1、机械设计历年真题试卷汇编 5 及答案与解析1 按扭转强度条件计算轴的受扭段的最小直径时，没有考虑弯矩的影响。( )上海大学 2006 研（A）正确（B）错误2 一对圆柱齿轮，若保持中心距与齿宽不变，减小模数，增加齿数，则可降低齿面接触应力，却增加了齿根弯曲应力。( )中南大学 2005 研（A）正确（B）错误3 楔键在安装时要楔紧，故定心性能好。( )上海大学 2006 研（A）正确（B）错误4 减速器蜗杆传动一定不会发生自锁。( )中南大学 2005 研（A）正确（B）错误5 变位蜗杆传动，蜗杆节圆直径 d1蜗杆分度圆直径 d2，蜗轮节圆直径 d2蜗轮分度圆直径 d2。上海交通大学 2006
2、 研（A）正确（B）错误二、填空题请完成下列各题，在各题的空处填入恰当的答案。6 圆柱形拉一压螺旋弹簧，若载荷 F、中径 D 和弹簧材料均不变，把簧丝直径 d和工作圈数 n 都增大到 2 倍，则其变形 约为( )。哈尔滨工业大学 2009 研7 圆柱形螺旋拉压弹簧受载后，簧丝剖面上主要作用有( )应力，而扭簧受载后簧丝剖面上受到的主要应力是( )。中南大学 2002 研8 圆柱蜗杆传动中，当蜗杆主动时，其传动啮合效率为( )，蜗杆的头数 z 越多，( )；蜗杆传动的自锁条件为( )，蜗杆的头数 z 越小，越容易( )。北京航空航天大学 2001 研三、单项选择题下列各题的备选答案中，只有一个是
3、符合题意的。9 为了提高轴的强度，在以下措施中，( )是不合理的。上海大学 2006 研（A）钢轴改为铸铁轴（B）碳钢改为合金钢（C）轴表面硬化(渗碳)（D）加大过渡圆角半径10 按弯扭合成强度条件来计算转轴时，采用折合系数 是考虑到( )。上海大学2005 研（A）弯曲应力可能不是对称循环应力（B）扭转切应力可能不是对称循环应力（C）轴上有应力集中（D）所采用的强度理论与试验结果有偏差11 自行车的前、中、后轴( )。中科院 2007 研（A）都是转动心轴（B）都是转轴（C）分别是固定心轴、转轴和固定心轴（D）分别是转轴、转动心轴和固定心轴12 用碳素弹簧钢丝作为弹簧材料，其主要优点是( )
4、。国防科技大学 2002 研（A）强度高（B）价格便宜（C）承载能力大（D）淬透性好13 螺旋弹簧制造时的工艺过程包括：a卷绕；b镀层；c 热处理；d工艺试验或强压处理；e 制作端部挂钩或加工端面支承图。上述各项工艺进行的顺序为( )。中南大学 2003 研（A）abcde（B） aecdb（C） acebd（D）aebdc14 圆柱形拉螺旋弹簧的工作圈数 n 是按弹簧的( )要求，通过计算确定的。国防科技大学 2001 研（A）强度（B）安装空间和结构（C）稳定性（D）刚度15 螺栓连接中，旋合螺纹牙间载荷分布不均是由于( )。北京交通大学 2001 研（A）螺母太厚（B）螺母与螺栓变形大小
5、不同（C）应力集中（D）螺母与螺栓变形性质不同16 在受预紧力的紧螺栓连接中，螺栓危险截面的应力状态为( )。上海大学 2006研（A）纯扭剪（B）简单拉伸（C）弯扭组合（D）拉扭组合17 具有自锁能力的滑动螺旋传动机构的传动效率为( )。中科院 2005 研（A）大于 50（B）小于 50（C）不确定18 链传动中，限制链轮的最小齿数，其目的是( )，限制链轮的最大齿数，其目的是防止跳齿。中南大学 2010 研（A）保证链的强度（B）保证链传动的平稳性（C）限制传动比的选择（D）防止跳齿19 链传动和齿轮传动相比较，其最重要的优点是( )。国防科技大学 2002 研（A）传动效率高（B）可用
6、于两轴中心距较大的场合（C）工作时没有冲击和振动（D）安装精度要求不高20 链传动张紧的目的是( )。中南大学 2005 研（A）使链条产生初拉力，以使链传动能传递运动和功率（B）使链条与链轮之间产生摩擦力，以使链传动能传递运动和功率（C）避免链条垂度过大时产生啮合不良（D）避免打滑21 轴的结构设计应满足的基本要求是什么?转轴多制成阶梯形，其优点是什么? 中国科学技术大学 2011 研22 在设计滚动轴承组合部件时。轴上的零部件通常需要设计调整，试回答都需要做哪些调整? 通常采用的调整方法有几种 ?如图 158 所示的轴承组合部件 l 和 2 处的零件都是起何作用的?哈尔滨工业大学 2010
7、 研23 影响圆柱螺旋弹簧刚度的主要因素有哪些?哈尔滨工业大学 2002 研24 链传动中为什么会产生运动不均匀现象。如何减小链传动的运动不均匀现象?国防科技大学 2002 研25 链传动应怎样布置? 链传动中的动载荷主要与什么参数有关? 高速重载下选择何种参数的链条?武汉理工大学 2007 研26 按示例 1 所示。指出图 159 中轴系结构的其他错误(不少于 10 处)。北京交通大学 2001 研 注：润滑方式、倒角和圆角忽略不计。 示例：缺少调整垫片27 图 1511 为斜齿圆柱齿轮轴系结构，轴系采用两端固定式支承。轴承采用油润滑，轴伸处安装联轴器。无其他特殊要求。 (1)请指出图中的错
8、误。并说明原因。 (2)请画出正确的结构图哈尔滨工业大学 2005 研机械设计历年真题试卷汇编 5 答案与解析1 【正确答案】 B【试题解析】 按扭转强度条件计算轴受扭段的最小直径时，考虑到弯矩的影响，采取降低许用扭转切应力的办法进行估算。【知识模块】 轴2 【正确答案】 B【试题解析】 齿轮的齿面接触应力的影响因素是齿轮的直径；小齿轮的直径越大(或中心距越大) ，齿轮的齿面接触应力越小，接触疲劳强度越大。齿轮的齿根弯曲应力的影响因素是模数；模数越大，齿根弯曲应力越小，弯曲疲劳强度越大。根据题意，中心距不变，则接触应力不变，而模数减小，所以弯曲应力增大。【知识模块】 齿轮传动3 【正确答案】
9、B【试题解析】 楔键楔紧后，轴与轮毂的配合会产生偏心和偏斜，因此，楔键连接不宜用于要求准确定心的场合。【知识模块】 键、花键、无键连接和销连接4 【正确答案】 B【试题解析】 当蜗杆的螺旋升角小于啮合面的当量摩擦角的时候，即发生自锁。【知识模块】 蜗杆传动5 【正确答案】 B【试题解析】 变位后蜗轮的节圆仍与分度圆重合，只是蜗杆的节圆有所变化，因此，蜗杆节圆直径 d：蜗杆分度圆直径 d1，蜗轮节圆直径 d2蜗轮分度圆直径d2。【知识模块】 蜗杆传动二、填空题请完成下列各题，在各题的空处填入恰当的答案。6 【正确答案】 原来的 。【试题解析】 根据弹簧变形 的计算公式 可知，其他参数不变，簧丝直
10、径 d 和工作圈数 n 都增大到 2 倍时，变形 约为原来的 。【知识模块】 弹簧7 【正确答案】 剪；弯曲应力。【试题解析】 圆柱形螺旋拉压弹簧受压后，簧丝剖面上受到剪力和扭矩的作用，因此主要是剪应力。而扭簧受载后簧丝剖面上受到的主要是引起弯曲应力的弯矩，此外还有引起扭转切应力的扭矩，其值很小，常忽略不计。【知识模块】 弹簧8 【正确答案】 ；越大；蜗杆的螺旋升角小于啮合面的当量摩擦角，即 v；自锁。【知识模块】 蜗杆传动三、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。9 【正确答案】 A【试题解析】 加大过渡圆角半径能够有效减小应力集中，增加轴的疲劳强度；采用渗碳热处理工艺，对轴
11、的抗疲劳强度有显著的效果；对于弹性模量，有 E 铸铁E 碳钢 E 合金钢 ，因而将碳钢改为合金钢可增大强度，而改为铸铁会减小强度。【知识模块】 轴10 【正确答案】 B【试题解析】 通常由弯矩所产生的弯曲应力 是对称循环变应力，而由扭矩所产生的扭转切应力 则常不是对称循环变应力。为了考虑两者循环特性不同的影响，引入折合系数 。【知识模块】 轴11 【正确答案】 C【试题解析】 自行车的前轮轴只承受弯矩而且不转动，所以是固定心轴；中轴既承受扭矩又承受弯矩，所以是转轴；后轮轴只承受弯矩而且不转动，所以也是固定心轴。【知识模块】 轴12 【正确答案】 B【试题解析】 用碳素弹簧钢丝作为弹簧材料，其主
12、要优点是价格便宜，原材料来源方便；缺点是弹性极限低，多次重复变形后易失去弹性，且不能在高于 130的温度下正常工作。【知识模块】 弹簧13 【正确答案】 B【知识模块】 弹簧14 【正确答案】 D【知识模块】 弹簧15 【正确答案】 D【试题解析】 由于螺栓和螺母的刚度及变形性质不同，即使制造和装配都很精确，各圈螺纹牙上的受力也是不同的。当连接受载时，螺栓受拉伸，外螺纹的螺距增大，而螺母受压缩，内螺纹的螺距减小。【知识模块】 螺纹连接和螺旋传动16 【正确答案】 D【试题解析】 在受预紧力的紧螺栓连接中，螺栓内部受到两种应力的作用，预紧力在螺栓上产生的拉应力，螺纹摩擦力矩在螺栓上产生的扭转切应
13、力。【知识模块】 螺纹连接和螺旋传动17 【正确答案】 B【试题解析】 当机构发生自锁时，传动角小于等于当量摩擦角，即 v，因而传动效率为 05。【知识模块】 螺纹连接和螺旋传动18 【正确答案】 B【试题解析】 齿数过少会增加运动的不平稳性和动载荷，通常取 z125；z 2 过大，不仅增大了传动的总体尺寸，而且还容易发生跳链和脱链，限制了链条的使用寿命。通常限定 Z2max150，一般不大于 114。【知识模块】 链传动19 【正确答案】 B【知识模块】 链传动20 【正确答案】 C【试题解析】 链传动的张紧是为了避免链条垂度过大时产生的啮合不良和链条的振动现象。【知识模块】 链传动21 【
14、正确答案】 轴的结构设计应满足的基本要求：轴和装在轴上的零件要有准确的工作位置；轴上的零件应便于装拆和调整； 轴应具有良好的制造工艺性：便于加工、尽量减小应力集中等。转轴多制成阶梯形，其优点是：易于轴上零件的安装装配，非定位轴肩使轴上零件在安装过程中尽量减少不必要的配合面；定位轴肩可起到轴上零件的轴向定位和固定的作用；减小轴的重量。【知识模块】 轴22 【正确答案】 在设计滚动轴承组合部件时，需要做轴承游隙及轴上零件位置的调整。常用的调整方法有：(1)零件的轴向定位：轴肩、套筒、轴端挡圈、轴承端盖、圆螺母等；(2)零件的周向定位：键、花键、销、紧定螺钉以及过盈配合等。图 158 所示的轴承组合
15、部件 1 是轴承端盖与套杯间的调整垫片，作用是调整轴承游隙；部件 2 是套杯和机座间的调整垫片，作用是调整轴系的轴向位置。【知识模块】 轴23 【正确答案】 根据弹簧刚度的计算公式 kF 可知，影响弹簧刚度的主要因素有：旋绕比 c、簧丝直径 d、弹簧中径 D 和弹簧的工作圈数 n。其中，kF 与 C 的三次方成反比，可见 C 值对刚度 kF 的影响很大；且 d 越大，D 越小，n越少，弹簧的刚度就越大。【知识模块】 弹簧24 【正确答案】 从动链轮由于链速 v常数和 y 角的不断变化，因而它的角速度2 v R2cosy 也是变化的。链传动比的瞬时传动比 i 1 2R 2cosyR 1cos，不
16、能得到恒定值。因此，链传动工作不稳定。当主动链轮匀速转动时，链条的速度、从动链轮的角速度以及链传动的瞬时传动比都是周期性变化的运动特性，称为链传动的运动不均匀性。 减小链传动的运动不均匀现象的方法降低链轮速度，增加链轮齿数，减小节距。【知识模块】 链传动25 【正确答案】 链传动在布置时，两链轮应处于同一平面内，两轴平行，一般应采用水平或接近水平布置，并使松边在下。链传动中的动载荷主要与链轮的转速、链的节距、链轮的齿数有关。链轮的转速越高，链的节距越大，链轮的齿数越少，则链传动的动载荷就越大。高速重载下，宜选用小节距的多排链。【知识模块】 链传动26 【正确答案】 如图 15 一 10 所示。
17、端盖与箱体之间缺少调整垫片； 右轴承装反了； 轴右端伸出太长，不能与端盖接触，轴端面到轴承内圈右端面即可； 应有箱体内壁粗实线； 应设一轴环实现齿轮的轴向定位； 与齿轮配合轴段长应比齿轮轮毂少 12mm； 轴承与轴之间不需要键，取消； 此键与联轴器键应在一条母线上； 透盖与轴颈之间应有间隙；轴上键的周边应画局部剖面图； (11) 联轴器上键槽应是贯通的，且槽底面与键的上平面间应有间隙； (12)透盖与箱体之间缺少调整垫片。【知识模块】 轴27 【正确答案】 错误主要有： 轴的左端不应超出联轴器的左端面； 联轴器段轴径应变小，依靠轴肩轴向固定联轴器； 周向固定联轴器的键槽应缩短，小于联轴器轮毂长度； 透盖与轴之间应有间隙，且应有密封毡圈； 左端盖与箱体之间应有调整垫片，调整轴承游隙； 两轴承盖外侧中间部分应凹下去，以减少加工面； 两轴承放置错误，应为正装，否则起不到支撑作用； 两端盖内侧应顶到轴承的外圈上，否则无法固定轴承； 套筒的高度不应超过轴承内圈的23； 安装齿轮的轴段的长度应比轮毂的宽度小 12mm； (11)右轴承左端内圈应靠轴肩定位，相应轴段轴径应变小。 (12)箱体上连接螺栓处应有螺栓剖面； (13)两端盖外圆外侧应有倒角； (14) 联轴器内外圆均应倒角。 正确的结构图如图1512 所示。【知识模块】 轴
