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2020年石家庄铁道大学机械设计考研复试终极预测三套题（一） (2)
2020年石家庄铁道大学机械设计考研复试终极预测三套题（二） (10)
2020年石家庄铁道大学机械设计考研复试终极预测三套题（三） (17)
2020年石家庄铁道大学机械设计考研复试终极预测三套题（一）
说明：根据复试考试要求编写，共三套终极预测试题均含有详细答案解析，考研复试首选。
一、简答题
1．简述平键联接、半圆键联接、楔键联接、花键联接的工作原理和特点。
【答案】（1）平键联接工作原理:平键联接靠平键与轴上键槽及毂上键槽的侧面（即工作面）的挤压来传递转矩。
特点:结构简单、装拆方便、对中性好，但不能承受轴向力；应用广泛，可用于静联接、动联接、要求轴毂对中性好的联接。
（2）半圆键联接工作原理:同平键联接。
特点:键能在槽中绕其几何中心摆动。半圆键联接工艺性好，装配方便，尤其适用于锥形轴与轮毂的联接。但因轴上键槽较深，对轴的强度削弱较大，一般只用于轻载联接中。
（3）楔键联接工作原理:装配时楔键打入键槽中，楔键的上、下面（即工作面）与轴和毂上键槽底面间产生正压力，工作时靠此压力产生磨擦力矩来传递转矩。
特点:楔键联接的特点是结构简单、装拆方便，可传递单向轴向力，但楔键被楔紧时破坏了轴毂对中性另外楔键联接是靠磨擦传递转矩，磨擦传力存在不可靠性，因此仅用于对中性要求不高、载荷平稳、低速的联接。
（4）花键联接工作原理:花键联接通过轴与轮毂上沿周向分布的多个键齿和键槽的互相啮合传递转矩，齿的侧面是工作面，可用于静联接或动联接。
特点:与平键联接相比，花键联接具有承载能力大、对轴削弱程度小（齿浅、应力集中小）、定心好和导向性好等优点。它适用于定心精度要求高、载荷大或经常滑移的联接。
2．某带传动装置中主动轴转矩为，带轮基准直径、，运转中发生了严重的打滑现象，后将带轮基准直径改为、，带长相应增加，传动正常。试问原因何在？
【答案】带传动正常工作的条件是：需要传递的外载荷.最大有效拉力，即
而带传动需要传递的外载荷为
当小带轮基准直径由增加到时，增大到1.5倍，则带传动需要传递的外载荷
下降为原来外载荷的0.67倍。而在初拉力、带和带轮材料不变时，带传动的最大有效拉力却变化不大，故可使得，避免了打滑。
3．滚动轴承预紧的目的是什么？常用预紧方法有哪些？什么情况下需要预紧？
【答案】滚动轴承预紧的目的是提高轴承的旋转精度，增加支承的刚性，减小轴工作时的振动。
常用预紧方法有夹紧一对圆锥滚子轴承的外圈；用弹簧预紧；在一对轴承中间装入长度不等的套筒；夹紧一对磨窄了的外圈或磨窄了的内圈的角接触球轴承。
预紧措施通常在对轴系旋转精度或刚度要求高的情况下使用，如机床主轴。
4．写出下列材料的名称，并按小尺寸试件查出该材料的抗拉强度极限、屈服强度
、延伸率；Q235,45,40MnB，ZG270 - 500，HT200,QT500 - 7,ZCuSn10Pb1,ZA1Si12。
【答案】见下表。
5．带传动为什么要限制其最小中心距和最大传动比？
【答案】（1）中心距越小，带长越短。在一定速度下，单位时间内带的应力变化次数越多，会加速带的疲劳破坏、如在传动比一定的条件下，中心距越小，小带轮包角也越小，传动能力下降，所以要限制最小中心距。
（2）传动比较大时，中心距小时将导致小带轮包角过小，传动能力下降，故要限制最大传动比。
6．轴瓦上开设油孔和油沟的原则是什么？
【答案】油孔和油沟不得开在轴瓦的承载区，以免降低油膜的承载能力，油沟轴向长度应比轴瓦的长度短，不能沿轴向完全开通到轴瓦端部，以免润滑油从轴瓦两端大量泄漏流失，影响润滑轴承。
二、分析计算题
7．如图所示一铸铁吊架用两只普通螺栓固定在梁上。吊架承受的载荷，螺栓
，安装时不控制预紧力，取安全系数S=4，取残余预紧力为工作拉力的0.4,试确定螺栓所需最小直径。
图
【答案】许用拉应力，2个螺栓，即z为2,每个螺栓的工作载荷为
残余预紧力为
故得螺钉中总拉力为.
按强度条件，螺栓小径为
8．经调质后的45钢性能为，以此材料作试件进行实验，先以对称循环变应力作用次，再以作用于试件，求还能循环多少次才会使试件破坏。
【答案】由疲劳强度极限应力曲线方程得
由知，还能循环
9．如图所示两种夹紧螺栓连接，图（a）用一个螺栓连接，图（b）用两个螺栓连接。已知图（a）与图（b）中:载荷Q=2000N，轴径d=60mm，载荷Q至轴径中心距离L=200mm，螺栓中心至轴径中心距离。轴与毂配合面之间的摩擦系数，可靠性系数K f=1.2，螺栓材料的许用拉伸应力。试确定图（a）和图（b）连接螺栓的直径d。
图（a）
图（b）
【答案】（1）确定图（a）所示连接螺栓直径d
①计算螺栓连接所需预紧力。
将毂上K点视为铰链，轴对毂的正压力为N，由正压力N产生的摩擦力为，如图（a）所示。
图（a）
图（b）
取毂上一部分为分离体，对k点取矩，则有
所以
（注意:此时作用于分离体上的力中没有外载荷Q）
而根据轴与毂之间不发生相对滑动的条件，则有
所以
从而有
将已知数值代入上式，可得
②确定连接螺栓的直径d。
该连接螺栓仅受预紧力作用，故其螺纹小径为
取M24（d1=20.752mm＞18.195mm）。
（2）确定图（b）所示连接螺栓直径d
①计算螺栓连接所需预紧力。
取左半毂为分离体，作用于其上的载荷如图（b）所示。显然，。而根据轴与毂之间不发生相对滑动的条件，则有
所以
从而有