第四版 邱宣怀 机械设计复习题Word文档格式.docx
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（1）不足
（2）刚好满足要求
（3）足够
7
一直径d=25mm的等截面直杆，受静拉力F=40kN,杆的材料45钢，σs＝320MPa，许用安全系数[S]σ＝1.6，则该零件的许用载荷为___________kN。
（1）25
（2）98.17
（3）157.08
（4）251.33
8
在进行疲劳强度计算时，其极限应力应为材料的___________。
（1）屈服点
（2）疲劳极限
（3）强度极限
（4）弹性极限
9
两圆柱体相接触，接触面为矩形，接触面宽度中心处的最大接触应力σHmax与载荷F的关系为σHmax∝___________。
（1）F
（2）F2
（3）F1/3
（4）F1/2
二、分析与思考题
1、机械设计的基本要求包括哪些方面？
2、机械设计的一般程序如何？
3、对机械零件设计有哪些一般步骤？
4、对机械零件设计有哪些常用计算准则？
5什么是机械零件的失效？
机械零件可能的失效形式主要有哪些？
什么是零件的工作能力？
什么是零件的承载能力？
7什么是静载荷、变载荷、名义载荷、计算载荷？
什么是静应力和变应力？
8什么是变应力的应力比r？
静应力、脉动循环变应力和对称循环变应力的r值各是多少？
9图示各应力随时间变化的图形分别表示什么类型的应力？
它们的应力比分别是多少？
10
什么是零件的工作应力、计算应力、极限应力和许用应力？
11在静应力下工作的零件其失效形式有哪些？
用塑性材料制造的零件和用脆性材料、低塑性材料制造的零件，其极限应力各应是什么？
12.如图所示，各轴均受静载荷的作用，试判断零件上A点的应力是静应力还是变应力，并确定应力循环特性r的大小或范围。
（a）（b）（c）
第三章
机械零件的疲劳强度设计
45钢的持久疲劳极限σ-1＝270MPa,，设疲劳曲线方程的幂指数m=9，应力循环基数N0=5×
106次，当实际应力循环次数N=104次时，有限寿命疲劳极限为____________MPa。
（1）539
（2）135
（3）175
（4）417
有一根阶梯轴，用45钢制造，截面变化处过渡圆角的疲劳缺口系数Kσ=1.58，表面状态系数β＝0.28，尺寸系数εσ＝0.68，则其疲劳强度综合影响系数KσD=____________。
（1）0.35
（2）0.88
（3）1.14
（4）2.83
零件的截面形状一定，如绝对尺寸（横截面尺寸）增大，疲劳强度将随之____________。
（1）增高
（2）不变
（3）降低
零件的形状、尺寸、结果相同时，磨削加工的零件与精车加工相比，其疲劳强度____________。
（1）较高
（2）较低
（3）相同
零件表面经淬火、渗氮、喷丸、滚子碾压等处理后，其疲劳强度____________。
（2）降低
（3）不变
（4）增高或降低视处理方法而定
影响零件疲劳强度的综合影响系数KσD或KτD与____________等因素有关。
（1）零件的应力集中、加工方法、过载
（2）零件的应力循环特性、应力集中、加载状态
（3）零件的表面状态、绝对尺寸、应力集中
（4）零件的材料、热处理方法、绝对尺寸。
绘制设计零件的σm－σa极限应力简图时，所必须的已知数据是___________。
（1）σ－1，σ0，σs,
Kσ
（2）σ－1，σ0，σs,KσD
（3）σ－1，σs,ψσ，Kσ
（4）σ－1，σ0，ψσ,KσD
在图示设计零件的σm－σa极限应力简图中，如工作应力点M所在的ON线与横轴间夹角θ＝45o，
则该零件受的是___________。
（1）不变号的不对称循环变应力
（2）变号的不对称循环变应力
（3）脉动循环变应力
（4）对称循环变应力
在题8图所示零件的极限应力简图中，如工作应力点M所在的ON线与横轴之间的夹角θ＝90o时，则该零件受的是___________。
（1）脉动循环变应力
（2）对称循环变应力
（3）变号的不对称循环变应力
（4）不变号的不对称循环变应力
已知一零件的最大工作应力σmax=180MPa，最小工作应力σmin=－80MPa。
则在图示的极限应力简图中，该应力点M与原点的连线OM与横轴间的夹角θ为___________。
（1）68o57＇44＇＇
（2）21o2＇15＇＇（3）66o2＇15＇＇（4）74o28＇33＇＇
题3－13图
题3－14图
11
在图示零件的极限应力简图上，M为零件的工作应力点，若加载于零件的过程中保持最小应力σmin为常数。
则该零件的极限应力点应为__________。
（1）M1
（2）M2
（3）M3
（4）M4
12
上题若在对零件加载的过程中保持应力比r为常数。
13
11题若在对零件的加载过程中保持平均应力σm＝常数。
（2）M2
（3）M3
（4）M
14
一零件由40Cr制成，已知材料的σb=980MPa，σs=785MPa，σ-1=440MPa，ψσ=0.3。
零件的最大工作应力σmax=240MPa，最小工作应力σmin=－80MPa，疲劳强度综合影响系数KσD=1.44。
则当应力比r=常数时，该零件的疲劳强度工作安全系数S为__________。
（1）3.27
（2）1.73
（3）1.83
（4）1.27
15
45钢经调制后的疲劳极限σ-1=300MPa，应力循环基数N0=5×
106次，疲劳曲线方程的幂指数m=9，若用此材料做成的试件进行试验，以对称循环应力σ1=450MPa作用104次，σ2=400MPa作用2×
104次后，再以σ3=350MPa作用于此试件，直到它破坏为止，试件还能承受的应力循环次数为__________次。
（1）6.25×
105
（2）9.34×
（3）1.09×
106
（4）4.52×
106
二、分析与思考题
机械零件疲劳强度的计算方法有哪两种？
其计算准则各是什么？
机械零件在变应力条件下工作发生疲劳断裂而失效的过程怎样？
什么是应力循环基数？
一般碳钢和高硬度合金钢的循环基数是多少？
试区分金属材料的几种应力极限：
σB、σs、σ－1、σ0和σr。
在零件设计中确定许用应力时，应当怎样根据具体工作情况选取这些应力极限？
影响机械零件疲劳强度的主要因素有哪些？
提高机械零件疲劳强度的措施有哪些？
疲劳强度的综合影响系数KσD，KτD的意义是什么？
其计算公式是什么？
怎样区分变应力是稳定的还是非稳定的？
怎样进行在稳定变应力下的零件强度计算？
怎样进行在规律性非稳定变应力下的零件强度计算？
何谓疲劳损伤累积假说？
疲劳损伤累积计算的数学表达式为何？
零件在非稳定变应力下工作的安全系数如何计算？
要求写出计算步骤和计算公式并加以必要的说明。
怎样求复合应力状态下的安全系数？
三、设计计算题
如图所示某旋转轴受径向载荷F=12kN作用，已知跨距L=1.6m，直径d=55mm，轴的角速度为ω，求中间截面上A点的应力随时间变化的表达式，并求A点的σmax、σmin、σa和σm。
一阶梯轴轴肩处的尺寸为D=60mm，d=50mm，r=4mm，如材料的力学性能为：
σB=650MPa，σs=360MPa，σ-1=200MPa，σ0=320MPa。
试绘制此零件的简化极限应力线图。
一钢制零件，工作应力为：
σmax=250MPa，σmin=－50MPa。
零件的疲劳强度综合影响系数KσD=1.35，材料的力学性能为σB=630MPa，σs=455MPa，σ-1=285MPa，σ0=510MPa。
若许用安全系数对变应力取[Sσ]=1.3、对静应力取[Sσ]＇=1.5，并按无限寿命考虑，试分别用解析法和图解法校核该零件的安全系数。
题4图
一滑轮轴在一个周期内的载荷和转速变化情况如图所示。
若使用寿命预期为8年，每年工作240天，每天累计工作2h；
轴材料的疲劳曲线方程的幂指数m=9，应力循环基数N0=107。
试计算轴的寿命系数KN。
第六章
螺纹联接及螺旋传动
在常用的螺旋传动中，传动效率最高的螺纹是__________。
（1）三角形螺纹
（2）梯形螺纹
（3）锯齿形螺纹
（4）矩形螺纹
在常用的螺纹联接中，自锁性能最好的螺纹是__________。
当两个被联接件不太厚时，宜采用__________。
（1）双头螺柱联接
（2）螺栓联接
（3）螺钉联接
（4）紧定螺钉联接
当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且需要经常拆装时，往往采用__________。
（1）螺栓联接
（2）螺钉联接
（3）双头螺柱联接
当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且联接不需要经常拆装时，往往采用__________。
普通螺纹的牙型角α为60o，当摩擦系数μ＝0.10时，则该螺纹副的当量摩擦系数μv＝__________。
（1）0.105
（2）0.115
（3）0.1115
（4）0.104
在拧紧螺栓联接时，控制拧紧力矩有很大方法，例如__________。
（1）增加拧紧力
（2）增加扳手力臂（3）使用测力矩扳手或定力矩扳手
螺纹联接防松的根本问题在于__________。
（1）增加螺纹联接的轴向力
（2）增加螺纹联接的横向力
（3）防止螺纹副的相对转动
（4）增加螺纹联接的刚度
承受预紧力F′的紧螺栓联接在受工作拉力F时，剩余预紧力为
F″，其螺栓所受的总拉力F0为__________。
（1）
（2）
（3）
（4）
承受预紧力和轴向变载荷的紧螺栓联接，当其螺栓的总拉力F0的最大值和被联接件的刚度Cm不变时，螺栓的刚度Cb愈小，则__________。
（1）螺栓中总拉力的变化幅度愈大
（2）螺栓中总拉力的变化幅度愈小
（3）螺栓中总拉力的变化幅度不变
（4）螺栓中的疲劳强度降低
承受预紧力和轴向变载荷的紧螺栓联接，当其螺栓的总拉力F0的最大值和螺栓的刚度Cb不变时，被联接件的刚度Cm愈小，则__________。
（4）螺栓疲劳强度愈高
承受横向载荷或旋转力矩的紧螺栓联接，该联接中的螺_________。
（1）受剪切作用
（2）受拉伸作用
（3）受剪切和拉伸作用（4）既可能受剪切作用又可能受拉伸作用
现有一单个螺栓联接，要求被联接件的结合面不分离，假定螺栓的刚度Cb与被联接的刚度Cm相等，联接的预紧力为F′，现开始对联接施加轴向载荷，当外载荷达到与预紧力F′的大小相等时，则__________。
（1）被联接发生分离，联接失败
（2）被联接件即将发生分离，联接不可靠
（3）联接可靠，但不能再继续加载（4）联接可靠，只要螺栓强度足够，外载荷F还可继续增加到接近预紧力的两倍
有一气缸盖螺栓联接，若气缸内气体压力在0～2MPa之间循环变化，则螺栓中的应力变化规律为__________。
（1）对称循环变应力
（2）脉动循环变应力
（3）非对称循环变应力（4）非稳定循环变应力
为了改善螺纹牙上的载荷分部，通常都以_________的方法来实现。
（1）采用双螺母
（2）采用加高的螺母
（3）采用减薄的螺
（4）减少螺栓和螺母的螺距变化差
16
被联接件受横向载荷作用时，若采用一组普通螺栓联接，则载荷靠__________来传递。
（1）接合面之间的摩擦力
（2）螺栓的剪切和挤压
（3）螺栓的剪切和被联接件的挤压
17
设计螺栓组联接时，虽然每个螺栓的受力不一定相等，但对该组螺栓仍均采用相同的材料、直径和长度，这主要是为了__________。
（1）外形美观
（2）购买方便
（3）便于加工和安装
18
确定紧联接螺栓中拉伸和扭转复合载荷作用下的当量应力时，通常是按__________来进行计算的。
（1）第一强度理论
（2）第二强度理论
（3）第三强度理论
（4）第四强度理论
19
当采用铰制孔用螺栓联接承受横向载荷时，螺栓杆受到_________作用。
（1）弯曲和挤压
（2）拉伸和剪切
（3）剪切和挤压
（4）扭转和弯曲
20
滑动螺旋传动，其失效形式多为__________。
（1）螺纹牙弯断
（2）螺纹磨损
（3）螺纹牙剪切
（4）螺纹副咬死
1.
螺纹的主要参数有哪些？
各参数间的关系如何？
在设计中如何应用？
根据螺纹旋向的不同，螺纹可以分为哪几种？
如何判断螺纹的旋向？
常见螺栓的螺纹是右旋还是左旋？
是单线还是多线？
为什么？
圆柱螺纹的公称直径指的是哪个直径？
计算螺纹的摩擦力矩时使用哪个直径？
计算螺纹危险截面时使用的是哪个直径？
螺纹联接为什么要防松？
防松的根本问题是什么？
防松的基本原理有哪几种？
具体的防松方法和装置各有哪些？
什么叫螺纹的自锁现象？
自锁条件如何？
螺旋副的传动效率又如何计算？
螺纹联接的主要失效形式和计算准则是什么？
9何为松螺纹联接？
何为紧螺栓联接？
它们的强度计算方法有何区别？
试画出螺纹联接的力－变形图，并说明联接在受到轴向工作载荷后，螺纹所受的总拉力、被联接件的剩余预紧力和轴向工作载荷之间的关系。
进行螺栓组联接受力分析的目的是什么？
承受横向载荷的铰制孔用螺栓联接，其工作原理是什么？
螺栓的危险截面在哪里？
螺栓受到什么力的作用？
产生什么应力？
对承受横向载荷或传递力矩的紧螺栓联接采用普通螺栓时，强度计算公式中为什么要将预紧力提高到1.3倍来计算？
若采用铰制孔用螺栓时是否也这样考虑？
按螺旋副摩擦性质的不同，螺旋传动可分为哪几类？
试说明它们的优缺点。
滑动螺旋的主要失效形式是什么？
其基本尺寸（即螺杆直径及螺母高度）主要根据哪些计算准则来确定？
16．对受轴向变载荷的紧螺栓联接，在限定螺栓总拉力的情况下，提高螺栓疲劳强度的有效措施是。
A．增大被联接件的刚度B.减小被联接件的刚度C.增大螺栓的刚度
三、设计计算题
试推导如图所示受转距T作用的螺栓组联接的螺栓受力计算式：
1.当用普通螺栓时；
2.当用铰制孔用螺栓时。
设图示螺栓刚度C1，被联接件的刚度C2，若C2＝8C1，预紧力
F′＝1kN，外载荷F＝1.1kN，试求螺栓中的总拉力F0和被联接件中的剩余预紧力F″。
如图示为一盛水容器，载重为G（自重不计），缸与盖之间用螺栓联接，总的预紧力∑F′＝G，容器中的水为常压。
问：
1）水缸吊起后，水会不会从结合面处漏出？
所用垫片是软些好还是硬些好？
2）若盛水容器的自重为载重的一半，则为保证结合面处不漏水，螺栓的相对刚度系数应为多大？
图示用两个M10的螺钉固定一牵曳环，若螺钉材料为Q235钢，装配时控制预紧力，结合面为毛面，摩擦系数μs＝0.3，可靠系数K＝1.2。
求所允许的牵曳力FR为多少？
5
如图示的方形盖板用四个M16的螺钉与箱体相联接，盖板中心O点装有吊环，已知FQ＝20kN，尺寸如图示。
要求：
1）当取剩余预紧力F″=0.6F（F为工作拉力）、螺钉材料的性能等级为6.6级装配不控制预紧力时，校核螺钉的强度；
2）由于制造误差吊环由O点移至对角线上O′点，且OO′＝5
mm，问哪个螺栓的受力最大？
并校核其强度。
6螺栓组联接的三种方案如图示。
已知L＝300mm，a＝60mm，试求螺栓组三个方案中，受力最大的螺栓所受的力各为多少？
哪个方案较好？
7．有一储气罐，罐盖用12个M20的普通螺栓（小径
，）均布联接。
安装时每个螺栓的预紧力F=18000N，气罐内径D=400mm，气压p=1MPa，螺栓采用45钢，许用拉应力〔σ〕＝160Mpa，螺栓的相对刚度
，试求
（1）单个螺栓的总拉力F0
（2）试校核螺栓强度（取计算直径dc=d1）。
8.图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FQ＝10000N，螺栓材料为Q235，
，安装时不控制预紧力，取安全系数
，取剩余预紧力为工作拉力的0.4倍，求
（1）计算螺栓的总拉力F0
（2）确定螺栓所需最小直径d1。
第七章
键、花键和销联接
普通平键联接的主要用途是使轴与轮毂之间____________。
（1）沿轴向固定并传递轴向力
（2）沿轴向可作相对滑动并具有导向作用
（3）沿周向固定并传递力矩
（4）安装与拆卸方便
设计键联接的几项主要内容是：
a）按轮毂长度选择键的长度
b）按使用要求选择键的主要类型
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___________。
（1）b→a→c→d
（2）b→c→a→d
（3）a→c→b→d
（4）c→d→b→a
楔键和_________，两者的接触面都具有1：
100的斜度。
（1）轴上键槽的底面
（2）轮毂上键槽的底面
（3）键槽的侧面
平键联接如不能满足强度条件要求时，可在轴上安装一对平键，使它们沿圆周相隔_________。
（1）90o
（2）120o
（3）135o
（4）180o
花键联接与平键联接（采用多键时）相比较，_________的观点是错误的。
（1）承载能力比较大
（2）旋转零件在轴上有良好的对中性和沿轴移动的导向性
（3）对轴的削弱比较严重
（4）可采用研磨加工来提高联接质量和加工精度
6.普通平键工作中，其工作面是，其主要的失效形式是和。
键联接有哪些主要类型？
各有何主要特点？
2平键联接的工作原理是什么？
主要失效形式有哪些？
平键的剖面尺寸b×
h和键的长度L是如何确定的？
导向平键联接和滑键联接有什么不同，各适用于何种场合？
4花键联接和平键联接相比有哪些优缺点？
为什么矩形花键和渐开线型花键应用较广？
三角形花键多用在什么场合？
什么叫无键联接？
它有何优缺点？
销有哪几种？
其结构特点是什么？
各用在何种场合？
第十一章
带传动
平带、V带传动主要依靠___________传递运动和动力。
（1）带的紧边拉力
（2）带和带轮接触面间的摩擦力
（3）带的预紧力
在一般传递动力的机械中，主要采用___________传动。
（1）平带
（2）同步带
（3）V带
（4）多楔带
平带传动要实现两平行轴同方向回转，可采用___________传动。
（1）交叉
（2）半交叉
（3）开口
（4）角度
V带传动
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