机械工程师 考试大纲 样题 模拟题库(7)

1.工程塑料一般具有哪些特性和主要用途?

答：工程塑料是指在工程中做结构材料的塑料，这类塑料一般具有较高机械强度，或具 备耐高温、耐腐蚀、耐磨性等良好性能，因而可代替金属做某些机械零件。

表2.2-1 常热塑性工程塑料的性能和应用

名称 聚酰胺(PA,尼龙) 聚四氟乙烯(PTFE 塑料王) ABS 塑料 聚甲醛(POM) 聚碳酸酯 性能特点 耐冷热、耐磨、耐溶剂、耐油、强韧;易吸湿膨账 磨擦系数小、化学稳定性 好、耐腐蚀、耐冷热、良好电绝缘性 耐热、耐冲击;耐腐蚀性差 耐热、耐疲劳、耐磨;成型 尺寸精度差 冲击韧度、尺寸稳定性、低温性能、绝缘性和加工成型性均好、高透光率、化 学稳定性差

应用 轴承、齿轮、叶片、衬套 阀门、管接头、护套、衬里等 汽车、家电、管道、玩 具、电器等制品 轴承、齿轮、叶片等 机械零件、防弹玻璃、灯罩、防护面罩

表2.2-2 常用热工程塑料的性能和应用 名称 酚醛塑料 环氧塑料

性能特点 强度和刚度大，尺寸稳定。耐热性，耐磨性、耐腐蚀性和绝缘性;性脆易碎， 抗冲击强度低 强度高、耐热性、绝缘性和加工成型性好;成本高，固化剂有毒性

应用 电器开关、插头、外壳、齿轮、凸轮、皮带轮、手柄、耐酸泵 塑料模具、精密量 具、绝缘器材、层压塑料、浇注塑料

2.简述工程塑料零件的工艺流程。 答：

3.什么是陶瓷材料?陶瓷材料有哪此特点?

答：陶瓷是无机非金属材料，是用粉状氧化物，碳化物等，通过成型和高温烧结而制成。 陶瓷材料是多相多晶材料，结构中同进存在着晶体相、玻璃相和气相，各组成相的结构、数 量、形态、大小和颁均对陶瓷性能有显著影响。陶瓷材料具有高硬度(>1500HV)、耐高温(溶 点>2000℃)、抗氧化(在1000℃高温下不氧化)、耐腐蚀(对酸、碱、盐有良好的耐蚀性)以主 其他优良的物理、化学性能(优于金属的高温强度和高温蠕变能力，热膨胀系数小。热导率

低，电阻率高，是良好的绝缘体，化学稳定性高等)。陶瓷材料是脆性材料，故其抗冲击韧 度和断裂韧度都很低。陶瓷材料的抗压强度比其抗拉强度大得多(约为抗拉强度的10～40 倍)，大多数工序陶瓷材料的弹性模量都比金属高。由于工程陶瓷材料硬度高，常采用洛式 硬度 HRA、HT45N、小负荷维氏硬度或洛氏硬度表示。

4.特种陶瓷的分类和基本性能特点。答：

特种陶瓷类别 氧化铝陶瓷 氮化硅陶瓷 碳化硅陶瓷 氮化硼陶瓷 金属陶瓷

基本性能特点 强度硬度高;耐高温;高的抗蠕变能力;耐蚀性和绝缘性兽。缺点是脆性大， 不能受热冲击 硬度高，磨擦系数小，有自润滑性和耐磨性，蠕变抗力高，热膨胀系数小， 抗热振性好;化学稳定性好，优异的电绝缘性能 高温强度高，导热性好;其稳定性、抗蠕变 能力、耐磨性、耐蚀性好;且耐放射元素的幅射 耐热性和导热性好，膨胀系数低，抗热振性 和热稳定性好;高温绝缘性好，化学稳定性好，有自润滑性，耐磨性好 以金属氧化物(Al2O3 等)或碳化物(如 TiC、WC、TaC 等)粉料，再加入适量的粘接刘(如 Co、Cr、Ni、Fe、Mo 等)通过粉末冶金的方法制成，具有某些金属性质的陶瓷，它是制造万具、戡具和耐磨零件 的重要材料

5.什么是纳米材料?纳米材料有哪些主要的特性?

答：纳米是一个长度计量单位，一纳米相当于十亿分之一瑳。当物质颗粒小到纳米级后， 这种物质就可称为纳米材料。

由于纳米颗粒在磁、光、电、敏感等方面呈现常规材料不具备的特性，因此在陶瓷增韧、 磁性材料、电子材料和光学材料等领域具有广泛的应用前景。

添加纳米粉体的材料与相同组成的普通粉体材料相比，材料的万分本身虽然并未改变， 但活性增强，主要表现为高抗菌、防污、耐磨、强度加大，材料重量只是钢的十分之一，但 是它的强度却是钢的100倍。人们通蟇改变塑料、石油、纺织物的原子、分子排列，使它们 具有透气、耐热、高强度和良好的弹性等特征。例如被称为纳米材料中的“乌金“的碳纳米 玡具有非常奇异的物理化学性能。它的尺寸只有头发丝的十万分之一，但是它的导电率是铜 的1万倍;它的强度是钢的100倍，而重量只有钢的六分之一，由于其强度是其他纤维的20倍， 具有经受10万 Mpa 而不被破碎的奇异效果。

2.3 热处理

1、 简述钢的热处理工艺方法和目的。

答：将钢在固态下加热到预定温度并在该温度下保持一段时间，然后以一定的速度冷却， 改变钢的内部组织，提高钢的性能，延长机器使用寿命的热加工工艺称为钢的热处理工艺。

恰当的热处理工艺不仅可以消除铸、锻、焊等热加工工艺造成的各种缺陷，细化晶粒， 消除偏析，除低内应力，使组织均匀化;还可改善铸、锻件毛坯组织、降低硬度，便于切削 加工;通过热处理工艺可以强化金属材料、充分挖掘材料潜力，降低结构件重量、节省材料 和能源，提高机械产品质量，大幅度提高零件的耐磨性、抗疲劳性、耐腐蚀性等，从而延长 机器零件和工模具的使用寿命。

2、 钢的整体热处理包括哪此工艺内容?各自的主要目的何在? 答：钢的整体热处理包括：

a) 退火 将金属或合金加热到适当温度，保持一定时间然后 缓慢冷却(如炉冷)的热处理工艺称为退火。包括:

完全退火、不完全退火、去应力退火、等温退火、球化退火、均匀化退火(扩散退火)、 再结晶退火等

b) 正火 将钢材或钢件加热到 Ac3(亚共析钢)Acm(过共析

钢)以上30～50℃，保温适当的时间后，在静止的空气中冷却的热处理工艺。目的是细 化组织、降低硬度、改善切削加工性能，改善显微组织形态为后续热处理工艺作准备等。

c) 淬火 将钢件加热到 Ac3或 Ac1以上某一温度，保持一

定时间，然后以适当速度冷却获得马氏体和(或)贝氏体组织的热处理工艺称为淬火。钢 制零件经淬火处理可以获得高强度、高硬度和高耐磨性，满足要求。

d) 回火 钢件淬火后，再加热到 Ac1以下的某一温度，保温

一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺称为回火。回火的目的是为了调整淬火组织， 降低或消除淬火内应力，降低硬度，提高钢的塑性和韧性，获得所需要的力学性能。淬火并 高温回火习惯称为“调质处理”，能获得良好的综合力学性能。

3、 钢的表面淬火方法有哪几种?

答：表面淬火是将工件表面快速加热到奥氏体区，在热量尚未传到心部时立即迅速冷却，

使表面得到一定深度的淬硬层，而心部仍保持原始组织的一种局部淬火方法。常用的方法有 火焰加热淬火、感应加热淬火和激光淬火。

(1)火焰淬火 应用氧-乙炔火焰对零件表面进行加热，随之淬

火冷却的工艺。火焰淬火淬硬层深度一般为2～6mm。此法简便，无需特殊设备，适用 于单件或小批量生产的各种零件。如轧钢机齿轮、轧辊、矿山机械的齿轮、轴、机床导轨和 齿轮等。缺点是加热不均匀，质量不稳定，需要熟练工操作。

(2)感应加热淬火 利用感应电流通过工件所产生的热效应，使工件表面、局部或整体加 热并进行快速冷却的淬火工艺。电流频率愈高，淬硬层愈浅，电流的透入深度与电流的平方 根成反比。根据电流频率不同，感应加热可分为：高频感应加热(100～1000kHz)，淬硬层 为0.2～2mm，适用于中小齿轮、轴等零件;中频感应加热(0.5-10kHz)，淬硬层为2～8mm， 适用于在中型齿轮、轴等零件;工频感应加热(50Hz)，淬硬层深度为>10-15mm，适宜于直 径>300mm 的轧辊、轴等大型零件。感应加热淬火质量好，表层组织细、硬度高(比常规淬 火高2-3HRC)、脆性小、生产效率高、便于自动化，缺点是设备一性投资较大，形状复杂的 感应器不易制造，不适宜单件生产。

4、 钢的化学热处理工艺方法有哪几种?其目的是什么?

答：化学热处理是将工件置于某种化学介质中，通过加热、保温和冷却使介质中某些元 素渗入工件表层以改变工件表层的化学成份和组织，使其表面具有与心部不同性能的热处理 方法。常用化学热处理的工艺方法有：渗碳、碳氮共渗和渗氮等。渗碳的目的是提高工件表 层的碳含量，使工件经热处理后表面具有高的硬度和耐磨性，而心部具有一定强度和较高的 韧性。这样，工件既能承受大的冲击，又能承受大的摩擦和接触疲劳强度。齿轮、活塞销等 零件常采用渗碳处理。碳氮共渗的目的是为了提高零件表面的硬度、耐磨性、抗蚀性和疲劳 强度。与渗碳相比，其耐磨性、抗蚀性比渗碳层高。零件变形小、速度快。渗氮的目的是提 高工件表面硬度、耐疲劳和耐蚀性以及热硬性(在600～650℃温度下保持较高硬度)，主要应 用于交变载荷下工作的，要求耐磨和尺寸精度高的重要零件，如高速传动精密齿轮、高速柴 油机曲轴、高精密机床主轴、镗床镗杆、压缩机活塞杆等，也可用于在较高温下工件的耐磨、 耐热零件，如阀门、排气阀等。

5、 消除铸件的内应力应采用什么热处理工艺?

答：消除铸件内应力采用退火工艺(又称人工时效)，铸铁件铸造成型后产生很大内应力 不仅降低铸件强度而且使铸件产生翘曲、变形，甚至开裂。因此，铸件铸造后必须进行退火，

又称人工时效。将铸件缓慢加热到500～560℃适当保温(每10mm 载面保温2h)后，随炉缓 冷至150～200℃出炉空冷。去应用退火一般不能超过560℃，以免共析渗碳体分解、球化、 降低铸造强度、硬度。

第三章 产品设计 3.1新产品设计开发程序

1、 简述一般新产品设计的主要程序过程是哪些?

答：新产品设计的主要程序包括：产品可行性分析、产品概念设计、产品技术设计和设 计评价与决策。

产品可行性分析是通过对市场需求、技术水平及实现难度等方面的综合分析，判断产品 开发的可行性，为产品开发提供指导意见。概念设计是指设计思维中已具备一个初步设计设 想，但未形成具体方案的阶段。设计主意生成是概念设计中的重要的一个步骤，也是创新设 计的重要内容之一。技术设计是使原理构思转化为具体的结构，内容包括确定产品的基本技 术参数，进行总体布局设计和结构设计，编写设计计算说明书等。评价过程是对各方案的价 值进行比较和评定，而决策是根据目标选定最佳方案，做出行动的决定。

2、 举出市场调查内容中有关同行调查的主要内容。

答：竞争对手与分析、技术水平、生产能力、经营销售状况与方法、市场占有率。.

机械工程师考试试题及答案(2)

3、 叙述设计任务书编制的主要内容。

答：设计任务书编制的主要内容有：产品名称，产品的功能和使用范围，基本参数和主 要技术指标，产品的工作原理，总布局和关键部件，对?品性能、寿命与经济性的分析比较， 产品设计、试验、试制的周期。

4、 产品设计技术方案的评价主要包括哪三方面，每个方面的具体 内容有哪些?

答：评价方案在技术上的可行性和选进性，包括工作性能指标、可靠性、使用维护性。

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