2025年機(jī)械設(shè)計(jì)工程師資格考試試卷及答案

2025年機(jī)械設(shè)計(jì)工程師資格考試試卷及答案一、案例分析題（每小題30分，共60分）

某企業(yè)擬生產(chǎn)一款新型機(jī)械產(chǎn)品，產(chǎn)品主要用于建筑行業(yè)的施工過(guò)程中。產(chǎn)品的主要技術(shù)指標(biāo)包括：重量500kg，最大承載能力10噸，最高工作溫度150℃，工作環(huán)境為露天、有粉塵、濕度大。

1.根據(jù)產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)，分析該產(chǎn)品的受力情況，并確定所需采用的主要結(jié)構(gòu)形式。（6分）

答案：受力情況分析：產(chǎn)品需承受重量、最大承載能力、工作溫度、環(huán)境濕度等因素。主要結(jié)構(gòu)形式：框架式結(jié)構(gòu)，包括承載框架、連接件、支撐件等。

2.根據(jù)產(chǎn)品的工作環(huán)境，分析其材料選擇原則，并給出兩種符合要求的主要材料。（6分）

答案：材料選擇原則：具有良好的機(jī)械性能、耐高溫、耐腐蝕、耐磨損。主要材料：1.高強(qiáng)度不銹鋼；2.鋁合金。

3.設(shè)計(jì)該產(chǎn)品的傳動(dòng)系統(tǒng)，包括傳動(dòng)方式、傳動(dòng)比、傳動(dòng)裝置等。（6分）

答案：傳動(dòng)方式：齒輪傳動(dòng)；傳動(dòng)比：1:3；傳動(dòng)裝置：減速器、齒輪、聯(lián)軸器。

4.分析該產(chǎn)品的潤(rùn)滑系統(tǒng)，確定潤(rùn)滑方式及潤(rùn)滑材料。（6分）

答案：潤(rùn)滑方式：油脂潤(rùn)滑；潤(rùn)滑材料：工業(yè)齒輪油。

5.根據(jù)產(chǎn)品的工作溫度和環(huán)境濕度，分析其密封系統(tǒng)，給出密封方式和密封材料。（6分）

答案：密封方式：橡膠密封；密封材料：丁腈橡膠。

6.設(shè)計(jì)該產(chǎn)品的安全防護(hù)系統(tǒng)，包括防護(hù)措施、防護(hù)裝置等。（6分）

答案：防護(hù)措施：安裝防護(hù)罩；防護(hù)裝置：安全閥、壓力表。

二、選擇題（每小題10分，共40分）

1.以下哪個(gè)不屬于機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要素？（）

A.功能、結(jié)構(gòu)、材料、工藝

B.動(dòng)力、控制、檢測(cè)、保護(hù)

C.重量、尺寸、強(qiáng)度、剛度

D.速度、壓力、流量、溫度

2.機(jī)械設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是什么？（）

A.滿足用戶需求

B.提高產(chǎn)品性能

C.降低制造成本

D.優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)

3.機(jī)械設(shè)計(jì)中，下列哪種材料具有高強(qiáng)度、耐高溫、耐腐蝕的特點(diǎn)？（）

A.鋼鐵

B.鋁合金

C.工業(yè)塑料

D.陶瓷

4.機(jī)械設(shè)計(jì)中，以下哪種傳動(dòng)方式適用于高速、大扭矩場(chǎng)合？（）

A.皮帶傳動(dòng)

B.齒輪傳動(dòng)

C.螺旋傳動(dòng)

D.鏈傳動(dòng)

5.機(jī)械設(shè)計(jì)中，下列哪種潤(rùn)滑方式適用于高速、高溫、重載場(chǎng)合？（）

A.油潤(rùn)滑

B.氣體潤(rùn)滑

C.液體潤(rùn)滑

D.固體潤(rùn)滑

三、簡(jiǎn)答題（每小題20分，共40分）

1.簡(jiǎn)述機(jī)械設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)優(yōu)化的主要方法。（20分）

答案：結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法有：1.理論計(jì)算；2.模擬計(jì)算；3.試驗(yàn)驗(yàn)證；4.比較分析。

2.簡(jiǎn)述機(jī)械設(shè)計(jì)中，材料選擇的依據(jù)。（20分）

答案：材料選擇依據(jù)有：1.滿足功能需求；2.具有良好的力學(xué)性能；3.具有耐高溫、耐腐蝕、耐磨損等特點(diǎn)；4.易于加工和維修。

四、計(jì)算題（每小題20分，共80分）

1.已知一軸受到徑向載荷F1=3000N，切向載荷F2=1000N，軸向載荷F3=2000N，軸的材料為45號(hào)鋼，彈性模量E=210GPa，泊松比μ=0.3。求軸的最大應(yīng)力及最大變形。（20分）

答案：最大應(yīng)力：σ=(F1+F2+F3)/A=(3000+1000+2000)/A；最大變形：ε=(F1+F2+F3)/(EA)。

2.已知一齒輪，模數(shù)m=5mm，齒數(shù)z=40，齒寬b=100mm，材料為20CrMnTi，求齒輪的齒面接觸強(qiáng)度和齒根彎曲強(qiáng)度。（20分）

答案：齒面接觸強(qiáng)度：σH=(1.1×F×1000×z)/(m×b)；齒根彎曲強(qiáng)度：σb=(1.1×F×1000×z)/(m×b)。

3.已知一軸，外徑d=100mm，內(nèi)徑D=80mm，長(zhǎng)度L=500mm，材料為45號(hào)鋼，彈性模量E=210GPa，泊松比μ=0.3。求軸在扭轉(zhuǎn)時(shí)的最大應(yīng)力及最大變形。（20分）

答案：最大應(yīng)力：τ=(T×L)/(Wp)；最大變形：γ=(T×L)/(Wp×G)。

4.已知一齒輪減速器，輸入軸轉(zhuǎn)速n1=1000r/min，輸出軸轉(zhuǎn)速n2=150r/min，傳動(dòng)比i=1.5，求齒輪減速器的傳動(dòng)效率。（20分）

答案：傳動(dòng)效率：η=(n1×i)/(n2×i+1)。

本次試卷答案如下：

一、案例分析題

1.根據(jù)產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)，分析該產(chǎn)品的受力情況，并確定所需采用的主要結(jié)構(gòu)形式。（6分）

答案：受力情況分析：產(chǎn)品需承受重量、最大承載能力、工作溫度、環(huán)境濕度等因素。主要結(jié)構(gòu)形式：框架式結(jié)構(gòu)，包括承載框架、連接件、支撐件等。

2.根據(jù)產(chǎn)品的工作環(huán)境，分析其材料選擇原則，并給出兩種符合要求的主要材料。（6分）

答案：材料選擇原則：具有良好的機(jī)械性能、耐高溫、耐腐蝕、耐磨損。主要材料：1.高強(qiáng)度不銹鋼；2.鋁合金。

3.設(shè)計(jì)該產(chǎn)品的傳動(dòng)系統(tǒng)，包括傳動(dòng)方式、傳動(dòng)比、傳動(dòng)裝置等。（6分）

答案：傳動(dòng)方式：齒輪傳動(dòng)；傳動(dòng)比：1:3；傳動(dòng)裝置：減速器、齒輪、聯(lián)軸器。

4.分析該產(chǎn)品的潤(rùn)滑系統(tǒng)，確定潤(rùn)滑方式及潤(rùn)滑材料。（6分）

答案：潤(rùn)滑方式：油脂潤(rùn)滑；潤(rùn)滑材料：工業(yè)齒輪油。

5.根據(jù)產(chǎn)品的工作溫度和環(huán)境濕度，分析其密封系統(tǒng)，給出密封方式和密封材料。（6分）

答案：密封方式：橡膠密封；密封材料：丁腈橡膠。

6.設(shè)計(jì)該產(chǎn)品的安全防護(hù)系統(tǒng)，包括防護(hù)措施、防護(hù)裝置等。（6分）

答案：防護(hù)措施：安裝防護(hù)罩；防護(hù)裝置：安全閥、壓力表。

二、選擇題

1.以下哪個(gè)不屬于機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要素？（）

答案：C.重量、尺寸、強(qiáng)度、剛度

2.機(jī)械設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是什么？（）

答案：A.滿足用戶需求

3.機(jī)械設(shè)計(jì)中，下列哪種材料具有高強(qiáng)度、耐高溫、耐腐蝕的特點(diǎn)？（）

答案：A.鋼鐵

4.機(jī)械設(shè)計(jì)中，以下哪種傳動(dòng)方式適用于高速、大扭矩場(chǎng)合？（）

答案：B.齒輪傳動(dòng)

5.機(jī)械設(shè)計(jì)中，下列哪種潤(rùn)滑方式適用于高速、高溫、重載場(chǎng)合？（）

答案：A.油潤(rùn)滑

三、簡(jiǎn)答題

1.簡(jiǎn)述機(jī)械設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)優(yōu)化的主要方法。（20分）

答案：結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法有：1.理論計(jì)算；2.模擬計(jì)算；3.試驗(yàn)驗(yàn)證；4.比較分析。

2.簡(jiǎn)述機(jī)械設(shè)計(jì)中，材料選擇的依據(jù)。（20分）

答案：材料選擇依據(jù)有：1.滿足功能需求；2.具有良好的力學(xué)性能；3.具有耐高溫、耐腐蝕、耐磨損等特點(diǎn)；4.易于加工和維修。

四、計(jì)算題

1.已知一軸受到徑向載荷F1=3000N，切向載荷F2=1000N，軸向載荷F3=2000N，軸的材料為45號(hào)鋼，彈性模量E=210GPa，泊松比μ=0.3。求軸的最大應(yīng)力及最大變形。（20分）

答案：最大應(yīng)力：σ=(F1+F2+F3)/A=(3000+1000+2000)/A；最大變形：ε=(F1+F2+F3)/(EA)。

2.已知一齒輪，模數(shù)m=5mm，齒數(shù)z=40，齒寬b=100mm，材料為20CrMnTi，求齒輪的齒面接觸強(qiáng)度和齒根彎曲強(qiáng)度。（20分）

答案：齒面接觸強(qiáng)度：σH=(1.1×F×1000×z)/(m×b)；齒根彎曲強(qiáng)度：σb=(1.1×F×1000×z)/(m×b)。

3.已知一軸，外徑d=100mm，內(nèi)徑D=80mm，長(zhǎng)度L=500mm，材料為45號(hào)鋼，彈性模量E=210GPa，泊松比μ=0.3。求軸在扭轉(zhuǎn)時(shí)的最大應(yīng)力及最大變形。（20分）

答案：最大