2018年哈尔滨工业大学机电工程学院839机械设计基础(含机械原理与机械设计)之机械设计考研强化五套模拟题
● 摘要
一、简答题
1． 进行螺栓组连接的受力分析时，有哪五项假说？
【答案】为了简化受力分析时的计算，一般作如下假设：①司一螺栓组内各螺栓是相同的，而且所受的预紧力也相同；②螺栓组的对称中心与连接接合面的形心重合；③受载后连接接合面仍保持为平面；④被连接件为刚体；⑤螺栓的变形在弹性范围内等。
2． 哪些表面处理方法可以提高轴的抗疲劳强度？（举出四种）
【答案】渗碳、氰化、表面高频淬火等各种热处理以及滚压加工及喷丸等表面强化处理，对提高轴的抗疲劳强度均有显著效果。
3． 直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮及直齿锥齿轮各取什么位置的模数为标准值？
【答案】直齿圆柱齿轮由于其齿形平行于轴线，齿廓的法截面与端面共面，法向模数与端面模数相等，故取端面模数（或称法向模数）为标准值。斜齿圆柱齿轮取其法向模数为标准值。因为在加工斜齿轮时，铣刀沿螺旋线方向进刀，铣刀的齿形等于齿轮的法向齿形，端面模数大于法向模数，强度计算中应取法向模数为标准值。直齿锥齿轮取其大端模数为标准值。因为大端尺寸较大，计算和测量的相对误差较小，而且便于确定齿轮相同的外廓尺寸，所以在计算直齿锥齿轮几何参数时，以大端为标准值。
4． —闭式齿轮传动中，一对配对齿轮材料均为45号钢，小齿轮调质处理，大齿轮正火处理，其强度计算准则是什么？为什么？
【答案】强度计算准则：按齿面接触疲劳强度设计，按弯曲疲劳强度校核。因为齿轮经过调质处理和正火处理只能达到软齿面的效果，所以应按闭式软齿面齿轮传动进行设计计算。
5． 圆柱螺旋弹簧受变应力时，常数和常数，各代表什么意义？请各举一实例。
【答案】（1）常数，意为弹簧工作时平均应力为常数，其应力变化可用图（a ）表示。
常数。拉紧房门的弹簧初拉力一定时，：常常数，意为弹簧工作时的最小应力为常数，其应力变化可用图（b ）表示。 （2）当弹簧振子质量一定，振幅不同时，
数。当门开得大小不同时，则应力变化大小不同。
图
二、分析计算题
6． 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。
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
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