兰州交通大学机械设计考研问答题真题及标准答案解析

兰州交通大学机械设计考研问答题真题及答案解析

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1 螺纹联接

1列出四种常用标准螺纹联接件。连接螺纹能满足自锁条件，为什么在设计螺纹联接时必须考虑放松问题？螺纹联接防松的根本问题是？常用的防松方法分哪几种？每类中有哪些具体结构？预紧螺栓承受轴向载荷作用时，螺栓上的总载荷为什么不等于轴向载荷和预紧力之和？常用螺纹联接的类型有哪些？

①常用标准螺纹联接件有：螺栓、双头螺柱、螺钉、紧定螺钉、螺母和垫圈等。

②在冲击、振动载荷作用或者材料高温变化等情况下，螺纹幅间的摩擦力可能减小或者瞬间消失。这种情况反复出现几次后就会使联接松脱，导致联接失效。为了防止螺纹联接松脱，保证螺纹联接安全可靠，设计时必须考虑防松问题。

③螺纹联接放松的根本问题是防止螺纹幅的相对转动。

④常用防松的方法有：摩擦防松、机械防松以及破坏螺纹幅关系防松。

A摩擦防松：弹簧垫片、双螺母、尼龙垫片、自锁螺母

B机械防松：六角开槽螺母、开口销、止动垫片、圆螺母、串联钢丝

C破坏螺纹幅关系防松：有端铆、冲点、点焊和粘合

⑤由于螺栓和被连接件的变形使得总载荷不等于预紧力和轴向力之和

⑥螺栓联接、螺钉联接、双头螺柱联接、紧定螺钉联接

2采用腰杆螺栓和空心螺栓的目的是什么，它和哪几种结构作用相同？分布在同一圆周上的螺栓数目为什么尽量取偶数？螺栓组设计中为什么会出现偏心载荷，防止偏载的措施有哪些？受横向载荷的螺栓组联接采用什么方式减小螺栓的预紧力及其机构？

①采用腰杆螺栓和空心螺栓的主要目的是：减小螺栓刚度，提高被联接件的刚度，使螺栓的应力幅降低。在螺母下面安装弹性元件，其效果和采用腰杆螺栓和空心螺栓时相似。

②分布在同一圆周上的螺栓数目取偶数，以便在圆周上钻孔时的分度和划线。同一组螺栓的材料、直径和长度均相等。

③当被联接件支承面有突起、表面与孔不垂直或者钩头螺栓联接时会产生偏心载荷，螺栓组设计中防止偏载的措施有：凸台、凹坑、球形垫圈、斜面垫圈。

④采用套筒、销、键等抗剪切件来承受部分横向载荷。

3提高螺栓强度的方法有哪些？普通螺栓联接和铰制孔用螺栓联接的结构有什么区别？画出受横向载荷时普通螺栓和铰制孔用螺栓的结构。分析其工况、主要失效形式及其强度计算准则，写出强度计算公式

①提高螺栓强度措施：

A改善螺纹牙间载荷分布不均的情况B降低螺栓应力幅

a

C减小应力集中的影响D采用合理的工艺方法

②普通螺栓联接中，螺杆和被联接件的孔件有间隙，主要靠拧紧后的正压力所产生的摩擦力来传递载荷，预紧力必须足够大才可以保证联接可靠。铰制孔用螺栓螺杆被联接件的孔件无间隙，由光杆直接承受挤压和剪切来传递外载荷进行工作，所受预紧力很小。

A普通螺栓的失效形式一般是拉断，设计准则是为保证螺栓的疲劳强度和静强度强度条件为：B铰制孔用螺栓一般的失效形式是压溃、剪断,设计准则是为保证螺栓的挤压强度和剪切强度剪切强度条件为：二者的结构图如下

挤压强度条件为：

4什么是螺纹的大径、中径和小径？各有什么用处？列出螺纹升角指什么？列出其的计算公式。

螺纹大径：与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的假想圆柱面的直径，亦称公称直径。作用是决定连接配合的基本尺寸。

螺纹中径：螺纹的牙厚与牙间向等处的圆柱直径，作用是确定螺纹机和参数和配合性质。

螺纹小径:与外螺纹牙底或内螺纹压顶相重合的假想圆柱面的直径。作用是在强度计算中作为螺杆危险截面的计算直径。

螺纹升角：螺旋线的切线与垂直螺纹轴线的平面的夹角。在螺纹的不同直径处，螺纹升角各不相同。通常按照螺纹中径处计算。

计算公式：

5为什么采用圈数较多的加厚螺母不能提高联接的强度？

工作中螺栓牙要抗拉变长，螺母牙受压缩短，伸与缩的螺距变化差以紧靠螺母支承面处第一

圈为最大，应变最大，应力最大，其余各圈依次递减，所以采用圈数过多的加厚螺母不能提高螺栓联接的强度。

6分析活塞式空气压缩机气缸盖联接螺栓工作时的受力变化情况，它的最大应力、最小应力如何得出？当气缸内的最高压力提高时，它的最大应力、最小应力将如何变化？ 螺栓的预紧力是确定的，而联接件和被连接件的刚度是一定的，则工作载荷最大时应力最大，工作载荷最小时应力最小。最大总拉力为2max 0max b b m C F F F C C =++，则最大应力2max max 214 1.3F d σπ⨯= 最小总应力为2min 0min b b m C F F F C C =++，最小应力为2min min 2

14 1.3F d σπ⨯=；当气缸内的最大压力提高时，最大应力也将提高。最小应力不变。

2 键联接

1键的作用？键联接分类有哪些？无键联接的类型有哪些？

①键是一种标准零件，通常用于实现轴与轮毂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。导向键、花键、滑键用作在轴上的导向装置。键的类型根据要求和工作条件来确定。

②键联接的主要类型有：平键联接、半圆键联接、楔键联接、切向键联接。

③无键联接有：型面联接和胀紧联接。

2花键的类型有哪些？花键联接的特点和失效形式分别是什么？

答：花键按齿形不同可以分为：矩形花键和渐开线花键。

花键联接的特点：①齿数多、承载能力高；各个键齿受力较为均匀②齿槽线、齿根应力集中小，对轴的强度削弱较小③轴上零件的对中性好，导向性好④加工制造成本高。

花键联接的失效形式：①静联接：工作面被压溃 ②动联接：工作面过度磨损。

3为什么采用两个平键时，一般布置在沿周向相隔180°的位置；采用两个楔键时相隔90°-120°；采用两个半圆键时，却布置在轴上的同一条母线上；采用切向键时布置在周向相距120°-130°。

①两个平键时相隔180°布置，工作面上产生的挤压力的方向正好相反，不会产生附加应力，并且全部转化为扭转力矩，减少了键和轴受损的可能性，保证受力的对称。