昆明理工大學《有限元理論及應用》2021-2022學年第一學期期末試卷

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《有限元理論及應用》2021-2022學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共20個小題，每小題1分，共20分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、在金屬切削加工中，車削一個直徑為100mm的圓柱形工件，若切削速度為120m/min，進給量為0.2mm/r，切削深度為5mm，請問主切削力大約為多少？（）A.5000NB.8000NC.10000ND.12000N2、在機械設計中，為了防止螺紋連接的松脫，通常采用以下哪種防松方法？（）A.摩擦防松B.機械防松C.永久防松D.以上都是3、對于一個機械系統(tǒng)中的鏈傳動，為了減小多邊形效應，以下哪種方法有效？（）A.減小鏈輪齒數(shù)B.增大鏈輪齒數(shù)C.減小鏈節(jié)距D.增大鏈節(jié)距4、在金屬切削加工中，若要獲得較高的表面質量和較小的表面粗糙度值，以下哪種切削參數(shù)的選擇較為關鍵？（）A.切削速度B.進給量C.切削深度D.刀具前角5、在機械加工中，刀具的磨損過程分為三個階段。在正常磨損階段，刀具的磨損速度：（）A.急劇增加B.逐漸減小C.比較緩慢且均勻D.先快后慢6、在機械加工中，為了保證加工表面的位置精度，常采用以下哪種定位方式？（）A.完全定位B.不完全定位C.過定位D.欠定位7、在機械加工中，為了提高加工表面質量，在切削過程中常采用哪種切削液？（）A.水溶液B.乳化液C.切削油D.以上均可8、在機械設計中，需要選擇合適的材料來制造一個承受重載且在高溫環(huán)境下工作的零件。以下哪種材料是較為合適的選擇（）A.鋁合金B(yǎng).鈦合金C.耐熱鋼D.工程塑料9、在一個液壓系統(tǒng)中，油泵的輸出壓力為10MPa，流量為50L/min，執(zhí)行元件為液壓缸，活塞直徑為100mm。若要使活塞以0.5m/s的速度運動，活塞桿的直徑應該是多少？（）A.40mmB.50mmC.60mmD.70mm10、機械工程中的潤滑對機械零件的壽命和性能有重要影響。以下關于潤滑的說法中，錯誤的是？（）A.潤滑可以減少摩擦、降低磨損、冷卻零件B.潤滑油的粘度越大，潤滑效果越好C.潤滑方式有油潤滑和脂潤滑等，應根據零件的工作條件選擇合適的潤滑方式D.定期更換潤滑油和潤滑脂可以保證潤滑效果，延長零件的壽命11、在機械加工中，對于一個精度要求較高的外圓表面，以下哪種加工方法較為合適？（）A.粗車B.精車C.磨削D.研磨12、在一個機械傳動系統(tǒng)中，需要將高速旋轉的輸入軸的轉速降低并增大扭矩輸出。以下哪種傳動方式最適合？（）A.帶傳動B.鏈傳動C.齒輪傳動D.蝸桿傳動13、機械原理中，凸輪機構是一種常用的機構。以下關于凸輪機構的說法中，錯誤的是？（）A.凸輪機構可以實現(xiàn)任意復雜的運動規(guī)律B.凸輪機構的壓力角越大，傳力性能越好C.凸輪的基圓半徑越大，凸輪機構的尺寸就越大D.凸輪機構可以分為盤形凸輪、移動凸輪和圓柱凸輪等類型14、在機械傳動系統(tǒng)中，已知帶傳動的效率為0.95，齒輪傳動的效率為0.97，鏈傳動的效率為0.96，請問整個傳動系統(tǒng)的總效率是多少？（）A.0.88B.0.89C.0.90D.0.9115、在機械設計中，螺栓連接的預緊力對連接的可靠性有重要影響。以下關于預緊力的說法中，錯誤的是？（）A.預緊力可以提高螺栓連接的緊密性和防松能力B.預緊力過大，會導致螺栓發(fā)生塑性變形甚至斷裂C.預緊力的大小應根據螺栓的材料、直徑和連接的工作載荷等因素確定D.預緊力可以通過扳手的力矩來精確控制16、在機械傳動系統(tǒng)中，已知帶傳動的傳動比為3，鏈傳動的傳動比為2.5，齒輪傳動的傳動比為4，請問整個傳動系統(tǒng)的總傳動比是多少？（）A.30B.25C.20D.1517、在機械制造中，常用的刀具材料有高速鋼、硬質合金等。已知加工一種硬度較高的材料，需要選擇一種耐磨性好、耐熱性高的刀具材料，以下哪種材料更合適？（）A.高速鋼B.鎢鈷類硬質合金C.鎢鈦鈷類硬質合金D.陶瓷刀具18、某機械結構需要傳遞較大的扭矩，同時要求兩軸有較好的對中性，應選用哪種聯(lián)軸器？（）A.滑塊聯(lián)軸器B.彈性柱銷聯(lián)軸器C.梅花形彈性聯(lián)軸器D.波紋管聯(lián)軸器19、在液壓系統(tǒng)中，液壓缸是將液壓能轉換為機械能的執(zhí)行元件。單活塞桿液壓缸在兩腔有效工作面積不等的情況下，當無桿腔進油時，推力：（）A.較大，速度較慢B.較大，速度較快C.較小，速度較慢D.較小，速度較快20、對于一個精密的機械部件，為了保證其加工精度，應選擇哪種加工機床？（）A.普通機床B.數(shù)控機床C.加工中心D.精密機床二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）詳細說明在機械制造中，鍛造工藝的特點、分類（自由鍛、模鍛等）以及工藝流程和應用場合。2、（本題5分）深入分析在機械制造中，粉末冶金工藝的特點和應用范圍，如制造含油軸承、齒輪等零件。3、（本題5分）論述在機械制造工藝中，如何制定零件的加工工藝路線？需要考慮哪些因素，如零件的結構特點、材料、生產批量等。4、（本題5分）在機械制造中，鑄造是獲得毛坯的常用方法，請說明砂型鑄造的工藝過程及可能出現(xiàn)的缺陷。5、（本題5分）詳細說明在機械傳動系統(tǒng)中滾子鏈傳動的主要參數(shù)和選擇原則，分析滾子鏈傳動的失效形式和預防措施。三、分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）機械加工中的電火花加工有其特點和應用。分析電火花加工的工作原理、特點以及適用范圍。2、（本題5分）機械工程中的可持續(xù)發(fā)展要求在設計和制造過程中考慮環(huán)境因素。請分析機械工程中可持續(xù)發(fā)展的策略和方法，并結合實例說明。試題一：在機械加工過程中，刀具的磨損是一個不可避免的問題。請分析刀具磨損的主要原因，并提出減少刀具磨損的措施。分析：刀具磨損主要原因包括機械摩擦、熱磨損和化學磨損等。減少刀具磨損措施可從合理選擇刀具材料、優(yōu)化切削參數(shù)、使用切削液等方面考慮。試題二：齒輪傳動是機械工程中常用的傳動方式之一。請分析齒輪傳動的優(yōu)點和缺點，并說明在什么情況下適合采用齒輪傳動。分析：齒輪傳動優(yōu)點有傳動比準確、效率高、結構緊湊等；缺點有制造和安裝精度要求高、噪聲較大等。適合在要求精確傳動比、大功率傳動的場合。試題三：帶傳動在機械系統(tǒng)中也有廣泛應用。請分析帶傳動的工作原理，以及其在使用過程中可能出現(xiàn)的問題及解決方法。分析：帶傳動通過摩擦力傳遞動力?？赡艹霈F(xiàn)打滑、傳動比不準確等問題?？赏ㄟ^選擇合適的帶型、張緊裝置等解決。試題四：在機械設計中，軸的設計至關重要。請分析軸的主要類型和特點，并闡述在不同工況下如何選擇合適的軸。分析：軸有轉軸、心軸、傳動軸等類型。轉軸既承受彎矩又承受扭矩；心軸只承受彎矩；傳動軸只傳遞扭矩。根據載荷、轉速等選擇合適軸。試題五：螺紋連接是常見的機械連接方式。請分析螺紋連接的類型和特點，并討論其在實際應用中的優(yōu)缺點。分析：螺紋連接有螺栓連接、雙頭螺柱連接等。優(yōu)點是連接可靠、裝拆方便；缺點是在振動環(huán)境下可能松動。試題六：滾動軸承在機械系統(tǒng)中起著重要作用。請分析滾動軸承的主要類型和特點，并說明如何進行滾動軸承的選型。分析：滾動軸承有球軸承、滾子軸承等。特點是摩擦小、啟動靈敏。選型需考慮載荷、轉速、安裝尺寸等因素。試題七：機械系統(tǒng)中的潤滑對于減少摩擦和磨損至關重要。請分析不同潤滑方式的特點和適用范圍，并說明如何選擇合適的潤滑方式。分析：潤滑方式有油潤滑、脂潤滑等。油潤滑適用于高速、重載場合；脂潤滑適用于低速、密封性要求高場合。試題八：在機械制造過程中，焊接是一種常用的連接方法。請分析常見的焊接方法及其特點，并討論焊接質量的影響因素。分析：常見焊接方法有電弧焊、氣焊等。特點各異。焊接質量受焊接材料、工藝參數(shù)、操作技術等影響。試題九：機械系統(tǒng)的精度對于產品質量至關重要。請分析影響機械系統(tǒng)精度的因素，并提出提高精度的措施。分析：影響因素有制造誤差、裝配誤差等。提高精度可從提高加工精度、優(yōu)化裝配工藝等方面入手。試題十：在機械設計中，材料的選擇非常重要。請分析不同機械材料的特點和適用范圍，并說明如何根據具體要求選擇合適的材料。分析：材料有金屬材料、非金屬材料等。金屬材料強度高，非金屬材料耐腐蝕等。根據性能要求、成本等選擇。試題十一：機械系統(tǒng)中的傳動比對于動力傳遞和運動控制有著重要影響。請分析傳動比的計算方法，并討論如何根據實際需求確定合適的傳動比。分析：傳動比等于從動輪轉速與主動輪轉速之比。根據工作要求、電機特性等確定合適傳動比。試題十二：在機械加工中，切削力是一個重要的參數(shù)。請分析切削力的產生原因和影響因素，并說明如何降低切削力。分析：切削力由切削變形抗力等產生。影響因素有刀具角度、切削用量等?？赏ㄟ^優(yōu)化刀具、降低切削用量等降低切削力。試題十三：機械系統(tǒng)中的振動會影響系統(tǒng)的性能和壽命。請分析機械振動的產生原因和危害，并提出減少振動的措施。分析：振動原因有不平衡力、激勵等。危害有降低精度、損壞零件等。可通過平衡校正、增加阻尼等減少振動。試題十四：在機械設計中，密封裝置的作用不可忽視。請分析不同密封方式的特點和適用范圍，并說明如何選擇合適的密封裝置。分析：密封方式有填料密封、機械密封等。適用范圍不同。根據工作環(huán)境、密封要求等選擇。試題十五：機械系統(tǒng)的可靠性對于生產安全和效率至關重要。請分析影響機械系統(tǒng)可靠性的因素，并提出提高可靠性的措施。分析：影響因素有設計缺陷、制造質量等。提高措施包括優(yōu)化設計、嚴格質量控制等。試題十六：在機械加工中，刀具的幾何參數(shù)對加工質量有著重要影響。請分析刀具幾何參數(shù)的作用，并討論如何選擇合適的刀具幾何參數(shù)。分析：刀具幾何參數(shù)如前角、后角等影響切削力、加工表面質量等。根據加工材料、工藝要求選擇。試題十七：機械系統(tǒng)中的聯(lián)軸器用于連接兩根軸。請分析不同類型聯(lián)軸器的特點和適用范圍，并說明如何選擇合適的聯(lián)軸器。分析：聯(lián)軸器有剛性聯(lián)軸器、彈性聯(lián)軸器等。根據軸的對中性要求、載荷等選擇。試題十八：在機械設計中，強度計算是重要環(huán)節(jié)。請分析不同強度理論的適用范圍，并說明如何進行機械零件的強度計算。分析：強度理論有第一強度理論等。根據零件受力情況選擇。強度計算需確定載荷、應力等。試題十九：機械系統(tǒng)中的飛輪可以起到調節(jié)速度波動的作用。請分析飛輪的工作原理和設計要點，并討論其在實際應用中的作用。分析：飛輪利用轉動慣量儲存能量。設計要點包括確定轉動慣量等。作用是減少速度波動。試題二十：在機械加工中，表面質量對零件的性能和壽命有很大影響。請分析影響表面質量的因素，并提出提高表面質量的措施。分析：影響因素有切削參數(shù)、刀具等。提高措施可優(yōu)化切削參數(shù)、選用合適刀具等。試題二十一：機械系統(tǒng)中的自動化控制對于提高生產效率和質量至關重要。請分析常見的自動化控制方式及其特點，并討論在機械系統(tǒng)中如何實現(xiàn)自動化控制。分析：自動化控制方式有PLC控制、數(shù)控等。特點不同。通過傳感器、控制器等實現(xiàn)自動化。試題二十二：在機械設計中，人機工程學的考慮非常重要。請分析人機工程學在機械設計中的應用，并說明如何設計符合人機工程學的機械產品。分析：應用包括操作舒適性等。設計需考慮人體尺寸、操作習慣等。試題二十三：機械系統(tǒng)中的噪聲會對環(huán)境和操作人員造成不良影響。請分析機械噪聲的產生原因和降低噪聲的措施。分析：噪聲原因有機械振動等。措施可采用減震、隔音等方法。試題二十四：在機械加工中，夾具的設計對于保證加工精度至關重要。請分析夾具的作用和設計要求，并討論如何設計高效的夾具。分析：夾具作用是定位夾緊。設計要求有精度高、穩(wěn)定性好等。從工件特點、加工要求設計夾具。試題二十五：機械系統(tǒng)中的傳動系統(tǒng)需要進行合理的布局。請分析傳動系統(tǒng)布局的原則和方法，并討論在實際設計中應注意的問題。分析：布局原則有緊湊、合理等。方法根據傳動類型確定。注意傳動比分配、空間利用等問題。試題二十六：在機械設計中，安全系數(shù)的選擇非常重要。請分析安全系數(shù)的作用和影響因素，并說明如何合理選擇安全系數(shù)。分析：安全系數(shù)保證零件可靠性。影響因素有載荷不確定性等。根據經驗、標準選擇合理安全系數(shù)。試題二十七：機械系統(tǒng)中的液壓傳動具有獨特的優(yōu)勢。請分析液壓傳動的工作原理和特點，并討論其在實際應用中的優(yōu)缺點。分析：液壓傳動利用液體壓力傳遞動力。特點有功率大、動作平穩(wěn)等。優(yōu)缺點包括易泄漏、維護要求高等。試題二十八：在機械加工中，工藝路線的制定對于保證加工質量和效率至關重要。請分析工藝路線制定的原則和方法，并討論在實際生產中應如何優(yōu)化工藝路線。分析：原則有先粗后精等。方法根據零件特點確定。優(yōu)化可從減少工序、提高設備利用率等方面考慮。試題二十九：機械系統(tǒng)中的氣動傳動也有廣泛應用。請分析氣動傳動的工作原理和特點，并討論其與液壓傳動的區(qū)別。分析：氣動傳動利用氣體壓力傳遞動力。特點有速度快、清潔等。與液壓傳動在工作介質、性能等方面有區(qū)別。試題三十：在機械設計中，有限元分析是一種重要的設計工具。請分析有限元分析的基本原理和步驟，并討論其在機械設計中的應用。分析：有限元分析將連續(xù)體離散化求解。步驟包括建模、加載等。應用于強度分析、優(yōu)化設計等。試題三十一：機械系統(tǒng)中的凸輪機構可以實現(xiàn)特定的運動規(guī)律。請分析凸輪機構的類型和特點，并討論其在實際應用中的設計要點。分析：凸輪機構有盤形凸輪等。特點是能實現(xiàn)復雜運動。設計要點包括確定凸輪輪廓等。試題三十二：在機械加工中，刀具的壽命管理非常重要。請分析刀具壽命的影響因素，并提出合理的刀具壽命管理方法。分析：影響因素有切削用量等。管理方法可通過監(jiān)測磨損、定時更換等。試題三十三：機械系統(tǒng)中的齒輪泵是一種常用的液壓元件。請分析齒輪泵的工作原理和特點，并討論其在實際應用中的優(yōu)缺點。分析：齒輪泵利用齒輪嚙合原理工作。特點是結構簡單。優(yōu)缺點包括流量脈動大等。試題三十四：在機械設計中，可靠性設計是提高產品質量的重要手段。請分析可靠性設計的方法和步驟，并討論在實際設計中應如何進行可靠性設計。分析：可靠性設計方法有故障樹分析等。步驟包括確定可靠性指標等。從設計、制造等環(huán)節(jié)考慮可靠性。試題三十五：機械系統(tǒng)中的鏈傳動也有一定的應用。請分析鏈傳動的工作原理和特點，并討論其與帶傳動的區(qū)別。分析：鏈傳動通過鏈條傳遞動力。特點有傳動比準確等。與帶傳動在結構、性能等方面有區(qū)別。試題三十六：在機械加工中，電火花加工是一種特種加工方法。請分析電火花加工的原理和特點，并討論其適用范圍。分析：電火花加工利用放電蝕除材料。特點有可加工硬材料等。適用于復雜形狀零件加工。試題三十七：機械系統(tǒng)中的蝸桿傳動具有獨特的性能。請分析蝸桿傳動的類型和特點，并討論其在實際應用中的優(yōu)缺點。分析：蝸桿傳動有圓柱蝸桿等。特點是傳動比大。優(yōu)缺點包括效率低等。試題三十八：在機械設計中，優(yōu)化設計是提高產品性能的重要途徑。請分析優(yōu)化設計的基本原理和方法，并討論在實際設計中應如何進行優(yōu)化設計。分析：優(yōu)化設計以數(shù)學模型求最優(yōu)解。方法有遺傳算法等。從目標函數(shù)、約束條件等進行優(yōu)化。試題三十九：機械系統(tǒng)中的滑動軸承也有廣泛應用。請分析滑動軸承的類型和特點，并討論其在實際應用中的設計要點。分析：滑動軸承有整體式等。特點是承載能力大。設計要點包括確定軸瓦材料等。試題四十：在機械加工中，激光加工是一種先進的加工方法。請分析激光加工的原理和特點，并討論其適用范圍。分析：激光加工利用激光能量加工材料。特點有精度高、速度快等。適用于精密加工等。試題四十一：機械系統(tǒng)中的間歇運動機構可以實現(xiàn)特定的間歇運動。請分析常見的間歇運動機構的類型和特點，并討論其在實際應用中的設計要點。分析：間歇運動機構有棘輪機構等。特點是實現(xiàn)間歇運動。設計要點包括確定運動參數(shù)等。試題四十二：在機械設計中，綠色設計是一種可持續(xù)發(fā)展的設計理念。請分析綠色設計的內涵和方法，并討論在實際設計中應如何實現(xiàn)綠色設計。分析：綠色設計考慮環(huán)境因素。方法有材料選擇等。從產品全生命周期實現(xiàn)綠色設計。試題四十三：機械系統(tǒng)中的機器人技術正在不斷發(fā)展。請分析機器人在機械制造中的應用和優(yōu)勢，并討論其未來發(fā)展趨勢。分析：應用于裝配等。優(yōu)勢有精度高、效率高等。未來向智能化、協(xié)作化發(fā)展。試題四十四：在機械加工中，高速切削技術具有很多優(yōu)點。請分析高速切削的原理和特點，并討論其適用范圍和發(fā)展前景。分析：高速切削利用高轉速切削。特點有加工效率高。適用于硬材料加工等。發(fā)展前景廣闊。試題四十五：機械系統(tǒng)中的精密加工對于一些高精度產品至關重要。請分析精密加工的技術要求和方法，并討論其在實際應用中的挑戰(zhàn)。分析：技術要求高精度。方法有超精密加工等。挑戰(zhàn)包括設備要求高、成本高等。試