铸造的工艺过程及可能出现的缺陷。5、（本题5分）详细说明在机械传动系统中滚子链传动的主要参数和选择原则，分析滚子链传动的失效形式和预防措施。三、分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）机械加工中的电火花加工有其特点和应用。分析电火花加工的工作原理、特点以及适用范围。2、（本题5分）机械工程中的可持续发展要求在设计和制造过程中考虑环境因素。请分析机械工程中可持续发展的策略和方法，并结合实例说明。试题一：在机械加工过程中，刀具的磨损是一个不可避免的问题。请分析刀具磨损的主要原因，并提出减少刀具磨损的措施。分析：刀具磨损主要原因包括机械摩擦、热磨损和化学磨损等。减少刀具磨损措施可从合理选择刀具材料、优化切削参数、使用切削液等方面考虑。试题二：齿轮传动是机械工程中常用的传动方式之一。请分析齿轮传动的优点和缺点，并说明在什么情况下适合采用齿轮传动。分析：齿轮传动优点有传动比准确、效率高、结构紧凑等；缺点有制造和安装精度要求高、噪声较大等。适合在要求精确传动比、大功率传动的场合。试题三：带传动在机械系统中也有广泛应用。请分析带传动的工作原理，以及其在使用过程中可能出现的问题及解决方法。分析：带传动通过摩擦力传递动力。可能出现打滑、传动比不准确等问题。可通过选择合适的带型、张紧装置等解决。试题四：在机械设计中，轴的设计至关重要。请分析轴的主要类型和特点，并阐述在不同工况下如何选择合适的轴。分析：轴有转轴、心轴、传动轴等类型。转轴既承受弯矩又承受扭矩；心轴只承受弯矩；传动轴只传递扭矩。根据载荷、转速等选择合适轴。试题五：螺纹连接是常见的机械连接方式。请分析螺纹连接的类型和特点，并讨论其在实际应用中的优缺点。分析：螺纹连接有螺栓连接、双头螺柱连接等。优点是连接可靠、装拆方便；缺点是在振动环境下可能松动。试题六：滚动轴承在机械系统中起着重要作用。请分析滚动轴承的主要类型和特点，并说明如何进行滚动轴承的选型。分析：滚动轴承有球轴承、滚子轴承等。特点是摩擦小、启动灵敏。选型需考虑载荷、转速、安装尺寸等因素。试题七：机械系统中的润滑对于减少摩擦和磨损至关重要。请分析不同润滑方式的特点和适用范围，并说明如何选择合适的润滑方式。分析：润滑方式有油润滑、脂润滑等。油润滑适用于高速、重载场合；脂润滑适用于低速、密封性要求高场合。试题八：在机械制造过程中，焊接是一种常用的连接方法。请分析常见的焊接方法及其特点，并讨论焊接质量的影响因素。分析：常见焊接方法有电弧焊、气焊等。特点各异。焊接质量受焊接材料、工艺参数、操作技术等影响。试题九：机械系统的精度对于产品质量至关重要。请分析影响机械系统精度的因素，并提出提高精度的措施。分析：影响因素有制造误差、装配误差等。提高精度可从提高加工精度、优化装配工艺等方面入手。试题十：在机械设计中，材料的选择非常重要。请分析不同机械材料的特点和适用范围，并说明如何根据具体要求选择合适的材料。分析：材料有金属材料、非金属材料等。金属材料强度高，非金属材料耐腐蚀等。根据性能要求、成本等选择。试题十一：机械系统中的传动比对于动力传递和运动控制有着重要影响。请分析传动比的计算方法，并讨论如何根据实际需求确定合适的传动比。分析：传动比等于从动轮转速与主动轮转速之比。根据工作要求、电机特性等确定合适传动比。试题十二：在机械加工中，切削力是一个重要的参数。请分析切削力的产生原因和影响因素，并说明如何降低切削力。分析：切削力由切削变形抗力等产生。影响因素有刀具角度、切削用量等。可通过优化刀具、降低切削用量等降低切削力。试题十三：机械系统中的振动会影响系统的性能和寿命。请分析机械振动的产生原因和危害，并提出减少振动的措施。分析：振动原因有不平衡力、激励等。危害有降低精度、损坏零件等。可通过平衡校正、增加阻尼等减少振动。试题十四：在机械设计中，密封装置的作用不可忽视。请分析不同密封方式的特点和适用范围，并说明如何选择合适的密封装置。分析：密封方式有填料密封、机械密封等。适用范围不同。根据工作环境、密封要求等选择。试题十五：机械系统的可靠性对于生产安全和效率至关重要。请分析影响机械系统可靠性的因素，并提出提高可靠性的措施。分析：影响因素有设计缺陷、制造质量等。提高措施包括优化设计、严格质量控制等。试题十六：在机械加工中，刀具的几何参数对加工质量有着重要影响。请分析刀具几何参数的作用，并讨论如何选择合适的刀具几何参数。分析：刀具几何参数如前角、后角等影响切削力、加工表面质量等。根据加工材料、工艺要求选择。试题十七：机械系统中的联轴器用于连接两根轴。请分析不同类型联轴器的特点和适用范围，并说明如何选择合适的联轴器。分析：联轴器有刚性联轴器、弹性联轴器等。根据轴的对中性要求、载荷等选择。试题十八：在机械设计中，强度计算是重要环节。请分析不同强度理论的适用范围，并说明如何进行机械零件的强度计算。分析：强度理论有第一强度理论等。根据零件受力情况选择。强度计算需确定载荷、应力等。试题十九：机械系统中的飞轮可以起到调节速度波动的作用。请分析飞轮的工作原理和设计要点，并讨论其在实际应用中的作用。分析：飞轮利用转动惯量储存能量。设计要点包括确定转动惯量等。作用是减少速度波动。试题二十：在机械加工中，表面质量对零件的性能和寿命有很大影响。请分析影响表面质量的因素，并提出提高表面质量的措施。分析：影响因素有切削参数、刀具等。提高措施可优化切削参数、选用合适刀具等。试题二十一：机械系统中的自动化控制对于提高生产效率和质量至关重要。请分析常见的自动化控制方式及其特点，并讨论在机械系统中如何实现自动化控制。分析：自动化控制方式有PLC控制、数控等。特点不同。通过传感器、控制器等实现自动化。试题二十二：在机械设计中，人机工程学的考虑非常重要。请分析人机工程学在机械设计中的应用，并说明如何设计符合人机工程学的机械产品。分析：应用包括操作舒适性等。设计需考虑人体尺寸、操作习惯等。试题二十三：机械系统中的噪声会对环境和操作人员造成不良影响。请分析机械噪声的产生原因和降低噪声的措施。分析：噪声原因有机械振动等。措施可采用减震、隔音等方法。试题二十四：在机械加工中，夹具的设计对于保证加工精度至关重要。请分析夹具的作用和设计要求，并讨论如何设计高效的夹具。分析：夹具作用是定位夹紧。设计要求有精度高、稳定性好等。从工件特点、加工要求设计夹具。试题二十五：机械系统中的传动系统需要进行合理的布局。请分析传动系统布局的原则和方法，并讨论在实际设计中应注意的问题。分析：布局原则有紧凑、合理等。方法根据传动类型确定。注意传动比分配、空间利用等问题。试题二十六：在机械设计中，安全系数的选择非常重要。请分析安全系数的作用和影响因素，并说明如何合理选择安全系数。分析：安全系数保证零件可靠性。影响因素有载荷不确定性等。根据经验、标准选择合理安全系数。试题二十七：机械系统中的液压传动具有独特的优势。请分析液压传动的工作原理和特点，并讨论其在实际应用中的优缺点。分析：液压传动利用液体压力传递动力。特点有功率大、动作平稳等。优缺点包括易泄漏、维护要求高等。试题二十八：在机械加工中，工艺路线的制定对于保证加工质量和效率至关重要。请分析工艺路线制定的原则和方法，并讨论在实际生产中应如何优化工艺路线。分析：原则有先粗后精等。方法根据零件特点确定。优化可从减少工序、提高设备利用率等方面考虑。试题二十九：机械系统中的气动传动也有广泛应用。请分析气动传动的工作原理和特点，并讨论其与液压传动的区别。分析：气动传动利用气体压力传递动力。特点有速度快、清洁等。与液压传动在工作介质、性能等方面有区别。试题三十：在机械设计中，有限元分析是一种重要的设计工具。请分析有限元分析的基本原理和步骤，并讨论其在机械设计中的应用。分析：有限元分析将连续体离散化求解。步骤包括建模、加载等。应用于强度分析、优化设计等。试题三十一：机械系统中的凸轮机构可以实现特定的运动规律。请分析凸轮机构的类型和特点，并讨论其在实际应用中的设计要点。分析：凸轮机构有盘形凸轮等。特点是能实现复杂运动。设计要点包括确定凸轮轮廓等。试题三十二：在机械加工中，刀具的寿命管理非常重要。请分析刀具寿命的影响因素，并提出合理的刀具寿命管理方法。分析：影响因素有切削用量等。管理方法可通过监测磨损、定时更换等。试题三十三：机械系统中的齿轮泵是一种常用的液压元件。请分析齿轮泵的工作原理和特点，并讨论其在实际应用中的优缺点。分析：齿轮泵利用齿轮啮合原理工作。特点是结构简单。优缺点包括流量脉动大等。试题三十四：在机械设计中，可靠性设计是提高产品质量的重要手段。请分析可靠性设计的方法和步骤，并讨论在实际设计中应如何进行可靠性设计。分析：可靠性设计方法有故障树分析等。步骤包括确定可靠性指标等。从设计、制造等环节考虑可靠性。试题三十五：机械系统中的链传动也有一定的应用。请分析链传动的工作原理和特点，并讨论其与带传动的区别。分析：链传动通过链条传递动力。特点有传动比准确等。与带传动在结构、性能等方面有区别。试题三十六：在机械加工中，电火花加工是一种特种加工方法。请分析电火花加工的原理和特点，并讨论其适用范围。分析：电火花加工利用放电蚀除材料。特点有可加工硬材料等。适用于复杂形状零件加工。试题三十七：机械系统中的蜗杆传动具有独特的性能。请分析蜗杆传动的类型和特点，并讨论其在实际应用中的优缺点。分析：蜗杆传动有圆柱蜗杆等。特点是传动比大。优缺点包括效率低等。试题三十八：在机械设计中，优化设计是提高产品性能的重要途径。请分析优化设计的基本原理和方法，并讨论在实际设计中应如何进行优化设计。分析：优化设计以数学模型求最优解。方法有遗传算法等。从目标函数、约束条件等进行优化。试题三十九：机械系统中的滑动轴承也有广泛应用。请分析滑动轴承的类型和特点，并讨论其在实际应用中的设计要点。分析：滑动轴承有整体式等。特点是承载能力大。设计要点包括确定轴瓦材料等。试题四十：在机械加工中，激光加工是一种先进的加工方法。请分析激光加工的原理和特点，并讨论其适用范围。分析：激光加工利用激光能量加工材料。特点有精度高、速度快等。适用于精密加工等。试题四十一：机械系统中的间歇运动机构可以实现特定的间歇运动。请分析常见的间歇运动机构的类型和特点，并讨论其在实际应用中的设计要点。分析：间歇运动机构有棘轮机构等。特点是实现间歇运动。设计要点包括确定运动参数等。试题四十二：在机械设计中，绿色设计是一种可持续发展的设计理念。请分析绿色设计的内涵和方法，并讨论在实际设计中应如何实现绿色设计。分析：绿色设计考虑环境因素。方法有材料选择等。从产品全生命周期实现绿色设计。试题四十三：机械系统中的机器人技术正在不断发展。请分析机器人在机械制造中的应用和优势，并讨论其未来发展趋势。分析：应用于装配等。优势有精度高、效率高等。未来向智能化、协作化发展。试题四十四：在机械加工中，高速切削技术具有很多优点。请分析高速切削的原理和特点，并讨论其适用范围和发展前景。分析：高速切削利用高转速切削。特点有加工效率高。适用于硬材料加工等。发展前景广阔。试题四十五：机械系统中的精密加工对于一些高精度产品至关重要。请分析精密加工的技术要求和方法，并讨论其在实际应用中的挑战。分析：技术要求高精度。方法有超精密加工等。挑战包括设备要求高、成本高等。试