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2025年机电工程复习资料及试题及答案

一、核心知识点

1.机械设计基础

（1）轴的强度校核：轴的扭转切应力计算公式为τ=T/Wt，其中T为扭矩（N·m），Wt为抗扭截面系数（mm3）。对于圆截面轴，Wt=πd3/16（d为轴径）。需注意复合应力下的校核，当同时受弯扭时，按第四强度理论计算当量应力σe=√(σb2+3τ2)≤[σ]。

（2）齿轮传动：渐开线标准直齿圆柱齿轮的主要参数包括模数m、齿数z、压力角α（标准20°）。中心距a=m(z1+z2)/2，齿顶高ha=ham（ha=1），齿根高hf=(ha+c)m（c=0.25）。传动比i=z2/z1=ω1/ω2。

（3）公差与配合：基孔制（H为基准孔）与基轴制（h为基准轴）的选用原则，配合类型分为间隙配合（如H7/g6）、过渡配合（如H7/k6）、过盈配合（如H7/s6）。形位公差中，直线度、平面度属于形状公差，平行度、垂直度属于位置公差。

2.电气控制技术

（1）电机控制：三相异步电动机的旋转磁场转速（同步转速）n0=60f/p（f=50Hz，p为极对数），转子转速n=n0(1s)（s为转差率，一般0.01~0.05）。正反转控制需通过接触器互锁避免电源短路，PLC控制中常用输出继电器Y的常闭触点实现软件互锁。

（2）PLC编程：S7200SMARTPLC的输入（I）、输出（Q）为开关量，模拟量输入（AIW）、输出（AQW）为010V或420mA信号。梯形图中，启保停电路的核心是启动按钮的常开触点与输出继电器的常开触点并联（自锁），停止按钮的常闭触点串联。

（3）继电接触器系统：热继电器（FR）用于过载保护，整定值一般为电机额定电流的1.05~1.2倍；熔断器（FU）用于短路保护，熔体电流需大于电机启动电流（一般5~7倍额定电流）。

3.工程材料与热处理

（1）金属材料性能：低碳钢（含碳量＜0.25%）塑性好，用于冲压件；中碳钢（0.25%~0.6%）综合性能好，用于轴类零件；高碳钢（＞0.6%）硬度高，用于工具。灰铸铁（HT）抗压不抗拉，用于机座；球墨铸铁（QT）强度接近钢，用于曲轴。

（2）热处理工艺：退火（缓慢冷却）降低硬度，改善切削性能；正火（空冷）细化晶粒，用于普通零件；淬火（快速冷却）提高硬度，需配合回火消除内应力；回火分为低温（150~250℃，用于刀具）、中温（350~500℃，用于弹簧）、高温（500~650℃，用于轴类）。

4.设备安装与调试

（1）设备找正找平：水平度测量用框式水平仪（精度0.02mm/m），垂直度测量用经纬仪或吊线坠。垫铁组放置应靠近地脚螺栓，每组不超过3块，总高度30~70mm。

（2）灌浆工艺：设备安装后需二次灌浆，水泥基灌浆料的强度等级应高于基础混凝土，养护时间≥7天，环境温度5~35℃，低于5℃需采取保温措施。

（3）试运行要求：单机试运行前需检查润滑、冷却、电气系统，空载运行2小时，负载运行4小时（连续），振动值≤4.5mm/s（转速1500r/min时），温度≤70℃（滚动轴承）。

5.自动化系统集成

（1）传感器应用：压力传感器（扩散硅式，输出420mA）用于管道压力监测；温度传感器（PT100热电阻，0500℃）用于设备温度控制；接近开关（电感式）检测金属物体，电容式可检测非金属。

（2）工业机器人：六轴机器人的自由度包括腰转（S轴）、大臂（L轴）、小臂（U轴）、手腕旋转（R轴）、手腕摆动（B轴）、手腕翻转（T轴）。重复定位精度±0.02mm，用于焊接、搬运等场景。

（3）控制系统：DCS（分散控制系统）用于大型流程工业（如化工），PLC用于离散制造（如汽车装配），SCADA（数据采集与监控系统）实现远程监控，需配置人机界面（HMI）进行参数设置。

二、典型试题

（一）选择题（每题2分，共20分）

1.渐开线齿轮的标准压力角为（）

A.15°B.20°C.25°D.30°

2.PLC输入模块的公共端COM接（）

A.220VACB.24VDC正极C.24VDC负极D.0V

3.灰铸铁的性能特点是（）

A.抗拉强度高B.抗压强度高C.塑性好D.韧性好

4.设备二次灌浆的养护时间至少为（）

A.3天B.5天C.7天D.10天

5.三相异步电动机的同步转速n0=1500r/min，其极对数p为（）

A.1B.2C.3D.4

6.以下属于形状公差的是（）

A.平行度B.垂直度C.直线度D.同轴度

7.热继电器的主要作用是（）

A.短路保护B.过载保护C.