清華大學機械試題及答案姓名：____________________

一、選擇題（每題2分，共20分）

1.機械工程中，下列哪個機構可以實現直線運動？

A.定軸輪系

B.曲柄搖桿機構

C.萬向節

D.平面連桿機構

2.下列哪種材料屬于非晶態材料？

A.鋼鐵

B.鋁合金

C.玻璃

D.銅合金

3.在機械設計過程中，以下哪個因素不屬于設計約束條件？

A.強度

B.穩定性

C.經濟性

D.美觀性

4.下列哪種熱處理方法可以提高材料的硬度？

A.熱處理

B.冷處理

C.淬火

D.回火

5.下列哪種傳感器屬于位置傳感器？

A.溫度傳感器

B.壓力傳感器

C.位移傳感器

D.流量傳感器

6.在機械設計中，以下哪種結構屬于鉸鏈連接？

A.螺栓連接

B.銷軸連接

C.鉸鏈連接

D.鉆孔連接

7.下列哪種材料具有良好的耐磨性？

A.不銹鋼

B.鋁合金

C.碳纖維

D.玻璃鋼

8.下列哪種熱處理方法可以提高材料的韌性？

A.熱處理

B.冷處理

C.淬火

D.回火

9.下列哪種機械屬于間歇運動機械？

A.擺動式輸送機

B.旋轉式輸送機

C.振動式輸送機

D.滾動式輸送機

10.在機械設計中，以下哪種因素不屬于影響機械效率的因素？

A.功率

B.速度

C.力

D.重量

二、填空題（每題2分，共20分）

1.機械設計的基本要求是：可靠性、（）、經濟性、美觀性。

2.機械傳動中，常用的傳動方式有：齒輪傳動、（）、皮帶傳動、鏈條傳動等。

3.機械加工中，常用的加工方法有：切削加工、（）、磨削加工、電加工等。

4.機械設計的基本步驟包括：（）、方案設計、結構設計、性能計算、強度校核等。

5.機械設計中，常用的材料有：鋼、（）、鋁、銅、塑料等。

6.機械傳動中，齒輪傳動的主要優點是：傳動平穩、（）、傳動比大、結構緊湊等。

7.機械設計中，提高機械效率的主要方法有：減小摩擦、（）、提高傳動效率等。

8.機械設計中，提高機械可靠性的主要方法有：提高材料的（）、設計合理的結構、增加安全系數等。

9.機械設計中，提高機械經濟性的主要方法有：優化結構、（）、采用標準件等。

10.機械設計中，提高機械美觀性的主要方法有：（）、采用適當的裝飾材料、注重細節處理等。

三、簡答題（每題5分，共20分）

1.簡述機械設計中強度校核的基本原則。

2.簡述機械設計中，提高機械效率的方法。

3.簡述機械設計中，提高機械可靠性的主要方法。

4.簡述機械設計中，提高機械經濟性的主要方法。

四、計算題（每題10分，共30分）

1.已知一齒輪減速器，主動齒輪的齒數為30，轉速為960r/min，求從動齒輪的齒數和轉速。

2.計算一軸的扭轉強度，已知軸的直徑為40mm，扭矩為1000N·m，許用扭轉應力為[τ]=60MPa。

3.計算一平面連桿機構的行程速度比，已知曲柄長度為100mm，連桿長度為200mm，搖桿長度為150mm。

五、論述題（每題10分，共20分）

1.論述機械設計中，如何提高機械的耐磨性。

2.論述機械設計中，如何提高機械的可靠性。

六、實驗題（每題10分，共20分）

1.實驗目的：測定一齒輪減速器的效率。

實驗步驟：

（1）連接實驗裝置，確保齒輪減速器正常運轉。

（2）使用轉速計測量主動齒輪和從動齒輪的轉速。

（3）使用扭矩計測量主動齒輪和從動齒輪的扭矩。

（4）計算齒輪減速器的效率。

2.實驗目的：測定一軸的扭轉剛度。

實驗步驟：

（1）連接實驗裝置，確保軸正常運轉。

（2）使用扭矩計施加扭矩，并記錄扭矩值。

（3）使用應變儀測量軸的應變值。

（4）根據扭矩和應變值計算軸的扭轉剛度。

試卷答案如下：

一、選擇題答案及解析思路：

1.B解析：曲柄搖桿機構可以實現從旋轉運動到直線運動的轉換。

2.C解析：玻璃屬于非晶態材料，其內部結構沒有長程有序的排列。

3.D解析：美觀性不屬于設計約束條件，而是設計過程中的一個考慮因素。

4.C解析：淬火是一種快速冷卻的熱處理方法，可以提高材料的硬度。

5.C解析：位移傳感器用于測量物體的位移，屬于位置傳感器。

6.C解析：鉸鏈連接允許兩個部件繞某一軸線轉動，屬于鉸鏈連接。

7.A解析：不銹鋼具有良好的耐磨性和耐腐蝕性。

8.D解析：回火是一種熱處理方法，可以消除淬火產生的內應力，提高材料的韌性。

9.C解析：振動式輸送機通過振動使物料沿輸送方向移動，屬于間歇運動機械。

10.D解析：重量不屬于影響機械效率的因素，機械效率與功率、速度、力等因素有關。

二、填空題答案及解析思路：

1.可靠性、精度、經濟性、美觀性

2.齒輪傳動、皮帶傳動、鏈條傳動

3.切削加工、鑄造加工、焊接加工

4.需求分析、方案設計、結構設計、性能計算、強度校核

5.鋼、鑄鐵、鋁、銅、塑料

6.傳動平穩、傳動比大、結構緊湊

7.減小摩擦、提高傳動效率、減少能量損失

8.抗拉強度、抗壓強度、抗彎強度

9.采用優化設計、降低制造成本、提高材料利用率

10.采用合理的結構設計、注重細節處理、采用適當的裝飾材料

三、簡答題答案及解析思路：

1.機械設計中強度校核的基本原則包括：確保結構在各種載荷下不發生破壞；保證結構在預期的使用條件下具有足夠的承載能力；確保結構在各種工況下保持穩定。

2.提高機械效率的方法包括：減小摩擦損失、提高傳動效率、優化設計、減少能量損失、采用高效的傳動方式。

3.提高機械可靠性的主要方法包括：提高材料的強度和韌性、設計合理的結構、增加安全系數、采用可靠性設計方法、進行充分的試驗驗證。

4.提高機械經濟性的主要方法包括：優化結構設計、降低制造成本、提高材料利用率、采用標準件、提高生產效率。

四、計算題答案及解析思路：

1.從動齒輪的齒數=主動齒輪齒數×(主動齒輪轉速/從動齒輪轉速)=30×(960/1)=2880

從動齒輪轉速=主動齒輪轉速×(從動齒輪齒數/主動齒輪齒數)=960×(2880/30)=9600r/min

2.扭轉應力=扭矩/(扭轉截面模量×軸的直徑)=1000/(π×(40/2)^4×60)≈41.4MPa

3.行程速度比=曲柄長度/(曲柄長度+連桿長度+搖桿長度)=100/(100+200+150)≈0.286

五、論述題答案及解析思路：

1.提高機械耐磨性的方法包括：選擇合適的耐磨材料、優化結構設計、采用潤滑措施、提高表面處理質量、合理選擇加工工藝。

2.提高機械可靠性的方法包括：采用可靠性設