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一、简答题

1． 写出线性疲劳损伤积累理论的数学表达式（Miner 方程），并解释式中各符号的含义、方程的意义和应用场合。

【答案】（1）Miner 方程：

式中各符号的含义：零件承受规律性非稳定变应力时

，表示与各应力相对应的材料发生疲劳破坏时的极限

表示与当量应力相对应的应力循环次数，应力循环次数。

（2）方程的意义：当大于劳破坏，Miner

方程表示了这种极限情况。

的各级应力对材料的寿命损伤率之和等于1时，材料即发生疲

（3）应用场合：非稳定变应力疲劳强度的计算。

2． 滑动螺旋的主要失效形式是什么？其基本尺寸（即螺杆直径及螺母高度）通常是根据什么条件确定的？

【答案】滑动螺旋的主要失效形式是螺纹磨损。因此，滑动螺旋通常是根据耐磨性条件算出螺杆直径和螺母的高度，并参照标准确定螺旋副各主要参数，然后进行强度、自锁、稳定性等校核。

3． 带传动为什么要限制小带轮的最小直径、最大传动比和带的根数？

【答案】带传动限制小带轮的最小直径是为了防止带上的弯曲应力过大；限制最大传动比是因为中心距一定时，传动比越大，包角就越小，影响带的传动能力；限制带的根数是为了避免带工作时各根带的受力不均匀。

4． 对于长期受大载荷而且外圈不转并径向载荷方向一定的滚动轴承而言，外圈与轴承座孔的配合选择应该是为外圈相对于轴承座能作极缓慢转动的过渡配合，这是为什么？

【答案】因为轴承长期受径向载荷，如果外圈相对轴承座孔不转的话，则始终是半圈受载，且处于径向作用力作用线最下位置处外圈上的点所受的压应力最大，寿命最短。外圈与轴承座孔的配合若是外圈相对于轴承座能作极缓慢转动的过渡配合，则外圈上的各个点的位置是不断变化的，因此所受的力也不断变化。外圈上的各个点均匀受力，延长轴承的寿命。

5． 什么是滚动轴承的基本额定动负荷？

【答案】

时所能承受的最大载荷。

6． 试分析同步带传动的工作原理。

【答案】工作时，带内环表面上的凸齿与带轮外缘上的齿槽相哺合而进行传动。由于带与带轮间没有相对滑动，保证了同步传动。

二、分析计算题

7． 有两个标准直齿圆柱齿轮，其模数、齿数，压力角分别

是

试分析它们的渐开线形状是否相同？

【答案】根据渐开线的性质，渐开线的形状取决于基圆的大小。

因为

所以两个齿轮的渐开线形状不相同。

传动比

须满足的条件是且

之间

为整数，两者不能任选，微调可能性小，而可以是小数，可以在

再试算确定

取

则

9． 以滑轮为例，绘简图说明，当提升重量不变时，固定心轴和转动心轴哪一种具有更长的使用寿命？

【答案】固定心轴和转动心轴的结构简图如图所示。

由于固定心轴在工作过程中固定不动，因此只受弯曲静应力，考虑到工作过程中有装载和卸载，

此弯曲静应力可看作脉动循环应力周期，

所以此弯曲应力为对称循环变应力更长的使用寿命。

转动心轴每转一周，轴上各点所受的应力也变化一个而一般情况下，

因此，固定心轴具有

在

均为整数（互为质数为好）。之间。

若满足

小齿轮齿数

8． 有一标准斜齿圆柱齿轮传动，要求中心距分度圆螺旋角

置一套参数（标准模数系列

【答案】（1）这是参数配置题，待定参数为（误差最小）。齿数

法面模数必须符合模数系列；螺旋角

在

（2）根据因

为系列中数

试通过几何计算按传动比误差最小的原则为该传动配

之间任选，因此应先确定

图

10．有一压力容器，如图所示，已知容器内径

气体压力

容器盖用12个普

通螺栓连接，螺栓材料为35钢，要求紧密连接，不得泄漏。试确定螺栓直径和螺栓分布圆直径。

图

【答案】（1）确定每个螺栓的轴向工作载荷F

根据题意，螺栓为同时承受预紧力和工作拉力F 的紧螺栓连接，合力则每个螺栓所受的轴向工作载荷为

确定每个螺栓的总载荷

则

确定螺栓材料的许用应力

若不控制预紧力，则螺栓的许则

（4）确定螺栓直径 由公式可得

通过螺栓组形心，

因气缸有密封要求，取残余预紧力为

查机械设计手册，对材料为35钢，其屈服极限用应力与直径有关。假设螺栓的直径为

查表取安全系数