武汉理工考研机械设计内部讲义真题答案

1、1 武汉理工考研机械设计内部讲义武汉理工大学机械设计2011 年考研强化讲义第一部分指定教材机械设计考试教材基本上没有什么变化，历年制定用书情况如下：2009 机械设计 彭文生 华中理工大学出版社第二版2008 机械设计彭文生华中理工大学出版社第二版2007 机械设计彭文生华中理工大学出版社第二版机械设计濮良贵高等教育出版社，1989 2006 机械设计 彭文生华中理工大学出版社第二版 机械设计 濮良贵高等教育出版社，1989 补充资料： 1.机械设计02 年到08 年考研真题2.机械设计本科教学课件3.机械设计课程设计指导书（选看）推荐使用教材：机械设计 彭文生李志明黄华梁，高等教育出版社机

2、械设计学习指导与习题集（第二版）杨昂岳，孙立鹏杨武山等，华中科技大学出版社机械设计与机械原理考研指南（上）（第二版）彭文生杨家军 王均荣，华中科技大学 出版社第二部分分数线、录取人数、公费情况武汉理工大学机电学院每年录取研究生160 名左右， 其中免试生占35 人左右， 强军计划5 人左右， 除掉以上人数， 统考生录取人数约120 左右。公费比例60%左右（含免试生），统考生公费比例约45%，但 09 今天武汉理工大学研究生教育全面改革，将取消公费制度，取而代之的是奖学金制度，具体细则还未确定。但人人都有奖学金，每年按成绩排名重新调整奖学金档次。近三年的录取分数线如下：2008 武汉理工大学复

3、试分数线院系所码009 009 009 院系所码009 009 009 院系所码009 009 009 学院名称机电学院机电学院机电学院学院名称机电学院机电学院机电学院学院名称机电学院机电学院机电学院专业名称机械电子工程机械设计制造及自动化机械设计及理论专业名称机械电子工程机械设计制造及自动化机械设计及理论专业名称机械电子工程机械设计制造及自动化机械设计及理论总分320 320 320 总分306 306 306 总分305 305 308 政治、英语线43 43 43 政治、 英语线41 41 41 政治、 英语线45 45 45 专业课线62 62 62 专业课线62 62 62 专业课线

4、68 68 68 2007 汉理工大学复试分数线2006 汉理工大学复试分数线由于从09 年起机电学院把机械电子工程、机械设计制造及自动化、机械设计及理论这三个专业合并成机械工程统一招生，且专业排名也统一排名，这对外校的学生争取奖学金提供 一个个较好的机会2 第三部分专业课复习进度安排结合自己考研总体复习的情况，有计划的组织复习。建议如下：12 月 1 日 12 月 20 日：重点看教材和课件，结合讲义，逐章按知识点复习，弄清基本概念和常考点。12 月 20日 1 月 9 日：做0208 年真题，理解背诵06、07、08 三年内部范围，以及大题的答题演练。第四部分知识点串讲及强化（知识点串讲见

5、课件，知识点强化如下）第一篇机械设计总论第一章机械设计总论考题类型选择题，填空题，问答题重点、常考点1 机械零件设计准则2 应力分类3 机械零部件中的磨损4 机械零部件中的润滑考题、真题回顾一、机械设计的基本要求是什么？机械设计的基本要求是什么？1 实现预定的功能， 工作可靠2 经济性好：设计和制造周期短、成本低，产品生产效率高、能耗低、维护管理费用少 3 操作方便， 运行安全4 标准化、系列化程度高：以便简化设计工作，提高产品质量5 其他要求： 环保、噪音、外观等二、机械零件的主要失效形式有哪些？机械零件的主要失效形式有哪些？件的主要失效形式有哪些断裂：1 过载断裂： 工作应力超过材料的强度

6、极限 b 引起2 疲劳断裂： 工作应力超过零件的疲劳极限 r 引起 变形： 1 塑性变形： 工作应力超过材料的屈服极限s 引起2 过大弹性变形：零件的刚度不够引起表面失效： 1 压溃、过度磨损：零件接触表面上的压应力p 过大2 表面疲劳损坏：零件表面接触应力h 过大引起3 胶合：零件工作温升t 过高引起（0701）通常典型的应力变化规律有哪几种？绝大多数转轴中的应力状态属于哪一种？三、（ ）通常典型的应力变化规律有哪几种？绝大多数转轴中的应力状态属于哪一种？1.应力比不变2.平均应力不变3.应力最小应力不变转轴中的应力属于应力比等于常数这一类型r=-1 的对称循环应力r=0 的脉动循环应力0r

7、1 绝大多数转轴中的应力状态属于r=-1 的对称循环应力四、按摩擦的状态不同，摩擦可以分为哪几种？按摩擦的状态不同，摩擦可以分为哪几种？1 干摩擦：表面间无任何润滑剂或保护膜的纯金属接触时的摩擦，摩擦系数一般大于0.1 2 边界摩擦： 表面间被极薄的润滑膜所隔开，且摩擦性质与润滑剂的粘度无关而取决于两表面的特性和润滑油油性的摩擦，摩擦系数约在0.010.1 3 流体摩擦：表面间的润滑膜把摩擦副完全隔开，摩擦力的大小取决于流体分子内部摩擦力的摩擦，摩擦系数可达0.0010.008 4 混合摩擦：摩擦副处于干摩擦、边界摩擦和流体摩擦混合状态时的摩擦磨损按机理分有哪几种类型？五、 0601 磨损按机

8、理分有哪几种类型？1 粘着磨损：摩擦表面的微凸体在相互作用的各点发生粘着作用，使材料由一表面转移到另一表面的磨损2 磨粒磨损：摩擦表面间的游离硬颗粒或硬的微凸体峰间在较软的材料表面上犁刨出很多沟纹的微切削过程3 表面疲劳磨损： 摩擦表面受循环接触应力作用到达一定程度时，就会在零件工作表面形成疲劳裂纹，随着裂纹的扩展与相互连接，会造成许多微粒从零件表面上脱落下来，致使表面上出现许多浅坑，这种磨损过程即为疲劳磨损；4 腐蚀磨损 （机械化学磨损）：在摩擦过程中金属与周围介质发生化学反应而引起的磨损5 流体磨粒磨损和流体侵蚀磨损（冲蚀磨损）6 微动磨损（微动损伤）六0603、机械零件的设计准则有哪些？

9、、机械零件的设计准则有哪些？1强度准则性：针对零件断裂、 塑性变形或表面疲劳损坏失效。强度的计算准则为： mpa 或 针对断裂或塑性变形hh 针对表面疲劳损坏2刚度准则：针对过大弹性变形刚度的计算准则为:y y ， ， 式中，y， 和挠度、偏转角和扭转角； 3 耐磨性准则：针对过度磨损、胶合破坏其验算式为：p p防止过度磨损；pv pv 防止胶合破坏3 4振动和噪声准则： 针对高速机械的振动失稳防止共振的条件为：f p0.87 f 或 f p 1.18 f（f p 为激振频率， f 为固有频率）5可靠性准则6热平衡准则。其中影响寿命的主要因素为腐蚀， 磨损和疲劳润滑剂的主要作用是什么？常用的润

10、滑剂有哪几种？七、0602 润滑剂的主要作用是什么？常用的润滑剂有哪几种？在摩擦面见加入润滑剂可以降低摩擦，减少或防止磨损保护零件不遭受锈蚀，而且采用润滑时还能起到散热降温的作用，由于液体的不可压缩性，润滑油膜还具有缓冲、吸振的能力， 使用膏状的润滑脂既可以防止内部的润滑剂外泄有可以阻止外部杂质侵如，避免加剧零件的磨损起到密封作用。润滑剂可以分为气体、液体、半固体、固体四种基本类型。气体：任何气体。液体：矿物油，动植物油， 合成油和各种乳剂半固体：润滑脂等， 固体： 石墨，二硫化钼， 聚四氟乙烯等评价润滑油的指标有哪些？1 粘度2 润滑性（油性） 3 极压性4 闪点5 凝点6 氧化稳定性形成动

11、压润滑（动压润滑）油膜的必要条件是什么？八、0604、0203 形成动压润滑（动压润滑）油膜的必要条件是什么？、 1、两工作表面间必须构成楔形间隙；2、两工作表面间应充满具有一定粘度的润滑油或其它流体；3、两工作表面间存在一定相对滑动，且运动方向总是带动润滑油从大截面流进，小截面流出。试说明径向滑动轴承动压油膜的形成过程？九、0605、0303 试说明径向滑动轴承动压油膜的形成过程？、 径向滑动轴承的轴颈与轴承孔间必须留有间隙，此时，两表面间自然形成一收敛的楔形空间。当轴颈开始转动时，速 度较低，带入轴承间隙中的油量较少，这时轴瓦对轴颈摩擦力的方向与轴颈表面圆周速度方向相反，迫使轴颈在摩擦力作

12、用下沿孔壁向右爬升。随着转速增大，轴颈表面的圆周速度增大， 带入楔形空间的油量也逐渐加多。这时，右侧楔形油膜产生了一定的动压力，将轴颈便稳定在一定的偏心位置上。这时，轴承处于流体动力润滑状态，油膜产生的压力与外载荷向平衡。第二篇连接件设计第二章轴毂联接设计考题类型选择题，填空题，问答题，改错题重点、常考点键、花键的类型及其特点、应用。考题、真题回顾一、 0501 试述平键连接的类型和应用场合平键类型1 普通平键2 薄型平键3 导向平键4 滑键。普通平键按构造分圆头（a 型平头（ b 型）及单圆头（c 型） 1 普通平键用于轴上零件与轴无相对移动的场合。2 薄型平键常用于薄壁结构，空心轴及一些径

13、向尺寸受限制的场合3 导向平键用于被联接的毂类零件在工作过程中必须在轴上作轴向移动，且位移量不大的场合 4 滑键用于零件需滑移的距离较大的场合二、 键是怎么选择的？键是怎么选择的？键的类型可根据联接的结构特点、使用要求和工作条件来选定。键的尺寸（键宽 b 和键高h） 按轴的直径d 由标准中选定；键的长度可以根据轮毂长度确定，键长等于或略小于轮毂长度，导向键按轮毂长度及滑动距离而定。键的长度还须符合标准规定的长度系列。三、花键联接的优缺点，及应用场合花键联接的优缺点，花键联接由于齿槽较浅， 而具有对轴与轮毂的强度削弱较少，应力集中小， 对中性好和导向性能好等优点。但需专用的加工设备、刀具和量具，

14、成本较高。适用于承受重载荷或变载荷及定心精度高的静、动联接。矩形花键联接轻系列常用与轻载或静联接，中系列多用于重载或动联接；渐开线花键连接的齿根较厚，强度高、寿命长。它常用于载荷较大，定心精度要求高及尺寸较大的联接。四、平键联接的失效形式是什么？平键联接的失效形式是什么？工作面过度磨损（动联接）、工作面被压溃（静联接）和键的剪断等。对于实际采用的材料组合和标准尺寸来说，压溃和磨损是主要的失效形式。如果校核计算不满足强度条件，则要采用双键联接， 两个普通平键布置形式是沿圆周按180 对称布置。五、平键、半圆键、 楔键、4 切向键联接的特点个是什么？平键、 半圆键、 楔键、 切向键联接的特点个是什

15、么？1 平键的两侧面是工作面，键的顶面与轮毂上键槽的地面则留有间隙，工作时当轴颈静止时，轴颈处于轴承孔的最底位置，并与轴瓦接触此时，两表面间自然形成一收敛的楔形空间。当轴颈开始转动时，速度较低，带入轴承间隙中的油量较少，这时轴瓦对轴颈摩擦力的方向与轴颈表面圆周速度方向相反，迫使轴颈在摩擦力作用下沿孔壁向右爬升。随着转速增大，轴颈表面的圆周速度增大，带入楔形空间的油量也逐渐加多。这时，右侧楔形油膜产生了一定的动压力，将轴颈便稳定在一定的偏心位置上。这时，轴承处于流体动力润滑状态，油膜产生的压力与外载荷向平衡。靠键与键槽侧面的挤压传递转矩。平键连接的优点：结构简单、装拆方便、对中性好，因此应用十分

16、广泛。2 半圆键连接用与静连接，键的侧面是工作面。半圆键的优点是工艺性好；缺点是轴上的键槽较深，对轴的强度削弱较大。它主要用于载荷较小的连接，也常用于锥形轴连接的辅助装置。采用双键连接时，两个半圆键的布置形式是沿轴在同一直线上。3 楔键连接只用于静连接，楔键上、 下表面是工作面。楔键的优点是能在轴向固定轴上零件或承受单向轴向力；缺点是在楔紧时破坏了轴与轮毂的对中性。它主要用于对中精度不高、载荷平稳和低速场合。采用双键连接时，两个键连接的布置是沿圆周按90-120 度布置。4 切向键连接只能传递单向转矩，工作面为上下两面，其中一面在通过轴心的平面内。两对使用时，沿圆周按120-130 布置。切向

17、键用于载荷很大，对中精度要求不高的场合。第三章螺纹联接于螺旋传动设计考题类型问答题、计算题重点、常考点1 螺纹联接的基础知识2 螺纹联接的基本类型3 螺纹联接的预紧和防松4 提高螺栓连接强度的措施5 单个螺栓连接的强度计算6 螺栓组连接的受力分析和计算考题、真题回顾螺纹联接的主要类型有哪几种？各用于什么场合？一、 0702 螺纹联接的主要类型有哪几种？各用于什么场合？螺纹联接的主要类型有1. 螺栓联接2. 螺钉联接3.双头螺柱联接4.紧定螺钉联接。1 螺栓联接广泛用于被连接件不太厚，周边有足够装配空间的场合。它又分为普通螺栓联接和铰制孔用螺栓联接，前者的特点是被联接件上的通孔和螺栓杆之间有间隙

18、，螺栓受轴向拉力，而后者孔和螺栓杆之间多采用过渡配合。螺栓还手横向载荷2 螺钉联接适用于被联接件一薄一厚，受力不大，不需要经常装拆的场合3 双头螺柱联接适用于被联接件太厚不宜制成通孔，材料又比较软且需要经常装拆的场合4 紧定螺钉联接适用于力和转矩都不大的场合。常用于轴与轴上零件的联接常用螺纹按牙型分为哪几种？各适用于那些场合？二、 0502 常用螺纹按牙型分为哪几种？各适用于那些场合？常用螺纹按牙型分为三角形、矩形、梯形和锯齿形螺纹等。三角形螺纹牙型角=60， 当量摩擦系数较大，自锁性能好，主要用于连接。而矩形、梯形和锯齿形螺纹的牙型角分别为=0、=30 和=33 传动效率较高，主要用于传动紧

19、连接螺栓强度计算时，将拉伸载荷增加到原来的是什么原因？三、余0505 紧连接螺栓强度计算时，将拉伸载荷增加到原来的1.3 倍，是什么原因？由于螺栓为塑性材料，既受到拉伸和扭转复合应力。对于只受预紧力的紧螺栓联接来说，考虑扭切应力的影响需将拉伸载荷加大30%。 螺纹联接为什么要防松，防松方法有哪些？四、 0402 螺纹联接为什么要防松，防松方法有哪些？在冲击、振动和变的作用下，螺纹之间的摩擦力可能瞬时消失，联接有可能自松，而影响正常工作，甚至发生严重事故。当温度变化较大或高温条件下工作时，由于螺栓与被联接件的温度变形差或材料的蠕变，也可能导致联接自松。因此，在设计螺纹联接时，必须考虑放松装置。放

20、松的根本问题在于防止螺纹副的相对传动。防松的措施：1 摩擦放松， 如使用弹簧垫圈、5 对顶螺母， 但这种方法不十分可靠，故多用于冲击和振动不剧烈的场合。2 机械防松：如采用槽形螺母和开口销，止动垫圈，串联钢丝3 破坏螺纹副关系。如采用冲点发和粘接法提高螺栓联接疲劳强度的方法有哪些？五、0403 提高螺栓联接疲劳强度的方法有哪些？1 改善螺纹牙间的载荷分配。如采用钢丝螺套。2 减小螺栓的应力幅3 采用合理的制造工艺：如可采用冷镦头部和滚压螺纹的螺栓。4 避免附加弯曲应力。可采用凸台与沉头座、球面垫圈等来保证螺栓联接的装配精度5 减小应力集中的影响。可采用较大的过渡圆角半径，或将螺纹收尾改为退刀槽

21、等六、螺栓联接预紧的目的是什么？螺栓联接预紧的目的是什么？预紧的目的是，增强联接的刚性、紧密性和放松能力。对于受拉螺栓，适当增加预紧力，还可提高螺栓的疲劳强度；对于受剪螺栓联接， 预紧可增大联接中的摩擦力。七、 螺纹联接失效形式和计算准则是什么？螺纹联接失效形式和计算准则是什么？对单个螺栓联接而言，其受力的形式为受轴向载荷或横向载荷。在轴向载荷的作用下，螺栓杆和螺纹部分可能发生塑性变形或断裂；而在横向载荷的作用下， 当采用铰制孔螺栓时， 螺 栓杆与孔壁间可能发生压溃或螺栓杆被剪断等。对于受拉螺栓，其主要失效形式为螺栓部分发生断裂， 因而其计算准则是保证螺栓的静力拉伸强度；对于受剪螺栓，起主要破

22、坏形式为螺栓杆和孔壁间压溃或螺栓杆被剪断，其计算准则是保证联接的挤压强度和螺栓的剪切强度，其中连接的挤压强度对联接的可靠性起决定性作用。第三篇传动设计第四章带传动设计考题类型选择题、填空题、问答题、作图题重点、常考点1 带传动的失效形式，设计准则2v 带的张紧，带传动的应力分布分析3 带传动的两种滑动（弹性滑动和打滑）考题、真题回顾试述带传动中的两种滑动，以及它们对带传动工作的影响。一、 0703、0301、9701 试述带传动中的两种滑动，以及它们对带传动工作的影响。、 、 1.弹性滑动 : 是带的弹性变形量的变化而引起带与带轮之间微量相对滑动的现象，称为弹性滑动。弹性滑动原因：带是弹性体，

23、受力后会产生弹性变形，在带的弹性极限内，变形： =f/ea ，当带的截面积a 一定时， f 增大，则 增大，又因为摩擦型带传动依靠摩擦里传递运动和动力，必然存在拉力差，即：紧边拉力f1 大于松边拉力f2，则带在紧边的伸长量1 大于松边的伸长量2。弹性滑动对传动的影响：1 降低传动效率，使带与带轮摩损增加和 温度升高。 2 使从动轮的圆周速度v2 低于主动轮的圆周速度v1 即 v2 v1 。 2 打滑：当实际传递的载荷超过极限有效拉力flim 时，过载引起的带与小带轮接面间将发生显著的相对滑动。打滑将使带的磨损加剧，从动轮转速急剧降低，甚至使传动失效。弹性滑动与打滑的本质区别：弹性滑动：是带传动

24、正常工作时不可避免的固有特性；只发生在带离开带轮前的那部分接触弧上 打滑： 是带传动的失效形式，设计时必须避免；发生在带和带轮的全部接触弧上。二、0606 为什么在普通v 带传动中要规定小带轮直径d1 必须大于最小带论直径dmin？但？ 为什么小带轮的直径又不能过大？为什么小带轮的直径又不能过大？若 d1 小于最小带轮直径dmin，将使带的弯曲应力b1 过大导致带的疲劳强度降低过多，并且传动效率较低。当传递的转矩一定时，采用较大的小带轮直径可使带传递的有效拉力减小、 带的跟数减少。但小轮直径过大时，将使传动外廓尺寸过大。说出带传动工作时所受的各种应力，并画出带工作时的应力分布图。三、0503、

25、0205、0206 说出带传动工作时所受的各种应力，并画出带工作时的应力分布图。0503、0205、 带传动的主要失效形式是什么？带传动的计算准则是什么？带传动的主要失效形式是什么？带传动的6 计算准则是什么？带传动工作时所受有拉应力：1 紧边拉应力2 松边拉应力3 离心拉应力 弯曲应力画图见课件带传动的失效形式：1）过载打滑：当实际传递的载荷超过极限有效拉力flim 时，过载引起的带与小带轮接面间将发生显著的相对滑动。打滑将使带的磨损加剧，从动轮转速急剧降低，甚至使传动失效。2）疲劳破坏（脱层和疲劳断裂）带传动的计算准则是： 保证带传动不打滑的前提下，充分发挥带的传动能力，并使传动带具有足够

26、的疲劳强度和寿命。1 1 即应满足：不打滑条件： f 实传f e lim = f1 ( 1 - ) = 1 a ( 1 - ) e f 1 e f 1 疲劳强度条件： max = 1 + c + b 1 的因素有哪些？四、影响极限有效拉力felim 的因素有哪些？1）初拉力f0 f0，正压力，ffmax，felim但f0，磨损加快，带的寿命；2）小轮包角 1 1，包围弧，ffmax， felim 1 大小取决于设计参数i、d1、 d2 及 a； 3）摩擦系数f f，ffmax， felim， f 取决于带和带轮的材料带传动承载能力的措施有哪些？五、提高v 带传动承载能力的措施有哪些？1. 2.

27、 3. 4. 增加v 带根数提高单根v 带的额定功率p 增大摩擦系数fv 铸铁带轮皮革带=0.595，fv 铸铁带轮胶带=0.51； 采用新型带：多楔带，齿形带。第五章链传动设计考题类型选择题、填空题、问答题、重点、常考点1 链传动的失效形式，设计准则2 链传动的多边形效应，以及动载荷的系数的类型3 链传动的张紧考题、真题回顾链传动应该怎样布置？连传动中的动载荷主要与什么参数有关动载荷主要与什么参数有关？一、 0704 链传动应该怎样布置？连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？何种参数的链条？链传动的布置是否合理，对传动的质量和使用寿命有较大的影响。布置时链传动的两

28、轴应平行， 两链轮应处于同一平面内；一般宜采用水平或接近水平布置，并使松边在下。滚子链传动的主要失效形式有哪些？二、 0608 滚子链传动的主要失效形式有哪些？链传动中的内部附加动载荷产生的因数有哪些？滚子链传动的主要失效形式有：1 链的疲劳破坏，如链板疲劳断裂，套筒，滚子表面出现疲劳点蚀2 链条铰链的磨损3 链条铰链的胶合4 链条静力拉断5 链轮轮齿磨损， 塑性变形及断裂。 链传动内部产生附加动载荷原因：1 链传动在工作过程中，链条和从动链论都是作周期性的变速运动，因而造成和从动链轮向连的零件也产生周期性的速度变化，从而引起动载荷2 由于链条横向分速度也在作周期性的变化，将是了条发生横向振动

29、，甚至发生共振 3 链节和链轮啮合瞬间的相对速度也将引起冲击和动载荷4 链轮与链条的制造误差5 链条用了一段时间应力松弛，当链启动， 制动， 反转，突然加载和卸载时会产生动载荷。按功率曲线设计计算，三、滚子链传动中，当滚速v0.6m/s 时，按功率曲线设计计算，当vrz1+rz2 六、轴承主要参数的选择轴承的主要参数有宽径比、相对间隙及动力粘度。1.宽径比：宽径比选得小时可增大p，提高轴承运转的平稳性，同时使端流量增大，功耗小，油温升降低，但轴承的承载能力也会降低。对高速重载荷轴承，取值小：对低速载荷的轴承，为了提高整体刚性，取大值：对高速轻载荷轴承，取小值; 二对较大支承刚度的机床轴承，取值

30、较大2 相对间隙：取值小，轴承的承载能力和旋转精度高：取值大，润滑油的流量增加，油的温度升降低。3 动力粘度： 在相同条件下，提高n 可以显著提高轴承的承载能力，但也增大了摩擦阻力和轴承温升，由于温升而使粘度下降，承载能力反而下降。选择动力粘度的原则是：载荷大、速度低时，选择粘度较大的润滑油：载荷小，转速高，则选用粘度较低的润滑油。第十章滚动轴承的设计考题类型选择题、填空题、问答题、计算题重点、常考点1 滚动轴承的分类2 滚动轴承的失效形式3 滚动轴承的受力分析、载荷和寿命计算考题、真题回顾圆锥滚子轴承的主要特征有哪些？一、 0708 圆锥滚子轴承的主要特征有哪些？1 能承受的径向载荷， 单轴向载荷都很大2 相对于球轴承， 极限转速低3