機(jī)械裝備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)面試題目與答案

《機(jī)械裝備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》面試題目（一） 機(jī)械設(shè)計(jì)有三種不同的類型開發(fā)性設(shè)計(jì)：這種設(shè)計(jì)的創(chuàng)新性很強(qiáng)。機(jī)開發(fā)性設(shè)計(jì)的過程最復(fù)雜。適應(yīng)性設(shè)計(jì)：對現(xiàn)有的機(jī)械進(jìn)行局部的修改或增補(bǔ)的設(shè)計(jì)。參數(shù)化設(shè)計(jì)：不改變基本結(jié)構(gòu)、只改變功能范圍、機(jī)械的尺度和參數(shù)的設(shè)計(jì)。適應(yīng)性設(shè)計(jì)、參數(shù)化設(shè)計(jì)更常見的設(shè)計(jì)過程。（二） 機(jī)械設(shè)計(jì)的一般過程：設(shè)計(jì)階段、設(shè)計(jì)工作內(nèi)容、應(yīng)完成的報(bào)告或圖紙。計(jì)劃階段：1）根據(jù)市場需求，或受用戶委托，或由主管部門下達(dá)，提出設(shè)計(jì)任務(wù)。2）進(jìn)行可行性研究，重大問題應(yīng)召開有關(guān)方面專家參加的論證會。3）編制設(shè)計(jì)任務(wù)書。4）提出可行性論證報(bào)告。5）提出設(shè)計(jì)任務(wù)書，任務(wù)書應(yīng)盡可能詳細(xì)具體，應(yīng)包括主要的功能指標(biāo)，它是以后設(shè)計(jì)、評審、驗(yàn)收的依據(jù)。6）簽訂技術(shù)經(jīng)濟(jì)合同。方案設(shè)計(jì)階段：1）根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書，通過調(diào)查研究和必要的分析（還可能需要進(jìn)行原理性的試驗(yàn)），提出機(jī)械的工作原理。2）進(jìn)行必要的運(yùn)動學(xué)設(shè)計(jì)（一般是初步的、粗略的），提出幾種機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動方案。3）經(jīng)過分析、對比和評價(jià)，作出決策，確定出最佳總體方案。提出方案的原理圖和機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖，圖中應(yīng)有必要的最基本的參數(shù)。技術(shù)設(shè)計(jì)階段：1）運(yùn)動學(xué)分析與設(shè)計(jì)。2）工作能力分析與設(shè)計(jì)。3）動力學(xué)分析與設(shè)計(jì)。4）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。5）裝配圖和零件圖的繪制。完成機(jī)械產(chǎn)品的全套技術(shù)資料，包括：1）標(biāo)注齊全的全套完整的圖紙,包括外購件明細(xì)表。2）設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。3）使用維護(hù)說明書。試制試驗(yàn)階段：通過試制和試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)問題，加以改進(jìn)，一般是回到技術(shù)設(shè)計(jì)階段，修改某一部分設(shè)計(jì)結(jié)果。1）提出試制和試驗(yàn)報(bào)告。2）提出改進(jìn)措施，修改部分圖紙和設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。投產(chǎn)以后：1）收集用戶反饋意見，研究使用中發(fā)現(xiàn)的問題，進(jìn)行改進(jìn)。2）收集市場變化的情況。3）對原機(jī)型提出改進(jìn)措施，修改部分圖紙和相關(guān)的說明書。4）根據(jù)用戶反饋意見和市場變化情況，提出設(shè)計(jì)新型號的建議。不同類型的設(shè)計(jì)，其過程也不盡相同，并沒有一個通用的、一成不變的程序。對開發(fā)性設(shè)計(jì)，其過程最復(fù)雜和完整。適應(yīng)性設(shè)計(jì)和參數(shù)化設(shè)計(jì)的過程則視具體情況的要求而定，不一定這樣完整。（三） 機(jī)械零件設(shè)計(jì)的基本準(zhǔn)則及一般步驟1） 根據(jù)零件的使用要求，選擇零件的類型及結(jié)構(gòu)型式，并擬定計(jì)算簡圖。2） 分析作用在零件上的載荷（拉、壓力，剪切力）。3） 根據(jù)零件的工作條件，按照相應(yīng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，確定許用應(yīng)力。4） 分析零件的主要失效形式，按照相應(yīng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，確定零件的基本尺寸。5） 按照結(jié)構(gòu)工藝性、標(biāo)準(zhǔn)化的要求，設(shè)計(jì)零件的結(jié)構(gòu)及其尺寸。6） 繪制零件的工作圖，擬定必要的技術(shù)條件，編寫計(jì)算說明書。（四） 機(jī)器應(yīng)該滿足的基本要求1） 使用性要求：實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能，滿足運(yùn)動和動力性能的要求，功能性要求；2） 經(jīng)濟(jì)性要求：這是一個綜合性指標(biāo)，表現(xiàn)在設(shè)計(jì)制造和使用兩個方面。提高設(shè)計(jì)制造的經(jīng)濟(jì)性的途徑有三條：1） 使產(chǎn)品系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化；2） 運(yùn)用現(xiàn)代化設(shè)計(jì)制造方法；3） 科學(xué)管理。（五） 提高使用經(jīng)濟(jì)性的途徑有四條：1） 提高機(jī)械化、自動化水平；2） 提高機(jī)械效率；3） 延長使用壽命；4） 防止無意義的損耗。（六） 安全性要求有三個含義：1） 設(shè)備本身不因過載、失電以及其它偶然因素而損壞；2） 切實(shí)保障操作者的人身安全（勞動保護(hù)性）；3） 不會對環(huán)境造成破壞。（七） 可靠性要求要求機(jī)械系統(tǒng)在預(yù)定的環(huán)境條件下和壽命期限內(nèi)，具有保持正常工作狀態(tài)的性能，這就稱為可靠性。（八） 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中應(yīng)考慮的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則； 2.滿足強(qiáng)度要求的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則；滿足剛度結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則；4.考慮加工工藝的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則； 5.考慮裝配的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則； 6.考慮維護(hù)修理的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則；7.考慮造型設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則； 8.考慮成本的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。（九）簡要回答機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要工作步驟不同類型的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中各種具體情況的差別很大，沒有必要以某種步驟按部就班的進(jìn)行。通常是確定完成既定功能零部件的形狀、尺寸和布局。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程是綜合分析、繪圖、計(jì)算三者相結(jié)合的過程，其過程大致如下：理清主次、統(tǒng)籌兼顧：明確待設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)件的主要任務(wù)和限制，將實(shí)現(xiàn)其目的的功能分解成幾個功能。然后從實(shí)現(xiàn)機(jī)器主要功能（指機(jī)器中對實(shí)現(xiàn)能量或物料轉(zhuǎn)換起關(guān)鍵作用的基本功能）的零部件入手，通常先從實(shí)現(xiàn)功能的結(jié)構(gòu)表面開始，考慮與其他相關(guān)零件的相互位置、聯(lián)結(jié)關(guān)系，逐漸同其它表面一起連接成一個零件，再將這個零件與其它零件聯(lián)結(jié)成部件，最終組合成實(shí)現(xiàn)主要功能的機(jī)器。而后，再確定次要的、補(bǔ)充或支持主要部件的部件，如：密封、潤滑及維護(hù)保養(yǎng)等。繪制草圖：在分析確定結(jié)構(gòu)的同時(shí)，粗略估算結(jié)構(gòu)件的主要尺寸并按一定的比例，通過繪制草圖，初定零部件的結(jié)構(gòu)。圖中應(yīng)表示出零部件的基本形狀，主要尺寸，運(yùn)動構(gòu)件的極限位置，空間限制，安裝尺寸等。同時(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要充分注意標(biāo)準(zhǔn)件、常用件和通用件的應(yīng)用，以減少設(shè)計(jì)與制造的工作量。對初定的結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合分析，確定最后的結(jié)構(gòu)方案：綜合過程是指找出實(shí)現(xiàn)功能目的各種可供選擇的結(jié)構(gòu)的所有工作。分析過程則是評價(jià)、比較并最終確定結(jié)構(gòu)的工作?？赏ㄟ^改變工作面的大小、方位、數(shù)量及構(gòu)件材料、表面特性、連接方式，系統(tǒng)地產(chǎn)生新方案。另外，綜合分析的思維特點(diǎn)更多的是以直覺方式進(jìn)行的，即不是以系統(tǒng)的方式進(jìn)行的。人的感覺和直覺不是無道理的，多年在生活、生產(chǎn)中積累的經(jīng)驗(yàn)不自覺地產(chǎn)生了各種各樣的判斷能力，這種感覺和直覺在設(shè)計(jì)中起著較大的作用。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的計(jì)算與改進(jìn)：對承載零部件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行載荷分析，必要時(shí)計(jì)算其承載強(qiáng)度、剛度、耐磨性等內(nèi)容。并通過完善結(jié)構(gòu)使結(jié)構(gòu)更加合理地承受載荷、提高承載能力及工作精度。同時(shí)考慮零部件裝拆、材料、加工工藝的要求，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。在實(shí)際的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者應(yīng)對設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行想象和模擬，頭腦中要從各種角度考慮問題，想象可能發(fā)生的問題，這種假象的深度和廣度對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量起著十分重要的作用。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的完善：按技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和社會指標(biāo)不斷完善，尋找所選方案中的缺陷和薄弱環(huán)節(jié)，對照各種要求和限制，反復(fù)改進(jìn)。考慮零部件的通用化、標(biāo)準(zhǔn)化，減少零部件的品種，降低生產(chǎn)成本。在結(jié)構(gòu)草圖中注出標(biāo)準(zhǔn)件和外購件。重視安全與勞保（即勞動條件：操作、觀察、調(diào)整是否方便省力、發(fā)生故障時(shí)是否易于排查、噪音等），對結(jié)構(gòu)進(jìn)行完善。形狀的平衡與美觀：要考慮直觀上看物體是否勻稱、美觀。外觀不均勻時(shí)造成材料或機(jī)構(gòu)的浪費(fèi)。出現(xiàn)慣性力時(shí)會失去平衡，很小的外部干擾力作用就可能失穩(wěn)，抗應(yīng)力集中和疲勞的性能也弱?？傊瑱C(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程是從內(nèi)到外、從重要到次要、從局部到總體、從粗略到精細(xì)，權(quán)衡利弊，反復(fù)檢查，逐步改進(jìn)。（十）簡述輕量化技術(shù)的基本概念。輕量化技術(shù)是輕量化設(shè)計(jì)、輕量化材料和輕量化制造技術(shù)的集成應(yīng)用。輕量化技術(shù)是一個系統(tǒng)工程。輕量化的最終目標(biāo)是重量、性能、成本和配套等因素的綜合優(yōu)化。（十一）簡述機(jī)床機(jī)械機(jī)構(gòu)的要求有哪些？機(jī)床的性能要求：（1） 機(jī)床的工藝范圍：機(jī)床可完成加工工序種類;加工零件類型；材料和尺寸范圍，毛坯種類。（2） 加工精度：尺寸、形狀和位置精度；機(jī)床精度：幾何精度、運(yùn)動精度和定位精度；低速運(yùn)動的平穩(wěn)性；導(dǎo)軌的材料和結(jié)構(gòu)。滿足機(jī)床剛度和抗振性的要求：具有抵抗外載荷；抵抗受迫和自激振動的能力；改善機(jī)床機(jī)構(gòu)。減少熱變形要求：減少發(fā)熱；控制溫升；改善機(jī)床結(jié)構(gòu)。（十二）機(jī)床主軸組件的構(gòu)成？主軸組件的基本要求有哪些？主軸組件：機(jī)床的執(zhí)行件，由主軸及其支承軸承、傳動件、密封件及定位元件等組成。基本要求：旋轉(zhuǎn)精度、靜剛度、抗振性、溫升和熱變形、耐磨性。（十三）機(jī)床上常用的主軸軸承有哪些？有滾動軸承、液體動壓軸承、液體靜壓軸承、空氣靜壓軸承等。此還有自調(diào)磁浮軸承等適應(yīng)高速加工的新型軸承。（十四）簡述提高支承件靜剛度的主要措施及原因。（1） 進(jìn)行剛度補(bǔ)償:支承件截面不能完全封閉，存在剛度損失；導(dǎo)軌與床身的過渡連接處存在局部剛度損失；箱體軸承孔處存在剛度損失。（2） 隔板和加強(qiáng)肋：隔板（肋板）是連接外壁間的內(nèi)壁。作用是將局部載荷傳遞給其它壁板，使整個支承件較均勻地承受載荷。加強(qiáng)肋（肋條）是配置在外壁內(nèi)側(cè)或內(nèi)壁上，其作用是加強(qiáng)局部剛度和減少薄壁振動。（3） 提高接觸剛度：相對滑動的連接面和重要的固定結(jié)合面須精磨或配對刮研，以消除結(jié)合面間的誤差，增大接觸面積。（十五）簡述支承件的材料選用類型。（1）鑄鐵：是加入少量的銘、硅、稀土等合金元素的灰口鑄鐵。

（2）（3）材料。（2）（3）材料。（4）（5）樹脂混凝土：樹脂混凝土即人造花崗巖，是制造床身的新型預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土：抗振性好，成本低。天然花崗巖：性能穩(wěn)定，精度保持性好，抗振性好，熱穩(wěn)定性好，抗氧化性強(qiáng)，不導(dǎo)電，抗磁，與金屬不粘結(jié)，加工方便。（十六）簡述提高導(dǎo)軌精度、剛度和耐磨性的主要措施。（1） 合理選擇導(dǎo)軌的材料和熱處理；（2） 導(dǎo)軌的預(yù)緊；（3） 導(dǎo)軌的良好潤滑和可靠防護(hù)；（4） 爭取■磨損、少磨損、均勻磨損，磨損后應(yīng)能補(bǔ)償磨損量。（十七）簡述導(dǎo)軌應(yīng)滿足的要求、導(dǎo)軌的主要截面形狀。導(dǎo)軌應(yīng)滿足的要求：精度高、承載能力大、剛度好、摩擦阻力小、運(yùn)動平穩(wěn)、精度保持性好、壽命長、結(jié)構(gòu)簡單、工藝性好，便于加工、裝配、調(diào)整和維修、成本低等要求。導(dǎo)軌的主要截面形狀有四種：矩形、三角形、燕尾形和圓柱形。1、2、3、4、1、2、3、4、5、等強(qiáng)度原理變形協(xié)調(diào)原理任務(wù)分配原理自助原理穩(wěn)定性原理（十九）提高結(jié)構(gòu)的精度設(shè)計(jì)方法1） 有利于減少原始誤差的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)措施2） 補(bǔ)償系統(tǒng)誤差3） 誤差均化4） 利用誤差傳遞規(guī)律5） 合理配置精度6） 選擇較好的近似機(jī)構(gòu)7） 采用有利于施工的結(jié)構(gòu)8） 阿貝原則9） 減小回程誤差（二十）提高機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度的設(shè)計(jì)原則1、 載荷分擔(dān)2、 載荷均布3、 減少機(jī)器零件的應(yīng)力集中4、 利用設(shè)置肋板的措施提高剛度（二^一）提高耐磨性的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法1、 改善潤滑條件2、 合理選擇摩擦副的材料和如處理3、 使磨損均勻，避免局部磨損4、 調(diào)節(jié)和補(bǔ)償（二十二）力學(xué)原理設(shè)計(jì)準(zhǔn)則（1） 強(qiáng)度計(jì)算和試驗(yàn)準(zhǔn)則（2） 均勻受載準(zhǔn)則（3） 力流路徑最短準(zhǔn)則（4） 減低缺口效應(yīng)準(zhǔn)則（5） 變形協(xié)調(diào)準(zhǔn)則（6） 等強(qiáng)度準(zhǔn)則（7） 附加力自平衡準(zhǔn)則（8） 空心截面準(zhǔn)則（9） 受扭截面凸形封閉準(zhǔn)則（10） 最佳著力點(diǎn)準(zhǔn)則（11） 受沖擊載荷結(jié)構(gòu)柔性準(zhǔn)則（12） 避免長壓桿失穩(wěn)準(zhǔn)則（13） 熱變形自由準(zhǔn)則

軸肩和軸環(huán)圓螺母(二十三)滾動軸承及軸上零件的軸向定位和固定方法軸肩和軸環(huán)圓螺母(1)(2)套筒軸用彈性擋圈緊定螺釘軸端擋圈銷釘其他方法(二十四)提高軸系結(jié)構(gòu)剛度與強(qiáng)度的主要措施1、 提高軸系結(jié)構(gòu)剛度的主要措施合理選擇軸截面的形狀改善支撐2、 提高軸系結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的主要措施合理安排軸上載荷的傳遞路線改善軸上零件結(jié)構(gòu)減少應(yīng)力集中提高軸頸的表面質(zhì)量(二十五)薄板件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則薄板翻邊準(zhǔn)則薄板零件禁攻絲準(zhǔn)則薄板件判定標(biāo)準(zhǔn)形狀簡單準(zhǔn)則節(jié)省材料準(zhǔn)則足夠強(qiáng)度剛度準(zhǔn)則避免粘刀準(zhǔn)則彎曲棱邊垂直切割面準(zhǔn)則平緩彎曲準(zhǔn)則避免小圓形卷邊準(zhǔn)則槽孔邊不彎曲準(zhǔn)則復(fù)雜結(jié)構(gòu)組合制造準(zhǔn)則（13） 避免直線貫通準(zhǔn)則（14） 壓槽連通排列準(zhǔn)則（15） 空間壓槽準(zhǔn)則（16） 局部松弛準(zhǔn)則（二十六）考慮裝配的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則（1） 預(yù)留裝配活動空間準(zhǔn)則（2） 一道工序只操作揖個活動零件準(zhǔn)則（3） 裝配累積誤差受控準(zhǔn)則（4） 密封圈裝配過程光滑過渡準(zhǔn)則（5） 清洗烘干排液便利準(zhǔn)則（6） 加工過程表面要求（7） 標(biāo)準(zhǔn)工具準(zhǔn)則（8） 便于運(yùn)送的原則（9） 便于方位識別的準(zhǔn)則（10） 方便抓取準(zhǔn)則（11） 方便定位準(zhǔn)則（12） 簡化運(yùn)動準(zhǔn)則（13） 方便接近準(zhǔn)則（14） 避免同時(shí)入軌準(zhǔn)則（15） 一體化準(zhǔn)則（16） 簡單連接件準(zhǔn)則（17） 避免高精度裝配公差準(zhǔn)則（18） 組合制造準(zhǔn)則（19） 便于拆卸準(zhǔn)則（二十七）提高耐磨性的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則1、 避免相同材料配成滑動摩擦副2、 潤滑劑供應(yīng)充分、布滿工作面3、 潤滑油箱不能太小4、 滑動軸承不能用接觸式油封5、 對于零件的易磨損表面增加一定的磨損裕量6、 對易磨損部分應(yīng)予以保護(hù)7、 對易磨損件可以采用自動補(bǔ)償磨損的結(jié)構(gòu)8、 采用防塵裝置防止磨粒磨損（二十八）金屬切削機(jī)床的精度1、 幾何精度2、 運(yùn)動精度3、 傳動精度4、 定位精度5、 重復(fù)定位精度6、 工作精度7、 精度保持性（二十九）影響機(jī)床精度的關(guān)鍵因素1、 振動與噪聲2、 熱變形3、 低速運(yùn)動平穩(wěn)性（三十）影響機(jī)床性能因素1、 傳動效率2、 剛度3、 抗振能力4、 噪聲5、 熱變形6、 可靠性7、 載荷變化（三十一）金屬切削機(jī)床的總體布局設(shè)計(jì)1、 機(jī)床的性能要求2、 總體布局的主要形式3、 總體布局與工件形狀、尺寸和重量的關(guān)系4、 運(yùn)動分配與部件的布局

5、影響機(jī)床總體布局的主要因素（三十二）機(jī)床的參數(shù)1、 主參數(shù)2、 尺寸參數(shù)3、 主運(yùn)動參數(shù)4、 進(jìn)給運(yùn)動參數(shù)5、 動力參數(shù)（三十三）機(jī)械結(jié)構(gòu)的輕量化設(shè)計(jì)1、 輕量化設(shè)計(jì)的節(jié)本概念2、 輕量化技術(shù)的主要研究內(nèi)容3、 機(jī)床結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)的主要方法（三十四）機(jī)床主軸部件設(shè)計(jì)的基本要求1、 旋轉(zhuǎn)精度2、 剛度3、 抗振性4、 溫升和熱變形5、 耐磨性（三十五）提高滾動軸承