机械工程概论问题详解1-5

第一次作业
[判断题]电动机、内燃机和风力机是加工机械。

参考答案：错误
[判断题]汽车、飞机和轮船是运输机械。

参考答案：正确
[判断题]打印机、复印机、传真机和绘图机是信息机械。

参考答案：正确
[判断题]从18世纪起，机械设计计算从材料强度方面和机械结构的分析方面提高了精确度。

参考答案：错误
[判断题]刚体的简单运动有平行移动和定轴转动。

参考答案：正确
[判断题]运动学的基本定律是牛顿的三定律。

参考答案：错误
[判断题]拉伸或压缩变形的变形特点是杆件的变形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。

参考答案：正确
[判断题]剪切变形的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。

参考答案：正确
[判断题]扭转变形的变形特点是杆件各横截面绕杆的轴线发生相对转动。

参考答案：正确
[判断题]弯曲变形的变形特点是杆件的轴线由原来的直线变为曲线。

参考答案：正确
[判断题]按对流体力学研究方法的不同，流体力学又可分为理论流体力学和实验流体力学。

参考答案：错误
[判断题]振动力学主要是研究系统、输入激励和输出响应之间的关系。

参考答案：正确
[填空题]1、一部完整的机器基本由、和三部分组成，较复杂的机器还包括。

2、机械按用途可分为、、和。

3、动力机械的用途是。

4、加工机械的用途是。

5、运输机械的用途是。

6、信息机械的用途是。

7、力的三要素是力的、和。

8、强度是构件在载荷作用下的能力。

9、刚度是构件或零部件在确定的载荷作用下的能力。

10、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。

11、杆件变形的基本形式有、、和。

12、构件在常温、静载作用下的失效，主要失效方式有：、、、、和。

13、机械设计的基本要求有、、、、、、。

14、机械设计的主要类型有、、、。

15、机械设计过程可分为四个阶段：、、、。

16、计算机辅助设计系统由和组成。

17、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。

18、流体力学是以为对象，研究其的科学。

参考答案：1、原动机工作机传动装置控制部分
2、动力机械加工机械运输机械信息机械
3、实现机械能与其他形式能量间的转换
4、改变物料的结构形状、性质及状态
5、改变人或物料的空间位置
6、获取或处理各种信息
7、大小方向作用点
8、抵抗破坏
9、抵抗变形
10、原有平衡状态
11、拉伸或压缩变形剪切变形扭转变形弯曲变形
12、强度失效刚度失效失稳失效疲劳失效蠕变失效应力松弛失效
13、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
14、开发性设计(或称为原创设计) 适应性设计(或称为再设计) 变参数设计测绘
和仿制
15、产品规划方案设计技术设计施工设计
16、硬件系统软件系统
17、虚拟现实技术
18、流体(包括液体和气体) 平衡和运动基本规律
第二次作业
[判断题]刚体是理想化的力学模型。

参考答案：正确
[判断题]若作用于质点系上的外力矢量恒等于零时，这时整个质点系的动量守恒。

参考答案：正确
[判断题]零件是指组成机构的各个相对运动的实物，构件是机构中不可拆分的制造
单元。

参考答案：错误
[判断题]传统设计方法以经验、试凑、静态、定性为核心，设计周期长，产品缺乏
竞争力。

参考答案：正确
[判断题]现代设计方法突出设计的创造性和创新性。

参考答案：正确
[判断题]有限元法能用于工程中复杂的非线性问题的求解。

参考答案：正确
[判断题]计算机硬件系统包括计算机主机、外存储器、图形输入设备、图形输出设备、网络设备和系统软件。

参考答案：错误
[判断题]UG软件是集CAD、CAE和CAM于一体的机械工程辅助系统。

参考答案：正确
[判断题]Pro／Engineering软件是最早较好地实现了参数优化设计性能，在CAD 领域具有领先技术并取得相当成功的软件。

参考答案：正确
[判断题]AutoCAD系统基本上是二维工程绘图软件，具有较强的绘图、编辑、尺寸标注以及方便用户二次开发的功能。

参考答案：正确
[判断题]ADAMS是世界上使用最为广泛的有限元软件。

参考答案：错误
[判断题]MSC/NATSTRAN是世界上功能全面、应用广泛的仿真软件。

参考答案：错误
[论述题]1、什么是机械？什么是机构？
2、简述机器的特征。

3、什么是零件？什么是通用零件？什么是专用零件？
4、什么是物体的平衡？物体平衡的充要条件是什么？
5、简述物体受力分析的方法。

6、简述曲柄滑块机构中各构件的运动形式。

7、动力学研究的两类基本问题是什么？
8、什么是屈服极限？
9、简述机构和机器的关系。

10、简述构件和零件的关系。

11、现代设计方法具有哪些特点？
12、优化设计一般包括哪两部分内容？
13、简述有限元求解基本思路。

14、简述可靠性设计与传统设计的关系。

参考答案：1、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。

2、答：机器具有三个特征：①都是由许多构件组合而成；②组成机器的各运动实体之间有确定的相对运动关系；③能实现能量的转换，代替或减轻人的劳动，完成有用的机械功。

3、答：零件是组成机器的基本要素，即机器的最小制造单元。

各种机器中经常用到的零件称为通用零件。

在特定的机器中用到的零件称为专用零件。

4、答：物体的平衡是物体运动的特殊状态，即加速度为零的状态。

物体平衡的充要条件是合力为零且合力距为零。

5、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。

6、答：曲柄的运动形式是定轴转动，连杆的运动形式是平面运动，滑块的运动形式是直线平行移动。

7、答：1)已知运动求作用力(逆问题)；2)已知作用力求运动(正问题)。

8、答：当应力达到一定值时，应力虽不增加(或在微小范围内波动)，而变形却急剧增长的现象，称为屈服。

使材料发生屈服的应力，称为材料的屈服应力或屈服极限。

9、答：机构具有机器的前两个特征：从组成上看，机器是由各种机构组合而成的。

从运动的观点来看，机构与机器并无差别。

从研究的角度来看，机器种类繁多，但机构种类有限。

对机构着重研究它们的结构组成、运动与动力性能及尺寸设计等问题，对机器则着重研究它们变换或传递能量、物料和信息等方面的问题。

10、答：构件是指组成机构的各个相对运动的实物，零件是机构中不可拆分的制造单元。

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。

11、答：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。

12、答：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。

13、答：有限元求解基本思路：1)连续体离散化，根据连续体的形状选择最能圆满地描述连续体形状的单元，单元划分完毕后，要将全部单元和节点按一定顺序编号，每个单元所受的载荷均按静力等效原理移植到节点上，并在位移受约束的节点上根据实际情况设置约束条件。

2)单元分析，建立各个单元的节点位移和节点力之间的关系式。

3)整体分析，对各个单元组成的整体进行分析，以揭示节点外载荷与节点位移的关系，从而求解节点位移。

14、答：可靠性设计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。

可靠性设计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。

第三次作业
[判断题]材料的工艺性能包括物理性能、化学性能和力学性能。

参考答案：错误
[判断题]材料的力学性能包括材料的刚度、强度、塑性、硬度和疲劳强度等。

参考答案：正确
[判断题]现代技术创造出了先进结构陶瓷和先进功能陶瓷。

参考答案：正确
[判断题]高分子材料是由碳、氢、氧、氰、硫等元素组成的分子量足够高的有机化合物。

参考答案：错误
[判断题]冷加工通常是指切削加工。

参考答案：正确
[判断题]金属冶炼方法分为火法冶金、湿法冶金和电冶金。

参考答案：正确
[判断题]常用的锻压加工方法包括自由锻、模锻、冲压、挤压、轧制、拉拔等。

参考答案：正确
[判断题]砂型铸造具有铸件精度和表面质量高、铸件内在性能好等优点。

参考答案：错误
[判断题]加工精度包括尺寸精度、形状精度和位置精度。

参考答案：正确
[判断题]实际偏差是实际尺寸减去极限尺寸所得的代数差。

参考答案：错误
[判断题]装配方法主要有互换法、选配法、修配法和调整法。

参考答案：正确
[判断题]游标卡尺可以直接测量工件的外径、内径、长度和深度尺寸。

参考答案：正确
[填空题]1、无机非金属材料主要指含有的材料，包括、、、等。

2、热加工通常包括、、、等工艺。

3、锻压是的加工方法。

4、切削加工是的加工方法，切削加工分为和。

5、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。

6、按照焊接过程特点的不同，焊接方法主要分为、和三大类。

7、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、和等。

8、固态成形工艺常用的成形方法有、、。

9、极限偏差包括和。

10、先进制造技术横跨多个学科，主要包括：、、、。

11、典型的RPM工艺有、、、。

12、超精密加工的主要加工方法有、、、、。

13、先进制造模式有、、、、等。

14、绿色制造技术从内容上应包括“五绿”，即、、、和。

15、并行工程力图使开发者从一开始就考虑到中的因素。

16、精益生产以为“上帝”、以“”为中心、以“”为手段。

17、柔性制造系统是由、和组成的自动化制造系统。

参考答案：1、SiO2 陶瓷玻璃水泥耐火材料
2、铸造锻造焊接热处理
3、利用外力(冲击力或静压力)使金属坯料产生局部或全部的塑性变形，获得所需尺寸、形状及性能的毛坯
或零件
4、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钳工机械加工
5、机床车削铣削刨削钻削磨削
6、熔化焊压力焊钎焊
7、整体热处理表面热处理化学热处理
8、热成形吹塑冷成形
9、上偏差下偏差
10、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
11、光固化成形工艺分层实体制造选择性激光烧结熔融沉积成形
12、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
13、敏捷制造虚拟制造智能制造网络化制造绿色制造
14、绿色设计绿色材料绿色工艺绿色包装绿色处理
15、产品全生命周期所有
16、用户人精简
17、数控加工设备物料运储装置计算机控制系统
第四次作业
[判断题]制造系统是制造过程及其所涉及的硬件、软件和人员组成的一个将制造资
源转变为产品的有机整体。

参考答案：正确
[判断题]美国机械科学研究院提出的先进制造技术的多层次技术群体系强调了先
进制造技术从基础制造技术、新型制造单元技术和系统集成技术的发展过程。

参考答案：正确
[判断题]高速加工通常指切削速度超过传统切削速度10倍的切削加工。

参考答案：错误
[判断题]快速原型制造技术采用软件离散―材料堆积的原理实现零件的成形过程。

参考答案：正确
[判断题]电化学加工是利用金属在电解液中的“阳极溶解”作用使工件加工成形的。

参考答案：错误
[判断题]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。

参考答案：正确
[判断题]柔性可分为瞬时、短期和长期柔性三种。

参考答案：正确
[判断题]网络化制造是基于网络的制造企业的各种制造活动及其所涉及的制造技术和制造系统的总称。

参考答案：正确
[判断题]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。

参考答案：正确
[判断题]智能制造系统是将体现在制造系统各环节中的智能制造技术与制造环境中的人的智能以柔性方式集成起来，并贯穿于制造过程中的制造系统。

参考答案：正确
[论述题]1、简述常用钢铁材料的分类情况。

2、什么是有色金属材料？简述有色金属材料的特性和应用。

3、什么是铸造？铸造可分为哪两大类？
4、什么切削运动？
5、简述整体热处理中的“四把火”。

6、什么是互换性？
7、什么是配合？配合有哪几类？
8、先进制造技术具有哪些特点？
9、什么是特种加工？特种加工方法有哪些？
10、简述计算机集成制造系统的组成。

11、什么是虚拟制造？
12、什么是绿色制造？
13、简述并行工程的特点。

14、什么是精益生产？
参考答案：1、答：常用钢铁材料包括：碳素钢、合金钢、铸铁。

碳素钢按化学成分分为低碳钢、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、合金工具钢、特殊性能钢。

铸铁可分为灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁等。

2、答：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。

有色金属是现代工业不可缺少的，有许多特殊的优良性能：导电、导热性能好、比重小、化学性质稳定、耐热、耐腐蚀、工艺
性好等。

有色金属被广泛用于电气、机械、化工、电子、轻工、仪器仪表和航空航天技术领域。

3、答：熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得一定形状和性能铸件的成形方法称为铸造。

铸造分为砂型铸造和特种铸造两大类。

4、答：切削运动是指加工时刀具与工件之间的相对运动，可分为主运动和进给运动。

主运动是使工件与刀具之间产生相对运动以进行切削的最基本运动。

进给运动是不断地把被切削层投入切削，以逐渐切削出整个零件表面的运动。

5、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。

6、答：互换性是指机械制造中按规定的几何、力学性能等参数的允许变动量来制造零件和部件，使其在装配或维修更换时不需要选配或辅助加工便能装配成机器并满足技术要求的性能。

7、答：配合是基本尺寸相同的相互结合的孔和轴公差带之间的关系。

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。

8、答：先进制造技术具有先进性、广泛性、实用性、系统集成性、动态性的特点。

9、答：特种加工是指切削加工以外的一切新的去除加工方法。

特种加工方法有电火花加工、电化学加工、激光加工、超声波加工和高能束流加工。

10、答：计算机集成制造系统由管理信息系统、工程设计集成系统、制造自动化系统和质量保证系统四个功能分系统，以及数据库和计算机网络两个支撑分系统组成。

11、答：虚拟制造是以制造技术和计算机技术支持的系统建模技术和仿真技术为基础，集成现代制造工艺、计算机图形学、并行工程、人工智能、人工现实技术和多媒体技术等多种高新技术为一体，由多学科知识形成的一种综合系统技术。

12、答：绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式，其目标是使得产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个产品生命周期内，对环境的影响(负面作用)为零或者极小，资源消耗尽可能小，并使企业经济效益和社会效益协调优化。

13、答：并行工程的特点是设计人员的团队化、设计过程的并行性、设计过程的系统性、设计过程的快速反馈。

14、答：精益生产中的“精”表示精良、精确、精美，“益”包含利益、效
益等。

精益生产就是及时制造、消灭故障、消除浪费、向零缺陷、零库存进军。

第五次作业
[判断题]机电一体化是机械技术及电子技术相互交叉、融合的产物。

参考答案：错误
[判断题]机电一体化包含机电一体化技术与机电一体化产品两方面的内容。

参考答案：正确
[判断题]机电一体化系统内部必须具备主功能、动力功能、计测功能、控制功能和构造功能。

参考答案：正确
[判断题]一个较完善的机电一体化系统，应包括机械本体、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。

参考答案：正确
[判断题]机电一体化共性关键技术主要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。

参考答案：正确
[判断题]伺服传动技术的主要研究对象是驱动装置及其传动元件。

参考答案：错误
[判断题]传感器是将被测量变换成系统可识别的，与被测量有确定对应关系的感知信号的一种装置。

参考答案：错误
[判断题]智能材料具有四种主要功能：对环境参数的敏感；对敏感信息的传输；对敏感信息的分析、判断；智能反应。

参考答案：正确
[判断题]半导体材料的导电能力介于金属和绝缘体之间。

参考答案：正确
[判断题]新能源材料主要包括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。

参考答案：正确
[判断题]常用的硬磁材料主要有金属永磁材料、铁氧体永磁材料和稀土永磁材料。

参考答案：正确
[判断题]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。

参考答案：正确
[判断题]导电陶瓷和压电陶瓷是特种陶瓷。

参考答案：正确
[判断题]超导电性是超导材料的重要特性。

参考答案：正确。