西南大学培训与继续教育学院课程考试试题卷课程名称【编号】：机械工程概论【0934】 A 卷考试类别:大作业 满分：100 分注意：学生自由选择其中 5 个题目作答，每题 20 分，满分 100 分。1、什么是机器？就功能而言，机器是由哪几部分组成的？各部分的作用是什么？并以轿车为例进行说明。答：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。机器是由若干不同零件组装而成。机器由：原动机部分、传动部分、执行部分、控制部分组成。各部分作用：原动机是机器的动力来源。执行部分处于整个机械传动路线终端，是完成工作任务的部分。传动部分介于动力部分与工作部分之间，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。但也有一些机器动力部分和工作部分直接相连。控制部分它能够使机器的原动部分、传动部分和工作部分按一定的顺序和规律运动。以轿车为类说明：原动机部分：发动机传动部分：离合器、变速箱、传动轴、差速器等执行部分：车轮控制部分：方向盘、排挡杆、刹车、油门等2、什么是刚体？请论述刚体的运动形式，并分析曲柄滑块机构中各构件的运动形式。答：刚体是指物体在力的作用下，其内部任意两点之间的距离始终保持不变。刚体的运动形式有平行移动定轴转动、平面运动。（1）刚体的平行移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,摆式运输机中连杆的运动为平行移动。刚体平行移动的特点：在同一瞬时 ，刚体上各点的运动轨迹相同、速度相同、加速度相同。刚体平行移动的简化：刚体平移运动时，可简化为点的运动来研究(通常取作质心)，归结为点的运动学问题（2）刚体的定轴转动刚体运动时，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。固定的直称为转轴或轴线。各齿轮都绕固定的轴线转动。（3）刚体的平面运动刚体运动时，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。曲柄滑块机构中连杆的运动是平面运动。行星轮系中，三个行星轮的运动是平面运动。曲柄滑块机构中各构件的运动形式曲柄运动形式定轴转动，连杆运动形式平面运动，滑块运动形式平行移动。- 1 - 3、请论述机械设计的基本要求。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。(1)功能性要求机器能够实现预定的使用功能，这主要靠正确地选择机器的工作原理，正确地设计或选用能够全面实现功能要求的执行机构、传动机构和原动机，以及合理地配置必要的辅助系统来实现。(2)可靠性要求可靠性是指机器在规定的工作条件下、工作期限内完成预定功能的能力。从机器的设计角度讲，应尽量减少零部件的数目、选用标准件、合理设计机器中零部件的结构，使机器结构简单、加工容易、装拆方便。(3)经济性要求经济性要求产品设计和制造周期短、成本低，在使用上生产效率高，能源和材料消耗少，维护和管理费用低。在产品设计中，应把产品设计、制造及销售三方面作为一个整体考虑。 (4)结构设计要求 机械设计的最终结果都是以一定的结构形式表现出来的，所以设计机械时往往要事先选定某种结构形式，再通过各种计算得出结构尺寸，然后绘制零件图，制造、装配成部件乃至整台机器。 (5)安全和环保要求 安全包括操作人员安全和机械本身的安全。机器的操作系统要简便、安全和可靠，要有利于减轻操作人员的劳动强度。要改善操作者及机器的环境、降低机器工作时的振动和噪声，尽可能减轻对环境的污染。 (6)工艺性及标准化、系列化、通用化要求 机械及其零部件应具有良好的工艺性，即零件制造方便、加工精度及表面粗糙度适当、易于装拆。设计时，零部件和机器参数应尽可能标准化、通用化、系列化。 (7)其他特殊要求 有些机械由于工作环境和要求的不同，对设计提出某些特殊要求。如高级轿车的变速箱齿轮有低噪声的要求，食品、纺织机械有保持清洁、不得污染产品的要求等。4、什么是切削加工？请论述其特点。什么是特种加工？它与切削加工有哪些明显的区别？请详细论述常用的特种加工方法。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。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：- 2 - (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。常用的特种加工方法有电火花加工(EDM)、电化学加工 (ECM)、激光加工、超声波加工、高能束流加工等。(1)电火花加工(EDM)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。特点：可加工任何导电材料；适用于加工特殊及复杂形状的零件；脉冲参数可调、加工范围大，在一台机床上可以连续进行粗、精加工。应用：电火花加工在特种加工中是发展比较成熟的工艺方法，主要有穿孔成形加工，电火花内孔、外圆和成形磨削，火花表面强化、刻字等。广泛应用于机械、航天、电子仪器仪表、汽车、轻工等行业。(2)电化学加工 (ECM)是当前迅速发展的一种特种加工方式，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。电解加工原理：利用金属在电解液中的“阳极溶解”作用使工件加工成形的。电解加工特点：不受材料的硬度、强度和韧性的限制；能以简单进给一次加工出复杂的型面或型腔；加工过程中无切削力或切削热影响，没有飞边和毛刺，可加工薄壁、深孔零件；工具电极基本不损耗；占地面积大，初期投资较大；电解液的回收有一定难度，对环境有一定污染。电解加工应用：批量生产条件下的难切削材料和复杂型面或型腔、薄壁零件以及异型孔加工。(3) 激光加工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。特点：属于无接触加工；加工质量好、精度高；加工效率高；材料利用率高，经济效益高。应用：激光焊接；激光切割；激光打孔；激光打标与激光雕刻。(4)超声波加工：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。特点：适用于加工硬脆材料，特别是不导电的非金属材料；工件在加工过程中受力较小，可以加工薄壁、窄缝等低刚度零件，加工精度高、表面质量好；加工出工件的形状与工具形状一致，只要将工具做成不同形状和尺寸，就可以加工出各种复杂形状的型腔、成型表面等。点击查看大图(5)高能束流加工：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。- 3 - 主要技术领域有：电子束加工、电子束焊接、电子束物理气相沉积(EB-PVD)、电子束打孔、电子束表面改性、电子束固化技术、离子束加工、离子束刻蚀、离子束精微加工、离子镀膜和离子溅射镀膜、离子注入技术。5、什么是机电一体化？机电一体化包含哪两方面的内容？请论述机电一体化系统的功能构成。机电一体化：在机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。可以说机电一体化是机械技术、电子技术及信息技术相互交叉、融合的产物。 机电一体化包含：机电一体化技术和机电一体化产品 机电一体化系统的功能构成 机电一体化系统(产品)内部必须具备五种功能，即主功能、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。6、什么是新能源材料？它的主要作用是什么？请论述你知道的新能源材料。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。 新能源材料的作用主要有：(1)新材料把原来习用已久的能源变成新能源；(2)一些新材料可提高储能和能量转化效果；(3)新材料决定着核反应堆的性能与安全性；(4)材料的组成、结构、制作与加工工艺决定着新能源的投资与运行成本。 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。- 4 -