机械设计课后题.docx

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机械设计课后题

例1'在许用疲劳极限应力图中标出3种不同加载情况下的疲劳安全区和塑性安全区。

例2'在图中为某零件的许用疲劳极限应力图，C为零件的工作应力点，下列3种情况下的极限应力点分别为：

1）应力循环特性r＝常数时,点。

2）平均应力σm=常数时，点.

3）最小σmin=常数时，点.

例3’如一零件的应力循环特性r=0。

6,σa=80MPa，则此时

σm=，σmax=，σmin=。

320MPa，400MPa,240MPa

例4'如一零件,σB=650MPa，σs=360MPa，工作应力σ=200MPa，许用应力［σ]=180MPa,则此零件的工作安全系数为,许用安全系数为，此零件安全否?

.

1.8，2.0，不安全，因为σ>[σ]。

例5’某受稳定弯曲变应力作用的轴类零件,最大工作应力σmax=400MPa，最小工作应力σmin=—100MPa。

已知材料的对称循环疲劳极限σ-1=450MPa，脉动循环疲劳极限σ0=700MPa，屈服极限σs=800MPa。

（1）试绘出材料的简化疲劳极限应力图；

（2）在简化疲劳极限应力图上标明工作应力点M；

（3）说明该零件可能的失效形式（简单加载）。

练习题

1.机械设计主要研究___的工作原理、结构和设计方法。

a）各类机械零部件b）通用机械零部件

c）专用机械零部件d）标准化机械零部件

2.下列中有____是通用零件而不是专用零件。

a）汽车发动机的阀门弹簧b）起重机的抓斗

c）汽轮机的轮叶d）车床变速箱中的齿轮

e）纺织机的织梭f）飞机的螺旋浆

g）柴油机的曲轴h）自行车的链条

3。

下列零件的失效形式中,_______不属于强度问题。

a）齿轮齿面的疲劳点蚀b）蜗杆轴过大的弹性变形

c）滚动轴承套圈压出的凹坑

4。

计算载荷一般__________名义载荷.

a）大于b）等于c）小于

5.在静强度计算中,塑性材料的极限应力slim应取为，脆性材料的极限应力slim应取为。

a）sBb）sSc）s-1

6。

同样形状及工作条件的零件,采用下列三种不同材料，其有效应力集中系数ks最大和最小为________。

a）HT300b）45号钢c）40CrNi钢

7.零件的剖面形状一定,当剖面尺寸增加时，疲劳强度为____.

a）增加b）减少c）不变

8.零件的形状、尺寸相同，磨削加工零件与精车相比，

其疲劳强度____。

a）较高b）较低c）相同

9.零件表面经淬火、喷丸、滚压处理后其疲劳强度___.

a）增加b）降低c）不变

10.下列应力的循环特性r=—1的是（）.

A．静应力B．非对称循环变应力

C．脉动循环变应力D．对称循环变应力

11.影响机械零件疲劳强度的主要因素是、、。

应力集中、尺寸、表面状态

13。

已知零件的sr=180MPa,许用安全系数S=1.8,

Ks=1。

56，则零件的许用应力[sre］=____。

14.某材料疲劳曲线寿命指数m=9，对称循环应力

s1=400Mpa作用于零件n1=105次，所造成的

疲劳损伤相当于s2=____作用于零件n2=104次

后造成的疲劳损伤.

12.材料40MnB钢,sB=750MPa，sS=500MPa,

s—1=338MPa，零件的Ks=1.41,许用安全系数

S=1.6，则零件的许用应力[s-1e]=_____。

a）149.8b）211c）239.7d）109

17。

某轴受最大应力smax=200MPa，sS=800MPa，

s—1e=300MPa，jse=0.10，试：

作极限应力线AGC；

‚若轴受的应力为静应力时，在图上标出工作点A和

极限位置M，并求Sca；

ƒ若轴受的应力为脉动循环变应力时，

在图上标出工作点B和极限位置N，并求Sca;

„若轴受的应力为对称循环变应力时，

在图上标出工作点D和极限位置Q，并求Sca；

1.根据摩擦面存在润滑剂的情况,滑动摩擦可分为_____、_______、______及____。

其中_____是最理想的摩擦状态。

2。

边界摩擦中按边界膜形成机，边界膜分______、______和_______。

3。

一个零件的磨损过程大致可分为三个阶段，即_______、_______及_______。

在设计或使用机器时，应该力求________,延长______，推迟_______的结束.

4．10号机械油在40°C时的平均运动粘度为____m2/s，其动力粘度为_____pa s（ρ=900kg/m3）.

5．润滑油的油性是形成_____的性能，润滑油的极压性

是形成______的性能。

6．温度升高，油的粘度______；压力较高时,压力增加，油的粘度___________。

7．粘度指数VI越大，粘度受温度变化__________。

8．工作温度高时，宜选粘度高的润滑油;速度大时，

宜选粘度_________的。

9．粘着磨损是由于_____；接触疲劳磨损是由于_____。

10．提高耐磨性的主要措施______、______、_____.

11．机器发生磨损失效是处于_______磨损阶段。

12．弹性流体动力润滑和流体动力润滑的主要区别在于前者考虑__________和__________.

13。

磨损按机理可以分为________、________、________、________四类。

粘着磨损、表面疲劳磨损（点蚀）、磨粒磨损、腐蚀磨损

14.按建立压力油膜的原理不同，流体润滑主要有________、________和________三类。

流体动力润滑、弹性流体动力润滑、流体静力润滑

例1′图示螺栓联接中，采用两个M16（小径d1=13.835mm）的普通螺栓,螺栓材料为45钢，8.8级，σs=640MPa，联接时不严格控制预紧力，取安全系数[Ss］=4，被联接接合面间的摩擦系数f=0.2,防滑系数Ks=1。

2.试求：

该联接允许传递的静载荷F∑为多少？

例2′图示螺栓联接中，采用两个d0=16mm的受剪螺栓连接,被连接件材料为HT200，其许用挤压应力[σ］P1=100MPa,螺栓材料的许用切应力［τ]=92MPa，许用挤压应力[σ］P2=300MPa。

Lmin为配合面最小接触高度，Lmin=25mm。

试求：

该联接允许传递的静载荷F∑为多少？

解:

[σ］P1=100MPa，［σ]P2=300MPa.

故取［σ］P=100MPa

例3′用绳索通过吊环螺钉起重，绳索所能承受最大拉力Fmax=10KN,螺钉刚度与被联接件刚度之比Cb/Cm=1/3，试求：

（1）为使螺钉头与重物接触面不离缝，螺钉的最小预紧力为多少?

（2）若预紧力为10KN,绳受最大拉力,工作螺钉的剩余预紧力为多少?

解：

（1）螺钉头与重物接触面不离缝,应使剩余预紧力

（2）若预紧力为10KN,工作螺钉的剩余预紧力

例4′一受拉螺栓组，由8个螺栓组成，受旋转力矩T=600N·m的作用,结合面为圆形,螺栓均匀分布在直径为300mm的圆周上,已知被联接件间摩擦系数f=0.1，Ks=1。

2,螺栓的［σ]=100MPa。

试求：

螺栓的最小计算直径为多少mm（保留小数点后两位数字）？

例5'图中为一压力容器，容器盖与缸体用6个普通螺栓联接，缸内压强p=2N/mm2，缸径D=150mm.根据联接的紧密性要求,每个螺栓的剩余预紧力F1=1.6F,F为单个螺栓的工作拉力，选用螺栓材料为35#钢，屈服极限σs=300N/mm2，安全系数S=2，试计算所需螺栓的直径d1.

1′、有一气缸内径为200mm，采用10个普通螺栓联接。

已知缸内气体压力p＝1。

5N/mm2，螺栓材料sB＝480N/mm2,sS＝360N/mm2,45号钢，安全系数取3，为保证联接可靠残余预紧力取为1.5倍的工作载荷。

试计算此螺栓联接的螺栓直径d1为多少？

2′、已知气缸工作压力在0～1。

5MPa之间，工作温度<125℃，气缸内径D2=250mm，采用铜片石棉垫片,螺栓分布在一圆周上，圆周直径为340mm，相邻两螺栓之间的距离不得超过120mm，试计算螺栓直径。

1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

2用于连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

3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

4对于连接用螺纹，主要要求连接可靠，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.升角小，单线梯形螺纹D。

升角大，双线矩形螺纹

5用于薄壁零件连接的螺纹，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

1A2A3B4A5A

6当铰制孔用螺栓组连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

7计算紧螺栓连接的拉伸强度时，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.1.1B.1。

3C。

1.25D。

0。

3

8采用普通螺栓连接的凸缘联轴器，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

9在下列四种具有相同公称直径和螺距，并采用相同配对材料的传动螺旋副中，传动效率最高的是。

A.单线矩形螺旋副B.单线梯形螺旋副

C。

双线矩形螺旋副D.双线梯形螺旋副

10在螺栓连接中，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

6D7B8D9C10C

11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.受力均匀B.便于装配.C。

外形美观D。

降低成本

12螺栓的材料性能等级标成6.8级，其数字6。

8代表。

A.对螺栓材料的强度要求B。

对螺栓的制造精度要求

C.对螺栓材料的刚度要求D。

对螺栓材料的耐腐蚀性要求

13螺栓强度等级为6.8级,则螺栓材料的最小屈服极限近似为。

A.480MPaB。

6MPaC。

8MPaD。

0.8MPa

14不控制预紧力时,螺栓的安全系数选择与其直径有关，是因为。

A.直径小，易过载B.直径小，不易控制预紧力

C.直径大,材料缺陷多D。

直径大，安全

15对工作时仅受预紧力F′作用的紧螺栓连接，其强度校核公式中的系数1.3是考虑。

A。

可靠性系数B.安全系数

C.螺栓在拧紧时，同时受拉伸与扭转联合作用的影响

D.过载系数

11B12A13A14A15C

16。

下列措施不能均匀螺纹牙受力的是（a）。

A．采用加高螺母B．改进螺母结构如悬置螺母

C．改进螺母结构如内斜螺母D．采用材料软、弹性模量低的螺母

17预紧力为F’的单个紧螺栓连接，受到轴向工作载荷F作用后，螺栓受到的总拉力F0F’+FC

A.大于B.等于C。

小于D。

大于或等于

18一紧螺栓连接的螺栓受到轴向变载荷作用,已知Fmin=0,Fmax=F,螺栓的危险截面积为AC,螺栓的相对刚度为KC，则该螺栓的应力幅为C。

A。

B.C。

D.

19在受轴向变载荷作用的紧螺栓连接中，为提高螺栓的疲劳强度,可采取的措施是。

A。

增大螺栓刚度Cb，减小被联接件刚度CmB。

减小Cb，增大Cm

C.增大Cb和CmD。

减小Cb和Cm

20若要提高受轴向变载荷作用的紧螺栓的疲劳强度,则可。

A。

在被连接件间加橡胶垫片B.增大螺栓长度

C.采用精制螺栓D.加防松装置

21有一单个紧螺栓连接,要求被连接件接合面不分离,已知螺栓与被连接件的刚度相同,螺栓的预紧力为F0,当对连接施加轴向载荷，使螺栓的轴向工作载荷与预紧力相等时，则。

A.被连接件发生分离，连接失效

B.被连接件将发生分离，连接不可靠

C.连接可靠,但不能再继续加载

D.连接可靠，只要螺栓强度足够，可继续加载，直到轴向工作载荷F接近但小于预紧力的两倍.

19B20B21D

22对于受轴向变载荷作用的紧螺栓连接，若轴向工作载荷F在0~1000N之间循环变化，则该连接螺栓所受拉应力的类型为.

A.非对称循环应力B.脉动循环变压力

C。

对称循环变应力D.非稳定循环变应力

23对于紧螺栓连接，当螺栓的总拉力F0和残余预紧力F″不变，若将螺栓由实心变成空心，则螺栓的应力幅与预紧力会发生变化,。

A。

增大,应适当减小B.增大,应适当增大

C.减小，应适当减小D。

减小，应适当增大

24在螺栓连接设计中，若被连接件为铸件,则有时在螺栓孔处制作沉头座孔或凸台，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

25.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

22A23D24A25B

例1已知减速器中某直齿圆柱齿轮安装在轴的两个支撑点间，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·m，载荷有轻微冲击,试设计此键联接.

解：

1.选键的类型

一般8级以上精度的齿轮有定心要求，应选A型普通平键.

根据轴径d=70mm,查得键截面尺寸为宽b=20mm,高度h=12mm,参考轮毂长度取键长度L=90mm。

2。

校核键联接的强度

查表6-2，取[sp]=110MPa，键的工作长度

可见挤压强度不够，改用双键，相隔180º布置。

满足要求。

1.平键与轮毂组成动联接时，它的主要失效形式是工作面过度磨损.（√）

2.普通平键联接的主要失效形式是较弱零件的工作面被压溃和磨损。

3。

键的截面尺寸b×h主要是根据（D）来选择。

A．传递扭矩的大小B．传递功率的大小

C．轮毂的长度D．轴的直径

4。

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（D）.

A．把键长增大到1.5倍B．把键宽增大到1。

5倍

C．把键高增大到1。

5倍D．安装一对平键

5.键的“B18×100"的含义是B型键，宽b=18mm,长度L=100mm。

6.普通平键采用双键时，两键在周向应相隔布置；用双楔键联接时，两键在周向应相隔布置;用双半圆键联接时,两键则布置在。

180°90°～120°同一条母线上（轴向同一直线上）。

7。

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按要求选择键类型c按内径选择键的剖面尺寸d进行必要强度校核，具体设计时一般顺序为（B）。

A、b-a—c—dB、b—c—a—dC、a—c-b—dD、c—d-b—a

8、楔键联接与平键联接相比,前者对中性.

①好；②差；③相同;④无法比较

9、半圆键联接具有特点。

①对轴强度削弱小;②工艺性差、装配不方便；③调心性好；④承载能力大

10、矩形花键联接采用______定心；渐开线花键联接采用_______定心.

11、当轴作单向回转时,平键的工作面在,楔键的工作面在键的。

A.上、下两面B.上表面或下表面

C。

一侧面D。

两侧面

8、②9、③10、内径齿形11、DA

作业

1、有一半联轴器与轴之间采用两个180°分布的普通圆头平键联接。

已知平键尺寸为b´h´L=22´14´100mm,轴径为80mm，许用挤压应力为［sp]=80MPa.试计算该键联接所能传递的最大转矩。

解：

例题4—5-1一简支梁受两个力F作用,如图所示.已知F=25。

3kN,有关尺寸如图所示.试用本节所述关系作剪力图和弯矩图.

解:

（1）求梁的约束力

将梁分为AC、CD、DB三段.

每一段均属无载荷区段。

（2）剪力图

每段梁的剪力图均为水平直线

（二）速度

由高速级向低速级传递

带传动——蜗杆传动（锥齿轮）——闭式齿轮传动—-开式齿轮传动—-链传动

例1′：

试分析下述两种传动路线哪条较优？

为什么?

①电动机®链传动®齿轮变速器®带传动®工作机

②电动机®带传动®齿轮变速器®链传动®工作机

答：

②较优，带传动比较平稳，适宜于放在高速,而链传动不平稳,适宜于放在低速级。

例1′一V带传动，已知主动轮直径D1=100mm，n1=1800r/min在带即将打滑前,测得紧边拉力F1=1500N,松边拉力F2=500N,问:

此带传动能否传递10KW的功率？

如果不能，应采取哪些措施?

采用：

（１）增大摩擦系数;（２）增大包角；（３）尽量使传动在靠近最佳速度下工作；（４）采用新型带传动；（５）采用高强度带材料。

例2′图示带传动，主动轮1顺时针方向回转。

试回答：

（1）、带传动的主要失效形式是什么？

设计依据是什么？

（2）、在图上标出σ1、σ2、σb1、σb2、σc；

（3）、标出最大应力发生部位。

习题

1．选取V带型号，主要取决于（）.

A.带传动的功率和小带轮转速B。

带的线速度C。

带的紧边拉力

2．设计带传动时，考虑工作情况系数KA的目的是（）。

A。

传动带受到交变应力的作用B。

多根带同时工作时的受力不均

C.工作负荷的波动

3．V带的楔角为40°,为使带绕在带轮上能与轮槽侧面贴合更好，设计时应使轮槽楔角（）。

A。

小于40°B。

等于40°C.大于40°

4．在下列传动中,平均传动比和瞬时传动比均不稳定的是（）。

A。

带传动B。

链传动C。

齿轮传动

5．用张紧轮张紧V带，最理想的是在靠近（）张紧。

A.小带轮松边由外向内B.小带轮松边由内向外

C。

大带轮松边由内向外

1、A2、C3、A4、A5、C

6．带在工作时受到交变应力的作用，最大应力发生在（）。

A.带进入小带轮处B.带离开小带轮处C.带进入大带轮处

7．某带传动中主动轮传递的转矩为70N·m.已知主动抡的直径为200mm，初拉力为800N,则紧边拉力为（）。

A.950B.1150C.1500

8．传动带在工作时，要受到离心应力的作用,离心应力通常是（）。

A.出现于绕在带轮上的带体B。

均匀地分布在整根带各处

C。

不均匀的分布在整根带各处

9．带传动不能保证精确的传动比，其原因（）.

A、带容易变形和磨损B、带在带轮上打滑

C、带的弹性滑动D、带的材料不遵守胡克定律

10．带传动的设计准则为（）。

A、保证带传动时，带不被拉断

B、保证带传动在不打滑的条件下,带不磨损

C、保证带在不打滑的条件下，具有足够的疲劳强度和寿命

6、A7、B8、B9、C10、C

11.普通V带轮的槽楔角随带轮直径的减少而（）。

A、增大B、减少C、不变

12。

设计V带传动时发现V带根数过多，最有效的解决方法是（）。

A、增大传动比B、加大传动中心距

C、选用更大截面型号的V带

13.带传动中紧边拉力为F1。

松边拉力为F2.则其传递的有效圆周力为（）。

A、F1+F2B、（F1-F2）/2C、（F1+F2）/2D、F1—F2

14。

要求单根V带所传递的功率不超过该单根V带允许的功率P0，这样,带传动就不会发生（）失效。

A、弹性滑动B、疲劳断裂C、打滑和疲劳断裂

D、打滑E、弹性滑动和疲劳断裂

15。

在普通V带传动中，从动轮的圆周速度低于主动轮,则v2〈v1,其速度损失常用滑动率表示。

ε值随所传递的载荷的增加而（）。

A、增大B、减少C、不变

11、B12、C13、D14、C15、A

16.设计V带传动时,如小带轮包角过小（α〈1200），最有效的解决方法是（）。

A、增大中心距B、减少中心距C、减小带轮直径

17、带传动的传动比与小带轮的直径一定时，若增大中心距，则小带轮上的包角（）。

A、减少B、增大C、不变

18、带传动在工作时产生弹性滑动是由于（）.

A、包角太小B、初拉力F0太小

C、紧边拉力与松边拉力不等D、传动过载

19。

标准B型V带传动，在张紧初应力σ0=1.5N/mm2时，传递的有效圆周力Fe=300N，若不考虑带动离心力，则工作时传动带的紧边拉力F1及松边拉力F1的大小分别为、N。

（提示：

B型带动剖面积A=138mm2）

A、329和29B、343和43C、357和57D、371和71

20.带传动的挠性摩擦欧拉公式推导的前提条件是。

A、带即将打滑B、忽略带动离心力

C、带即将打滑，且忽略带的离心力

D、带即将打滑，且忽略带的弯曲应力

16、A17、B18、C19、C20、C

21、V带传动和平带传动相比较，其主要优点是（　）.

Ａ。

相同功率时尺寸较小　　　　Ｂ.传动效率高　

Ｃ。

带的寿命长　　　　　　　　Ｄ。

带的价格便宜

22、带传动主要是依靠（　）来传递运动和功率的。

Ａ.带与带轮接触面之间的正压力　　Ｂ。

带的紧边拉力

Ｃ。

带