西南大学秋季0934《机械工程概论》参考资料.docx
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西南大学秋季0934《机械工程概论》参考资料
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多项选择题
1、
无机非金属材料包括 等。
1. B.塑料
2. 水泥
3. 陶瓷
4. 玻璃
2、
力的三要素是指 。
1. E.作用点
2. j.方向
3. 单位
4. 大小
3、 根据加热条件和特点以及工艺效果和目的，金属热处理分为 。
1. 化学热处理
2. 渗碳处理
3. 整体热处理
4. 表面热处理
4、
虚拟制造的关键技术包括 。
1. 虚拟现实技术
2. 建模技术
3. 综合技术
4. 仿真技术
5、 高速加工的关键技术包括 等。
1. A.建模技术
2. C.高速CNC控制系统
3. 高速主轴系统
4. 快速进给系统
6、 超精密加工设备应满足的要求有 等。
1. G.高利用率
2. 高精度
3. 高刚度
4. 高稳定性
7、按对流体力学研究方法的不同，流体力学又可分为 。
1. 理论流体力学
2. 实验流体力学
3. 计算流体力学
4. 工程流体力学
8、机电一体化产品按功能可分为 等。
1. 数控机械类
2. 电子设备类
3. 机电结合类
4. 测试设备
9、虚拟现实的特征有 。
1. 沉浸感
2. 交互性
3. 自主性
4. 真实性
10、加工机械包括 。
1. D.林业机械
2. 各类加工机床
3. 发电机
4. 农业机械
判断题
11、软磁材料的种类主要有铁硅系软磁材料、铁镍合金、软磁铁氧体材料、非晶软磁材料和纳米晶软磁材料等。
1.A.√
2.B.×
12、 常用的硬磁材料主要有金属永磁材料、铁氧体永磁材料、铁镍合金。
1.A.√
2.B.×
13、机电一体化技术是使机电一体化系统得以实现、使用和发展的技术。
1.A.√
2.B.×
14、敏捷制造是使企业在涉及到产品生命周期的各种制造活动中具备敏捷性的一种制造哲理。
1.A.√
2.B.×
15、成形加工可分为热加工和冷加工两类。
1.A.√
2.B.×
16、自由锻是用简单通用工具或在锻造设备上下砧铁之间，直接对加热好的坯料施加冲击力或静压力，以获得所需锻件的压力加工方法。
1.A.√
2.B.×
17、表面工程的最大优势是能够以多种方法制备出优于本体材料性能的表面功能薄层。
1.A.√
2.B.×
18、装配方法主要有互换法、选配法、修配法和调整法。
1.A.√
2.B.×
19、按作用方式，力分为集中力和分布力。
1.A.√
2.B.×
20、对大多数机械工程中的部件，其运动时是作为刚体进行分析和处理的。
1.A.√
2.B.×
主观题
21、常用的有色金属材料有 、 等。
参考答案：
铝及铝合金 铜及铜合金
22、机械加工是操纵 对夹持在机床上的工件进行切削加工，可分为 、 、 、 、 等加工。
参考答案：
机床 车削 铣削 刨削 钻削 磨削
23、 刚度是构件或零部件在确定的载荷作用下 的能力。
参考答案：
抵抗变形
24、自动化制造系统有 和 。
参考答案：
柔性制造系统 计算机集成制造系统
25、精益生产以 为"上帝”、以" ”为中心、以" ”为手段。
参考答案：
用户 人 精简
26、按照焊接过程特点的不同，焊接方法主要分为 、 和 三大类。
参考答案：
熔化焊 压力焊 钎焊
27、超精密加工的主要加工方法有 、 、 、 、 。
参考答案：
超精密切削 超精密磨削 超精密研磨 超微细加工 光整与精整加工
28、并行工程力图使开发者从一开始就考虑到 中的 因素。
参考答案：
产品全生命周期所有
29、
虚拟设计是以 为基础，实现产品或工程设计与评价分析的技术。
参考答案：
虚拟现实技术
30、基本尺寸是 。
参考答案：
设计时给定的尺寸
31、液态成形工艺常用的成形方法有 、 。
参考答案：
铸塑 射塑
32、稳定性是构件或零部件在确定的外载荷作用下，保持 的能力。
参考答案：
原有平衡状态
33、常用的锻压加工方法包括自由锻、 、 、 、轧制、拉拔等。
参考答案：
模锻 冲压 挤压
34、材料的性能包含 性能和 性能。
参考答案：
工艺 使用
35、简述配合的分类情况。
参考答案：
答：
按间隙或过盈及其变动的特征，配合分为间隙配合、过盈配合和过渡配合。
间隙配合是当孔的公差带在轴的公差带之上，形成具有间隙的配合（包 括最小间隙等于零的配合）。
过盈配合是当孔的公差带在轴的公差带之下，形成具有过盈的配合（包括最小过盈等于零的配合）。
过渡配合是当孔与轴的公差带相互交迭，既可能形成间隙配合，也可能 形成过盈配合。
36、什么是现代设计方法？
常用的现代设计方法有哪些？
参考答案：
答：
现代设计方法是以理论为指导，以计算机和网络为手段，以分析、优化、动态、定量和综合为核心，设计过程自动化，设计的效率、水平以及设计过程中的主动性、科学性和准确性大大提高的设计方法。
常用的现代设计方法有计算机辅助设计、优化设计、可靠性设计、有限元法、虚拟设计等。
37、简述砂型铸造和特种铸造的特点。
参考答案：
答：
砂型铸造是传统的铸造方法，它适用于各种形状、大小及各种常用合金铸件的生产，但其铸造尺寸精度低，表面粗糙度值大，铸件内部质量差，生产过程不易实现机械化。
特种铸造具有铸件精度和表面质量高、铸件内在性能好、原材料消耗低、工作环境好等优点。
但铸件的结构、形状、尺寸、质量、材料种类往往受到一定限制。
38、 简述整体热处理中的“四把火”。
参考答案：
答：
退火、正火、淬火和回火是整体热处理中的“四把火”。
退火和正火是生产中应用很广泛的预备热处理工艺。
退火是将工件加热到适当温度，根据材料和工件尺寸采用不同的保温时间，然后进行缓慢冷却。
正火是将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却。
淬火和回火作为最终热处理工序。
淬火是将工件加热保温后，在水、油或其它无机盐、有机水溶液等淬冷介质中快速冷却。
将淬火后的钢件在高于室温而低于710℃的某一适当温度进行长时间的保温，再进行冷却，称为回火。
39、简述物体受力分析的方法。
参考答案：
答：
1）确定研究对象。
根据解题需要，可以取单个物体为研究对象，也可以选整体为研究对象，还可以取几个物体组成的系统为研究对象。
2）确定研究对象受力的数目，明确施力物体施加给研究对象的作用力，不能凭空产生，也不可漏掉任何一个力。
可先画主动力，再画约束反力。
3）正确画出约束反力，根据约束本身的特性来确定出各约束反力的方向。
4）注意作用力与反作用力的关系，若作用力的方向一经假定，则反作用力的方向应与之相反。
40、
什么是快速原型制造技术？
典型的快速原型制造工艺有哪些？
参考答案：
答：
快速原型制造技术是综合利用CAD技术、数控技术、材料科学、机械工程、电子技术和激光技术的集成以实现从零件设计到三维实体原型制造一体化的系统技术，它采用软件离散—材料堆积的原理实现零件的成形过程。
典型的快速原型制造工艺有光固化成形工艺、分层实体制造、选择性激光烧结和熔融沉积成形。
41、什么是先进制造技术？
先进制造技术可以概括为哪几方面的内容？
参考答案：
答：
先进制造技术是在传统制造技术的基础上，以人为主体，以计算机为重要工具，不断吸收机械、光学、电子、信息（计算机和通信、控制理论、人工智能等）、材料、环保、生物以及现代系统管理等最新科技成果，涵盖产品生产的整个生命周期的各个环节的先进工程技术的总称。
先进制造技术包括现代设计技术、先进制造工艺技术、制造自动化技术、先进制造模式和现代生产管理技术。
42、
什么是特种加工？
请论述常用的特种加工方法
参考答案：
答：
特种加工是指切削加工以外的一切新的去除加工方法。
常用的特种加工方法有：
电火花加工、电化学加工、激光加工、超声波加工、高能束流加工等。
电火花加工是利用工具和工件之间脉冲性电火花放电时的电腐蚀现象来去除工件上多余金属以实现加工目的。
电化学加工按照加工原理可以分为三大类：
利用阳极金属溶解作用去除材料、利用阴极金属的沉积作用进行镀覆加工、电化学与其他加工方法结合完成的电化学复合加工。
激光加工是将激光束照射到待加工材料的表面，利用激光束的能量熔合材料或去除材料以及改变材料的表面性能，从而达到加工目的。
超声波加工是利用工具端面作16~25kHz的超声频振动，使工作液中悬浮磨粒对工件表面撞击抛磨来实现加工。
高能束流加工是利用激光束、电子束、离子束和高压水射流等高能量密度的束流，对材料或构件进行特种加工的技术。
43、
请论述金属材料的分类情况。
参考答案：
答：
金属材料分为黑色金属材料和有色金属材料两大类。
各种钢铁材料都属于黑色金属材料。
广义的黑色金属指铁、铬、锰等金属和碳、硅、硫、磷等非金属元素的合金。
狭义的黑色金属仅指铁及其合金。
常用钢铁材料包括碳素钢、合金钢、铸铁。
碳素钢按化学成分（碳质量分数C%）分为低碳钢、中碳钢、高碳钢；按主要用途分为碳素结构钢、碳素工具钢；按冶金质量等级（硫、磷质量分数S%、P%）分为普通碳素钢、优质碳素钢、高级优质碳素钢。
合金钢按化学成分（合金元素质量分数Me%）分为低合金钢、中合金钢、高合金钢；按主要用途分为合金结构钢（低合金高强度钢、合金渗碳钢、合金调质钢、合金弹簧钢等）、合金工具钢（合金刃具钢、合金模具钢、合金量具钢等）、特殊性能钢（不锈钢、耐热钢、耐磨钢）。
铸铁可分为灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁等。
有色金属材料是指除了钢铁等黑色金属以外的其它金属材料，常用的有铝及铝合金、铜及铜合金等。
44、传统的设计方法具有哪些特点？
现代设计方法具有哪些特点？
参考答案：
答：
传统的设计方法具有以下特点：
（1）用人工试凑法求得设计对象的各种结构尺寸和性能参数，经验类比法设计占很大比重，思维带有很大的被动性；
（2）以静态为假设条件，进行定性目标和某些定量的设计；（3）设计者和制造者往往采取串行工作方式，独立工作、分别活动；（4）以经验、试凑、静态、定性为核心，设计周期长，效率低，质量差，费用高，具有很大盲目性和随意性，产品缺乏竞争力。
现代设计方法具有以下特点：
（1）突出设计的创造性和创新性；
（2）设计过程从基于经验转变为基于设计科学，更趋于科学化和程式化；（3）将设计对象置于“人-机-环境”大系统中，处理问题时具有系统性和综合性；（4）最大程度运用计算机和网络技术，采用并行设计技术，以获得整体最优的设计结果。
45、请论述机械设计过程的四个阶段。
参考答案：
答：
机械设计过程可分为四个阶段：
产品规划、方案设计、技术设计和施工设计。
产品规划是根据需要提出所要设计的产品，在充分的调查研究、分析的基础上，明确提出新产品的功能、重量、强度、成本、安全和可靠性等要求，同时要建立设计时应满足的约束条件，最后制订出详细的设计任务书（或要求表） 。
方案设计也称概念设计，实质是产品功能原理设计。
通过对产品的功能分析和综合，建立功能结构，并通过寻求产品的工作原理将功能结构转化为具体的作用结构，给出系统的原理图，对产品的执行系统、原动系统、传动系统和测控系统等作出方案性设计。
技术设计是根据原理方案进行机器及零部件的具体结构化设计，选择材料、拟定零件的形状和尺寸、确定具体参数等，并进行各种必要的性能计算，校核强度、安全性、成本和可靠性，最后画出部件的装配草图，形成完整的计算资料。
为了提高产品的竞争力还需应用先进的设计理论和方法提高产品的价值（改善性能、降低成本），进行产品的系列设计，使产品既实用又适应市场的需要。
施工设计形成最终的制造信息，进行零件工作图和部件装配图的细节设计，对每一个零件提供详细的形状、尺寸、公差、表面质量、材料和热处理、表面处理等信息，完成全部生产图纸并编制设计说明书、工艺卡、使用说明书等技术文件。
46、什么是机械？
什么是机构？
什么是机器？
参考答案：
答：
机械是机器和机构的总称。
机构是具有确定相对运动的各种实物的组合。
机器是人为的实体组合，它的各个部分之间有确定的相对运动，能代替和减轻人类的劳动，完成有用的机械功或实现能量的转换。
47、机械设计的基本要求有哪些？
参考答案：
答：
机械设计的基本要求有功能性要求、可靠性要求、经济性要求、结构设计要求、安全和环保要求、工艺性及标准化、系列化、通用化要求、其他特殊要求。
48、
请论述刚体的运动形式。
参考答案：
答：
刚体的运动形式有平行移动、定轴转动和平面运动。
刚体的平行移动是指刚体运动时，刚体上任一直线始终保持与其初始位置平行的运动，简称平移。
刚体运动时，体内或其扩展部分，有一条直线始终保持静止，这种刚体运动称为定轴转动，简称转动。
刚体运动时，其上任意一点到某一固定平面的距离始终保持不变，这种运动称为平面运动。
49、
请论述机电一体化系统的功能构成和结构要素。
参考答案：
答：
机电一体化系统应具备主功能、动力功能、计测功能、控制功能和构造功能。
主功能是实现系统目的功能所必须的功能，主要是对输入物质、能量、信息进行变换、传递和储存。
动力功能是向系统提供动力，使系统得以正常运行。
计测功能和控制功能是采集系统内部和外部信息，经交换、运算、输出指令，对整个系统进行控制，实施目的功能。
构造功能是将各要素组合起来，进行空间配置，形成一个有机的统一整体。
一个较完善的机电一体化系统，应包括以下几个基本要素：
机械本体、动力部分、测试传感部分、执行机构、驱动部分、控制及信息处理单元及接口。
各要素和环节之间通过接口相联系。
机械本体基本上是原机械产品的机械结构部分，是构成系统的最基本要素。
动力部分为产品提供能量和动力功能去驱动执行机构，以电能为主。
计算机系统用来进行数值分析、数值计算、数据信息处理，并发出各种控制指令，还包括输入输出设备、外存储器和显示器等。
传感器部分将产品的状态检测出来并送入计算机，进行状态显示或反馈控制。
执行机构用来完成各种动作，工作方式有液压、气动和电动三种。
50、杆件变形的四种基本形式是什么？
并简述它们的受力和变形特点。
参考答案：
答：
杆件变形的基本形式有拉伸或压缩变形、剪切变形、扭转变形和弯曲变形。
拉伸或压缩变形的受力特点是杆件上外力（或外力合力）的作用线与杆的轴线重合（不是平行），变形特点是杆件沿着轴线方向伸长或缩短，同时，伴随着横截面方向的相应减小和增大。
剪切变形的受力特点是作用在构件两侧面上的外力合力大小相等、方向相反且作用线相距很近，变形特点是构件沿两力作用线之间的某一截面产生相对错动或错动趋势。
扭转变形的受力特点是两个等值反向的外力偶分别作用在杆件两端垂直于轴线的平面内，变形特点是杆件各横截面绕杆的轴线发生相对转动。
弯曲变形的受力特点是所有外力都作用在杆件的纵向平面内，且与杆件的轴线垂直，变形特点是杆件的轴线由原来的直线变为曲线。
51、请论述构件在常温、静载作用下主要的失效方式。
参考答案：
答：
构件在常温、静载作用下主要的失效方式有强度失效、刚度失效、失稳或屈服失效、疲劳失效、蠕变失效和应力松弛失效。
由于材料屈服或断裂而引起的失效称为强度失效。
由于构件过量的弹性变形引起的失效称为刚度失效。
由于构件突然失稳而造成的失效称为屈服失效。
由于交变应力作用发生断裂而引起的失效称为疲劳失效。
在一定温度和应力作用下，应变随时间的增加而增加，最终导致构件失效称为蠕变失效。
在一定的温度作用下，应变保持不变，应力随时间增加而降低，从而导致构件失效称为松弛失效。
52、
什么是新能源材料？
请论述你知道的新能源材料。
参考答案：
答：
新能源材料是实现新能源的转化和利用以及发展新能源技术中所要用到的关键材料。
新能源材料有以储氢合金材料为代表的镍氢电池材料、锂离子电池材料、燃料电池材料、太阳能电池材料等。
氢能是目前国际上十分重视的新能源。
要充分利用氢能，必须解决储运问题和安全性问题。
目前储氢方法主要有压缩气态氢、液态氢和合金储氢三种。
锂离子电池实际上是一种锂离子浓度差电池，电极由两种不同锂离子嵌入化合物组成。
太阳能电池是把光能直接转换为电能的一种器件，其原理是基于太阳光的光量子与半导体材料相互作用而产生电势。
燃料电池是名符其实的把能源中燃料燃烧反应的化学能连续和直接转化为电能的“能量转换机器”。
在工作时不断从外界输入氧化剂和还原剂，同时将反应产物不断地排出电池。
53、
什么是可靠性设计？
简述它与传统设计的关系。
参考答案：
答：
可靠性设计是以概率论和数理统计的理论为基础，为了保证所设计的产品可靠而采用的一系列分析与设计技术。
它与传统设计的相同点：
都以零件或机械系统的安全与失效作为主要研究内容。
它与传统设计的不同点：
①设计变量处理方法的不同；②设计变量运算方法的不同；③设计准则含义的不同。
54、请论述机电一体化的关键技术。
参考答案：
答：
机电一体化的关键技术有机械设计与制造技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术、传感与检测技术、伺服传动技术和系统技术。
机械设计与制造技术是机电一体化的基础，实现机电一体化产品的主功能和构造功能，影响系统的结构、重量、体积、刚性、可靠性等。
信息处理技术包括信息的输入、识别、变换、运算、存储及输出技术，实现信息处理的主要工具是计算机，因此计算机技术与信息处理技术是密切相关的。
计算机与信息处理技术己成为促进机电一体化技术和产品发展的最活跃的要素。
自动控制技术是通过控制器使被控对象或过程自动地按照预定的规律运行。
机电一体化系统中的自动控制技术主要包括位置控制、速度控制、最优控制、模糊控制和自适应控制等。
传感与检测技术是实现自动控制、自动调节的关键环节。
传感与检测的关键元件是传感器。
伺服传动技术主要是指在控制指令的指挥下控制驱动执行元件，使机械的运动部件按照指令的要求进行运动，并具有良好的动态性能。
系统技术是一种从整体目标出发，用系统工程的观点和方法，将系统总体分解成若干功能单元，找出能完成各个功能的技术方案，再把功能与技术方案组合成方案组进行分析、评价和优选的综合应用技术。
55、就功能而言，机械是由哪几部分组成的？
各部分的作用是什么？
参考答案：
答：
一部完整的机器基本上由原动机、工作机和传动装置三部分组成。
原动机是机器的动力来源，常用的原动机有电动机、内燃机及液压机等。
工作机处于整个机械传动路线终端，是完成工作任务的部分。
传动装置主要作用是把动力部分的运动和动力传递给工作部分的中间环节。
较复杂的机器还包括控制部分，它能够使机器的原动部分、传动装置和工作部分按一定的顺序和规律运动。
56、
什么是切削加工？
请简述其特点和分类情况。
参考答案：
答：
切削加工是指用切削工具（包括刀具、磨具和磨料）从毛坯上去除多余的金属，以获得具有所需的几何参数（尺寸、形状和位置）和表面粗糙度的零件的加工方法。
切削加工可加工材料种类广泛，大部分金属材料都可以进行切削，不受零件形状的限制，可获得很高的加工精度和表面质量。
可分为钳工和机械加工。
钳工是手持各种工具在钳台上对工件进行切削加工的方法。
机械加工是操纵机床对夹持在机床上的工件进行切削加工的方法，可分为车削、铣削、刨削、钻削、磨削等加工。
57、简述特种加工和切削加工的区别。
参考答案：
答：
特种加工是指切削加工以外的一切新的去除加工方法，它与切削加工有着明显的区别：
（1）切削加工是靠机械能来切除多余材料，而特种加工是以电能、化学能、光能、声能等来实现对零件材料的加工。
（2） 特种加工用的工具材料硬度可以低于被加工工件材料的硬度，甚至不用加工工具。
（3） 特种加工过程中工具与工件之间不存在明显的机械切削力。
58、
什么是优化设计？
它一般包括哪两部分内容？
参考答案：
答：
优化设计是在规定的各种限制条件下，优选设计参数，使某项或几项设计指标获得最优值的设计过程。
优化设计一般包括两部分内容：
（1）建立数学模型，即将设计问题的物理模型转换为数学模型。
建立数学模型包括选取适当的设计变量，建立优化问题的目标函数和约束条件。
（2）采用适当的最优化方法求解数学模型。
59、什么是零件？
什么是构件？
简述它们的关系，并举例说明。
参考答案：
答：
零件是机构中不可拆分的制造单元，可分为通用零件和专用零件。
构件是指组成机构的各个相对运动的实物。
构件可以是单一的零件，也可以是几个零件组成的刚性连接体。
比如内燃机曲轴是一个构件，也是一个零件。
内燃机连杆是一个构件，由多个零件组成。
齿轮轴构件是由齿轮、轴、键三个零件组成的。
60、根据用途不同，机械可分为哪些类型？
请简述它们的用途，并举例说明。
参考答案：
答：
根据用途不同，机械可分为：
动力机械、加工机械、运输机械、信息机械。
动力机械主要用来实现机械能与其他形式能量间的转换，如电动机、内燃机和一次能源动力机等。
加工机械主要用来改变物料的结构形状、性质及状态，如各类加工机床、农业机械、林业机械、矿山机械、冶金机械、化工机械、工程机械、纺织机
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