2018年西南石油大学机电工程学院914机械设计考研基础五套测试题
● 摘要
一、简答题
1． 螺栓的机械性能等级为4.8的含义是什么？
【答案】强度极限屈服极限
2． 在两级圆柱齿轮传动中，如其中有一级用斜齿圆柱齿轮传动，它一般被用在高速级还是低速级？为什么？
【答案】斜齿圆柱齿轮传动应用在高速级。因为斜齿轮传动中轮齿是逐渐进入啮合和脱离啮合的，传动比较平稳，适合于高速传动，同时，高速级传递转矩较小，斜齿轮产生的轴向力也较小，有利于轴承部件其他零件的设计。
3． 混合摩擦属于哪种摩擦状态？
【答案】混合摩擦属于干摩擦、液体摩擦、边界摩擦的混合状态。
4． 滚动轴承失效的主要形式有哪些？计算准则是什么？
【答案】对于一般转速的轴承（），如果轴承的制造、保管、安装、使用等条件均良好，轴承的主要失效形式为疲劳点蚀，因此应以疲劳强度计算为依据进行轴承的寿命计算。
对于高速轴承，除疲劳点蚀外其工作表面的过热也是重要的失效形式，因此除需进行寿命计算外还应校验其极限转速。 对于低速轴承（），可近似地认为轴承各元件是在静应力作用下工作的，其失效形式为塑性变形，应进行以不发生塑性变形为准则的静强度计算。
5． 试分析，采用增大齿轮压力角（25度）的办法，可以提高直齿圆柱齿轮齿根弯曲疲劳强度和齿面接触疲劳强度的原因。
【答案】增大压力角，节点区域系数减小，根据直齿圆柱齿轮齿面接触疲劳强度校核公式
可知
压力角的关系减小，齿面接触疲劳强度提高；根据齿轮的中心距和在齿数不变的情况下，
将减小，可知，增大齿轮压力角，可以增大中心距模数m 将增大。根据直齿圆柱齿轮齿根弯曲疲劳强度公式
齿根弯曲疲劳强度提高。
6． 松螺栓连接与紧螺栓连接的区别何在？它们的强度计算有何区别？
【答案】松螺栓连接在承受工作载荷以前螺栓不旋紧，所以，它只受工作载荷的作用，工作
时只有拉应力，其强度计算公式为
的作用而产生的扭转切应力
为 而紧螺栓连接在承受工作载荷以前螺栓要还受到因螺纹摩擦力矩预先拧紧，其螺纹部分不仅受到因预紧力F 。的作用而产生的拉伸应力使螺栓螺纹部分处于拉伸与扭转的复合应力状态。其强度计算公式
7． 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
间的摩擦力传递转矩。用于轴径大于
8． 紧螺栓连接所受轴向变载荷在的楔键组成，上下面为工作面。靠工作面的挤压力和轴毂对中性要求不高，而载荷很大的重型机械上。 间变化，当预紧力一定时，改变螺栓或被连接件的刚度，
间变化，当预紧力一定时，螺栓刚度降低或被对螺栓连接的疲劳强度和连接的紧密性有何影响？ 【答案】紧螺栓连接所受轴向变载荷在
连接件的刚度增加，应力幅会减小，残余预紧力也会减小，即螺栓连接的疲劳强度增加，连接的紧密性降低；反之，螺栓连接的疲劳强度降低，连接的紧密性增加。
9． 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
【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
矩的作用而产生的扭转切应力
度理论，
可求出当量应力为还受到因螺纹摩擦力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%。
10．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。
二、分析计算题
11．请画出螺栓连接式蜗轮结构图（剖面图）。
【答案】见图。
图
12．如图1所示为蜗杆-斜齿圆柱齿轮-直齿锥齿轮三级传动，已知：蜗杆为主动，蜗轮轮齿旋向如图所示，欲使I 、n 轴上的轴向力同时为最小，试在图中标出：
（1）各轮转向；
（2）斜齿轮3、4的轮齿旋向；
（3）各轮轴向力的方向。
图1
【答案】（1）各轮的转向如图2所示。首先，已知锥齿轮的轴向力是从小端指向大端，因此，锥齿轮5的轴向力方向水平向右。为使III 轴上的轴向力最小，斜齿轮4的轴向力方向应水平向左，从而斜齿轮3的轴向力方向水平向右。同理，为使II 轴上的轴向力最小，蜗轮2的轴向力方向应水平向左，从而蜗杆1的圆周力方向水平向右。又蜗杆主动，故蜗杆的转向如图2所示。
再根据蜗轮2的旋向，可知蜗杆1的旋向也是右旋，根据主动轮的右手法则，可知蜗杆1的轴向力方向垂直纸面向里，则蜗轮2的圆周力方向垂直纸面向外，故蜗轮2的转向如图2所示。斜齿轮3
的转向
相同，根据啮合关系，可得斜齿轮4的转向
同理可得锥齿轮的转向
（2）斜齿轮3、4的轮齿旋向如图2所示。由（1）的分析可知，斜齿轮3的轴向力方向水平向右，转向如n 3，满足主动轮的右手法则，故斜齿轮3的轮齿旋向为右旋，则斜齿轮4的轮齿旋向为左旋。
（3）由以上分析，可得各轮轴向力方向如图2所示。