兰州交通大学机械设计考研问答题真题和答案及及解析.docx

1、兰州交通大学机械设计考研问答题真题和答案及及解析1螺纹联接1列出四种常用标准螺纹联接件。连接螺纹能满足自锁条件，为什么在设计螺纹联接时必须 考虑放松问题？螺纹联接防松的根本问题是？常用的防松方法分哪几种？每类中有哪些具体 结构？预紧螺栓承受轴向载荷作用时，螺栓上的总载荷为什么不等于轴向载荷和预紧力之 和？常用螺纹联接的类型有哪些？1常用标准螺纹联接件有：螺栓、双头螺柱、螺钉、紧定螺钉、螺母和垫圈等。2在冲击、振动载荷作用或者材料高温变化等情况下，螺纹幅间的摩擦力可能减小或者瞬间 消失。这种情况反复出现几次后就会使联接松脱，导致联接失效。为了防止螺纹联接松脱， 保证螺纹联接安全可靠，设计时必须考

2、虑防松问题。3螺纹联接放松的根本问题是防止螺纹幅的相对转动。4常用防松的方法有：摩擦防松、机械防松以及破坏螺纹幅关系防松。A摩擦防松：弹簧垫片、双螺母、尼龙垫片、自锁螺母B机械防松：六角开槽螺母、开口销、止动垫片、圆螺母、串联钢丝C破坏螺纹幅关系防松：有端铆、冲点、点焊和粘合5由于螺栓和被连接件的变形使得总载荷不等于预紧力和轴向力之和6螺栓联接、螺钉联接、双头螺柱联接、紧定螺钉联接2采用腰杆螺栓和空心螺栓的目的是什么，它和哪几种结构作用相同？分布在同一圆周上的 螺栓数目为什么尽量取偶数？螺栓组设计中为什么会出现偏心载荷，防止偏载的措施有哪 些？受横向载荷的螺栓组联接采用什么方式减小螺栓的预紧力

3、及其机构？1采用腰杆螺栓和空心螺栓的主要目的是：减小螺栓刚度，提高被联接件的刚度，使螺栓的 应力幅降低。在螺母下面安装弹性元件，其效果和采用腰杆螺栓和空心螺栓时相似。2分布在同一圆周上的螺栓数目取偶数，以便在圆周上钻孔时的分度和划线。同一组螺栓的 材料、直径和长度均相等。3当被联接件支承面有突起、表面与孔不垂直或者钩头螺栓联接时会产生偏心载荷，螺栓组 设计中防止偏载的措施有：凸台、凹坑、球形垫圈、斜面垫圈。4采用套筒、销、键等抗剪切件来承受部分横向载荷。3提高螺栓强度的方法有哪些？普通螺栓联接和铰制孔用螺栓联接的结构有什么区别？画出 受横向载荷时普通螺栓和铰制孔用螺栓的结构。分析其工况、主要失

4、效形式及其强度计算准 则，写出强度计算公式1提高螺栓强度措施:A改善螺纹牙间载荷分布不均的情况 B 降低螺栓应力幅JC减小应力集中的影响 D 采用合理的工艺方法2普通螺栓联接中，螺杆和被联接件的孔件有间隙，主要靠拧紧后的正压力所产生的摩擦力 来传递载荷，预紧力必须足够大才可以保证联接可靠。铰制孔用螺栓螺杆被联接件的孔件无 间隙，由光杆直接承受挤压和剪切来传递外载荷进行工作，所受预紧力很小。A普通螺栓的失效形式一般是拉断，设计准则是为保证螺栓的疲劳强度和静强度强度条件为： B铰制孔用螺栓一般的失效形式是压溃、剪断，设计准则是为保证螺栓的挤压强度和剪切强度 剪切强度条件为： 二者的结构图如下挤压强

5、度条件为:4什么是螺纹的大径、中径和小径？各有什么用处？列出螺纹升角指什么？列出其的计算公 式。螺纹大径：与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的假想圆柱面的直径，亦称公称直径。作用是 决定连接配合的基本尺寸。螺纹中径：螺纹的牙厚与牙间向等处的圆柱直径，作用是确定螺纹机和参数和配合性质。螺纹小径：与外螺纹牙底或内螺纹压顶相重合的假想圆柱面的直径。 作用是在强度计算中作为螺杆危险截面的计算直径。螺纹升角：螺旋线的切线与垂直螺纹轴线的平面的夹角。在螺纹的不同直径处，螺纹升角各 不相同。通常按照螺纹中径 处计算。计算公式： 5为什么采用圈数较多的加厚螺母不能提高联接的强度？工作中螺栓牙要抗拉变长，螺母牙受压

6、缩短，伸与缩的螺距变化差以紧靠螺母支承面处第一 圈为最大，应变最大，应力最大，其余各圈依次递减，所以采用圈数过多的加厚螺母不能提 高螺栓联接的强度。6分析活塞式空气压缩机气缸盖联接螺栓工作时的受力变化情况，它的最大应力、最小应力 如何得出？当气缸内的最高压力提高时，它的最大应力、最小应力将如何变化？螺栓的预紧力是确定的，而联接件和被连接件的刚度是一定的， 则工作载荷最大时应力最大，工作载荷最小时应力最小。最大总拉力为F2max二F。 Cb Fmax，则最大应力-maxCb十Cm 兀d；C 4x 13F最小总应力为F2min二F。 一 bFmin，最小应力为二min二 2；当气缸内的最大压力提高

7、时，Cb Cm 二 a最大应力也将提高。最小应力不变。2键联接1键的作用？键联接分类有哪些？无键联接的类型有哪些？1键是一种标准零件，通常用于实现轴与轮毂之间的周向固定以传递转矩，有的还能实现轴 上零件的轴向固定或轴向滑动的导向。导向键、花键、滑键用作在轴上的导向装置。键的类 型根据要求和工作条件来确定。2键联接的主要类型有：平键联接、半圆键联接、楔键联接、切向键联接。3无键联接有：型面联接和胀紧联接。2花键的类型有哪些？花键联接的特点和失效形式分别是什么?答：花键按齿形不同可以分为：矩形花键和渐开线花键。花键联接的特点：齿数多、承载能力高；各个键齿受力较为均匀齿槽线、齿根应力集中 小，对轴的

8、强度削弱较小轴上零件的对中性好，导向性好加工制造成本高。花键联接的失效形式：静联接：工作面被压溃 动联接：工作面过度磨损。3为什么采用两个平键时，一般布置在沿周向相隔 180的位置；采用两个楔键时相隔90-120 ;采用两个半圆键时，却布置在轴上的同一条母线上；采用切向键时布置在周向相距120 -130 。1两个平键时相隔180布置，工作面上产生的挤压力的方向正好相反，不会产生附加应力， 并且全部转化为扭转力矩，减少了键和轴受损的可能性，保证受力的对称。2对于楔键传递工作载荷时，可以将键和轴视为一体，将轴下方分布的压力用集中力 N代替,由于轴和轮毂有相对运动的趋势，压力的合力将不再通过圆心。不

9、能将两个楔键相隔 180布置，这样布置能传递的转矩和一个键相同。一般我们选择布置相距 90 -120。效果最好，两个键相距更近，虽然对传递转矩有利，但是因为键槽相距太近，使轴的强度降低较多。3半圆键是依靠侧面传力的，如在一个剖面内布置相差 180,这样对轴的强度削弱很大。半圆键长度较短，一般选择布置在轴的同一条母线上。4切向键的上下面是工作平面，键在联接中必须有一个工作面处于包含轴心线的平面之内， 这样则当联接工作时，工作面上的挤压力沿轴的切向作用，而靠挤压力传递转矩。所以布置 在周向相距120 -130 。4平键有哪些？普通平键失效形式有哪些？强度校核判断强度不足时应该采取何种措施? 平键分

10、为：普通平键、薄形平键、导向平键和滑键。普通平键的失效形式有：压溃、磨损、 剪断。强度不足时，可以考虑选取更长的键， A型改为B、C型，用双键或者花键。5矩形花键联接的定心方式有哪些？渐开线花键的定心方式有哪些？适用于什么场合？矩形花键的定心方式为小径定心，即外花键和内花键的小径为配合面。定心精度高，稳定性 好，能用磨削的方法消除热处理引起的变形。渐开线花键采用的定心方式为齿形定心。当齿受载时，齿上的径向力能起到自动定心作用，有利于各齿均匀承载。6销根据具体作用不同分类有几种？销主要用来固定零件之间的相对位置称为定位销，它是组合加工和装配时的重要辅助零件; 可以用于联接，称为联接销，可传递不大

11、的载荷；还可以作为安全装置中过载剪断元件，称 为安全销。销有多种类型：如圆柱销、圆柱销、槽销、销轴和开口销。7在材料和性质相同的条件下，动联接的许用压力比静联接的许用压力小，说明原因。由于动联接和静联接的失效形式不同，因而计算准则也不相同。对于动联接和静联接，强度 校核公式的主要不同在于许用值不同。当静联接与动联接的材料相同时， 忙p 2_3 Ip在选取许用值时应该注意， J p 1应为联接中最弱材料的许用值。 8平键联接设计的过程有哪些在设计平键联接时，首先轴和轮毂的材料和尺寸已经确定，联接中所传递的转矩也知道，因 此根据联接结构和使用条件，先确定键的类型，由轴的直径尺寸按标准选取平键的剖面

12、尺寸 并以轮毂尺寸确定键的长度，最后利用强度条件作校核计算。3带传动1分析带传动中小带轮的最小直径dd1min、最大传动比i、带的根数Z、中心距a、小带轮包 角1、带速V和带的功率P对传动的影响？小带轮直径dd1min愈小，则带的弯曲应力愈大，而弯曲应力是引起疲劳损坏的重要因素，所 以小带轮的直径不能太小，要加以限制。带的传动比i是大带轮和小带轮的基准直径之比，限制最大传动比实质上是为了限制两轮 直径之差。防止小带轮的包角过小，带的承载能力下降，可能发生打滑。一般情况下带的根数Z选择1-10之间，根数太多会造成带的受力不均。最佳选择是2-4根。 中心距过a过大，当载荷变化时会引起带的颤动；而

13、a过小，则单位时间内带的应力变化 次数增多，加速了带的疲劳破坏。由于：1-2，所以打滑先发生在小带轮上，即小带轮的包角的大小反映带的承载能力。 可以采用提高小带轮包角：1来提高带的承载能力。具体措施有：1传动比i一定时增大中心距a可以使包角=增大2中心距a 定时，减小传动比可以增大小带轮的包角。一般传动比 i =3-5 （V带）imax103加张紧轮。当传动功率一定时，带速V小，所需的有效拉力Fec就越大，那么所需要带的根数增多；而 当带的根数一定时，增大带速则可以提高带的工作能力，所以带传动常布置在高速级上。如果带速太大，则带中的离心应力增大，使带与带轮之间的正压力减小，随之摩擦力减小， 所

14、能传递的载荷减低，因而传递同样的载荷时需要的初拉力 F0增大，带的疲劳寿命下降。当带传动的功率P增大时，带两边拉力差也将增大，即带与带轮接触面间的摩擦力增大。2弹性滑动与打滑的区别及联系弹性滑动是局部带在带轮的局部接触弧面上发生的微量相对滑动；打滑则是整个带在带轮的 全部接触弧上发生的显著相对滑动。从本质上看弹性滑动是由于带本身的弹性和带传动两边 拉力差引起的，只要传递圆周力，两边就必然出现拉力差，故弹性滑动不可避免。打滑则是 当带传递的工作载荷超过了带与带轮之间摩擦力的极限值，带与带轮之间突然发生剧烈的相 对滑动，故在工作中可以避免。带传动突然过载时打滑可以起到过载保护的作用，避免其他 零件

15、的损坏。必须尽快采取措施克服，以免带发生摩擦发热损坏。弹性滑动的结果：带的传动比不稳定；降低了传动效率；引起了带的磨损和温升，减 低了带的疲劳寿命。打滑的结果：打滑造成带的严重磨损，致使传动失效；从动轮转速急剧下降，甚至停转， 带的运动状态不稳定，带不能正常工作。3带传动设计中应该圆整的参数有哪些？分析影响带传动最大有效拉力的因素有哪些?1带轮直径dd :向较大方向的标准带轮直径圆整带长 Ld :按计算值圆整到标准系列长度 带的根数z :取大于计算值的整数。影响带传动最大有效拉力的因素：初拉力、包角、摩擦 系数。4带传动的设计准则？失效形式？带传动中的最大应力由几部分组成、分别是？最大应力点

16、在何处？ V带轮的典型结构有几种？1设计准则：保证不打滑的条件下带具有一定的疲劳强度和寿命。2失效形式主要有：打滑、疲劳破坏。3带传动中的最大应力由三部分组成：紧边拉应力、离心应力和弯曲应力。4最大应力点在紧边刚进入小带轮处。5V带轮的典型结构有四种：实心式、腹板式、孔板式、椭圆轮辐式。5平带和V带的张紧方案中张紧轮的位置有什么不同？平带传动中，张紧轮装在松边外侧靠近小带轮处，主要用于增大平带传动包角； V带传动，张紧轮应装在松边内侧，使带只受单向弯曲，且靠近大带轮，防止小带轮包角减小。如下图 所示：6带传动的速度和传动比是否恒定？效率和功率分别受何种因素的影响？列出最大有效拉力 的计算公式。

17、由于有弹性滑动的存在，带传动的传动比不恒定，带传动的功率受到有效拉力 Fe和带速V的影响。L CL :ef_lFee =2F尹再7带传动（摩擦型）和链传动的本质区别是什么?带传动（摩擦型）是通过带与带轮之间的摩擦力传递动力和运动的，其传递的载荷的大小取决 于带与带轮之间的摩擦力的大小；而链传动时通过链轮轮齿与链节的啮合传递动力和运动的 ： 其传递载荷量取决与链轮轮齿和链的强度8V带传动与平带传动相比较，各有何有缺点？各适用于什么场合?V带工作时带的两侧面为工作面，与带轮的环槽侧面接触。与平带传动的平面摩擦相比，由于 槽面摩擦原理，在同样的张紧力条件下,V带传动能产生更大的摩擦力，故其传动能力大

18、于平带 传动；再加上V带传动允许的传动比较大，结构紧凑，以及V带多以标准化并大量生产的优点 因此在传动比要求较大，结构要求紧凑的场合应用 V带传动；平带传动结构简单,带轮也容易制造,在传动中心矩要求较大的场合应用较多 .9带传动一周的过程中，带所受应力发生了几次变化，具体指什么？为什么将松边布置在上 方？ 带传动和齿轮传动在一起做减速运动时，哪种传动在高速级，为什么？1带传动一周的过程中，带所受应力发生了 4次变化。分别是：绕过小带轮；由小带轮到大 带轮的中间过程；绕过大带轮；由大带轮到小带轮的中间过程。2将松边布置在上方的作用是为了增大包角，使带传动平稳、安全。3带传动和齿轮传动在一起做减速

19、运动时，带传动一般布置在高速级，起到降高速转化为低 速的作用同时还有减振作用。4链传动1分析链传动中传动比 i、链轮齿数 乙、链传动的中心距 a、链节距 p对传动的影响。1传动比过大，则链在小链轮上的包角过小，啮合齿数太少，单个齿受力增加，从而加速了 轮齿的磨损。一般iLh 12而匚H1=；H2，故小齿轮齿面接触疲劳强度较高，不易发生疲劳点蚀。2比较大、小齿轮的上和2 ，若2 ，贝憔明小齿轮的弯曲疲劳强YF,Sai 2 YF,Sai Ja*度低于大齿轮，易产生疲劳折断；反之亦然。6蜗轮蜗杆传动i蜗轮蜗杆材料应满足何种要求？采用什么材料制造？写出具体材料的牌号，并确定其传动 适用于何种场合。常用

20、蜗轮的形式有哪些？普通圆柱蜗杆分为哪些？根据蜗杆形状不同，蜗 杆传动分为哪些？材料的要求：足够的强度良好的减摩性，耐摩性良好的抗胶合性能 蜗杆材料：140、45进行调质处理，硬度为HBS220-30Q适用于不太重要的场合；240、45、45Cr,进行表面淬火，硬度为 HRC45-55适用于一般传动；315Cr、20Cr、12CrNiA进行渗碳淬火，硬度可达到 HRC58-63用于高速场合。蜗轮材料：1铸造锡青铜ZCuSn10PZCuSn5Pb5Zn5适用于滑动速度3m/s重要传动，减摩性能好，抗 胶合性能好，价格高；2铸造铝铁青铜ZCuAI10Fe3适用于滑动速度v 4m/s的传动，减摩性能，抗胶合性能稍差， 价廉：3灰铸铁，适用于滑动速度v 2m/s的传动。4常用蜗轮的形式有：齿圈式、螺栓联接式、整体浇铸式、拼铸式。5普通圆柱蜗杆分为：阿基米德蜗杆 ZA渐开线蜗杆ZI法向直廓蜗杆ZN锥面包络蜗杆ZK6蜗杆传动分为：圆柱蜗杆传动、环面蜗杆传动和锥面蜗杆传动2对于连续工作的闭式蜗杆传动，为什么效率很低,为什么要进行热平衡计算？发现油温过高 时采取何种措施？蜗杆传动润滑的目的？蜗杆传动的总效率可分为几部分？写出效率计算公 式。1由于相对滑动速度较大，所以蜗杆传动效率较低，摩擦发热较大，温升较高，过大的温度使润滑油稀释，粘度下降，