2018年北京市培养单位光电研究院815机械设计之机械设计考研强化五套模拟题
● 摘要
一、简答题
1． 普通螺栓和铰制孔螺栓靠什么传递横向载荷？
【答案】普通螺栓靠被联接件接合面的摩擦力传递载荷，铰制孔螺栓靠螺栓杆部被挤压和剪切来传递载荷。
2． 在外啮合斜齿圆柱齿轮传动中，如果采用变位的方法来提高齿根歪曲疲劳强度，请问应该采用正变位还是负变位？为什么？
【答案】应该采用正变位。因为，在其它条件不变的前提下，正变位可以降低齿形系数
据圆柱齿轮的齿根弯曲疲劳强度计算公式可知，齿根弯曲应力与根成正比。因此采用正变位可以降低齿根弯曲应力，从而提高齿根弯曲疲劳强度。
3． 在设计带传动中，为什么要控制最大带速? 已知某型号洗衣机采用双速电机，用一级带传动方案，如果电机功率一定，试回答应以电机的高转速还是低转速设计此带传动? 为什么?
【答案】由于提高带速的同时，也提高了V 带的离心应力，增加了单位时间内带的循环次数，不利于提高带传动的疲劳强度和寿命，因此，在设计带传动中要控制最大带速。
应以电机的低转速设计此带传动。因为传递的功率一定时，带速越小，带传动的有效拉力越大，带的根数或者横截面积越大。此时按照低转速来设计带传动可以保证带传动正常工作。相反如果按照高速设计，有可能带的根数或者整体设计尺寸变小，当洗衣机切换到低速档时带传动不能正常工作。
4． 蜗杆传动时，为什么要进行热平衡计算？
【答案】蜗杆传动效率低，工作时发热量大，如果散热不良，导致润滑油的温度过高，润滑效果降低，摩擦增加，甚至发生齿面胶合。因此要进行热平衡计算。
5． 试说明在机械设计中，通常有哪些方法可以实现轴毂连接？
【答案】轴毂连接是为了实现轴与轴上零件的周向固定，有的还需同时实现轴向固定。可通过以下方式实现：
（1）键连接：平键连接：不能承受轴向力，不能用于轴向固定；半圆键连接：尤其适用于锥形轴端与轮毂的连接，但对轴的强度削弱较大，一般只用于轻载静连接中；楔键连接：主要用于毂类零件的定心精度要求不高和低转速的场合；切向键：可传递双向转矩。
（2）花键连接：可承受较大的载荷，轴与毂的对中性好，且导向性好。
（3）无键连接：型面连接：装拆方便，对中性好，可传递较大的扭矩，但不易保证配合精度；②胀紧连接：承载能力较高，并有安全保护作用，但由于轴与毂孔之间要安装胀套有时应用
受结构尺寸的限制；过盈配合连接：对中性好，承载能力大，但是轴毂配合面加工精度要求高。
（4）销连接：可传递不大的载荷。
（5）紧定螺钉连接：螺钉末端顶住轴表面或相应凹坑，以固定轴与毂的相互位置，可传递不大的力或力矩。
二、分析计算题
6． 某齿轮融器中有两对直齿圆柱齿轮传动，双联主动齿轮1、3分别与从动轮2、4相啮合，齿敛如图所示，各齿轮的材料、热处理硬度、模数均相同，主动轮输入转矩不变。
试问：
（1）当两对齿轮接触齿宽相同时，哪对齿轮的接触应力大，哪个齿轮弯曲应力大? 为什么？ （2）当齿轮对1、2的接触齿宽
触齿宽应 ）？
为多少（忽略而两对齿轮要求弯曲瞰相等时，齿轮对3、4的接
图
【答案】（1）①齿轮1、2的接触应力最大。
因为齿轮1、2接触应力相同，齿轮3、4接触应力相同，而两对齿轮的齿数比均为2, 因而表面接触应力为，在轴I 上，，因而齿轮3表面接触应力<齿轮1表面接触应力，故1、2齿轮表面接触应力最大，且：
齿轮1的弯曲应力最大。
弯曲应力
设轮4传递的扭矩为不考虑摩擦，则有
联立上式比较可得两对齿轮应分别
按齿轮1、4校核弯曲强度。 因为比较可得最大。
有：
所以
即齿轮3、4的齿宽时，两对齿轮的弯曲应力相同。
7． 试画出弹性流体动力润滑时的压力分布曲线、油膜形状曲线，并说明其特点。
【答案】压力分布曲线和油膜形状曲线见图1。其特点为
（1）压力分布：入口流体动压力区；弹性流动压力区；出口处的压力峰。
（2）油膜形状：入口收敛油楔区，平行区及出口区的缩颈区。
（2）两对齿轮弯曲强度相等，即：
图
8． 设计一由电动机驱动的一般机器使用的闭式单级圆柱齿轮传动。已知主动轮的输入功率为12kW ，小齿轮的转速为1460r/min，齿数比为4, 对称布置，工作平稳，预计工作寿命为15年（设每年工作300天），两班制，工作状态平稳。
【答案】（1）选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数
①用直齿圆柱齿轮传动。
②由于该齿轮传动用于一般机械传动，故选用7级精度。
③材料选择。由设计手册选择小齿轮材料为40Cr （调质），齿面硬度为270HBS ，大齿轮材料为45钢（调质）齿面硬度为230HBS , 二者的材料的硬度差为40HBS 。
④由于为软齿面传动，故选小齿轮的齿数⑤胺齿面接触疲劳强度设计按式进行计算，即
则大齿轮的齿数为