2018年山东理工大学机械工程学院914机械设计基础考研核心题库
● 摘要
一、简答题
1． 斜齿轮和锥齿轮的轴向分力是如何确定的？
【答案】斜齿轮轴向分力的确定，是与旋向和转向相关的，可用主动轮左右旋定则确定。即由主动齿轮视旋向，左旋用左手，右旋用右手，四指沿主动轮的转向抓握，大拇指指向为主动轮 所受轴向力方向，从动轮轴向力方向与主动轮的相反。锥齿轮不论主动、从动轴向力均指向大端。
2． 什么情况下可以采用光轴，什么情况必须用阶梯轴？分析其优缺点，进行比较。
【答案】只有一些特殊情况才用光轴，扭轴受力（力矩、扭矩）均匀一致，可以把配合不同的零件（基轴制）装在轴上以达到不同的要求（如活塞销），这种轴加工方便，但用得较少。
阶梯轴的轴上零件安装定位方便，当轴的各部分所受弯矩、扭矩不同时，阶梯轴可以按强度要求确定各部分直径，因而阶梯轴可以节省材料、减轻质量。一般情况下以用阶梯轴为宜。
3． 什么是材料的疲劳极限（又称无限寿命疲劳极限）？如何表示？
【答案】用一组材料相同的标准试件进行疲劳实验，当试件受无限次循环应力作用下而不发生疲劳破坏时的最大应力称作材料的疲劳极限，用表示为应力循环特征。
4． 选择联轴器类型时，主要考虑哪些因素？如何选择联轴器类型？
【答案】（1）选择联轴器类型时，主要考虑两轴的对中性、载荷的大小和特性、工作转速、工作环境及温度。此外，还要考虑安装尺寸的限制及安装、维修方便等。
（2）联轴器类型选择准则：当两轴严格对中时，可选择刚性固定式联轴器；若两轴工作中可能出现各种偏移时，应选择刚性可移式联轴器或弹性联轴器。当载荷较平稳或变动不大时，可选择刚性可移式联轴器；对于启动频繁，高速有振动的轴宜选用弹性联轴器。
5． 受变载荷作用的紧螺栓联接，螺栓所受工作应力在之间变化，在保持剩余预紧力不变条件下，采用哪些措施可减小螺栓的应力幅？
【答案】（1）降低螺栓刚度；（2）增大被联接件刚度；（3）同时采用以上两种措施。
二、分析计算题
6． 圆柱螺旋压缩弹簧，已知弹簧直径d=6mm，弹簧中径
【答案】（1）确定许用应力 由表查得
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工作圈数n=6.5圈，材料为
碳素弹簧钢丝（II 组），III 类弹簧，试计算此弹簧所能承受的最大载荷和相应的变形量。
（2
）求承受的最大工作载荷
（3）求弹簧的拉伸变形量
7． 图所示为一固定在钢制立柱上的铸铁托架。已知：载荷
底板高度
试设计此螺栓组联接。
立柱的屈服极限
其作用线与垂直线的夹角
托架的抗拉强度极限
图
【答案】（1）螺栓组结构设计
本螺栓组的结构采用如图所示的结构，螺栓数（2）螺栓受力分析
①在工作载荷P 的作用下，螺栓组联接承受以下各力和翻转力矩的作用： 轴向力横向力翻转力矩
②在轴向力的作用下，各螺栓所受的工作拉力为
③在翻转力矩m 的作用下，上面两螺栓受到加载作用，而下面两螺栓受到减载作用，故上面的螺栓受力较大，所受载荷可按下式确定，即
对称布置。
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根据以上分析可见，上面两螺栓所受的轴向工作拉力为
④在横向力的作用下，底板联接接合面可能产生滑移，根据底板接合面不滑移条件，并考虑轴向力FV 对预紧力的影响，则各螺栓所需要的预紧力为
对于钢或铸铁零件查得联接接合面间的摩擦系数则
取可靠性系数
则各螺栓所需要的预紧力为
⑤确定螺栓所受的总拉力
（3）确定螺栓直径
选择螺栓强度等级为4.6级，可得许用应力
取螺栓联接的安全系数
则得所需的螺栓危险剖面的直径为
按
选用
的螺栓
（螺纹小径
）。
得
（4）校核螺栓组联接的工作能力
①联接接合面一端的挤压应力不得超过许用值，以防止接合面下端压碎，即
式中接合面有效面积为
接合面的有效抗弯截面模量为：
代入得
由机械设计手册知由于则
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查得螺栓的相对刚度
则螺栓材料的
故该联接接合面下端不至于压碎。
②联接接合面上端应保持一定的残余预紧力，以防止托架受力时，接合面产生间隙，即
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