2021年武汉纺织大学机械工程与自动化学院812机械设计考研核心题库之简答题精编

特别说明

本书根据历年考研大纲要求并结合历年考研真题对该题型进行了整理编写，涵盖了这一考研科目该题型常考试题及重点试题并给出了参考答案，针对性强，考研复习首选资料。

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一、简答题

1．蜗杆传动的主要失效形式有哪些？其设计计算准则是什么？

【答案】蜗杆传动的主要失效形式有:齿面胶合、点蚀和磨损。

蜗杆传动的设计计算准则是:按蜗轮齿面接触疲劳强度条件计算蜗杆传动的承载能力，并在选择许用应力时，适当考虑胶合和磨损等失效因素的影响。同时，对闭式蜗杆传动要进行热平衡计算，必要时进行蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算、蜗杆轴的强度计算和刚度计算。

2．蜗轮材料为锡青铜、铸铁或无锡青铜时，其承载能力分别取决于什么？为什么？

【答案】当蜗轮材料选得不同时，其失效形式不同，故其许用接触应力也不同。当蜗轮材料为锡青铜时，其承载能力按不产生疲劳点蚀来确定，因为锡青铜抗胶合能力强，但强度低，失效形式为齿面疲劳点蚀，其许用接触应力按不产生疲劳点蚀来确定。当蜗轮材料为铸铁或无锡青铜时，其承载能力主要取决于齿面胶合强度，因这类材料抗胶合能力差，失效形式为齿面胶合，通过限制齿面接触应力来防止齿面胶合，许用接触应力按不产生胶合来确定。

3．画出下图所示减速器Ⅱ轴（中间轴）的实际结构草图（包括怎么与机座联接和轴上所有零件），尺寸、比例不作要求。并简要说明轴系部件设计时应该注意的事项。

图

【答案】如下图所示：

图

4．带传动的弹性滑动与打滑的区别是什么？

【答案】（1）弹性滑动是由于带传动在工作时，带受到拉力后要产生弹性变形，但因紧边和

松边的拉力不同，带两边弹性变形也不同，故带与带轮轮缘之间发生相对滑动；而打滑是由于工作载荷过大，使带传动传递的有效圆周力超过了最大值而引起的。

（2）弹性滑动只发生在带由主、从动轮上离开前那一部分接触弧上，而打滑发生在相对于全部包角的接触弧上。

（3）弹性滑动是带传动正常工作时的固有特性，是避免不了的，而打滑则是传动失效，是可以避免的。

5．一对标准直齿圆柱齿轮传动，传动比为4,问:

①哪一个齿轮的齿根弯曲应力大，为什么？

②若大、小齿轮的材料、热处理硬度均相同，小齿轮的应力循环次数，则它们的许用弯曲应力是否相等，为什么？

【答案】①小齿轮的齿根弯曲应力大，因齿数少，其值就大。

②两齿轮的许用弯曲应力相等，因为定值。

6．试述蜗杆传动左、右手法则的用途，并判断下列各图未指示出的蜗杆、蜗轮的转向及螺旋线方向（图1中1轮为主动轮，2轮为从动轮）。

图1

【答案】蜗杆左、右手法则用来确定主动轮的转向、螺旋线与轴向力三者间的方向关系。

图2

7．利用齿轮齿面接触应力计算公式，说明在相同情况下斜齿轮比直齿轮具有更高的接触疲劳强度。

【答案】齿轮齿面接触应力的计算式为

直齿轮

斜齿轮

接触疲劳强度条件

从直齿轮和斜齿轮齿面接触应力计算式的比较可以看出，斜齿轮计算式中增加了一个螺旋角系数，以考虑螺旋角的增加对接触应力的影响，螺旋角系数是一个小于1的系数，所以在其他情况相同时，斜齿轮的接触应力将小于直齿轮的接触应力。

另外，斜齿轮的综合曲率半径（直齿轮的综合曲率半径），使斜齿轮的节点区域系数

（直齿轮的节点区域系数）；由于斜齿轮重合度中增加了轴向重合度，斜齿轮的重合度系数（直齿轮的重合度系数）；另外，斜齿轮传动的齿是逐渐进入和退出啮合，传动平稳，小，载荷系数咸小。

综上所述，相同情况下，斜齿轮具有更高的接触疲劳强度。

8．影响液体动压径向滑动轴承性能的主要参数有哪些？这些参数是如何影响滑动轴承性能的？

【答案】影响液体动压径向滑动轴承性能的主要参数有：长径比、相对间隙、润滑油的粘度、轴瓦与轴颈表面的不平度的平均值（影响许用最小油膜厚度）。

①长径比影响轴瓦上的压强、承载能力、最小油膜厚度、油的流量和温升。大，则轴瓦上压强小，轴承的承载能力大，最小油膜厚度大，但油的流量小，油的温升大，使油

的粘度变小。反之亦然。

②轴承的相对间隙增大，润滑油流量增加，温升将下降，摩擦功降低。相对间隙在一定范

围内增加时，使最小油膜厚度增大，超过这个范围再增加时，最小油膜厚度将减小。此外，增大后，轴颈与轴瓦间的间隙增大，运转精度要降低。反之亦然。

③润滑油的粘度高时，最小油膜厚度大，有较高的承载能力，但易发热，温升高。反之

亦然。

④轴瓦和轴颈表面不平度的平均值越小，最小油膜厚度的许用值越小，越

容易成立，即满足液体动压润滑的条件。反之亦然。

9．为什么在蜗杆传动中对每一个模数规定了一定数量的标准蜗杆分度圆直径d1？为什么国家标准规定的蜗杆头数z1中无3和5？d1的大小对蜗杆传动的效率有何影响？

【答案】因为切制蜗轮时用的是蜗轮滚刀，其齿形参数和直径尺寸等要求与该蜗轮配对啮合的蜗杆完全一致。但由式可知，在同一模数时，由于z 1及的变化，将有很多直径不同的蜗杆可供选择，这就要配备很多加工蜗轮的滚刀。为了减少加工蜗轮滚刀的数目，便于刀具的标准化，将d1定为标准值，即对应每一个模数规定了一定数量的标准蜗杆分度圆直径d1。国家标准规定的蜗杆头数z1中无3和5，也是为了减少标准滚刀数目。

d1的大小对蜗杆传动的效率有很大影响。因为蜗杆传动的总效率

，随的增大而提高，由可知，当z 1、m—定时，d1小，则大，提高；反之亦然。

10．螺栓组连接受力分析的目的是什么？在进行受力分析时，通常有哪些假设条件？

【答案】螺栓组连接受力分析的目的是确定受力最大螺栓及其受力大小。为简化计算，对螺栓组连接进行受力分析时，通常要做以下假设:

①被连接件是刚体。

②各个螺栓的拉伸刚度和剪切刚度相同（即各螺栓的材质、直径和长度相同），所受的预紧力都相同。

③螺栓的应变在弹性变形范围内。

11．花键连接的主要失效形式是什么？如何进行强度计算？

【答案】其主要失效形式是工作面被压溃（静连接）或工作面过度磨损（动连接）；静连接通常按工作面上的挤压应力进行强度计算，动连接则按工作面上的压力进行条件性的强度计算。

12．圆头、方头和单圆头普通平键各有何优缺点？分别用在什么场合？轴上的键槽是怎样加工的？

【答案】圆头和半圆头普通平键在槽中固定良好，但轴槽端部的应力集中较半圆头适合于轴端。圆头和半圆头普通平键轴土的键槽是用指状铣刀加工的。方头普通平键轴槽端部应力较小，但要用螺钉把键固定在键槽中。其轴槽是用盘形铣刀加工的。