清华大学机械试题及答案

清华大学机械试题及答案姓名：____________________

一、选择题（每题2分，共20分）

1.机械工程中，下列哪个机构可以实现直线运动？

A.定轴轮系

B.曲柄摇杆机构

C.万向节

D.平面连杆机构

2.下列哪种材料属于非晶态材料？

A.钢铁

B.铝合金

C.玻璃

D.铜合金

3.在机械设计过程中，以下哪个因素不属于设计约束条件？

A.强度

B.稳定性

C.经济性

D.美观性

4.下列哪种热处理方法可以提高材料的硬度？

A.热处理

B.冷处理

C.淬火

D.回火

5.下列哪种传感器属于位置传感器？

A.温度传感器

B.压力传感器

C.位移传感器

D.流量传感器

6.在机械设计中，以下哪种结构属于铰链连接？

A.螺栓连接

B.销轴连接

C.铰链连接

D.钻孔连接

7.下列哪种材料具有良好的耐磨性？

A.不锈钢

B.铝合金

C.碳纤维

D.玻璃钢

8.下列哪种热处理方法可以提高材料的韧性？

A.热处理

B.冷处理

C.淬火

D.回火

9.下列哪种机械属于间歇运动机械？

A.摆动式输送机

B.旋转式输送机

C.振动式输送机

D.滚动式输送机

10.在机械设计中，以下哪种因素不属于影响机械效率的因素？

A.功率

B.速度

C.力

D.重量

二、填空题（每题2分，共20分）

1.机械设计的基本要求是：可靠性、（）、经济性、美观性。

2.机械传动中，常用的传动方式有：齿轮传动、（）、皮带传动、链条传动等。

3.机械加工中，常用的加工方法有：切削加工、（）、磨削加工、电加工等。

4.机械设计的基本步骤包括：（）、方案设计、结构设计、性能计算、强度校核等。

5.机械设计中，常用的材料有：钢、（）、铝、铜、塑料等。

6.机械传动中，齿轮传动的主要优点是：传动平稳、（）、传动比大、结构紧凑等。

7.机械设计中，提高机械效率的主要方法有：减小摩擦、（）、提高传动效率等。

8.机械设计中，提高机械可靠性的主要方法有：提高材料的（）、设计合理的结构、增加安全系数等。

9.机械设计中，提高机械经济性的主要方法有：优化结构、（）、采用标准件等。

10.机械设计中，提高机械美观性的主要方法有：（）、采用适当的装饰材料、注重细节处理等。

三、简答题（每题5分，共20分）

1.简述机械设计中强度校核的基本原则。

2.简述机械设计中，提高机械效率的方法。

3.简述机械设计中，提高机械可靠性的主要方法。

4.简述机械设计中，提高机械经济性的主要方法。

四、计算题（每题10分，共30分）

1.已知一齿轮减速器，主动齿轮的齿数为30，转速为960r/min，求从动齿轮的齿数和转速。

2.计算一轴的扭转强度，已知轴的直径为40mm，扭矩为1000N·m，许用扭转应力为[τ]=60MPa。

3.计算一平面连杆机构的行程速度比，已知曲柄长度为100mm，连杆长度为200mm，摇杆长度为150mm。

五、论述题（每题10分，共20分）

1.论述机械设计中，如何提高机械的耐磨性。

2.论述机械设计中，如何提高机械的可靠性。

六、实验题（每题10分，共20分）

1.实验目的：测定一齿轮减速器的效率。

实验步骤：

（1）连接实验装置，确保齿轮减速器正常运转。

（2）使用转速计测量主动齿轮和从动齿轮的转速。

（3）使用扭矩计测量主动齿轮和从动齿轮的扭矩。

（4）计算齿轮减速器的效率。

2.实验目的：测定一轴的扭转刚度。

实验步骤：

（1）连接实验装置，确保轴正常运转。

（2）使用扭矩计施加扭矩，并记录扭矩值。

（3）使用应变仪测量轴的应变值。

（4）根据扭矩和应变值计算轴的扭转刚度。

试卷答案如下：

一、选择题答案及解析思路：

1.B解析：曲柄摇杆机构可以实现从旋转运动到直线运动的转换。

2.C解析：玻璃属于非晶态材料，其内部结构没有长程有序的排列。

3.D解析：美观性不属于设计约束条件，而是设计过程中的一个考虑因素。

4.C解析：淬火是一种快速冷却的热处理方法，可以提高材料的硬度。

5.C解析：位移传感器用于测量物体的位移，属于位置传感器。

6.C解析：铰链连接允许两个部件绕某一轴线转动，属于铰链连接。

7.A解析：不锈钢具有良好的耐磨性和耐腐蚀性。

8.D解析：回火是一种热处理方法，可以消除淬火产生的内应力，提高材料的韧性。

9.C解析：振动式输送机通过振动使物料沿输送方向移动，属于间歇运动机械。

10.D解析：重量不属于影响机械效率的因素，机械效率与功率、速度、力等因素有关。

二、填空题答案及解析思路：

1.可靠性、精度、经济性、美观性

2.齿轮传动、皮带传动、链条传动

3.切削加工、铸造加工、焊接加工

4.需求分析、方案设计、结构设计、性能计算、强度校核

5.钢、铸铁、铝、铜、塑料

6.传动平稳、传动比大、结构紧凑

7.减小摩擦、提高传动效率、减少能量损失

8.抗拉强度、抗压强度、抗弯强度

9.采用优化设计、降低制造成本、提高材料利用率

10.采用合理的结构设计、注重细节处理、采用适当的装饰材料

三、简答题答案及解析思路：

1.机械设计中强度校核的基本原则包括：确保结构在各种载荷下不发生破坏；保证结构在预期的使用条件下具有足够的承载能力；确保结构在各种工况下保持稳定。

2.提高机械效率的方法包括：减小摩擦损失、提高传动效率、优化设计、减少能量损失、采用高效的传动方式。

3.提高机械可靠性的主要方法包括：提高材料的强度和韧性、设计合理的结构、增加安全系数、采用可靠性设计方法、进行充分的试验验证。

4.提高机械经济性的主要方法包括：优化结构设计、降低制造成本、提高材料利用率、采用标准件、提高生产效率。

四、计算题答案及解析思路：

1.从动齿轮的齿数=主动齿轮齿数×(主动齿轮转速/从动齿轮转速)=30×(960/1)=2880

从动齿轮转速=主动齿轮转速×(从动齿轮齿数/主动齿轮齿数)=960×(2880/30)=9600r/min

2.扭转应力=扭矩/(扭转截面模量×轴的直径)=1000/(π×(40/2)^4×60)≈41.4MPa

3.行程速度比=曲柄长度/(曲柄长度+连杆长度+摇杆长度)=100/(100+200+150)≈0.286

五、论述题答案及解析思路：

1.提高机械耐磨性的方法包括：选择合适的耐磨材料、优化结构设计、采用润滑措施、提高表面处理质量、合理选择加工工艺。

2.提高机械可靠性的方法包括：采用可靠性设