2020年江南大学机械设计(同等学力加试)考研复试终极预测三套题

考研专业课精品资料第1页，共22页目录2020年江南大学机械(同等学力加试)考研复试终极预测三套（一）..............................22020年江南大学机械设计(同等学力加试)考研复试终极预测三套题（二）..............................92020年江南大学机械设计(同等学力加试)考研复试终极预测三套题（三）............................17考研专业课精品资料第2页，共22页2020年江南大学机械设计(同等学力加试)考研复试终极预测三套题（一）说明：根据复试考试要求编写，共三套终极预测均含有详细答案解析，考研复试首选。一、简答题1．为什么开式齿轮传动按弯曲强度进行设计计算，提高齿轮抗弯曲疲劳强度的主要措施有哪些？【答案】因为在开式齿轮传动中，齿轮的主要失效形式是磨损和轮齿折断，轮齿折断主要由脉动循环变化的弯曲应力的重复作用或瞬间过大载荷而产生，而且磨损使齿厚变薄，对轮齿折断起促进作用。所以，设计计算中应按弯曲强度进行设计。适当增大齿根圆角半径，以减小应力集中、提髙制造和安装精度、对齿根部进行强化处理、适当增大模数、采用正变位传动等，都有利于齿轮抗弯强度的提高。2．轮齿的失效形式有哪些？闭式和开式传动的失效形式有哪些不同？【答案】齿轮传动的失效形式：轮齿折断、齿面疲劳点蚀、齿面胶合、齿面磨损和齿面塑性变形。闭式软齿面齿轮传动其主要失效形式是齿面疲劳点蚀；闭式硬齿面齿轮传动其主要失效形式是轮齿折断；开式齿轮传动的主要失效形式是齿面磨损。3．轴受载以后，如果产生了过大的弯曲变形或扭转变形，对轴的正常工作有什么影响？举例说明。【答案】轴受载以后，如果产生了过大的弯曲变形或扭转变形，将影响轴上零件的正常工作。如安装齿轮的轴的弯曲变形会使齿轮啮合发生偏载。又如，滚动轴承支承的轴的弯曲变形，会使轴承内、外圈相互倾斜，当超过允许值时，将使轴承寿命显著降低。扭转变形过大，将影响机器的精度及旋转零件上载荷分布的均匀性，对轴的振动也有一定影响。4．平带传动和V带传动的工作面各在何处？在相同张紧力下，谁的传动能力大？为什么？【答案】平带的工作面为与带轮接触宽平面，V带工作面为两侧面，在相同张紧力下，V带传动较平带传动能力大，因V带产生楔形效应，当量摩擦系数大，产生摩擦力更大。5．简述轴承基本额定寿命和基本额定动载荷的意义。【答案】基本额定寿命是指一批相同轴承，在相同条件下运转，90%的轴承在疲劳点蚀前转过的转数，单位为106r。基本额定动负荷是指轴承工作温度在100°C以下，基本额定寿命为106r时，轴承所能承受的最大载荷。6．何谓弹簧的特性曲线？有何作用？【答案】示弹簧所受的载荷与相应变形之间关系的曲线称为弹簧的特性曲线。弹簧的特性曲线是检验和试验弹簧时的依据，因此要绘制在弹簧的工作图中。二、分析计算题7．如图所示的锥齿轮减速器主动轴。已知锥齿轮的平均分度圆直径，所受圆周力，径向力，轴向力。（1）画出轴的受力简图；（2）计算支承反力；（3）画出轴的弯矩图、合成弯矩图及转矩图。考研专业课精品资料第3页，共22页图【答案】（1）轴的受力简图如图解（b）所示。图解（2）求支承反力。①垂直面支承反力：考研专业课精品资料第4页，共22页由，即，得由，得②求水平面支反力：由，即，得由，得（3）画出轴的弯矩图、合成弯矩图及转矩图。①垂直面弯矩图如图解（c）所示。点的弯矩②水平面弯矩图如图解（d）所示。点的弯矩点的弯矩③合成弯矩图如图解（e）所示。点的弯矩点的弯矩④作转矩图如图解（f）所示。⑤作计算弯矩图如图解（g）所示。该轴单向工作，转矩产生的弯曲应力按脉动循环应力考虑，取。点的弯矩点的弯矩点的弯矩8．有一混合摩擦径向滑动轴承，轴颈直径，轴承宽度，轴瓦材料为，试求：（1）当载荷，转速时，校核轴承是否满足非液体润滑轴承的使用条件。（2）当载荷时，轴的允许转速。（3）当轴的转速时的允许载荷。（4）轴的允许最大转速。【答案】根据轴瓦材料的型号，得考研专业课精品资料第5页，共22页（1）当载荷，转速时，由此可知，满足使用要求。（2）求轴的允许转速由可得故最大允许转速为。（3）由得所以允许的最大载荷。（4），因为，所以9．起重卷筒与大齿轮用8个普通螺栓连接在一起，如图所示。已知卷筒直径D=400mm，螺栓分布圆直径D0=500mm，接合面间摩擦系数，可靠性系数Kf=1.2，起重钢索拉力Q=50000N，螺栓材料的许用拉伸应力。试设计该螺栓组的螺栓直径。图【答案】（1）计算旋转力矩T（2）计算螺栓所需要的预紧力由得将已知数值代入上式，可得（3）确定螺栓直径考研专业课精品资料第6页，共22页取M36（d1=31.670mm＞28.768mm）。10．如图1所示为一蜗杆传动，蜗杆主动，转矩T1=25000N•mm，模数m=4mm，压力角，头数z1=2，直径系数q=10，蜗轮齿数z2=54，传动的啮合效率。试确定:（1）蜗轮的转向；（2）作用在蜗杆、蜗轮上的各力的大小及方向。图1【答案】（1）蜗轮的转向示于解图2。（2）计算蜗杆蜗轮上所受的力。（3）蜗杆、蜗轮受力的方向如解图2所示。解图211．已知一滚子链传动，，试求平均链速、最大链速和最小链速，并画图表示链速的变化规律。【答案】（1）平均速度（2）链轮直径主动链轮上一个节距所对应的中心角为考研专业课精品资料第7页，共22页链速变化规律如图所示。链速的变化图三、结构设计与改错题12．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。13．指出下列图1中各轴系结构设计的错误。（a）（b）图1【答案】图2a中轮毂两边都被轴环住是错误的，这样齿轮装不进去；轮毂与轴之间应有键联接，与轮毂配合段轴头长度应小于轮毂的宽度。答图2b中联轴器应为通孔，与轴头间应有键联接；轴应有台阶靠住联轴器端面，便联轴器轴向定位。考研专业课精品资料第8页，共22页答图2考研专业课精品资料第9页，共22页2020年江南大学机械设计(同等学力加试)考研复试终极预测三套题（二）说明：根据复试考试要求编写，共三套终极预测试题均含有详细答案解析，考研复试首选。一、简答题1．联轴器如何选用？【答案】联轴器的选择方法是：在设计时，先根据工作条件和要求选择合适的类型，然后按轴的直径d、转速n和计算转矩Tc，从标准中选择所需要的型号和尺寸。必要时对少数关键零件作校核计算。2．试说明轴承是如何生成疲劳破坏的？【答案】轴承转动时，滚动体与滚道接触表面受到按脉动循环变化的接触应力的反复作用，首先在滚动体或滚道的表面下一定深度处产生疲劳裂纹，继而进行扩展到表面，形成疲劳点蚀。3．圆柱蜗杆传动正确啮合的条件是什么？【答案】圆柱蜗杆传动正确啮合的条件是:在中间平面上，即蜗杆的轴向模数ma1等于蜗轮的端面模数mt2；蜗杆的轴面压力角，等于蜗轮的端面压力角，并且模数和压力角均为标准值；蜗杆导程角，等于蜗轮的螺旋角，且螺旋线的方向相同；即。4．齿轮传动的失效形式有哪些？各发生在何种场合？【答案】a.轮齿折断，多发生在脆性材料轮齿根部b.齿面点蚀，多发生在润滑良好的闭式软齿面齿轮中c.齿面胶合，多发生在高速重载热条件差的闭式齿轮中d.齿面磨损，多发生在开式齿轮传动中e.齿面塑性变形，多发生在底速过载，频繁启动的软齿面齿轮传动中5．电动机的输出轴用联轴器联接减速器的输入轴，通过减速后带动某起重设备工作。已知电动机的功率P=22kW，转速n=970r/min，电动机轴的直径和减速器输入轴的直径均为d2=55mm，电动机轴伸长度L=110mm。试选择电动机与减速器之间的联轴器类型和型号。【答案】可选刚性凸缘联轴器或弹性柱销联轴器。凸缘联轴器型号标记为：联轴器弹性柱销联轴器标记为：联轴器6．半圆键连接与普通平键连接相比，有什么优缺点？【答案】优点是工艺性较好，装配方便，尤其适用于锥形轴端与轮毂的连接；缺点是轴上键槽较深，对轴的强度削弱较大，一般只用于轻载静连接中。二、分析计算题7．下图所示为两级斜齿轮传动，由电机带动的齿轮1转向及轮齿旋向如下图所示。今欲使轴Ⅱ上传动件轴向力完全抵消，试确定：（1）斜齿轮3、4轮齿的旋向；（2）斜齿轮3、4螺旋角的大小；（3）用图表示轴n上传动件受力情况（用各分力表示）。考研专业课精品资料第10页，共22页【答案】①右旋，左旋②③见图。8．某轴选用一对30208E型圆锥滚子轴承，如下图所示。已知两轴承上的径向负荷R1=5000N，R2=2500N，斜齿轮与锥齿轮作用在轴上的轴向负荷分别为，，指向如图示。轴的转速，负荷系数，温度系数。试计算轴承的寿命为多少小时？附:302Q8E型轴承的有关参数如下：。图【答案】如下图所示。考研专业课精品资料第11页，共22页图⑪求S:（2）求A：所以所以（3）求：由于，故按计算。⑷求：9．有一径向滑动轴承，已知径向载荷F＝60000N，轴承宽度B＝120mm，轴颈直径d＝120mm，半径间隙＝0.060mm，轴瓦采用铅青铜，其[p]＝21～25Mpa，[v]＝12m／s，[pv]＝30Mpa.m.s-1，轴颈的表面微观不平度的十点平均高度Rz1＝0.00l6mm，轴瓦的表面微观不平度的十点平均高度Rz2＝0.0032mm，轴承平均温度下润滑油的粘度＝0.018Pa.s，转速n＝960r/min，安全系数S=2。试：（1）验算此轴承是否产生过度磨损和发热；（2）验算此轴承是否形成液体动力润滑。附：222pFFCdBB，/601000ndms，且B/d=1时有0.60.650.70.750.80.850.900.9250.950.975Cp1.2531.5281.9292.4693.3724.8087.77211.3817.1837.00【答案】（1）4.17Mp120*12060000BdFp考研专业课精品资料第12页，共22页6.03m/s1000*60960*120*14.31000*60dnvm/s15.251000*60MpdnBdFpv，满足要求。（2）∵d＝120mmB＝120mm，∴1dB∵0.0096mmm6.9)2.36.1(2)(21zzRRsh＝0.120mm001.06006.0r303.2120.0*03.6*018.0*2001.0*60000222VBFCpCp＝2.303查表得＝0.735,∴)1(minrh＝0.06（1－）＝0.0159mm当hhmin，可以实现液体动压润滑10．一牵曳钩用2个M10（d1=8.376mm）的普通螺栓固定于机体上，如图所示，已知:接合面间摩擦因数，可靠性系数Ks=1.2，螺栓材料强度级别为6.6级，安全系数S=3。试计算该螺栓组连接允许的最大牵引力FRmax。图【答案】（1）计算螺栓允许的最大预紧力由得而题给条件式中（2）计算连接允许的最大牵引力FRmax由得11．如图1所示手动绞车采用蜗杆传动。已知:m=8mm，q=8mm，z1=1，z2=40卷筒直径D=200mm。（1）欲使重物W上升1m，手柄应转多少圈？并在图上标出重物上升时手柄的转向；（2）若当量摩擦系数，该机构能否自锁？考研专业课精品资料第13页，共22页（3）设W=1000kg，人手最大推力为150N时，求手柄长度L的最小值？（注:忽略轴承效率）图1解图2【答案】（1）W上升1000mm，即所以蜗杆转向箭头向下（从手柄端看为逆时针方向）。（2）因，故该机构能自锁。（3）T1=P1L又因故考研专业课精品资料第14页，共22页三、结构设计与改错题12．试指出图示的轴系零部件结构中的错误，并说明错误原因。说明：（1）轴承部件来用苘端固定式支承，轴承采用脂润滑；（2）同类错误按1处计；（3）指出6处错误即可，将错误处圈出并引出编号，并在图下作简单说明；（4）若多于6处，且其中有错误答案时，按错误计算。图【答案】（1）弹簧垫圈开口方向错误；（2）螺栓布置不合理，且螺纹孔结构表示错误；（3）轴套过高，超过轴承内圈定位高度；（4）齿轮所在轴段过长，出现过定位现象，轴套定位齿轮不可靠；（5）键过长，轴套无法装入；（6）键顶面与轮毂接触；且键与固定齿轮的键不位于同一轴向剖面的同一母线上；（7）轴与端盖直接接触，且无密封圈；（8）重复定位轴承；（9）箱体的加工面未与非加工面分开，且无调整垫片；（10）齿轮油润滑，轴承脂润滑而无挡油盘；（11）悬伸轴精加工面过长，装配轴承不便；（12）应减小轴承盖加工面。考研专业课精品资料第15页，共22页图解13．指出如图1所示中轴系的结构错误（用笔圈出错误之处，并简要说明错误原因，不要求改正）。图1【答案】①挡板与轴端应有间隙；②平键顶部与轮槽间应有间隙；③联轴器与端盖不应接触，轴应有定位台肩；④此处应加工成阶梯轴；⑤缺调整垫片；⑥轴的台肩应在轴套内；⑦轮毂挖槽太宽（此处轮毂不太宽，不必挖槽）；⑧箱体台肩应去掉；⑨轴台肩太高，不便于装拆；⑩一个轴上的两个键槽应在同一轴线上。考研专业课精品资料第16页，共22页解图2考研专业课精品资料第17页，共22页2020年江南大学机械设计(同等学力加试)考研复试终极预测三套题（三）说明：根据复试考试要求编写，共三套终极预测试题均含有详细答案解析，考研复试首选。一、简答题1．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。2．滚动轴承支承的轴系，其轴向固定的典型结构形式有以下三类。（1）两支点各单向固定；（2）—支点双向固定，另一支点游动；（3）两支点游动。试问这三种类型各适用于什么场合？【答案】两支点各单向固定的支承方式用于工作温度变化较小且支承跨度不大的短轴；一支点双向固定，另一支点游动的支承方用于支承跨度较大或工作温度变化较大的轴；两支点游动的支承方式用于人字齿轮传动的游动齿轮轴。3．如下图所示链传动布置形式中小链轮为主动轮，中心距约为链节距40倍。它在图a、b所示布置中应如何回转才算合理？两轮轴线布置在同一铅垂面内有何缺点？应采取何种措施？图【答案】图a所示的链传动结构中，主动轮作逆时针转动，因为中心线水平，紧边在上，以避免在上的松边下垂量过大而阻碍链轮的运转。同理，图b所示的链轮结构中，中心线与水平面有夹角，主动轮做逆时针转动，松边在下。两轮轴线在同一铅垂面内，容易造成链条从链轮上松动，应避免这种布置。可以釆取如下措施：①中心距可调；②设有张紧装置；③改变其中一个链轮的位置。4．软齿面和硬齿面的界限是如何划分的？设计中如何选择软、硬齿面？【答案】齿面的硬度大于350HBW或38HRC，称为硬齿面齿轮传动；齿面的硬度小于等于350HBW或38HRC，称为软齿面齿轮传动。对结构尺寸没有要求的齿轮传动用软齿面齿轮传动；对要求结构尺寸小的齿轮传动用硬齿面齿轮传动。5．闭式蜗杆传动为什么要进行热平衡计算？若热平衡计算得到的油温超过许用值时，可采取哪些措施来降温？【答案】蜗杆传动效率低、工作时发热量大，对于闭式蜗杆传动，温升过高会使润滑油粘度考研专业课精品资料第18页，共22页降低，润滑失效，从而导致齿面磨损加剧，甚至发生胶合。因此，闭式蜗杆传动要进行热平衡计算，要求油温限制在规定的范围内。当热平衡不符合要求时，可采取如下措施来降温:（1）增大中心距，使箱体面积增大，散热面积增大。（2）在箱体外壁增加散热片，以增大散热面积。（3）在蜗杆轴端设置风扇，以增大散热系数。（4）若上述办法仍不能满足散热要求，可在箱体油池中装设蛇形冷却管，或采用压力喷油循环润滑。6．轴按扭转强度计算时，许用扭转应力是如何选取的？是否考虑了扭转应力的变化？【答案】根据轴的材料选取许用扭转应力；考虑当弯矩作用相对于转矩很小或只传递转矩时，许用扭转应力取较大值；反之，取较小值；当用钢时，许用扭转应力取较小值。二、分析计算题7．有一型带传动，主动轴转速，从动轴转速，传递的最大功率，带速，中心距，当量摩擦因数，试求带轮基准直径和初拉力。【答案】（1）计算大、小带轮基准直径由得取标准值。取标准值。（2）计算初拉力由得式中，带传动的有效圆周力小带轮的包角将化为弧度，则所以8．下图所示为直齿锥齿轮装置。已知：z1=z2=z3=31；大端模数m=4mm，平均模数mm=3.65mm；压力角；传递功率P=4.8kW（由齿轮1输入，齿轮3输出）；转速n1=480r/min。试求：（1）计算锥齿轮2上所受各力Ft、Fr、Fa的大小，并标出各分力的方向（忽略摩擦力的影响）；（2）按许用弯曲应力计算中间轴的直径。有关尺寸如下图所示，并已知：考研专业课精品资料第19页，共22页，，。注：锥齿轮平均分度圆直径dm=2mmz图【答案】,即，，。各分力的方向如下图所示：图（2）从上图中各力方向及大小可知：在中间轴上，Fr12和Fr32将相互抵消，而两个轴向力Fa12和Fa32对轴产生的弯矩也相互抵消，计算轴径仅考虑FT12和Ft32的影响。由得：由得：作用在轴上的最大弯矩：根据受力分析可知，此中间轴仅受弯矩作用，不承受转矩作用，故考研专业课精品资料第20页，共22页圆整后，取轴径d=35mm。9．有一圆柱螺旋扭转弹簧，当所受转矩由T1=1500N•mm增加到T2=3500N•mm时，该弹簧两端相对转角。试求:（1）此弹簧的扭转刚度KT。（2）弹簧转矩由零增加到T1时弹簧的扭转角是多少？（3）画出该弹簧的特性线。【答案】（1）（2）（3）该弹簧的特性线如图所示。图圆柱螺旋扭转弹簧特性线10．一起重量Q=5000N的手动娲杆传动起重装置，起重卷筒的计算直径D=180mm，作用于蜗杆手柄上的起重转矩T1=20000N•mm。已知蜗杆为单头蜗杆（z1=1），模数m=5mm，蜗杆直径系数q=10，传动总效率=0.4。试确定所需蜗轮的齿数z2及传动的中心距a。【答案】（1）确定所需蜗轮上的齿数z2根据对蜗轮的受力分析，求作用于蜗轮上的转矩为因，而传动比，则，将z1=1代入其中，，变形，可得蜗轮所需齿数（2）确定蜗杆传动的中心距a取z2=56，根据几何关系得中心距a11．已知某汽车传动轴传递的最大功率为50kW，转速为400r/min。传动轴采用空心轴:轴外径d=70mm，内径d0=55mm，轴许用切应力。（1）按许用扭转切应力校核空心轴的强度。（2）若材料不变；采用实心轴，试确定轴的直径。（3）比较同样长度时，采用空心轴和采用实心轴质量相差多少？注:考研专业课精品资料第21页，共22页空心轴抗扭截面模量实心轴抗扭截面模量【答案】（1）校核空心轴的强度所以轴的抗扭强度足够。（2）确定实心轴的直径取d=60mm。（3）空心轴和实心轴质量比较所以，故同样长度的实心轴，其质量是空心轴的1.92倍。三、结构设计与改错题12．试指出下图所示蜗轮、轴、轴承组合结构的错误，说明其错误原因，并画出正确结构。（蜗轮用油润滑，轴承用脂润滑）图【答案】（1）对题中图的错误结构说明如下。①联轴器与轴承盖相碰；②无沉孔的联轴器不能用压板螺钉作轴向定位；③不同轴段的键槽没有布置在轴的同一母线上；④联轴器无轴向定位；⑤轴承处无挡油环，易使齿轮润滑油与轴承润滑油脂相混；⑥轴肩过髙，无法拆卸左轴承；⑦套筒过高，无法拆卸右轴承；⑧联轴器孔与键配合处无间隙；⑨套筒顶不住蜗轮。（2）正确结构如下图所示。考研专业课精品资料第22页，共22页图13．试指出图1所示圆柱齿轮轴系中的结构错误，并画出正确的结构图（齿轮油润滑，轴承脂润滑）。图1【答案】见答图2。答图2