风力发电系统的故障诊断与容错控制方法研究梁泽VIP

12013 年上半年机械设计基础考试提纲一、选择题（10 分）二、填空题（10 分）三、简答题（16 分）（1）带传动；（2）齿轮传动、蜗杆传动；（3）键连接；（4）回转件的平衡；（5）滑动轴承。四、分析与设计题（28 分）（1）偏置直动推杆盘形凸轮轮廓曲线设计；（2）按给定行程速比系数设计曲柄摇杆结构或曲柄滑块结构；（3）斜齿齿轮传动，锥齿轮传动，蜗杆传动受力分析；（4）轴系改错题。五、计算（36 分）（1）自由度计算；（2）周转轮系传动比；（3）轴承当量载荷计算；（4）反受预紧力的螺栓强度计算；（5）外啮合标准直齿圆柱齿轮传动基本参数计算。2作业一（机械设计总论）一、选择与填空题1. 下列机械零件中：汽车发动机的阀门弹簧；起重机的抓斗；汽轮机的轮叶；车床变速箱中的齿轮；纺织机的织梭；f：飞机的螺旋桨； g：柴油机的曲轴；h：自行车的链条。有 是专用零件而不是通用零件。A. 三种 B. 四种 C. 五种 D. 六种2. 进行钢制零件静强度计算时，应选取 作为其极限应力。A. B. C. D. s0b13. 当零件可能出现断裂时，应按 准则计算。A. 强度 B. 刚度 C. 寿命 D. 振动稳定性4. 零件的工作安全系数为 。A. 零件的极限应力比许用应力 B. 零件的极限应力比工作应力C. 零件的工作应力比许用应力 D. 零件的工作应力比极限应力5. 对大量生产、强度要求高、尺寸不大、形状不复杂的零件，应选 毛坯。A铸造 B. 冲压 C. 自由锻造 D. 模锻6. 工程上采用几何级数作为优先数字基础，级数项的公比一般取为 。A. B. C. D. n5n10n15n207. 表征可修复零件可靠度的一个较为合适的技术指标是零件的 。A. MTBF B. MTTF C. 失效率 D. 可靠度8. 经过 、 和 ，并给以 的零件和部件称为标准件。9. 设计机器的方法大体上有 、 和 等三种。10. 机械零件的“三化”是指零件的 、 和 。11. 刚度是零件抵抗 变形的能力。12. 机器主要由 动力装置 、 执行装置 、 传动装置 和 操作装置 等四大功能组成部分组成。二、判断题13. 当零件的出现塑性变形时，应按刚度准则计算。 【 】14. 零件的表面破坏主要是腐蚀、磨损和接触疲劳。 【 】15. 调质钢的回火温度越高，其硬度和强度将越低，塑性越好。 【 】16. 机器的设计阶段是决定机器质量好坏的关键。 【 】17. 疲劳破坏是引起大部分机械零件失效的主要原因。 【 】18. 随着工作时间的延长，零件的可靠度总是不变。 【 】19. 在给定生产条件下，便于制造的零件就是工艺性好的零件。 【 】20. 机械设计是应用新的原理、新的概念创造新的机器或已有的机器重新设计或改造。 【 】21. 零件的强度是指零件抵抗破坏的能力。 【 】322. 零件的工作能力是指零件抵抗失效的能力。 【 】三、分析与思考题23. 机器的基本组成要素是什么？24. 什么是通用零件？什么是专用零件？试各举例出其中三个列子。25. 什么是机械零件的失效？ 26. 影响机械零件疲劳强度的主要因素是什么？27. 机械零件设计应满足的基本要求有哪些？28. 以一个设计者的观点来看，进行机械设计时应主要考虑哪些因素？29. 试简述开发型设计的一般过程。30. 什么是创新设计？作业二（零件强度、摩擦、磨损、润滑）一、选择与填空题1. 零件的截面形状一定，当增大截面尺寸时，其疲劳极限将随之 。A. 增高 B. 不变 C. 降低 D. 随材料性质的不同或降低或提高 2. 在载荷和几何形状相同的情况下，钢制零件间的接触应力 。铸铁零件间的接触应力。A. 大于 B. 等于 C. 小于 D. 无法确定3. 变应力特性可用五个参数中的任意 个来描述。 A. 一个 B. 两个 C. 三个 D. 四个4. 下列四种叙述中， 是正确的。 A. 变应力只能由变载荷产生 B. 静载荷不能产生变应力 C. 变应力是由静载荷产生 D. 变应力由变载荷产生，也可能由静载荷产生5. 在进行疲劳强度计算时，其极限应力为材料的 。A. 屈服极限 B. 疲劳极限 C. 强度极限 D. 弹性极限。6. 两相对滑动的接触表面，依靠吸附的油膜进行润滑的摩擦状态称为 。 A. 流体摩擦 B. 干摩擦 C. 混合摩擦 D. 边界摩擦；7. 当温度升高时，润滑油的粘度 。 A. 升高 B. 降低 C. 保持不变 D. 升高或降低与润滑油的牌号有关8. 两表面处于边界润滑时，其膜厚比 大致范围是 。A. B. C. D. 01133559. 可用来表征润滑油滚动阻力的指标是 。10. 润滑油的粘温性是指润滑油的 与 之间的关系。二、判断题11. 零件的跑合磨损对零件的工作性能是极为不利的。 【 】12. 表征润滑脂粘稠度的性能指标是其运动粘度。 【 】13. 造成零件疲劳磨损的主要原因是零件中产生的接触应力。 【 】14. 零件的耐磨性是指零件抵抗磨损的能力。 【 】15. 两个表面间形成了流体润滑时它们不直接接触。 【 4】16. 机械化学磨损是指由机械作用及材料与环境的化学作用或电化学作用共同引起的磨损。 【 】17. 两个相对运动表明形成了流体动压润滑状态后，两表面间的产生了压力流和剪力流。 【 】18. 降低表面粗糙度对于提高零件的疲劳强度具有重要意义。 【 】19. 提高零件疲劳强度的首要方法的降低应力集中。 【 】20. 根据 Miner 假说，如果材料上的应力超过了其持久疲劳极限，则每一次应力循环都将等量的对材料造成一定的损伤。 【 】三、计算题21. 某材料的对称循环弯曲疲劳极限 ，取循环基数 ， ，试求循环次数180 MPa6015N9mN 分别为 7000，25000，620000 次时的有限寿命弯曲疲劳极限。22. 某轴所使用材料的机械性能为： ， =170Mpa， ， ，260 MPas190 MPab0.2, 试解答下列问题：1.5K 绘制该轴所使用材料的简化极限应力图。 绘制该轴的简化极限应力图。 若危险截面上平均应力 、应力幅 ，试分别按 、 、 ama=3 Cm等三种应力变化状况计算该截面的安全系数。minC5四、分析与思考题23. 何谓疲劳强度？影响疲劳强度的因素有哪些？24. 何谓应力集中？机械设计时在哪种状况下要考虑应力集中？影响应力集中系数的因素有哪些？ 24. 在极限应力图上，对于各种加载情况（如 r=常数, =常数, =常数），如何判断零件是首先产生max疲劳破坏还是首先产生塑性变破坏？25. 零件的等寿命疲劳曲线与材料试件的等寿命疲劳曲线有何区别？在相同应力变化规律下，零件和材料试件的失效形式是否总是相同的？为什么？26. 根据机械零件工作表面之间的摩擦和润滑状态，可把摩擦可分为哪几种类型？其特点如何？ 27. 根据磨损机理，磨损分为哪几种类型？各种类型的磨损的实质如何？28. 如何防止和减轻磨损？ 29. 零件的正常磨损主要分为哪几个阶段，每个阶段有何特点作业三（机械联接）一、选择题1. 若螺纹的直径和螺旋副的摩擦系数一定，则拧紧螺母时的效率取决于螺纹的 。A. 螺距和牙型角 B. 升角和头数 C. 导程的牙型斜角 D. 螺距和升角2. 用于联接的螺纹牙型为三角形，这是因为三角形螺纹 。A. 牙根强度高，自锁性能好 B. 传动效率高 C. 防震性能好 D. 螺纹牙耐磨性好3. 螺纹的牙型角为 ，牙型半角为 ，升角为 ，螺纹副当量摩擦角为 ，则螺纹副自锁条件是 V。A B. C. D. rVV4. 下列四种螺纹中，自锁性能最好的是 。A粗牙普通螺纹 B. 细牙普通螺纹 C梯形螺纹 D.锯齿形螺纹5. 对 于 普 通 螺 栓 联 接 ， 在 拧 紧 螺 母 时 ， 螺 栓 所 受 的 载 荷 是 。A. 拉 力 B. 扭 矩 C. 压 力 D. 拉 力 和 扭 矩6. 采用普通螺栓联接凸缘联轴器，在传递扭距时， 。A. 螺栓的横截面受剪 B. 螺栓与螺栓孔配合面受挤压 C. 螺栓同时受挤压和剪切 D. 螺栓受拉伸和扭转作用7. 当两个被联接件之一太厚，不易制成通孔，且联接不需经常拆卸时，往往采用 。A. 螺栓联接 B. 螺钉联接 C. 双头螺柱联接 D. 紧定螺钉联接8. 用于联接的螺纹牙型为三角形，这是因为其 。A. 强度高 B. 效率高 C. 防震性好 D. 螺纹副摩擦属楔面摩擦，摩擦力大，自锁性好9. 用于薄壁零件联接的螺纹，应采用 。A. 三角形细牙螺纹 B. 梯形螺纹 C. 锯齿型螺纹 D. 多线三角形粗牙螺纹10. 普通螺栓联接中的松联接和紧联接之间的主要区别是：松联接的螺纹部分不受 作用。6A. 拉伸作用 B. 扭转作用 C. 剪切作用 D. 弯曲作用11. 受轴向载荷的紧螺栓联接的预紧力为 Fo，载荷为 F，则螺栓受总拉力 F2 。A. F oF B. F o1.3F C. F oF D. F oF 12. 普通紧螺栓联接在承受横向外载荷 F作用时，其螺杆 的作用。A. 仅受到预紧力 F B. 仅受到一个横向外载荷 F C. 仅受到摩擦力 Ff D. 既受到预紧力 F又受到横向外载荷 F的作用13. 下列螺纹联接的防松措施中，属于摩擦防松原理的是 。A. 止动垫片 B.对顶螺母 C.串联钢丝 D.开口销14. 在下列具有相同公称直径和螺距并采用相同配对材料的螺旋付中，传动效率最高的是 螺旋副。A. 单线矩形 B. 单线梯形 C. 双线矩形 D. 双线梯形15. 键联接的主要用途是使轴与轮毂之间 。A. 沿轴向固定并传递轴向力 B. 沿轴向可作相对滑动并具有导向作用C. 沿周向固定并传递扭矩 D. 安装与拆卸方便16. 设计键联接时，键的截面尺寸 ，通常根据 按标准选择。bhA. 所传递转矩的大小 B. 所传递功率的大小 C. 轮毂的长度 D. 轴的直径17. 楔键联接的主要缺点是 。A. 键的斜面加工困难 B. 键安装时易损坏C. 键楔紧后在轮毂中产生初应力 D. 轴和轴上零件对中性差18. 平键联接能传递的最大扭矩为 T，现要传递的扭矩为 1.5T，则应 。A. 把键长 L 增大到 1.5 倍 B. 把键宽 b 增大到 1.5 倍C. 把键高增大到 1.5 倍 D. 安装一对平键19. 为了不严重削弱轴和轮毂的强度，两个切向键最好布置成 。A. 在轴的同一母线上 B. 180 度 C. 120130 度 D. 90 度20. 半圆键的主要优点是 。A. 对轴强度削弱较轻 B. 键槽应力集中较小 C. 工艺性好、便于装拆 D. 传递动力大21. 普通平键联接在选定尺寸后，主要是验算其 。A. 挤压强度 B. 剪切强度 C. 弯曲强度 D. 耐磨性22. 切向键的斜度是做在 上的。A. 轮毂键槽底面 B. 轴的键槽底面 C. 一对键的接触面 D. 键的侧面23. 标准普通平键联接的承载能力，通常取决于 中较弱者的挤压强度。A. 键、轮毂与轴 B. 轴与轮毂 C. 键与轴 D. 键与轮毂24. 普通平键的长度应 轮毂长度。A. 稍长于 B. 略短于 C. 3 倍于 D. 2 倍于25. 普通平键的工作面是 。A. 顶面 B. 底面 C. 侧面 D. 端面26. 在销孔是盲孔或拆卸困难的场合，最好采用 。A. 圆柱销 B. 圆锥销 C. 开尾圆锥销 D. 内螺纹圆锥销27. 设计普通平键联接的几项主要内容是：a. 按轮毂的长度选择键的长度；b. 按使用要求选择键的适当类型；c. 按轴的直径选择键的剖面尺寸；d. 对联接进行必要的强度校核。在具体设计时一般顺序是 。A. bacd B. bcad C. acbd D. cdba28. 轴上装有一对平键时，若传递扭矩 T=150Nm，则验算强度时，仍可按一个平键来计算，只要把传递扭矩改为 Nm。A. 120 B. 100 C. 75 D. 50二、判断题29. 在螺栓联接中，加上弹性垫圈或弹性元件可提高螺栓的疲劳强度。 【 7】30. 承受横向载荷的紧螺栓联接中，螺栓必受到工作剪力。 【 】31. 当承受冲击或振动载荷时，用弹性垫圈作螺纹联接的防松，效果较差。 【 】32. 增加螺栓的刚度，减少被联接件刚度，有利于提高螺栓联接疲劳强度。 【 】33. 螺栓在工作时受到的总拉力等于残余预紧力与轴向工作载荷之和，而减小预紧力是提高螺栓疲劳强度的有效措施之一。 【 】34. 螺纹的公称直径为：与外螺纹牙顶（或内螺纹牙底）相重合的假想圆柱体的直径。 【 】35. 工作时受拉伸载荷作用的螺栓中只会产生拉应力。 【 】36. 铰制孔用螺栓联接的主要失效形式是螺栓断裂。 【 】37. 半圆键是靠键侧面与键槽间挤压和键的剪切传递载荷的。 【 】38. 楔键是靠侧面来工作的。 【 】39. 与楔键联接相比，平键联接主要优点是：装拆方便、对中性好，所以应用较为广泛。 【 】40. 选用普通平键时，键的截面尺寸与长度是由强度条件确定的。 【 】41. 标准平键联接的承载能力，通常取决于轮毂的挤压强度。 【 】42. 采用双平键联接时，通常在轴的圆周相隔 90120 位置布置。 【 】43. 螺纹的公称直径为：与外螺纹牙顶（或内螺纹牙底）相重合的假想圆柱体的直径。 【 】44. 螺纹的螺旋升角愈小，螺纹的自锁性能愈好。 【 】三、填空题45. 普通螺纹的公称直径指的是螺纹的_大径_，计算螺纹的摩擦力矩时使用的是螺纹的_中径_，计算螺纹的危险截面时使用的是螺纹的_小径_。46. 螺纹升角增大，则联接的自锁性_降低_，传动效率_提高_； 牙型角增大，则联接的自锁性_提高_，传动效率_降低_。47. 在承受横向载荷或转矩的普通紧螺栓组联接中，螺栓杆受_受扭转切应力和拉应力_应力作用；而在铰制孔用螺栓组联接中，螺栓杆受_剪切_应力作用。48. 被联接件受横向载荷作用时，若采用普通螺栓联接，则靠_接合面间的摩擦力_来传递载荷；螺栓可能发生的失效形式为_拉断_。若采用铰制孔用螺栓联接，则靠_挤压_来传递载荷；螺栓可能发生的失效形式为_剪断_。49. 普通螺栓联接所受的预紧力为 F，在受工作拉力 F 时，剩余预紧力为 F，则螺栓受的总拉力 F0 为_F+F_。50. 松螺栓联接在工作时，螺杆受到_ 拉伸_应力的作用。51. 三角形螺纹常用于 连接 ，而矩形、梯形螺纹常用于 传动 。52. 螺纹联接防松的实质是 防止螺纹副的相对转动 。53. 从防松工作原理来看，弹簧垫圈属于 摩擦 防松；止动垫圈与园螺母配用属于 机械 防松。54. 采用凸台或沉头孔作为螺栓头或螺母支撑面是为了 避免产生附加的弯曲应力 8。55. 螺旋副的自锁条件是 螺纹的升角小于或等于当量摩擦角 。56. 三角螺纹的压型角 60 ，适用于 连接 ；梯形螺纹的压型角 30 ， 适用于 传动 。57. 平键联接中， 侧面 是工作面，楔键联接中， 上下 是工作面。平键联接中 和 导向平键 用于动联接。58. 平键联接的主要失效形式有：工作表面 压溃 （静联接），工作表面 磨损 （动联接），个别情况下出现键的剪断。59. 在平键联接中，静联接应验算 挤压 强度，动联接应验算 耐磨 强度。60. 当要求轮毂在轴上沿键槽作移动时应选用 导向 平键。四、计算题61. 题 61 图所示单个铰孔用螺栓联接中，已知作用在联接上的横向载荷 ，螺栓及板 A 均为20 kNF35 号钢，其 =340MPa，板 B 为灰铸铁，其 =180 MPa。取螺栓的 ， ，铸铁sb1.5PS12.的 。其余尺寸如图示（单位均为 mm）。试校核该联接的强度。2.5PS题 61 图62. 某托架的边板用 6 个螺栓与相邻的机架相联接。托架受一与边板螺栓组的垂直对称轴线相平行、距离为 250mm 大小为 60 kN 的载荷所示的两种螺栓布置型式，设采用饺制孔用螺栓联接，试问哪一种布置型式所用的螺栓直径较小？为什么？题 62 图63. 图示为承受横向载荷 F作用的普通紧螺栓联接。试分析该联接中单个螺栓受到什么力的作用？请写出该螺栓的强度计算式，并说明式中各符号的意义。9题 63 图64. 某气缸用普通螺栓联接，已知单个螺栓所受预紧力为 ，工作载荷为 F， 残余预紧力为 。试画出F F单个螺栓联接的受力变形图，同时示意标出各力的相关尺寸，并写出螺栓所受总轴向载荷 F0的表达式。题 64 图65. 某预紧螺栓联接，要求残余预紧力 F1=3000N，该联接件的刚度 Cm 与螺栓的刚度 Cb之比为 1：4，问：（1）当螺栓受到工作压力 F=7000N 时，需要多大的预紧力 F0？（2）若已计算的预紧力 F0的条件下，联接结合面间不出现间隙时，该螺栓能承受的最大工作拉力为多少？66. 在题图 66 所示的凸缘联轴器的螺栓组联接中，已知螺栓数目为 N，联轴器接合面摩擦系数为 f ，螺栓中心圆直径为 D，联轴器所传递扭矩为 T。（1）若要求防滑安全系数为 KS，试推导单个螺栓所需预紧力 F0的计算式。（2）试写出螺栓强度条件的计算式。牵引力题 66图 题 67 图67. 题 67 图所示的一牵曳钩用 2 个 M10（d 1=8.3763mm）的普通螺栓固定于机体上