2017年华中农业大学机械设计复试仿真模拟三套题
● 摘要
一、简答题
1． —对标准直齿轮传动，如果作用在齿轮上的圆周力不变，且材料、齿宽、模数及传动比都不变，而把中心距加大一倍，齿轮的分度圆、齿顶圆及齿根圆也相应增大，则接触应力和齿根弯曲应力如何变化？
【答案】中心距加大一倍，就必须使分度圆半径增加一倍，而模数不变就只能使齿数増加一倍，在圆周力不变的情况下，必然转矩增加一倍，
在接触应力公式中以得：中心距加大后的接触应力接近原来接触应力的曲应力的
力的一半。
2． 切向键是如何工作的？主要用在什么场合？
【答案】切向键有两个斜度为
的楔键组成，上下面为工作面。靠工作面的挤压力和轴毂
间的摩擦力传递转矩。用于轴径大于对中性要求不高，而载荷很大的重型机械上。
3． 双向稳定变应力下机械零件的疲劳强度计算如何进行？
【答案】
分别计算两个单向稳定变应力的安全系数
其强度条件为：
4． 额定功率曲线的功用与条件如何？
【答案】链传动的主要失效形式有疲劳破坏，铰链磨损，冲击疲劳破坏，铰链胶合，过载断裂。对于每一种失效形式，均可得出相应的极限功率表达式，或绘出极限功率曲线。为了便于计算，将特定条件下的极限功率曲线综合绘制成额定功率曲线图，由此图可确定单排链条的额定功
率
当实际使用情况与特定条件不同时，应对从额定功率曲线图上查得的用修正系数修正为许
分别为小链轮齿数
链的排数不符合特定条件时的修正系数。
单排链水平布置、载荷平稳、工作环境正常、
额定功率曲线的试验条件为用功率
然后计算零件的计算安全系数
代替
以
代替可
倍；中心距加大后的齿根弯曲应力是原来弯
倍，再考虑到齿数的增加使齿形系数和齿宽系数变小，实际弯曲应力接近原来弯曲应
润滑方式合理、使用寿命链条因磨损而引起的相对伸长量不大于3%。
5． 齿轮传动设计中，齿数和模数选择的基本原则是什么？为什么？
【答案】在齿轮传动设计中，当中心距一定时，齿数增加可以增加重合度，使传动平稳；同时，还可以减小模数，降低齿高，从而减小切削加工量，节约材料，降低成本。但是，根据齿根弯曲疲劳强度的校核公式可知，模数减小，齿根弯曲应力增大，降低轮齿的弯曲强度。因此，齿
数和模数选择的基本原则是：
在保证齿根弯曲疲劳强度的条件下，齿数宜多取，模数宜少取。但是为了避免轮齿过小导致齿面磨损失效，齿数也不宜取过多。
6． 在进行紧螺栓连接的强度计算时，为什么要将螺栓拉力增加矩
的作用而产生的扭转切应力
还受到因螺纹摩擦力
【答案】因为螺纹部分不仅受到因预紧力的作用而产生的拉伸应力度理论，
可求出当量应力为
使螺栓螺纹部分处于拉伸与扭转的复合应力状态。根据第四强
由上可见，紧螺栓连接的强
度也可按纯拉伸强度计算，但考虑螺纹摩擦力矩的影响，需将螺栓拉力增大30%。
二、分析计算题
7． 有一气缸盖与缸体凸缘采用普通螺栓连接，如图所示。已知气缸中的压力p 在变化，气缸内
径伸应
力
螺栓分布圆直
径
许用应力
幅试设计此螺栓组联接。
为螺栓的轴向工作载荷），螺栓间距
之间
为保证气密性要求，剩余预紧力为螺栓的大径）。螺栓材料的许用拉
选用铜皮石棉垫片，螺栓相对刚
度
图
【答案】（1）初选螺栓数目z
因为螺栓分布圆直径较大，为保证螺栓间距不致过大，所以应选用较多的螺栓，初取z=24。 （2）计算螺栓的轴向工作载荷F ①螺栓组连接的最大轴向载荷
②螺栓的最大轴向工作载荷
F
（3）计算螺栓的总拉力
（4）计算螺栓直径
查取
（5）校核螺栓疲劳强度
故螺栓满足疲劳强度。
（6）校核螺栓间距实际螺栓间距为
故螺栓间距满足连接的气密性要求。
8． —个有初拉力的圆柱拉伸螺旋弹簧，加载200N 时伸长10mm ，加载300N 时伸长20mm 。要求：
（1）画出弹簧特性曲线，由图上用尺量出初拉力（用一定比例尺）； （2）用计算法求此弹簧的初拉力。
【答案】（1）弹黃特性曲线如图所示，由图量得初拉力：（2）由题已知可得弹簧刚度：则可得初拉力：
图
9． 试选择一齿轮减速器的高速轴端的联轴器，己知：电机型号为
转速
减速器的速比i=26.3, 效率
实际最大输出功率
由强度计算得：输入轴径d=48mm，输
出轴径d=95mm。工作机为刮板运输机，载荷为中等冲击，与减速器联接的轴径d=100mm。
【答案】先根据工作条件和载荷情况选择联轴器的类型，再由已知数据确定具体型号和尺寸。由于高、低速轴的工况不同，所选联轴器的类型不一定一样。
（1）选择联轴器的类型
从受力情况分析为中等载荷，有一定冲击，轴有一定的弯曲变形；从安装条件看，不易保证完全同轴线，所以应采用弹性联轴器。由于高速轴转速高，动载荷大，但转矩小，可以选用传递转矩不大的弹性套柱销联轴器。对于低速轴，转速低，动载荷小些，但转矩大，而且在与工作机联接处，轴线出现偏移的可能性要大一些，所以选用齿轮联轴器较为合适。
（2）高速轴联轴器的选择和计算
商定计算转矩
根据载荷中等，弹性联轴器可取载荷系数K=1.5, 则有