整理机械设计课后习题.docx
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整理机械设计课后习题
机械设计习题
第1章机械设计概论
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、设计机械零件时应满足的基本要求?
6、设计人员要具备哪些素质？
7．何谓机械零件的失效？
何谓机械零件的工作能力？
8．机械零件常用的计算准则有哪些？
第2、3章疲劳强度
问答题
1.问：
试述零件的静应力与变应力是在何种载荷作用下产生的？
2、稳定循环变应力的种类有哪些？
画出其应力变化曲线，并分别写出最大应力σmax、最小应力σmin、平均应力σm、应力幅σa与应力循环特性γ的表达式。
3、机械零件疲劳破坏的特征有哪些？
机械零件疲劳强度与哪些因素有关？
4、如何由σ-1、σ0和σs三个试验数据作出材料的简化极限应力图？
5、相对于材料，影响机械零件疲劳强度的主要因素有哪些？
综合影响因素Kσ的表达式为何？
如何作零件的简化极限应力图？
6、应力集中、零件尺寸和表面状态是否对零件的平均应力σm和应力幅均有影响？
7、按Hertz公式，两球体和圆柱体接触时的接触强度与哪些因素有关？
8.问：
零件的等寿命疲劳曲线与材料试件的等寿命疲劳曲线是否相同？
9.问：
疲劳损伤线性累积假说的含义是什么？
10.问：
机械零件上的哪些位置易产生应力集中？
举例说明。
如果零件一个截面有多种产生应力集中的结构，有效应力集中系数如何求取？
11.问：
两个零件以点、线接触时应按何种强度进行计算？
若为面接触时（如平键联接），又应按何种强度进行计算？
12.问：
零件的截面形状一定，当截面尺寸增大时，其疲劳极限值将如何变化？
13.问：
两零件的材料和几何尺寸都不相同，以曲面接触受载时，两者的接触应力是否相同？
选择题
1、零件的形状、尺寸、结构相同时，磨削加工的零件与精车加工相比，其疲劳强度____。
A.较高
B.较低
C.相同
2、某齿轮工作时，轮齿双侧受载，则该齿轮的齿面接触应力按___变化。
A.对称循环
B.脉动循环
C.循环特性r=-0.5的循环
D.循环特性r=+1的循环
3、零件表面经淬火、渗氮、喷丸、磙子碾压等处理后，其疲劳强度____。
A.增高
B.降低
C.不变
D.增高或降低视处理方法而定
4、某齿轮工作时，轮齿单侧受载，则该齿轮的齿面接触应力按___变化。
A.对称循环
B.脉动循环
C.循环特性r=-0.5的循环
D.循环特性r=+1的循环
5、零件的工作安全系数为_____。
A.零件的极限应力比许用应力
B.零件的极限应力比零件的工作应力
C.零件的工作应力比许用应力
D.零件的工作应力比零件的极限应力
6、脉动循环应力的循环特性为_____。
A.1
B.-1
C.0
D.其它值
7、外圈固定内圈随轴转动的滚动轴承，其内圈上任一点的接触应力为_____。
A.对称循环交变应力
B.静应力
C.不稳定的脉动循环交变应力
D.稳定的脉动循环交变应力
8、下面四种叙述中，____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.变应力是由变载荷产生，也可能由静载荷产生
分析计算题
1．某材料的对称循环弯曲疲劳极限
MPa。
取循环基数N0=5×106，m=9，试求循环次数N分别为7000、25000、62000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。
2．已知材料的机械性能为σs=260MPa，σ-1=170MPa，ψσ=0.2，试绘制此材料的简化极限应力线图。
3．圆轴轴肩处的尺寸为：
D=54mm，d=45mm，r=3mm。
如用上题中的材料，设其强度极限B=420MPa，试绘制此零件的简化极限应力线图，零件的βσ=βq=1。
4．如上题中危险剖面上的平均应力σm=20MPa，应力幅σa=30MPa，试分别按①r=C，②σm=C，求出该载面的计算安全系数Sca。
5.已知某钢材的力学性能为：
σs＝1000MPa，σ－1＝500MPa，σ0=800MPa。
（1）试绘制简化极限应力图。
（2）由该材料制成的零件承受非对称循环应力作用，其循环特性r=0.3，工作应力
σmax=800MPa，有效应力集中系数Kσ=1.49，绝对尺寸系数εσ＝0.83，表面状态系数
β＝1，KN=1，绘制零件的许用极限应力图，并在图中标出工作应力点及其极限应力点；
（3）判断该零件的强度是否满足要求。
6.45钢经调质后的性能为σ－1＝300N/mm2，m=9，N0=107，以此材料做试件进行实验，先以对称循环变应力σ1＝500N/mm2作用n1=104次，再以σ2＝400N/mm2作用于试件，求还能循环多少次才会使试件破坏。
第4章摩擦、磨损与润滑
1、根据摩擦面间存在润滑剂的状况，滑动摩擦分为哪几种？
2、典型的磨损分哪三个阶段？
磨损按破坏机理分哪几种类型？
3、润滑油和润滑脂的主要性能指标有哪些？
4、什么是流体的粘性定律？
5、粘度的常用单位有哪些？
影响粘度的主要因素是什么？
如何影响？
6、流体润滑有哪些类型？
各有何特点？
7、获得流体动力润滑的基本条件是什么？
第5章螺纹联接
问答题
1.问：
常用螺纹的类型主要有哪些？
2.问：
哪些螺纹主要用于联接？
哪些螺纹主要用于传动？
3.问：
螺纹联接的基本类型有哪些？
4.问：
螺纹联接预紧的目的是什么？
5.问：
螺纹联接防松的方法按工作原理可分为哪几种？
6.问：
受拉螺栓的主要破坏形式是什么？
7.问：
受剪螺栓的主要破坏形式是什么？
8.问：
为了提高螺栓的疲劳强度，在螺栓的最大应力一定时，可采取哪些措施来降低应力幅？
并举出三个结构例子。
9.问：
螺纹联接设计时均已满足自锁条件，为什么设计时还必须采取有效的防松措施？
10.问：
横向载荷作用下的普通螺栓联接与铰制孔用螺栓联接两者承受横向载荷的机理有何不同？
当横向载荷相同时，两种
11.问：
承受预紧力Qp和工作拉力F的紧螺栓联接，螺栓所受的总拉力Q是否等于Qp+F？
为什么？
12.问：
对于紧螺栓联接，其螺栓的拉伸强度条件式中的系数1.3的含义是什么？
选择题
1、采用普通螺栓联接的凸缘联轴器，在传递转矩时，＿＿。
A、螺栓的横截面受剪切 B、螺栓与螺栓孔配合面受挤压
C、螺栓同时受剪切与挤压 D、螺栓受拉伸与扭转作用
2、当螺纹公称直径、牙型角、螺纹线数相同时，细牙螺纹的自锁性能比粗牙螺纹的自锁
性能＿＿。
A、好 B、差 C、相同 D、不一定
3、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、防振性能好 D、自锁性能差
4、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、导程和牙形斜角 D、螺距和升角
5、对于联接用螺纹，主要要求联接可靠，自锁性能好，故常选用＿＿。
A、升角小，单线三角形螺纹 B、升角大，双线三角形螺纹
C、开角小，单线梯形螺纹 D、升角大，双线矩形螺纹
6、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、锯齿形螺纹 D、多线的三角形粗牙螺纹
7、当铰制孔用螺栓组联接承受横向载荷或旋转力矩时，该螺栓组中的螺栓＿＿。
A、必受剪切力作用 B、必受拉力作用
C、同时受到剪切与拉伸 D、既可能受剪切，也可能受挤压作用
8、计算紧螺栓联接的拉伸强度时，考虑到拉伸与扭转的复合作用，应将拉伸载荷增加
到原来的＿＿倍。
A、l.l B、l.3 C、1.25 D、0.3
9、在螺栓联接中，有时在一个螺栓上采用双螺母，其目的是＿＿。
A、提高强度 B、提高刚度 C、防松 D、减小每圈螺纹牙上的受力
10、在同一螺栓组中，螺栓的材料、直径和长度均应相同，这是为了＿＿。
A、提高强度 B、提高刚度 C、外形美观 D、降低成本
11、紧螺栓联接在按拉伸强度计算时，应将拉伸载荷增加到原来的1.3倍，这是考虑＿＿。
A、螺纹的应力集中 B、扭转切应力作用 C、安全因素 D、载荷变化与冲击
12、预紧力为F'的单个紧螺栓联接，受到轴向工作载荷F作用后，螺栓受到的总拉力F0＿＿F'+F。
A、大于 B、等于 C、小于 D、大于或等于
13、在螺栓联接设计中，若被联接件为铸件，则有时在螺栓孔处制做沉头座孔或凸台，其目的是＿＿。
A、避免螺栓受附加弯曲应力作用 B、便于安装
C、为安置防松装置 D、为避免螺栓受拉力过大
14、若要提高轴向变载荷作用的紧螺栓的疲劳强度，则可：
。
A、在被联接件间加橡胶垫片 B、增大螺栓长度
C、采用精制螺栓 D、加防松装置
分析计算题
1．如图所示为某受轴向工作载荷的紧螺栓联接的载荷变形图：
（1）当工作载荷为2000N时，求螺栓所受总拉力及被联接件间剩余预紧力。
（2）若被联接件间不出现缝隙，最大工作载荷是多少？
2. 图示用普通螺栓联接机座承受旋转力矩T=400N•m，轴向力FQ=104N,螺栓布置如图示，已知a=200mm，b=80mm，c=20mm，L1=300mm，L2=150mm，接合面摩擦系数f=0.15，防滑系数Ks=1.2，螺栓相对刚度Cb/（Cb+Cm）=0.3，螺栓许用拉应力[σ]=120Mpa，接合面许用挤压应力[σp]=90Mpa。
试求联接螺栓组小径必须的最小直径d1。
3.图示支架用4个普通螺栓联接在立柱上，已知载荷P=12400N，联接的尺寸参数如图示，接合面摩擦系数f=0.2，螺栓材料的屈服极限σs=270N/mm2，安全系数S=1.5，螺栓的相对刚度
，防滑系数Ks=1.2。
试求所需螺栓小径d1。
4.如图所示，一支架用四个螺栓固定于铅垂的墙上，螺栓为上、下两个。
螺栓距轴线O－O的距离为200mm、，载荷P＝20000N，铅垂向下。
离墙壁距离为400mm，为使支架在P作用下不相对滑动，也不产生分离．求受轴向载荷最大螺栓上所受的总拉力。
设：
（1）支架底与墙之间的摩擦系数f=0.15；
（2）取可靠系数Ks＝1．2；（3）受轴向载荷最大的螺栓在外载荷作用下应保持的剩余预紧力
；
（4）相对刚度系数
。
5.一厚度δ＝12mm的钢板用4个螺栓固连在厚度δ1=30mm的铸铁支架上，螺栓的布置有（a）、（b）两种方案，如例图所示。
已知：
螺栓材料为Q235，[σ]＝95MPa、[τ]＝96MPa、钢板[σ]p=320Mpa、铸铁[σ]p1=180MPa，接合面间摩擦系数f=0.15，可靠性系数Ks=1.2，载荷F∑＝12000N，尺寸l=400mm，a=100mm。
（1）试比较哪种螺栓布置方案合理？
（2）按照螺栓布置合理方案，分别确定采用普通螺栓联接和铰制孔用螺栓联接时的螺栓直径。
6.铸铁托架紧固在钢立柱上，托架材料为铸铁，螺栓强度级别为4.6。
载荷Fw=6400N,托架与立柱间摩擦系数f=0.15，尺寸如图所示，设计此螺栓联接。
7.图中所示为一固定在钢制立柱上的铸铁托架，已知总载荷F∑＝4800N，其作用线与垂直线的夹角α＝50°，底板高h=340mm，宽b=150mm，试设计此螺栓组联接。
第67章键、花键、无键联接及销联接
1.平键联接的可能失效形式为。
A疲劳点蚀；B弯曲疲劳破坏；C胶合；D压溃、摩损、剪切破坏等
2.楔键联接与平键联接相比，前者对中性。
A好；B差；C相同；D无法比较
3.半圆键联接具有特点。
A对轴强度削弱小；B工艺性差、装配不方便；C调心性好；D承载能力大
4.渐开线花键的定心方式有哪些？
5.花键联接与平键联接相比，有哪些特点？
6.选择并校核蜗轮与轴的键联接。
已知蜗轮轴传递功率P=7.2kW，转速n=105r/min，轻微冲击。
轴径d=60mm轮毂长L′=100mm，轮毂材料为铸铁，轴材料为45钢。
7.已知减速器中某直齿圆柱齿轮安装在轴的两个支承点间，齿轮和轴的材料都是锻钢，用键构成静联接。
齿轮的精度为7级，装齿轮处的轴径d=70mm，齿轮轮毂宽度为100mm，需传递的转矩T=2200N⋅mm，载荷有轻微冲击。
试设计此键联接。
第8章带传动
1.问：
带传动常用的类型有哪些？
2.问：
V带的主要类型有哪些？
3.问：
普通V带和窄V带的截型各有哪几种？
4.问：
什么是带的基准长度？
5.问：
带传动工作时，带中的应力有几种？
6.问：
带传动中的弹性滑动是如何发生的？
7.问：
带传动的打滑是如何发生的？
它与弹性滑动有何区别？
打滑对带传动会产生什么影响？
8.问：
打滑首先发生在哪个带轮上？
为什么？
9.问：
弹性滑动引起什么后果？
10.问：
当小带轮为主动轮时，最大应力发生在何处？
11.问：
带传动的主要失效形式是什么？
12.问：
带传动的设计准则是什么？
13.问：
提高带传动工作能力的措施主要有哪些？
14.问：
带轮的结构形式有哪些？
15.问：
根据什么来选定带轮的结构形式？
16.问：
V带传动常见的张紧装置有哪些？
17.问：
带传动中，在什么情况下需采用张紧轮？
张紧轮布置在什么位置较为合理？
18.问：
带与带轮间的摩擦系数对带传动有什么影响？
19.问：
为了增加传动能力，将带轮工作面加工得粗糙些以增大摩擦系数，这样做是否合理？
20.问：
与普通V带相比，窄V带的截面形状及尺寸有何不同？
其传动有何特点？
21.问：
为什么带传动的中心距不宜太小也不宜太大？
选择题
1、带传动是依靠＿＿来传递运动和功率的。
A、带与带轮接触面之间的正压力 B、带与带轮接触面之间的摩擦力
C、带的紧边拉力 D、带的松边拉力
2、带张紧的目的是＿＿。
A、减轻带的弹性滑动 B、提高带的寿命
C、改变带的运动方向 D、使带具有一定的初拉力
3、与链传动相比较，带传动的优点是＿＿。
A、工作平隐，基本无噪声 B、承载能力大
C、传动效率高 D、使用寿命长
4、与平带传动相比较，V带传动的优点是＿＿。
A、传动效率高 B、带的寿命长
C、带的价格便宜 D、承载能力大
5、选取V带型号，主要取决于＿＿。
A、带传递的功率和小带轮转速 B、带的线速度
C、带的紧边拉力 D、带有松边拉力
6、V带传动中，小带轮直径的选取取决于＿＿。
A、传动比 B、带的线速度 C、带的型号 D、带传递的功率
7、中心距一定的带传动，小带轮上包角的大小主要由＿＿决定。
A、小带轮直径 B、大带轮直径 C、两带轮直径之和 D、两带轮直径之差
8、两带轮直径一定时，减小中心距将引起＿＿。
A、带的弹性滑动加剧 B、带传动效率降低
C、带工作噪声增大 C、小带轮上的包角减小
9、带传动的中心距过大时，会导致＿＿。
A、带的寿命缩短 B、带的弹性滑动加剧
C、带的工作噪声增大D、带在工作时出现颤动
10、设计V带传动时，为防止＿＿，应限制小带轮的最小直径。
A、带内的弯曲成力过大 B、小带轮上的包角过小
C、带的离心力过大 D、带的长度过长
11、一定型号V带内弯曲应力的大小，与＿＿成反比关系。
A、带的线速度 B、带轮的直径 C、带轮上的包角 D、传动比
12、带传动在工作时，假定小带轮为主动轮，则带内应力的最大值发生在带＿＿。
A、进入大带轮处 B、紧边进入小带轮处 C、离开大带轮处 D、离开小带轮处
13、带传动产生弹性滑动的原因是＿＿。
A、带与带轮间的摩擦系数较小 B、带绕过带轮产生了离心力
C、带的紧边和松边存在拉力差 D、带传递的中心距大
14、带传动正常工作时，小带轮上的滑动角小带轮的包角。
A、大于 B、小于C、小于或等于D、大于或等于
填空题
1．带传动中，带上受的三种应力是：
应力、应力和应力。
最大应力等于，它发生在带的许用应力小于它，将导致带的失效。
2．带传动中，打滑是指，多发生在轮上。
刚开始打滑时．紧边拉力F1与松边拉力F2的关系为：
。
3．带传动与齿轮传动一起做减速工作时，宜将带传动布置在齿轮传动之。
当带传动中心距水平布置时，宜将松边安置在方。
4．带传动一周过程中，带所受应力的大小要发生变化，其中以应力变化最大，而应力不变化。
5．带传动的传动比不宜过大，若传动比过大，将使，从而使带的有效拉力值减小。
6．某V带传动，带的横剖面积A=142mm，由张紧力产生的应力σo＝1．5MPa，有效拉力Fe=300N，不计离心力的影响，紧边拉力Fl和松力拉力F2分别=N和N。
7．控制适当的初拉力是保证带传动正常工作的重要条件，初拉力不足，则；初拉力过大则。
8．常见的带传动的张紧装置有。
9．普通V带带轮的槽形角随带轮直径的减小而。
10．在设计V带传动时，V带的型号是根据选取的。
11．带传动不能保证精确的传动比，其原因是。
12．带传动的设计准则为。
13．设计V带传动时发现V带根数过多，可采用来解决。
14．带传动在工作时由于使带在带轮上产生弹性滑动，这种弹性滑动避免。
15．带传动中用方法可以使小带轮包角αl加大。
16．在其他条件相同情况下，V带比平带能传递更大功率的原因是。
17．窄V带比普通V带承载能力。
18．V带轮的槽角于V带的楔形角。
19．当两带轮直径一定时，减小中心距将使小带轮包角。
分析计算题
1．V带传动传递的功率P=7.5kW，平均带速v=10m/s，紧边拉力是松边拉力的两倍（F1=2F2）。
试求紧边拉力F1，有效圆周力Fe和预紧力F0。
2．V带传动传递的功率P=5kW，小带轮直径D1=140mm，转速n1=1440r/min，大带轮直径D2=400mm，V带传动的滑动率ε=2%，①求从动轮转速n2；②求有效圆周力Fe。
3.带传动功率P=5kw，已知n1=400r/min，d1＝450mm，d2=650mm，中心距a=1500mm，fv=0.2，求带速v，包角α（并校验之）和有效拉力Fe及所需的张紧力F0。
附：
公式
4.一普通V带传动，已知：
主动轮直径d1=180mm，d2=630mm，中心距a=1600mm，主动轮转速n1=1450r/min，使用B形胶带4根，V带与带轮表面摩擦系数f=0.4，所能传递的最大功率P=41.5kw。
试计算：
（1）V带中各应力；
（2）V带最大应力中各应力成分所占的百分比。
（带轮槽角φ＝38°，V带的弹性模量E=200MPa，B型V带的截面积A=138mm2，高度h=10.5mm，单位长度质量q=0.17kg/m）
5.已知一普通V带传动的n1=1460r/min，n2=650r/min，d1=125mm，中心距a≈
800mm，普通V带为B型，根数Z=3，载荷平稳，一天运转16h（即两班制）。
试求带能传递的功率。
6.设计某带式输送机传动系统中第一级用的窄V带传动。
设已知电动机型号为Y112M-4，额定功率P＝4KW,转速n1=1440r/min,传动比i=3.8,一天运转时间＜10h。
7．C618车床的电动机和床头箱之间采用垂直布置的V型带传动。
已知电动机功率P=4.5kW，转速n=1440r/min，传动比i=2.1，二班制工作，根据机床结构，带轮中心距a应为900mm左右。
试设计此V带传动。
第9章链传动
1.问：
与带传动相比，链传动有何优缺点？
2.问：
按用途不同，链可分为哪几种？
3.问：
滚子链的接头型式有哪些？
4.问：
齿形链按铰链结构不同可分为哪几种？
5.问：
滚子链传动在何种特殊条件下才能保证其瞬时传动比为常数？
6.问：
链传动在工作时引起动载荷的主要原因是什么？
7.问：
链在传动中的主要作用力有哪些？
8.问：
链传动的可能失效形式可能有哪些？
9.问：
为什么小链轮齿数不宜过多或过少？
10.问：
链传动的中心距过大或过小对传动有何不利？
一般取为多少？
选择题
1、与带传动相比，链传动的优点是＿＿。
A、工作平稳，无噪声 B、寿命长
C、制造费用低 D、能保持准确的瞬时传动比
2、与齿轮传动相比，链传动的优点是＿＿。
A、传动效率高 B、工作平稳，无噪声
C、承载能力大 D、能传递的中心距大
3、套筒滚子链中，滚子的作用是＿＿。
A、缓冲吸震 B、减轻套筒与轮齿间的摩擦与磨损
C、提高链的承载能力 D、保证链条与轮齿间的良好啮合
4、在一定转速下，要减轻链传动的运动不均匀和动载荷，应＿＿。
A、增大链节距和链轮齿数 B、减小链节距和链轮齿数
C、增大链节距，减小链轮齿数D、减小链条节距，增大链轮齿数
5、为了限制链传动的动载荷，在链节距和小链轮齿数一定时，应限制＿＿。
A、小链轮的转速 B、传递的功率 C、传动比 D、传递的圆周力
6、链传动在工作中，链板受到的应力属于＿＿。
A、静应力 B、对称循环变应力 C、脉动循环变应力 D、非对称循环变应力
7、大链轮的齿数不能取得过大的原因是＿＿。
A、齿数越大，链条的磨损就越大 B、齿数越大，链传动的动载荷与冲击就越大
C、齿数越大，链传动的噪声就越大 D、齿数越大，链条磨损后，越容易发生"脱链现象"
8、链传动中心距过小的缺点是＿＿。
A、链条工作时易颤动，运动不平稳 B、链条运动不均匀性和冲击作用增强
C、小链轮上的包角小，链条磨损快 D、容易发生"脱链现象"
9、两轮轴线不在同一水平面的链传动，链条的紧边应布置在上面，松边应布置在下
面，这样可以使＿＿。
A、链条平稳工作，降低运行噪声 B、松边下垂量增大后不致与链轮卡死
C、链条的磨损减小 D、链传动达到自动张紧的目的
10、链条由于静强度不够而被拉断的现象，多发生在＿＿情况下。
A、低速重载 B、高速重载 C、高速轻载 D、低速轻载
11、链条在小链轮上包角过小的缺点是＿＿。
A、链条易从链轮上滑落 B、链条易被拉断，承载能力低
C、同时啮合的齿数少，链条和轮齿的磨损快
D、传动的不均匀性增大
12、链条的节数宜采用＿＿。
A、奇数 B、偶数 C、5的倍数 D、10的倍数
13、链传动张紧的目的是＿＿。
A、使链条产生初拉力，以使链传动能传递运动和功率
B、使链条与轮齿之间产生摩擦力，以使链传动能传递运动和功率
C、避免链条垂度过大时产生啮合不良
D、避免打滑
填空题
1.传动链的主要类型是链和链。
2.限制链传动的传动比是为了。
3.与滚子链相比，齿形链优缺点是：
；宜选用齿形链
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