1、机械设计历年真题试卷汇编 2 及答案与解析一、填空题请完成下列各题，在各题的空处填入恰当的答案。1 矩形花键连接有( ) 定心、( ) 定心、( )定心，常用( )定心。北京交通大学2001 研2 根据齿形的不同，花键连接可分为( )连接和( )连接。西北工业大学 2009 研3 在焊接现场，常见焊接工人在焊接结束后，用火焰烘烤焊缝并不断敲击焊接部位，这是为了( )。西北工业大学 2000 研4 过盈连接的承载能力取决于( )和( ) 。中南大学 2002 研5 链传动设计时，链条节数应优先选择为( )；为了防止容易发生跳链和掉链的现象，大链轮的齿数 z2 应小于或等于 ( )。国防科技大学
2、2002 研6 v06ms 的链传动，应按( )设计计算。武汉理工大学 2004 研7 链传动的( ) 传动比不变，( ) 传动比是变化的。中南大学 2010 研二、单项选择题下列各题的备选答案中，只有一个是符合题意的。8 设计键连接的主要内容是：a 按轮毂长度选择键的长度；b 按使用要求选择键的适当类型；c 按轴的直径选择键的剖面尺寸； d 对连接进行必要的强度校核。在具体设计时一般顺序是( ) 。同济大学 2010 研；中南大学 2005 研（A）bacd（B） bcad（C） acbd（D）cdba9 设平键连接原来传递的扭矩最大为 T，现欲增为 15 T ，则应( )。同济大学2009
3、 研（A）安装一对平键（B）将轴的直径增加到 15 倍（C）将键宽增加到 15 倍（D）将键高增加到 15 倍10 普通平键连接在选定尺寸后，主要是验算其( )。北京交通大学 2001 研（A）挤压强度（B）剪切强度（C）弯曲强度（D）耐磨性11 某过盈配合连接，若仅将过盈量增加一倍，则传递转矩( )。北京交通大学2001 研（A）增加一倍（B）增加二倍（C）不变（D）增加四倍12 影响过盈配合连接承载能力最为敏感的因素是配合面的( )。中南大学 2005 研（A）直径尺寸（B）摩擦系数（C）过盈量（D）表面粗糙度13 带传动在工作时产生弹性滑动是由于( )。北京交通大学 2001 研（A）包
4、角 1 太小（B）初拉力 F0 太小（C）紧边拉力与松边拉力不等（D）传动过载14 V 带传动设计中，限制小带轮的最小直径主要是为了 ( )。中科院 2007 研（A）使结构紧凑（B）限制弯曲应力（C）保证带和带轮接触面间有足够摩擦力（D）限制小带轮上的包角15 带有一个张紧轮的 V 带传动，V 带每转过一周，V 带应力要变化( )。同济大学 2010 研（A）3 次（B） 4 次（C） 6 次（D）8 次16 键连接的主要用途是什么?楔键连接和平键连接有什么区别? 国防科技大学 2002研17 试说明在机械设计中。通常有哪些方法可以实现轴毂连接?西北工业大学 2009研18 在设计带传动中，
5、为什么要控制最大带速?已知某型号洗衣机采用双速电机。用一级带传动方案。如果电机功率一定。试回答应以电机的高转速还是低转速设计此带传动?为什么 ?哈尔滨工业大学 2010 研19 带传动一般放在机械传动系统的高速级还是低速级?为什么? 中科院 2008 研20 在三角带(V 带) 传动中，带轮直径、带型号、根数、转速均不变。试分析改变带长时。带传动承载能力及其寿命的变化。中南大学 2003 研21 已知一减速器某直齿齿轮采用单个圆头普通平键与轴连接，装齿轮处轴径d70 mm，需要传递的转矩 T2200 Nm，键的长度 90 mm，宽度 20 mm，高度12 mm，齿轮、键、轴的材料都为锻钢。其许
6、用挤压应力为 110 MPa。(1)按挤压应力校核键连接的强度；(2)如果强度不足，在不改变键结构尺寸、材料的情况下。提出改进措施。并加以验证。中科院 2007 研22 有一带式制动器，如图 84 所示，制动轮直径 D400 mm ，制动轮宽度B75mm ，制动轮包角 225，制动轮与制动带之间的摩擦系数 f03若作用于制动杠杆上的外力 F1000 N。制动轮转速 n200 rmin，m50 mm，L200 mm。求在外力 F1000 N 下： (1)制动力矩 T，制动功率 P 及此时的紧边拉力 F1、松边拉力 F：等于多少? 并指出 F1 及 F2 的位置? (2)当制动轮转向与图示相反时，
7、求制动力矩 T，制动功率 P 及此时的紧边拉力 F1、松边拉力 F2 等于多少?并指出 F1 及 F2 的位置 ?同济大学 2010 研23 有一 V 带传动，传递功率为 P32 kW，带的速度 v82 ms，带的根数z4，安装时测得预紧力 F0120 N，试计算有效拉力 Fe、紧边拉力 F1、松边拉力F2。中南大学 2004 研24 一普通 V 带传动，已知主动带轮直径 dd1180 mim，从动带轮直径 dd2630 mm，传动中心距 a1600 mm，主动轮转速 n11450rmin，B 型带 4 根，V 带与带轮表面摩擦系数 f04，V 带的弹性模量 E200 MPa ，当传递的最大功
8、率为P415 kW 时。试计算： (1)V 带中各类应力的大小，并画出各应力沿带长方向的分布图； (2)V 带的最大应力 max 中各应力所占百分比。 注： B 型带截面尺寸参数为：顶宽 b17 mm，节宽 bp14 mm。高度 h11 mm，楔角 040(带轮槽角 38)，单位长度质量 q017 kgm。 V 带的当量摩擦角fvfsin ，V 带的截面面积，Ah(bhtan20)， 1180 (d d2d d1) 。上海大学 2006 研机械设计历年真题试卷汇编 2 答案与解析一、填空题请完成下列各题，在各题的空处填入恰当的答案。1 【正确答案】 小径；大径；齿侧；小径。【试题解析】 矩形花
9、键的定心方式为小径定心：定心精度高，定心的稳定性好，能用磨削的方法消除热处理引起的变形。【知识模块】 键、花键、无键连接和销连接2 【正确答案】 矩形花键；渐开线花键。【试题解析】 根据齿形的不同，花键可分为矩形花键和渐开线花键两类，且均已标准化。【知识模块】 键、花键、无键连接和销连接3 【正确答案】 降低内应力，改善焊接接头的性能。【试题解析】 焊接件(尤其是电弧焊接件)在焊接时温度很高，而且分布不均匀，焊缝及母体金属在焊接时产生很大的变形。在冷却时由于各部分温度变化不同，因此使焊缝内部产生残余应力，导致构件变形，甚至产生裂纹。焊接以后，可以采用整体高温回火、局部高温回火、机械拉伸、温差拉
10、伸和振动等方法来降低焊接过程中产生的内应力，改善焊接接头的性能，保证焊缝的承载能力。【知识模块】 铆接、焊接、胶接和过盈连接4 【正确答案】 连接的摩擦力或力矩；连接中各零件强度。【试题解析】 过盈连接是利用零件在配合面间产生的摩擦阻力或阻力矩来抵抗和传递外载荷的。【知识模块】 铆接、焊接、胶接和过盈连接5 【正确答案】 偶数；114。【试题解析】 为避免使用过渡链节，产生附加弯矩，链条节数优先选用偶数；链轮齿数越多，链轮上一个链节所对的圆心角就越小，铰链所在圆直径的增加量越大，铰链越接近齿顶，从而增大了跳链和脱链的机会，通常限定 z2114。【知识模块】 链传动6 【正确答案】 额定功率曲线
11、【试题解析】 对于链速 v06 rns 的链传动，主要失效形式是过载拉断，故按静强度设计条件计算。对于秒 v06 ms 的链传动，应按考虑了各种失效形式而得出的额定功率曲线进行设计计算。【知识模块】 链传动7 【正确答案】 平均；瞬时。【知识模块】 链传动二、单项选择题下列各题的备选答案中，只有一个是符合题意的。8 【正确答案】 B【试题解析】 键的选择包括类型选择和尺寸选择，键的类型根据键的连接结构特点、使用要求和工作条件选择，根据轴的直径选定键的截面尺寸，然后按轴段长度或轮毂长度确定键的长度，在类型和尺寸选定后应进行强度校核计算。【知识模块】 键、花键、无键连接和销连接9 【正确答案】 A
12、【试题解析】 根据平键链接的强度校核条件 p p可知，平键连接传递的扭矩： T 由于键已标准化，故若轴的直径 d 改变，则由此选择的键的类型和尺寸也随之改变；同理键宽 6 和键高中的一个量改变时，键的其他尺寸也将发生变化。当采用一对平键连接时，考虑到载荷分配的不均匀性，校核时按15 个键进行计算。【知识模块】 键、花键、无键连接和销连接10 【正确答案】 A【试题解析】 普通平键连接的主要失效形式是工作面被压溃，通常只按工作面上的挤压应力进行强度校核计算。【知识模块】 键、花键、无键连接和销连接11 【正确答案】 A【试题解析】 由配合面间所能产生的摩擦力矩和与径向压力、过盈量与径向压力间的关
13、系可知，过盈量与传递转矩 T 的关系式为 即过盈量与传递的转矩成正比。【知识模块】 铆接、焊接、胶接和过盈连接12 【正确答案】 C【试题解析】 过盈配合连接件装配之后，包容件和被包容件的径向变形使配合面产生压力，工作时靠此压力产生的摩擦力来传递载荷，因而过盈量(即变形量)起主导作用。过盈连接的过盈量越大，装配后表面间的压力越大，过盈连接的承载能力也越大。【知识模块】 铆接、焊接、胶接和过盈连接13 【正确答案】 C【试题解析】 带的松边和紧边两边的受力不一样，紧边上单位带长的伸长量要大于松边上单位带长的伸长量，带绕过主动轮时，由于拉力逐渐减小，所以带逐渐收缩，使带相对于主动轮向后滑动。带绕过
14、从动轮时，由于拉力逐渐增大，所以带逐渐拉长，使带相对于从动轮向前滑动，从而产生了弹性滑动现象。【知识模块】 带传动14 【正确答案】 B【试题解析】 弯曲应力： bE ，由公式可知弯曲应力与带轮的基准直径 dd 成反比，故小带轮上的弯曲应力一定大于大带轮上的弯曲应力，因此为避免带中的弯曲应力过大，应限制小带轮的最小直径。【知识模块】 带传动15 【正确答案】 C【试题解析】 由带传动工作时的应力分布图可知，普通 V 带传动拉应力要变化 4次。当有一个张紧轮装置时，带在进入和离开张紧轮时拉应力要变化 2 次，所以一共变化 6 次。【知识模块】 带传动16 【正确答案】 键连接通常用来实现轴与轮毂
15、之间的周向固定以传递转矩，有的还能实现轴上零件的轴向固定或轴向滑动的导向。楔键连接和平键连接的区别：(1)平键连接键的两个侧面是工作面，键的表面和轮毂的键槽底面留有间隙；楔键连接键的上下两面是工作面，键的侧面与键槽侧面留有间隙。(2)平键连接靠键同键槽侧面的挤压来传递扭矩；楔键连接靠键的楔紧作用来传递扭矩，同时还可以承受单向横向载荷。(3)平键连接结构简单，装拆方便、对中性较好，因而应用广泛；楔键连接能传递有冲击和振动的转矩，但定心精度不高，主要用于毂类零件的定心精度要求不高和低转速的场合。【知识模块】 键、花键、无键连接和销连接17 【正确答案】 轴毂连接是为了实现轴与轴上零件的周向固定，有
16、的还需同时实现轴向固定。可通过以下方式实现：(1)键连接： 平键连接：不能承受轴向力，不能用于轴向固定； 半圆键连接：尤其适用于锥形轴端与轮毂的连接，但对轴的强度削弱较大，一般只用于轻载静连接中；楔键连接：主要用于毂类零件的定心精度要求不高和低转速的场合；切向键连接：可传递双向转矩。(2)花键连接：可承受较大的载荷，轴与毂的对中性好，且导向性好。(3)无键连接： 型面连接：装拆方便，对中性好，可传递较大的转矩，但不易保证配合精度；胀紧连接：承载能力较高，并有安全保护作用，但由于轴与毂孔之间要安装胀套，有时应用受结构尺寸的限制；过盈配合连接：对中性好，承载能力大，但是轴毂配合面加工精度要求高。(
17、4)销连接：可传递不大的载荷。(5)紧定螺钉连接：螺钉末端顶住轴表面或相应凹坑，以固定轴与毂的相对位置，可传递不大的力或力矩。【知识模块】 铆接、焊接、胶接和过盈连接18 【正确答案】 (1)由于提高带速的同时，也提高了 V 带的离心应力，增加了单位时间内带的循环次数，不利于提高带传动的疲劳强度和寿命，因此，在设计带传动中要控制最大带速。(2)如果电机功率一定，应以电机的低转速设计此带传动。因为传递的功率一定时，带速越小，带传动的有效拉力越大，带的根数或者横截面积越大，此时按照低转速来设计带传动可以保证带传动高转速时正常工作。相反如果按照高速设计，有可能使带的根数过少或者整体设计尺寸变小，当洗
18、衣机切换到低速档时可能导致带传动不能正常工作。【知识模块】 带传动19 【正确答案】 带传动一般放在机械传动系统的高速级。因为带传动传动平稳，且过载时发生打滑，有利于保护其它零件；在功率一定的条件下，带速越高，带传动的整体尺寸就越小。【知识模块】 带传动20 【正确答案】 在其它参数不变时，带长增大，带的中心距相应增大，小带轮的包角增大，带传动的承载能力提高，同时带的应力循环次数减少，带的寿命增加；反之，承载能力降低，带的寿命减小。【知识模块】 带传动21 【正确答案】 (1)本题为圆头普通平键，键的工作长度为 l L b90 mm20 mm70 mm 键与轮毂键槽的接触高度为 k05h051
19、2 mm6 mm 此时的挤压应力为 p MPa1497MPa p110MPa 因此，该键不满足挤压强度要求。 (2)改用双键，周向相隔 180布置。双键的工作长度为 l15(9020)mm105 mm 此时的挤压应力为 p MPa998 MPa， p110 MPa 因此，改用双键后满足挤压强度要求。【知识模块】 键、花键、无键连接和销连接22 【正确答案】 (1)制动力矩：TF(Lm) 1000(20050)10 -3Nm150Nm制动功率：P kW314 kW 又 P ，其中带速：得到有效拉力：F 750 N 紧边拉力：F1F e 10836N，如图 85 所示，在位置 b 点处； 松边拉力
20、：F 2F e3336 N，如图 85 所示，在位置 a 点处。 (2)当带轮转向反向时 制动力矩：TFL100020010 3N.m200 N.m 制动功率： P kW419 kw 而 P ，得到有效拉力 Fe10003 N 紧边拉力：F 1F e 14452 N，如图 85 中所示，在位置 a 点处； 松边拉力：F2F e 4452 N，如图 85 中所示，在位置 b 点处。【知识模块】 带传动23 【正确答案】 由于带根数为 z4，根据公式 P ，可得单根 V 带有效拉力：设单根 V 带的紧边拉力、松边拉力分别为F1、F 2，则满足公式： F eF 1F 2 F1F 22F 0 联立上面两式，可得： F 1N1688 N F 2 N712 N2【知识模块】 带传动24 【正确答案】 (1) V 带中各类应力的大小 带速：v ms135559 ms V 带的截面面积：Ah(b htan20) 11(1711tan20)mm 2143 mm 2 离心拉应力： cqMPa0222 MPa 由 P 可得，有效圆周力小带轮包角： 1180(d d2d d1)16383286 rad 当量摩擦系数：各应力沿带长方向的分布图如图 8-6 所示。 (2)V 带的最大应力： max 1 b1 c(54721220222)MPa17894 MPa 各应力所占百分比：【知识模块】 带传动
