2021年西安石油大学机械工程学院816机械设计基础考研强化模拟五套题

考研专业课精品资料第1页，共49页目录2021年西安石油大学机械学院816机械设计基础考研强化模拟五套题（一）.................22021年西安石油大学机械工程学院816机械设计基础考研强化模拟五套题（二）...............122021年西安石油大学机械工程学院816机械设计基础考研强化模拟五套题（三）...............212021年西安石油大学机械工程学院816机械设计基础考研强化模拟五套题（四）...............322021年西安石油大学机械工程学院816机械设计基础考研强化模拟五套题（五）...............41考研专业课精品资料第2页，共49页2021年西安石油大学机械工程学院816机械设计基础考研强化模拟五套题（一）说明：专业课强化使用。共五套强化模拟题，均含有详细答案解析，考研强化复习首选。一、填空题1．斜齿圆柱齿轮的齿形系数与齿轮参数:__________、__________、__________有关，而与__________无关。【答案】齿数z、变位系数、螺旋角；模数m2．低速、重载、不易对中处最好使用__________联轴器。【答案】万向3．当带有打滑趋势时，带传动的有效拉力达到__________，而带传动的最大有效拉力取决于__________、__________、__________三个因素。【答案】最大值，初拉力、小轮包角、摩擦系数4．有一单个紧螺栓连接，已知所受预紧力为，轴向工作载荷为F，螺栓的相对刚度为Cb/（Cb+Cm），则螺栓所受的总拉力F0=__________，而剩余预紧力=__________。若螺栓的螺纹小径为d1，螺栓材料的许用拉伸应力为，则其危险剖面的拉伸强度条件式为__________。【答案】5．滚子链是由滚子、套筒、销轴、内外链板所组成，其__________与__________之间，__________与__________之间分別用过盈配合连接；而__________与__________之间、__________与__________之间分别为间隙配合。【答案】销轴、外链板、套筒、内链板、滚子、套筒、套筒、销轴6．阿基米德蜗杆的螺旋面可在车床上用__________车刀加工，车刀刀刃为直线，加工时刀刃与__________在同一水平面内。在垂直于蜗杆轴线的剖面上，齿廓为__________线，在通过蜗杆轴线的剖面上，齿廓为__________线，犹如__________的齿廓，蜗轮是用与相配蜗杆具有同样尺寸（不考虑啮合时的径向间隙）的__________刀按__________原理切制加工的，所以，在中间平面上，阿基米德蜗杆与蜗轮的啮合相当于__________与__________齿轮的啮合。【答案】梯形、蜗杆轴线、阿基米德螺旋、直、直齿齿条、蜗轮滚、范成、直齿齿条、渐开线7．带传动不发生打滑的条件是__________，为保证带传动具有一定的疲劳寿命，应将带中的最大应力__________。【答案】8．在设计直动滚子从动件盘形凸轮机构的工作轮廓曲线时发现压力角超过了许用值，且轮廓曲线出现变尖现象，此时应采用的措施是__________。【答案】增大基圆半径二、判断题考研专业课精品资料第3页，共49页9．一般情况下，链传动瞬时传动比恒定。__________【答案】×10．为提高蜗杆的强度，应对蜗杆进行正变位。__________【答案】×11．温度和压强是影响油粘度变化的主要因素。对于一般滑动轴承，润滑计算只考虑温度影响，而忽略压强对粘度的影响是合理的。__________【答案】√12．一对圆柱齿轮，通常把小齿轮的齿宽做得比大齿轮宽一些，其主要原因是使传动平稳。__________【答案】×13．自锁机构即正行程效率0、反行程效率0的机构。__________【答案】√14．机械零件的剖面形状一定，若剖面的绝对尺寸增大，则其材料的疲劳极限将增大。__________【答案】×15．带的打滑和弹性滑动均是带传动的失效形式。__________【答案】×16．分度圆上的模数和压力角均为值的齿轮为标准齿轮。__________【答案】×三、简答题17．试述轴的直径大小是否仅仅决定于它的计算准则？轴上零件（轴承、联轴器等）对轴径的影响怎样考虑？【答案】轴上各段直径的确定，一般是先按类比法或根据传递的功率大小初步估算出轴的最小直径，再根据轴上零件的安装、定位、固定及装拆特点要求，确定其他各段轴的直径。考研专业课精品资料第4页，共49页18．如图1所示盘状转子上有两个不平衡质量，，，，，相位如图1所示。现用去重法来平衡，试求所需挖去质量的大小和相位（设挖去质量处的半径r=140mm）。图1【答案】不平衡质径积，；静平衡条件，作如图2所示质径积向量图，量得，则应加的平衡质量。题目中要求挖去质量，则欲挖去的质量应在矢量的反方向140mm处挖去1kg质量，如图2中虚线所示方向。图219．经校核发现轴的强度不够，可采取哪些措施？【答案】轴的强度不足时，可采取增大轴的截面积；改变材料类型；合理布置轴上零件；改进轴的结构；增大过渡圆角半径和用于开卸载槽等方法降低过盈配合处的应力集中程度。20．矩形花键有哪些定心方式？外径定心和内径定心各用在哪些场合？【答案】矩形花键采用小径定心方式，即外花键和内花键的小径作为配合表面。但也有用外径或侧面定心的方式，适用于毂孔表面硬度不高于40HRC，侧面定心因压力易于沿键长方向得到均匀分布，故使用于载荷较重的场合，但不能保证轴线的精确定心。考研专业课精品资料第5页，共49页21．滚动轴承的当量动载荷与基本额定动载荷有什么区别，当量动载荷超过基本额定动载荷时，该轴承是否可用？【答案】基本额定动载荷是指滚动轴承的基本额定寿命为106转时所能承受的载荷。当量动载荷是一个假想的恒定载荷，在这一载荷作用下，轴承寿命与在实际载荷作用下的寿命相等。对于径向接触轴承和向心角接触轴承，当量动载荷是径向载荷；对于轴向接触轴承，当量动载荷是轴向载荷。，当量动载荷超过基本额定动载荷时，轴承是否可用取决于轴承的静强度是否满足要求。若静强度满足要求，则轴承可用，但其使用寿命在理论上小于106转；否则，轴承不可用。22．齿轮的结构形式有哪些？如何选择？【答案】有4种:齿轮轴、实心式齿轮、腹板式齿轮、轮辐式齿轮。当齿轮的齿根圆到键槽底面的距离e很小时，用齿轮轴；当齿顶圆直径或高速传动且要求低噪声时，可采用的实心结构；对于齿顶圆直径时，可采用腹板式结构；对于齿轮直径时，采用轮辐式结构。四、计算题23．某齿轮变速箱中有两对标准直齿圆柱齿轮，双联主动齿轮1、3可分别与从动齿轮2、4相啮合，各齿轮齿数如图所示，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）当两对齿轮接触宽度相同时，列式说明哪一对齿轮接触疲劳强度高。（2）当齿轮对1、2的接触宽度时，且两对齿轮要求弯曲疲劳强度相等，齿轮对3、4的接触齿宽应为多少？附:两对齿轮的系数如下：弯曲载荷系数，接触载荷系数，；；。【答案】（1）3、4齿轮对的接触疲劳强度高。）2（考研专业课精品资料第6页，共49页所以应以1、4轮来计算弯曲疲劳强度。即24．下图所示的单缸卧式煤气机，具有两个半径为600mm的飞轮A和B。已知曲柄半径R=250mm及折算到曲柄销的不平衡量为500N，试求在两飞轮上各装的平衡重量和。图【答案】（1）在平衡基面A上：（2）在平衡基面B上：由故方向S在同一平衡基面上。25．有两对标准直齿圆柱齿轮传动，已知:第一对齿轮的，，齿宽；第二对齿轮的，，齿宽。已知两对齿轮的材料、热处理硬度相同，齿轮的加工精度、齿面粗糙度均相同，工况也一样，按无限寿命计算并忽略的乘积及重合度的影响。（1）按接触疲劳强度求该两对齿轮传递的转矩的比值。考研专业课精品资料第7页，共49页（2）按弯曲疲劳强度求该两对齿轮传递的转矩的比值^。【答案】因为直齿圆柱齿轮接触强度和弯曲强度计算式为而根据题意知，对于两对齿轮，其强度计算公式两对齿轮均对应相等，可略去不计。于是有:（1）求接触强度时的即两对齿轮传递的转矩相等。（2）求弯曲强度时的即第一对齿轮传递的转矩为第二对齿轮的2.04倍。26．如下图所示为蜗杆轴，其转速n=1440r/min；间歇工作，有轻微振动，，常温下工作，。采用一端固定（一对7209C型角接触球轴承正安装），一端游动（由一个6209型深沟球轴承）支承。轴承所受的径向负荷，，蜗杆作用在轴的轴向负荷，要求蜗杆轴承寿命。试校核固定端的轴承是否满足寿命要求。附:7209C型角接触球轴承有关参数：，双列轴承，N，且图【答案】如下图所示。考研专业课精品资料第8页，共49页图求固定端的轴承寿命：满足寿命要求。27．圆锥-圆柱齿轮减速器如下图所示。已知直齿锥齿轮的齿数z1=27、z2=82，大端模数m=3mm，齿宽b=35mm，小锥齿轮转速n1=960r/min，传递功率P1=5.1kW；斜齿圆柱齿轮的齿数，法面模数，法面压力角，中心距a=405mm。试求：图（1）锥齿轮传动的锥顶距只，分度锥顶角、，小齿轮齿宽中点分度圆直径。（2）斜齿圆柱齿轮的螺旋角，两齿轮的分度圆直径。（3）确定小锥齿轮转向，使中间轴上两齿轮的轴向力方向相反。（4）计算齿轮2、齿轮3所受的力，并按（3）中确定的转向，在图中画出各个分力的方向。【答案】（1）锥顶距沢分度锥顶角小齿轮齿宽中点分度圆直径（2）求斜齿圆柱齿轮的螺旋角考研专业课精品资料第9页，共49页斜齿圆柱齿轮分度圆直径（3）小锥齿轮的转动方向如下图所示，可使中间轴上两齿轮的轴向分力方向相反。（4）计算齿轮2、3所受的力即，，，它们的方向见下图。所以它们的方向见下图。图五、结构设计与改错题考研专业课精品资料第10页，共49页28．指出下图中的结构错误（在有错处画编号），并在另一侧画出其正确结构图^（齿轮油润滑，轴承脂润滑）图【答案】正确结构如下图所示。图29．请指出图1中轴系结构的错误，并提出改正意见。图1要点分析:轴的结构设计。【答案】（图2）①两个轴承端盖与箱体接触面间应有调整垫片；②箱体上与端盖的接触面应铸有凸台，以减小加工面；③轴端太长，可与轴承左端面平齐或略长；④没有必要设置套筒，可改为外径不超过内圈厚2/3的台阶，靠轴肩给轴承定位；.⑤齿轮与轴之间应有键联接；⑥与齿轮配合的轴头长度应比齿轮宽度短1〜2mm；⑦套筒、轴肩髙度应低于轴承内圈高度，否则轴承无法拆卸；考研专业课精品资料第11页，共49页⑧轴承内外圈剖面线方向应相同；⑨应有轴承安装台阶；⑩透盖与轴之间应有间隙，且应有密封毡圈；⑪右轴承端盖外端面中部应内凹，以减少加工面，且轴承盖应有退刀槽；⑫联轴器与透盖不能接触，联轴器应右移，以保证旋转件与固定件留有适当距离；⑬联轴器与轴间应有轴肩定位，与其配合段轴径应减小；⑭联轴器与轴间应有键联接，且应与⑤处键在一条线上；⑮轴右端面不应超出联轴器端面，应缩进1〜2mm；⑯某些类型联轴器应画联轴孔的中心线；⑰剖分式箱体的结合面不需打剖面线。答图2考研专业课精品资料第12页，共49页2021年西安石油大学机械工程学院816机械设计基础考研强化模拟五套题（二）说明：专业课强化检测使用。共五套强化模拟题，均含有详细答案解析，考研强化复习首选。一、填空题1．带传动的设计准则是：在保证带传动不产生__________的条件下，具有足够的__________。【答案】打滑；疲劳强度2．润滑油的最主要性能指标是__________，而润滑脂的最主要性能指标是__________。【答案】粘度、锥入度3．常用螺纹的类型主要有__________、__________、__________、__________和__________。【答案】普通（三角）螺纹、管螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹4．机械效率等于__________功与__________功之比，它反映了__________功在机械中的有效利用程度。【答案】输出、输入、输入5．平底垂直于导路的直动从动件盘形凸轮机构中，其压力角等于__________。【答案】零6．链传动设计中，当载荷大、中心距小、传动大时，宜选用__________节距__________排链。【答案】小；多7．滚子链的结构由__________、__________、__________、__________和__________等组成。【答案】内链板、外链板、滚子、套筒、销轴8．在设计轴承组合时，为便于拆卸轴承外圈，应留出__________，或在壳体上做出放置__________。【答案】拆卸高度；拆卸螺钉的螺孔二、判断题9．在平底从动件凸轮机构中，不允许出现有内凹轮廓。__________【答案】√10．在蜗杆传动中，蜗杆轴线和连心线构成的平面称为中间平面。__________【答案】√11．机构急回运动的相对程度，通常用行程速比系数K来衡量，当K=1时表明该机构具有急回运动特性。__________【答案】×12．在中心距不变的情况下，提高一对齿轮接触疲劳强度的有效方法是尽量增大模数。__________【答案】×考研专业课精品资料第13页，共49页13．滚动轴承6203的轴承内径d=3x5mm=15mm。__________【答案】×14．根据渐开线的性质，基圆之内没有渐开线，所以渐开线齿轮的齿根圆必须设计得比基圆大。__________【答案】×15．动压润滑向心滑动轴承中，最小油膜厚度处的油膜压力为最大。__________【答案】√16．普通平键的设计中，若采用一个平键时，强度不够，就应该采用两个按180°对称布置的平键。__________【答案】√三、简答题17．在对过盈连接进行验算时，若发现包容件或被包容件的强度不够时，可采取哪些措施来提高连接强度？【答案】主要采取以下几种措施来提高连接强度。（1）增大配合处的结构尺寸，从而可减小过盈量，降低连接件中的应力；（2）增大包容件和包容件的厚度，可提高连接强度；（3）改用高强度的材料；（4）提高配合面的摩擦系数，从而减小过盈量。18．动压轴承的承载量系数的意义是什么？【答案】动压轴承的承载量系数是轴承的总载荷与相对偏心距、包角和长径比的函数。该系数是表示这些因素综合影响的参数，它是一个无量纲数。19．为什么在圆柱蜗杆传动的承载能力计算中通常只对蜗轮的承载能力进行计算？【答案】蜗杆传动中，由于蜗杆和蜗轮材料选择的差异，点蚀、胶合和磨损等失效首先发生在蜗轮上。因此蜗杆传动的强度计算，主要包括蜗轮齿面的接触强度计算和轮齿的弯曲强度计算。20．为了提高散热能力，蜗杆传动的风扇应安装在蜗杆轴上还是蜗轮轴上？为什么？若风扇装在蜗杆轴上，箱体上的散热片应如何布置？【答案】为了提高散热能力，蜗杆传动的风扇应安装在转速高的蜗杆轴上，因为转速越高，风扇的散热能力越强。若风扇安装在蜗杆轴上，则箱体上的散热肋应平行于蜗杆轴线的方向布置，有利于风扇产生的气流流动。21．如图所示，分别用箭头指出工作面，并在图下方标出键名称。图【答案】考研专业课精品资料第14页，共49页图22．何谓失效？机械零件的失效形式有哪些？【答案】机械零件由于某些原因丧失工作能力或达不到设计要求的性能时，称为失效。其主要失效形式如下。（1）断裂当零件在外载荷作用下，由于某一危险剖面上的应力超过零件的强度极限时，将发生断裂；或者当零件在循环变应力重复作用下，由于危险截面上的应力超过零件的疲劳极限而发生的疲劳断裂。断裂是一种严重的失效形式，它不但会使零件失效，有时还会导致严重的人身及设备事故，是大多数机械零件的一种失效形式。（2）过量弹性变形机械零件受载时，必然会发生弹性变形，但过量的弹性变形会使零件或机器不能正常工作，有时还会造成较大振动，致使零件损坏。例如，机器主轴产生过大的弹性变形，轴颈将在轴承中倾斜，若轴上装有齿轮，则势必造成齿轮受载不均匀而影响正常工作。（3）塑性变形当零件过载时，塑性材料还会发生塑性变形。这会造成零件的尺寸和形状改变、破坏零件与零件间的相互位置和配合关系，使零件或机器不能正常工作。例如，齿轮整个轮齿发生塑性变形就会破坏正确啮合条件，在运转过程中会产生剧烈振动和大的噪声，甚至无法运转。（4）零件的表面失效绝大多数零件都与别的零件发生静的或动的接触和配合关系。载荷作用于表面、摩擦和磨损发生在表面、环境介质也包围着表面，因此表面失效是很多机械零件的主要失效形式。零件的表面失效主要是磨损、疲劳点蚀和腐蚀等。零件失效后会增大摩擦，增加能量消耗，破坏零件的工作表面，最终造成零件报废。（5）破坏正常工作条件引起的失效有些零件只有在一定的工作条件下才能正常地工作。例如在带传动中，若传递的载荷超过了带与带轮接触面上产生的最大摩擦力，就会产生打滑现象，使传动失效；在高速转动件中，若其转速与转动件系统的固有频率相同，就会发生共振现象，使振幅增大，以致引起断裂失效。四、分析计算题23．如图所示机构中，已知z1=17，z2=20，z3=85，z4=18，z5=24，z6=21，z7=63。试求：（1）当n1=10001r/min，n4=10000r/min时，np等于多少？（2）当n1=n4时，np等于多少？（3）当n1=10000r/min，n4=10001r/min时，np等于多少？考研专业课精品资料第15页，共49页图【答案】（1）轮系分解此轮系由两部分组成:齿轮1、齿轮2、齿轮3组成定轴轮系；齿轮4、齿轮5、齿轮6、齿轮7和由齿轮3引出的导杆H构成周转轮系。如下图所示，转化轮系的传动比方向确定由其上的虚线箭头确定。解图（2）分列传动比方程及关系式对于齿轮1、齿轮2、齿轮3构成的定轴轮系，有①对于齿轮4、齿轮5、齿轮6、齿轮7和由齿轮3引出的导杆H构成周转轮系，有②联立上述公式解得①当n1=10001r/min，n4=10000r/min时，可得P的转向和齿轮1的转向相同；②当化n1=n4时，np=0；③当n1=10000r/min，n4=10001r/min时，可得P的转向和齿轮1的转向相反。考研专业课精品资料第16页，共49页24．如下图所示为两级斜齿圆柱齿轮减速器，已知条件如图所示。试问：（1）低速级斜齿轮的螺旋线方向应如何选择才能使中间轴上两齿轮上所受的轴向力相反？（2）低速级小齿轮的螺旋角应取多大值，才能使轴上轴向力相互抵消？（注:齿轮轴向力可按计算）图【答案】（1）轴上大、小齿轮均为左旋。（2）若要求轴上轮1、2的轴向力能互相抵消，则必须满足即由中间轴的力矩平衡，得则，得则25．图1所示非均质转子中，已知偏心质量为，，；它们的位置半径为；轴向分布尺寸为，，，=340mm；角度参数为：，，。取平衡的配重基面为I和n，配重质量的质心回转半径为。试求平衡配重质量和的大小和平衡方位（允许采用图解法或解析法求解）。【答案】质径积分解：考研专业课精品资料第17页，共49页图1平衡基面Ⅰ、Ⅱ上的质径积矢量平衡方程：取画平衡基面Ⅰ、Ⅱ上的质径积矢量多边形如图2所示。由图得：方向角方向角图2考研专业课精品资料第18页，共49页26．如图1所示轮系，已知各轮齿数为：，，，=100，，各齿轮模数相同。求传动比。图1【答案】利用同心条件：对于齿轮及系杆H组成行星轮系有：（1）对于齿轮（系杆）H及齿轮4组成定轴轮系有：（2）由式（1）及式（2）得：计算结果为负，说明齿轮1的转向与齿轮4的转向相反。27．单根带传递的最大功率，小带轮直径，小带轮包角，带和带轮间的当量摩擦系数，试确定带传动的最大有效拉力、紧边拉力和张紧力。【答案】求带运动的速度因为，故五、结构设计与改错题考研专业课精品资料第19页，共49页28．指出下图中轴承部件组合设计的错误并改正之。图【答案】题中图的轴承部件组合设计的错误之处如下：（1）①、②处缺键连接结构。（2）③处与齿轮配合的轴段长了。（3）④处安装半联轴器，轴上少定位轴肩。（4）⑤处轴承端盖与轴颈间无间隙，无密封件。（5）⑥处机体上加工表面与非加工表面没区分开。（6）⑦处轴承端盖上无退刀槽，机体上轴承座孔上无倒角。（7）⑧处少为减少加工面设计的凹坑。（8）⑨处轴颈太长。（9）⑩处轴上无轴肩。（10）⑪处少挡油板。（11）⑫处少调整垫片。（12）⑬处转动的半联轴器与固定不动的轴承端盖接触了。（13）⑭处套筒太厚了，不能满足轴承的安装尺寸要求。（14）⑮处轴承端盖内壁无起模斜度。（15）⑯处齿轮两端面相对于机体内壁的距离不相等。正确结构如下图所示。图考研专业课精品资料第20页，共49页29．试指出图1中结构不合理的地方，并予以改正。图1轴系结构【答案】改正后的轴系结构如图2所示。图2改正后的轴系结构图考研专业课精品资料第21页，共49页2021年西安石油大学机械工程学院816机械设计基础考研强化模拟五套题（三）说明：专业课强化检测使用。共五套强化模拟题，均含有详细答案解析，考研强化复习首选。一、填空题1．代号315的滚动轴承的内径是__________，直径系列是__________。【答案】75mm；3（中系列）2．蜗杆导程角的旋向和蜗轮螺旋线的方询应__________。【答案】相同3．对于不转动或摆动的轴承，常发生塑性变形破坏，则主要应进行__________计算。【答案】静强度4．机械零件的表面强度主要是指__________、__________及__________。【答案】表面接触强度、表面挤压强度、表面磨损强度5．钢制齿轮，由于渗碳淬火后热处理变形大，一般需经过__________加工，否则不能保证齿轮精度。【答案】磨齿6．齿轮传动总效率主要由__________、__________和__________组成。【答案】啮合效率；搅油效率；轴承效率7．要求一对外啮合渐开线直齿圆柱齿轮传动的中心距略小于标准中心距，并保持无侧隙啮合，此时应采用__________传动。【答案】负8．只承受弯矩的轴，称为__________。【答案】心轴二、判断题9．为了保证带的工作面与带轮轮槽工作面之间的紧密贴合，轮槽的夹角应略小于带的夹角。__________【答案】√10．刚性联轴器在安装时要求两轴严格对中，而挠性联轴器在安装时则可以不必考虑对中问题。__________【答案】×11．根据渐开线性质一基圆内无渐开线，所以渐开线齿轮的齿根圆必须设计比基圆大。__________【答案】×12．在机械传动中，一般带（三角带）传动应放在传动的高速级。__________【答案】√考研专业课精品资料第22页，共49页13．带速越高，离心应力越大，因此常将带传动布置在多级传动的低速级。__________【答案】×14．在传动系统中，皮带传动往往放在高速级是因为它可以传递较大的转矩。__________【答案】×15．在带（三角带）传动中，要求小带轮的直径不要过小，主要是为了保证带中离心应力不要大。__________【答案】×16．角接触轴承的接触角越大，表示其能承受的轴向载荷就越大。__________【答案】√三、简答题17．直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、直齿圆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，法面模数与端面模数相等,故取端面模数（或称法面模数）为标准值。斜齿圆柱齿轮取其法面模数为标准值。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，端面模数大于法面模数，强度计算中应取其齿廓最小的截面参数,故取其法面模数为标准值。直齿圆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，所以在计算直齿圆锥齿轮几何参数时，以大端为标准值。18．绘出径向滑动轴承的摩擦特性曲线，并介绍摩擦因数变化的规律。【答案】滑动轴承中的摩擦力是轴面与油粘剪应力的积分和，可由数值积分而得。轴承中的摩擦系数是摩擦力与径向力之比。也与、和有关。将摩擦因数与（称摩擦特性数，实混合润滑际上就是索氏数，因轴承尺寸一定，则和均一定）绘成曲线，可得轴承摩擦特性曲线，如图所示。它由实验而得，它分边界润滑、混合润滑和液体润滑，这个顺序是启动过程，逆向则是停车过程。在液体润滑状态下轴承运行是稳定的。如突然增大，则减小，沿曲线下滑而减小，温升减少，增大，则又回并。如果在曲线左边部分的非液体摩擦区，则很不稳定。如突然增大，则减小，沿曲线上升而増大，温升便增大，减小，则将继续减小，使摩擦磨损加大，直至失效。考研专业课精品资料第23页，共49页19．如何确定用于蜗杆传动润滑的润滑油黏度及润滑方式？【答案】润滑对蜗杆传动来说，具有特别重要的意义。因为当润滑不良时，传动效率将显著降低，并且会带来剧烈的磨损和产生胶合破坏的危险，所以往往采用黏度大的矿物油进行良好的润滑，在润滑油中还常加入添加剂，使其提高抗胶合能力。蜗杆线速度小于5〜10m/s的蜗杆传动用油池浸油润滑。为减小搅油损失，下置式蜗杆不宜浸油过深。蜗杆线速度大于4m/s时，常将蜗杆置于蜗轮之上，形成上置式传动，由蜗轮带油润滑。若蜗杆线速度为10〜15m/s，则应采用压力喷油润滑（压力为0.1〜0.3MPa）。20．轴上零件的轴向固定的常用方法有哪些？试以草图表示，并说明其适用场合。【答案】轴上零件轴向固定的常用方法有：轴肩固定、弹性卡圈固定、圆螺母固定、轴端挡板固定、销固定、紧定螺钉固定和套筒固定等，如下图所示。弹性挡圈和紧定螺钉适合于轴向力很小时，轴端挡圈适合于轴端，套筒不适合于长轴段，而圆螺母可以。图21．滑动螺旋传动和滚动螺旋传动的特点各是什么？【答案】滑动螺旋结构简单，便于制造，易于自锁，但其主要缺点是摩擦阻力大，传动效率低（一般为30%~40%），磨损快，传动精度低等。相反，滚动螺旋和静压螺旋的摩擦阻力小，传动效率高（一般为90%以上），但结构复杂，特别是静压螺旋还需要供油系统，因此只有在高精度、高效率的重要传动中才宜采用，如数控、精密机床，测试装置或自动控制系统中的螺旋传动等。考研专业课精品资料第24页，共49页22．比较滑动轴承与滚动轴承的特点和应用场合。【答案】笼统地说，滑动轴承多用于两种极端情况:一是不常运转或低速、轻载、不重要的情况，如手动机械和简单的农业机械等，可用非液体滑动轴承，因为它结构简单、成本低、摩擦大、效率低。另一种情况是高速、重载、高精度的重要机械，如水轮机、汽轮机、内燃机、轧钢机、电机等，常采用液体摩擦滑动轴承，因为它摩擦小、效率蒿、承载能力大、工作平稳、能减振缓冲，但设计、制造、调整、维护要求高、成本高。滚动轴承多用于一般机械。四、分析计算题23．如图所示，已知在同一平面内的三个偏心质量分别为、=2kg、，它们的向径分别为、、，方位如图1所示。如果把平衡质量放在半径为处，试求其平衡质量的大小和安装方向。图1【答案】因为，已知及的大小和方向，取，作题解如图2所示。则的方位如图2所示。考研专业课精品资料第25页，共49页图224．用齿条刀具加工直齿圆柱齿轮，刀具的参数为m=2mm，，，，刀具移动的速度，齿轮毛坯的角速度，毛坯中心到刀具中线的距离L=40mm，试求被加工齿轮的齿数z、变位系数、齿根圆半径和基圆半径。【答案】如图所示，被加工齿轮的齿数取决于刀具与轮坯的相对运动；被加工齿轮的分度圆齿厚（是否变位）取决于刀具与轮坯的相对位置。图25．如图1所示为一开式蜗杆传动手动绞车机构。已知m=10，d1=90mm，z1=1，z2=63，D=400mm。蜗杆蜗轮间当量摩擦系数（不计轴承摩擦损失），起重时作用于手柄之力F=200N。试求:（1）蜗杆分度圆导程角，此机构是否自锁？（2）起重、落重时蜗杆转向（各用一图表示）。（3）起重、落重时蜗杆受力方向（用三个分力表示）。（4）起重时最大起重量及蜗杆受力（用三个分力表示），重物的重力为W。考研专业课精品资料第26页，共49页图1【答案】（1）机构可以自锁。（2）（3）如图2所示。起重落重解图2（4）考研专业课精品资料第27页，共49页26．在下图所示的曲柄滑块机构中，已知各构件的尺寸为，=400mm，连杆2的质量，质心在=处；滑块3的质量，质心在点C处；曲柄1的质心与点A重合。今欲利用平衡质量法对该机构进行平衡。试问若对机构进行完全平衡和只平衡滑块3处往复惯性力的50%时，需加多大的平衡质量（取）及平衡质量应加在什么地方？图【答案】（1）完全平衡。需两个平衡质量，各加在连杆点和曲柄点处的平衡质量大小为（2）部分平衡。需一个平衡质量，应加在曲柄延长线上点处。平衡质量的大小用B、C为代换点将连杆质量作静代换得故平衡质量为3）两种平衡方法各需加的总平衡质量（表1）表1考研专业课精品资料第28页，共49页27．在下图所示的轮系中，已知，，，，齿轮1的转速，求系杆H的转速的大小和方向。图【答案】先用反转法求转化轮系的传动比由于则系杆H的回转方向与齿轮1的回转方向相同。五、结构设计与改错题考研专业课精品资料第29页，共49页28．指出图示轴系的结构错误或不合理之处，并简要说明理由（齿轮采用油润滑，轴承采用脂润滑）。图【答案】见下图。图考研专业课精品资料第30页，共49页29．指出图示轴系中的错误结构，并改正。图【答案】轴系错误之处：（1）两轴承盖与箱体接合面缺调整垫片。（2）两轴承盖缺砂轮越程槽。（3）轴承安装方式应改为正安装。（4）左轴承内圈定位台肩过高，无法拆卸轴承。（5）左轴承处弹性挡圈多余。（6）左轴承处不应该有键。（7）齿轮两侧都是台肩，无法安装。（8）齿轮处缺键。（9）齿轮处轴段长度应小于轮毂宽度。（10）轴承外圈与座孔的配合标注错误，只需标注座孔公差等级即可，如改为。（11）轴承内圈与轴颈的配合标注错误，只需标注轴颈公差等级即可，如改为。（12）右轴承右侧缺工艺台阶，使得轴承装配行程太长。（13）透盖孔壁不应与轴接触，应使透盖孔径该处大于轴的直径。（14）右端联轴器与透盖距离过近。（15）右端联轴器左侧缺轴向定位。（16）右端联轴器轮毂缺键槽。（17）右端联轴器处键过短。改正后轴系结构：改正后的图考研专业课精品资料第31页，共49页考研专业课精品资料第32页，共49页2021年西安石油大学机械工程学院816机械设计基础考研强化模拟五套题（四）说明：专业课强化检测使用。共五套强化模拟题，均含有详细答案解析，考研强化复习首选。一、填空题1．离合器按其工作原理可分为__________和__________，而按其离合方式可分为__________和__________两种。【答案】啮合离合器；摩擦离合器；操纵式离合器；自动式离合器2．在斜齿圆柱齿轮传动中，螺旋角既不宜过小，也不宜过大，因为过小.会使得__________，而过大又会使得__________。因此，在设计计算中，的取值应为__________，__________可以通过调整来进行圆整。【答案】斜齿轮的特性难于体现；轴向力过大；8°〜20°；中心距3．其他条件不变，若球轴承的基本额定动负荷增加1倍，则该轴承的基本额定寿命增至原来的__________。【答案】8倍4．螺旋弹簧在外加负荷P的作用下，材料横切面上的剪应力是由__________和__________两部分组成。【答案】剪切应力、扭切应力5．蜗杆传动中，已知蜗杆分度圆直径d1，蜗杆螺旋线方向为右旋，头数为z1蜗杆的直径系数为q，蜗轮齿数为z2，模数为m，压力角为。则传动比=__________，蜗轮分度圆直径d2=__________，蜗杆导程角=__________，蜗轮螺旋角=__________，蜗轮螺旋线方向为__________。【答案】z2/z1、mz2、arctan（z1m/d1）、、右旋6．蜗杆传动的材料配对一般为钢制蜗杆（表面淬火）与青铜蜗轮，因此在动力传动中，应当由__________的强度来决定蜗杆传动的承载能力。【答案】蜗轮7．零件刚度的计算准则是__________。【答案】限制零件的弹性变形量不得超过许用值8．在进行轴承组合设计时，应考虑有利于轴承装拆，以便在装拆过程中__________。【答案】不至于损坏轴承和其他零件二、判断题9．机械零件的强度和刚度等性能通常采用额定载荷进行计算。__________【答案】×10．平键联接结构简单、装拆方便、对中性好，但不能承受轴向力。__________【答案】√考研专业课精品资料第33页，共49页11．普通螺栓联接中的螺栓受横向载荷时只需计算剪切强度和挤压强度。__________【答案】×12．受纯径向载荷作用的深沟球轴承，其半圈滚动体不承载，而另半圈的各滚动体承受不同的载荷。__________【答案】√13．圆柱形螺旋压缩弹簧，当弹簧受轴向载荷时，弹簧丝截面的应力为弯曲应力。__________【答案】×14．单列向心球轴承只能承受径向力。__________【答案】×15．采用滚动轴承轴向预紧措施的主要目的是提高轴承的承载能力。__________【答案】×16．滚动轴承6065的数字0为宽度系列代号。__________【答案】×三、简答题17．何谓静应力与变应力？反映变应力的主要参数有哪些？它们之间的关系如何？【答案】大小和方向不随时间变化或变化缓慢的应力称为静应力，如解图a所示；大小和方向随时间变化的应力称为变应力，如解图b所示。解图表示变应力的基本参数有5个，即最大应力、最小应力、平均应力、应力幅（见解图c）和循环特征。它们之间的关系是：18．齿轮有哪些失效形式？对每种失效形式可以分别采用哪些防止失效的措施？【答案】齿轮的主要失效形式有轮齿的折断、齿面疲劳点蚀、齿面磨损、齿面胶合和塑性变形5种。防止齿轮失效的措施有:最主要的措施是齿轮有足够大的尺寸（模数、直径、齿宽），在不改变这些尺寸的前提下:（1）为避免轮齿折断:可适当增大齿根圆角半径以减小应力集中；合理提高轮齿的制造精度和安装精度；正确选择材料和热处理方式以及对齿根部位进行喷丸、碾压等强化处理。（2）为提高齿面抗点蚀能力:可提高齿面硬度；降低齿面结构中的粗糙度；合理选用润滑油粘度等。考研专业课精品资料第34页，共49页（3）为避免或减轻齿面磨损:可改善密封和润滑条件，提高齿面硬度，但改用闭式齿轮传动则是避免齿面磨损的最有效办法。（4）提高齿面抗胶合能力的方法有:减小模数，降低齿高，降低滑动系数；提高齿面硬度和降低齿面粗糙度；釆用齿廓修形，以减少啮入冲击；采用抗胶合能力强的齿轮材料和加入极压添加剂的润滑油等。（5）为防止或减轻轮齿的塑性变形，可适当提高齿面硬度和润滑油粘度。19．滚动轴承如何形成永久变形的？【答案】当轴承转速很低或间歇摆动时，在很大的静载荷或冲击载荷作用下，使滚动体和滚道接触处产生永久变形，滚道表面形成凹坑，滚动体表面变平。20．某一转轴上各零件的结构及位置如下图所示，试设计该轴的外形和轴上零件的轴向固定，并给出各段轴的直径。1-联轴器；2-圆锥滚子轴承；3-圆柱齿轮【答案】如下图所示。图考研专业课精品资料第35页，共49页21．过盈连接中采用液压拆卸方法的目的是什么？拆卸的原理是什么？【答案】采用液压法的目的是保证多次装拆后配合表面不会损伤，仍有良好的紧固性；拆卸原理是在配合面注入高压油，以增大包容件的内径，缩小被包容件的外径，从而使连接便于拆开，并减小配合面的擦伤。22．已知连杆两位置（为活动佼链点）及固定铰链点，如下图1所示。要求活动铰连点在线上，铰边点处压力角为30°，试设计铰链四杆机构。【答案】①连，作中垂线;再作，与垂线交于点，即固定铰链点。②连，作中垂线，交的中垂线于点，即连杆的转动极点。③过作直线交于点，延长交于点，过点作，交于点;再取中点，连，并延长交直线于点。④过点作垂线，分别交和直线上点。则和为铰链四杆机构的两个位置，如下图2所示。图1图2四、分析计算题23．一对斜齿圆柱标准齿轮外啮合传动，已知，，，，。试求:（1）螺旋角；（2）两轮的分度圆直径；（3）两轮的齿顶圆直径。【答案】（1）螺旋角为（2）两轮的分度圆直径为（3）两轮的齿顶圆直径为考研专业课精品资料第36页，共49页24．如下图，某螺栓联接的预紧力为QP=15000N，测得此时螺栓伸长，被联接件缩短。在交变轴向工作载荷作用下，如要求残余预紧力不小于9000N，试求：（1）所允许交变轴向工作载荷的最大值；（2）嫘栓与被联接件所受总载荷的最大与最小值。【答案】（1）己知预紧力，残余预紧力设工作拉力为F，则：总拉力（2）总拉力当F在0~F之间变化时，总拉力在之间变化。故：考研专业课精品资料第37页，共49页25．一单头蜗杆传动，已知蜗轮的齿数z2=40，蜗杆的直径系数q=10，蜗轮分度圆直径d2=200mm。试求:（1）模数m、轴向周节九Pa1，蜗杆分度圆直径d1，中心距及传动比；（2）若当量摩擦系数，求蜗杆、蜗轮分别为主动件时的效率及；（3）若改用双头蜗杆，其又为多少？（4）从效率与的计算中可得出什么结论？【答案】（1）模数:（2）周节:（3）蜗杆直径:（4）传动比:（5）中心距:（6）计算效率如下。①单头蜗杆传动蜗杆为主动时蜗轮为主动时②对双头蜗杆传动蜗杆为主动时蜗轮为主动时（7）通过对不同头数的蜗杆主动或是蜗轮主动时的效率计算，可知:①双头蜗杆的效率比单头蜗杆高；考研专业课精品资料第38页，共49页②相同条件下，蜗杆主动的效率比蜗轮主动时的效率高。26．在下图所示轮系中，已知，，，齿轮的转速。求系杆H的转速的大小和方向。图【答案】先求解定轴轮系，其传动比为求解周转轮系，其转化轮系传动比为由于则由于系杆H的转速为系杆H的回转方向与齿轮1的回转方向相反考研专业课精品资料第39页，共49页27．设有一对标准直齿圆柱齿轮，已知齿轮的模数为m=5mm，小、大齿轮的参数分别为:应力修正系数，；齿形系数，；许用应力，，并算得小齿轮的齿根弯曲应力。试问：（1）哪一个齿轮的弯曲疲劳强度较大?（2）两齿轮的弯曲疲劳强度是否均满足要求？【答案】（1）由且因71.886>71.272,故小齿轮的弯曲疲劳强度大。（2）已知，故小齿轮的弯曲疲劳强度满足要求。而结论:两齿轮的弯曲强度均满足要求。五、结构设计与改错题28．齿轮轴系结构改错。（在图中标出错误处，并说明错误原因）。【答案】①两键应在同一方向②键多余③装齿轮轴段过长，定位不可靠④两轴承应反向安装⑤缺定位轴肩⑥缺内壁线⑦缺调节垫片⑧剖面线应反向打考研专业课精品资料第40页，共49页29．请指出下图结构中的错误，并改正。图【答案】现齿侧凸缘最大直径与齿根圆直径相同，链条要被垫起，不能正确啮合考研专业课精品资料第41页，共49页2021年西安石油大学机械工程学院816机械设计基础考研强化模拟五套题（五）说明：专业课强化检测使用。共五套强化模拟题，均含有详细答案解析，考研强化复习首选。一、填空题1．已知直齿锥齿轮主动小齿轮所受各分力分别为：，，=539N，若忽略摩擦力，则=__________，=__________，=__________。【答案】1628N；539N；246N2．设计软齿面圆柱資轮传动时，应取小齿轮的齿面硬度__________大齿轮的齿面硬度；小齿轮的齿宽__________大齿轮的齿宽。【答案】高于；大于3．链传动中，p表示链节距、z表示链轮的齿数。当转速一定时，要减轻链传动的动不均匀性和动载荷，参数选取时应使__________。【答案】p较小；z较大4．从所受的载荷可知，自行车__________轴的类型是心轴。【答案】前后轮5．在由齿轮传动、V带传动、链传动组成三级传动中，带传动宜放在__________级，链传动宜放在__________级。【答案】高速；低速6．闭式软齿面（硬度≤350HBW）传动中，齿面疲劳点蚀通常出现在__________处；其原因是该处：__________；__________；__________。【答案】齿面节线附近的齿根部分；单对齿啮合时大；相对滑动速度低，不易形成油膜；油挤入裂纹使裂纹受力扩张7．选择滑动轴承润滑用油时，对液体摩擦轴承主要考虑油的__________；对非液体摩擦轴承主要考虑油的__________。【答案】黏性（黏度）；油性8．设计带传动时，通常应满足小带轮直径，其目的是__________。【答案】避免带的弯曲应力过大而使寿命降低二、判断题9．润滑油运动黏度的单位是N·S/m2。__________【答案】×10．计算载荷通常是额定载荷乘以不同的影响系数。__________【答案】√11．滚动轴承的游隙增大，承载的滚动体数量减小，轴承的承载能力将会下降。__________【答案】√考研专业课精品资料第42页，共49页12．经过热处理的齿面是硬齿面，未经热处理的齿面是软齿面。__________【答案】×13．蜗杆传动中，蜗轮法面模数和压力角为标准值。__________【答案】×14．为减小直动尖顶从动件盘状凸轮机构压力角，凸轮的偏心距与推程时凸轮、推杆间的相对瞬心应位于凸轮转轴的异侧。__________【答案】×15．链条的节数宜采用5的倍数。__________【答案】×16．半圆键对轴强度的削弱大于平键对轴强度的削弱。__________【答案】√三、简答题17．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。因为斜齿圆柱齿轮传动的轮齿是逐渐进入啮合和脱离啮合的，传动比较平稳，适用于高速传动。同时，高速级传递的扭矩较小，斜齿轮产生的轴向力也较小，有利于轴承部件的设计。18．绘制一摆动导杆机构并标出曲柄长度与机架长度的比值。要求：（1）使其行程速比系数为2;（2）并标出机构在极限位置时的压力角。【答案】,图考研专业课精品资料第43页，共49页19．说明下图所示机构的组成原理，并判别该机构中所含杆组的级别以及机构的级别。如改选构件5为主动件，试问组成此机构的基本杆组是否与前有所不同？机构的级别有什么变化?【答案】构件1为主动件时，该机构成为Ⅲ级机构。拆分过程如下图（a）所示。取构件5为主动件时，该机构成为Ⅱ级机构。拆分过程如下图（b）所示。图20．试说明在齿轮接触应力计算式和弯曲应力计算式中是如何考虑变位系数对齿轮强度影响的？【答案】在齿轮接触应力计算式中是通过节点区域系数来考虑变位系数对齿面接触强度的影响的；而在齿轮弯曲应力计算式中是通过齿形系数和应力修正系数来考虑变位系数对齿轮弯曲强度的影响的。21．带传动的带速V为什么规定在5—25m/S范围内？【答案】带速过高则离心力大，使带与带轮的正压力减小，摩擦力降低，易打滑，带速太低时，所需有效拉力过大，要求带的根数过多，带传动轴向结构尺寸增大，所以带传动的带速ｖ规定在5——25ｍ/s范围内。考研专业课精品资料第44页，共49页22．分析给出下图分别在（1）当齿轮2和4为主动轮时（2）当齿轮1和5为主动轮时，齿轮2、4的圆周力的方向。（主动轮为顺时针方向转动。）【答案】）1（当齿轮2和4为主动轮，转动方向如下图图1所示，其圆周力的方向如图中箭头所示。图1）2（当齿轮1和5为主动轮，转动方向如下图图2所示时，齿轮2、4的圆周力的方向如图中头所示。考研专业课精品资料第45页，共49页图2四、分析计算题23．如下图所示，设已知碎矿机的行程速比系数，颚板长度，颚板摆角，曲柄长度，求连杆的长度，并验算最小传动角是否在允许范围内。【答案】用解析法按行程速度变化系数求出极位夹角作图，任取固定铰链中心的位置，作出鄂板的两个极限位置和；连接、，过点作射线；过点作射线，使与间的夹角为，射线与的交点为；过和三点作圆，在圆上选一点即可作为曲柄的回转中心。由下图可得考研专业课精品资料第46页，共49页图在中由余弦定理得在最小传动角可能出现的位置所对应的分另为最小传动角在允许范围内。24．有一滑动轴承，已知轴颈及轴瓦的公称直径为，直径间隙，轴承宽度，径向载荷，轴的转速，轴颈及轴承孔表面微观不平度的十点平均高度分别为。试求：（1）该轴承达到液体动力润滑状态时，润滑油的动力黏度应为多少？（2）若将径向载荷及直径间隙都提髙，其他条件不变，问此轴承能否达到液体动力润滑状态？（注:①参考公式；②承载量系数见表（））表：【答案】（1）计算许用油膜厚度，取，于是（2）计算相对偏心率：只有当，才能达到液体动力润滑状态，得考研专业课精品资料第47页，共49页则（3）计算轴颈圆周速度：（4）计算宽径比：（5）根据和值，查上表得。（6）计算润滑油的动力黏度：由得当径向载荷及直径间隙都提高，其他条件不变时，验算轴承能否达到液体动力润滑状态。①计算轴承的相对间隙：②计算承载量系数：③由和值，查上表得。④计算最小油膜厚度：因为，故不能达到液体动力润滑状态。25．已知某电动机的驱动力矩为，用它来驱动一个阻抗力矩为的齿轮减速器，其等效转动惯量。试求电动机角速度从零增至50rad/s时需要多长时间？【答案】力矩形式的运动方程式为因等效转动惯量是常数，故上式可以简化为即积分上式，可得式中，，，故即该系统电动机的角速度从零增至50md/s需0.476s。考研专业课精品资料第48页，共49页26．如下图所示摇块机构中，已知曲柄等角速回转，。试用图解法求连杆2的角加速度。图【答案】将构件3扩大包含B点，构件2、3在B点组成重合点（见下图）。图27．如图所示的机组是一电动机经带传动、减速器带动两个工作机A和B。已知两个工作机的输出功率和效率分别为；，，每对齿轮传动的效率，每个支承的效_，带传动的效率。求电动机的功率和机组的效率。图【答案】工作机A所需的电动机功率为工作机所需的电动机功率为考研专业课精品资料第49页，共49页所以，电动机所需的功率为机组的效率为五、结构设计与改错题28．图中齿轮轴系上的错误结构并改正。图【答案】无明显错误，缺调整垫片，键长度略短。29．图示为带传动的张紧，试指出其不合理之处，并改正。（a）平带传动、（b）V带传动图【答案】应逆时针转动较好，使松边在上。图a方案中应使张紧轮放在松边外侧，靠近小轮，以增大小轮包角；图b方案中应使张紧轮放在松边内侧，避免带双向弯曲，并靠近大轮。