机械设计入学考试试题11解答解析

11-1　是非题

1.√；2.√；3.√；4.√；5.×；6.×；7.×；8.×；9.√；10.√；11.√；12.√；13.√；14.√；15.√。

11-2　单项选择题

1.C；2.C；3.C；4.D；5.D；6.D；7.D；8.D；9.D；10.D；11.C；12.C；13.A；14.A；15.A。

11-3　简答题

1.答：（1）转速n提高，则承载能力F提高。

（2）宽径比B/d减小，则承载能力F降低。

（3）润滑油的黏度η提高，则承载能力F提高。

（4）表面粗糙度值减小，则允许的最小油膜厚度减小，偏心率χ增大，从而承载能力F提高。

2.答：齿轮工作面的硬度≤350HBS或38HRC的称为软齿面；齿轮工作面的硬度＞350HBS或38HRC的称为硬齿面。

一对软齿面齿轮的大、小齿轮的材料应该是：小齿轮材料比大齿轮材料要选得好一些，强度要高一些。小齿轮齿面硬度要比大齿轮齿面硬度要高出30～50HBS或更多。

其原因是：大、小齿轮材料不同时，可降低胶合的危险；小齿轮转速高，受力次数多；小轮齿根厚度小于大轮齿根厚度，弯曲强度低；较硬齿面的齿轮会对较软齿面的齿轮的齿面造成冷作硬化的效应，从而提高较软齿面齿轮的疲劳强度。

3.答：（1）错装后的方案Ⅱ不能用。

（2）方案Ⅱ中的带传动不能适用。因为带传动改为低速级后，所受有效拉力变大，要求预紧力要大，压轴力增大，带容易打滑和磨损。

4.答：方案Ⅰ为正装，其优点是：可用调整轴承盖处的垫片厚薄来调整轴承的游隙，操作方便；轴上不必制出螺纹，对提高轴的疲劳强度有利。缺点是：压力中心向里，悬臂较长，支承刚性较差。

方案Ⅱ为反装，其优点是：压力中心向外，悬臂较短，支承刚度较大。缺点是：轴承游隙靠轴承的圆螺母调整，操作不方便，轴上制出螺纹，应力集中较严重，削弱了轴的疲劳强度。

5.答：（1）斜齿圆柱齿轮2的螺旋线方向为右旋，斜齿圆柱齿轮3的螺旋线方向为左旋；

（2）蜗轮螺旋线方向为左旋，其旋转方向为逆时针方向；

（3）锥齿轮4所受的三个分力的方向如图2-11-1所示。

图2-11-1

1—电动机；2、3—斜齿轮；4、5—锥齿轮；6—蜗杆；7—蜗轮

11-4　计算分析题

1.解：梁中a点受到的最大弯矩为

最大应力为

最小应力为

σmin=-σmax=-19.53（MPa）

平均应力为

应力幅为

图2-11-2

应力特性系数为

其变应力如图2-11-2所示。

2.解：（1）三个齿轮的螺旋角为

β1=β2=arcco=11°28′42″=β3(www.xing528.com)

（2）齿轮1的分度圆直径为

中间齿轮2的各分力的大小为

各分力的方向如图2-11-3所示。

图2-11-3

3.解：（1）由fF0zi≥KsR得

由σ=≤0.8σs得

（2）由σp=≤0.8σs得

R≤0.8σs×11×10×2=0.8×240×11×10×2=42240（N）

由此可见，铰制孔用螺栓连接在相同情况下承受横向载荷的能力要比普通螺栓连接大得多。

4.解：（1）该轴承是面对面安装。

（2）30206——内径为30mm的圆锥滚子轴承，尺寸系列为02，0级公差，0组游隙。

（3）根据图2-11-4力分析有

图2-11-4

（4）根据图2-11-4力分析有

（5）Fr1=

（6）Fd1==618（N）

因为Fd2+FA=618+230=848（N）＞Fd1，所以，轴承1被“压紧”，轴承2被“放松”。两轴承所受的轴向力为

Fa1=618+230=848（N），Fa2=618（N）

（7）因为=1.31＞e，所以X1=0.4，Y1=1.6；因为=0.31＜e，所以X2=1，Y2=0。则两轴承的当量动载荷为

P1=fp（X1Fr1+Y1Fa1）=1.5×（0.4×649+1.6×848）=2424.6（N）

P2=fp（X2Fr2+Y2Fa2）=1.5×（1×1979+0×618）=2968.5（N）

（8）轴承的寿命为

11-5　结构分析题

解：图a：轴通过锥面与轮毅连接，轴环端面造成过顶定位，应删除轴环。正确结构如图2-11-5a所示。

图b：键的长度太短，装配时键不能对准轮毅的键槽。正确结构如图2-11-5b所示。

图c：①两切向键的夹角值不对，应为120°～130°；②右侧的一个切向键的一个边没有与轴的半径方向对准。正确结构如图2-11-5c所示。

图d：①螺栓安装方向不对，装不进去，应掉头安装；②下部被连接件的孔径应与螺栓杆之间有间隙；③被连接件表面应做出沉头孔，以免产生附加应力；④螺钉螺纹长度太长。正确结构如图2-11-5d所示。

图2-11-5

（a）锥形轴端连接；（b）轴系结构；（c）传递双向转矩的切向键连接；（d）螺栓连接