2018年哈尔滨商业大学轻工学院821机械设计基础考研基础五套测试题
● 摘要
一、简答题
1． 设计一对软齿面的圆柱齿轮传动时，大小齿轮的齿面硬度确定原则是什么？为什么？
【答案】大、小齿轮的齿面硬度确定的原则是：小齿轮的齿面硬度高于大齿轮
因
为在一对齿轮的啮合时，小齿轮的轮齿接触次数多于大齿轮，小齿轮容易磨损失效，为了使大、 小齿轮的寿命接近，通常取小齿轮的齿面硬度值大一些。另外，硬度差也有利于提高抗胶合能力。
2． 总结四种典型螺栓组连接的受力分析情况。
【答案】（1）受横向载荷的螺栓组。对于普通螺栓连接，靠连接预紧后产生的摩擦力来抵抗横向载荷，每个螺栓所需的预紧力为来抵抗横向载荷，各螺栓所受的横向载荷为
（2）受轴向载荷的螺栓组。所受轴向总的载荷为栓还受到残余预紧力
对于铰制孔用螺栓连接，靠螺杆受剪切和挤压
每个螺栓所受的轴向工作载荷为
螺
的作用，每个螺栓所受的总的载荷为
（3）受旋转力矩的螺栓组。对于普通螺栓连接，靠连接预紧后产生的摩擦力来抵抗旋转力矩，每个螺栓所需的预紧力为
对于铰制孔用螺栓连接，靠螺杆受剪切和挤
。
。
压来抵抗旋转力矩，螺栓组中受最大横向载荷的螺栓的载荷为
（4）受倾翻力矩的螺栓组连接。各螺栓所受的轴向工作载荷，其中最大值为
3． 弹性套柱销联轴器与弹性柱销联轴器在结构和性能上有什么相同和不同之处？
【答案】弹性套柱销联轴器是用带有非金属元件的弹性套来实现连接的；弹性柱销联轴器是用聚酰胺尼龙代替弹性套柱销联轴器中的柱销和弹性套。后者结构更加简单，为防止销滑出，在半联轴器外侧设置了挡板。性能方面：前者靠弹性套的弹性变形来缓冲减振和补偿偏移，适用于起动频繁、载荷变化但载荷不大的场合；后者由于聚酰胺有一定的弹性，也可以缓解冲击和减振，也靠弹性变形来补偿偏移量，适用于载荷和转速变化的场合。
4． 轴的三种强度计算方法各有何区别？各适用于什么范围？
【答案】轴的三种强度计算方法是：按扭转强度条件计算，按弯扭合成强度条件计算，按疲劳强度条件校核计算。按扭转强度条件计算，通过计算切应力来建立轴的强度条件。主要用于初步估算轴径。
按弯扭合成强度条件计算，按照强度理论进行弯扭合成，求出当量弯矩，建立轴的强度条件。用于既受转矩又受弯矩作用的转轴的计算。
按疲劳强度条件校核计算，考虑应力集中、尺寸效应和表面状态等各种因素后，精确地确定各危险截面的安全程度。常用于重要轴的计算。
5． 机械设计过程通常分为哪几个阶段？各阶段的主要内容是什么？
【答案】机械设计过程通常可分为以下几个阶段：
（1）产品规划：主要工作是提出设计任务和明确设计要求。
（2）方案设计：在满足设计任务书中设计具体要求的前提下，由设计人员构思出多种可行方案并进行分析比较，从中优选出一种功能满足要求、工作性能可靠、结构设计可靠、结构设计可行、成本低廉的方案。
（3）技术设计：完成总体设计、部件设计、零件设计等。 （4）制造及试验：制造出样机、试用、修改、鉴定。
二、分析计算题
6． 下列蜗杆传动-齿轮传动的二级传动示意图中（图（a ）），已知：主动右旋蜗杆的转速
顺时针转，功率传动效率
蜗杆传动比
单头，蜗杆分度圆直径齿轮3、齿轮4为一对斜齿轮。求：
模数
蜗轮端面齿形角
（1）蜗轮的转向及轮齿上受到的轴向力的方向（画在图上）；
（2）标出蜗轮的螺旋方向，为使II 轴所受的轴向力较小，确定齿轮3、齿轮4的螺旋方向（标在图上）；
（3）计算蜗轮所受的3个分力的大小。
图
【答案】（1）、（2）如图（b ）所示。 （3）计算蜗轮所受3个分力的大小。 蜗杆轴转矩：
蜗轮轴转矩：
蜗轮分度圆直径：
因此，蜗轮上圆周力：
蜗轮上轴向力：
蜗轮上径向力：
7． 已知开式直齿圆柱齿轮传动匀
用电动机驱动，单向转动，载荷均
小齿轮为45钢调质，大齿轮为45钢正火，试计算此单级传动的强度。
【答案】开式齿轮传动的主要失效形式是磨损，通常按照齿根弯曲疲劳强度进行设计计算。
设齿轮的使用寿命为15年。
（1）许用弯曲应力
由机械设计手册可查得，小齿轮45钢调质硬度为火硬度为
由机械设计手册可查得
由公式可得
查表，取
查得弯曲疲劳寿命系数
由公式可得
（2）按照齿根弯曲疲劳强度进行设计
小齿轮的转矩为
查表得，载荷系
数
取齿宽系
数
齿数比
为
取大齿轮45钢正
大齿轮的齿数
为查得齿形系数