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机械设计习题

第一章机械设计的基础知识

一、选择题

1、零件的截面形状一定时，当截面尺寸增大，其疲劳极限将随之。

A.增高B.不变C.降低

2、在图1-1σm-σa所示某试件的极限应力简图中，工作应力点M所在的ON线与横轴间夹角θ=45º，则该试件受的是。

A.不变号的不对称循环变应力B.变号的不对称循环变应力

C.脉动循环变应力D.对称循环变应力

3、发动机连杆横截面上的变应力变化规律如图1-2所示，则该变应力的循环特性r为。

A.0.24B.-4.17C.-0.24D.4.17

4、由试验知，有效应力集中、绝对尺寸和表面状态只对有影响。

A.应力幅B.平均应力C.应力幅和平均应力

5、当三个相同的零件甲、乙、丙承受的σmax是相同的，但应力的循环特性r分别为+1、0、-1，其中，最易疲劳损伤的零件是。

A.甲B.乙C.丙

6、某零件的极限应力图如图1-3所示，M为零件的工作应力点，若零件加载过程中，保持σm为常数，则该零件的极限应力点应为。

A.M1B.M2C.M3D.M4

二、填空题

1、机械零件受载时，在处产生应力集中，应力集中的程度通常随材料强度的增加而。

2、在静强度条件下，塑性材料的极限应力是，而脆性材料的极限应力是。

3、运用Miner理论分析规律性非稳定变应力下零件的疲劳强度时，若零件的疲劳极限为σ-1c，计算时所考虑的等效应力σi应当是整个工作寿命期限内的应力。

4、某材料的对称循环疲劳极限σ-1=350MPa，屈服极限σs=550MPa，抗拉强度σB=750MPa，循环基数N0=5×106,m=9，当对称循环次数N分别为5×104，5×105，5×107次时，极限应力分别为、、。

5、若一零件的应力循环特性r=0.5,σa=70MPa，则此时，σm=；σmax=；

σmin=。

6、影响机械零件疲劳强度的主要因素，除材料的性能、应力循环特性r和应力循环次数N之外，主要有、和。

7、等效系数ψσ的物理意义是。

三、分析与计算题

1、某合金结构钢制成的轴类零件受弯曲稳定变应力作用，最大工作应力σmax=400MPa，循环特性r=-0.25，已知材料的抗拉强度极限σB=1000MPa，屈服强度极限σs=800MPa，对称循环疲劳强度极限σ-1=450MPa，脉动循环疲劳强度极限σ0=700MPa，试求：

（1）绘制材料的简化疲劳极限图；

（2）在简化疲劳极限线图上标明工作应力点；

（3）分析说明零件在简单加载情况下可能的主要失效形式。

第二章螺纹联接及轴毂联接

一、选择题

1、在常用螺纹中，效率低、自锁性最好的是，效率高、牙根强度较大、制造方便的是；联接螺纹常用，传动螺纹常用。

A.三角螺纹B.矩形螺纹C.梯形螺纹

2、当螺纹的公称直径、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、一箱体与箱盖采用螺纹联接，箱体被联接处厚度较大，且需要经常装拆箱盖进行修理，则一般宜采用。

A.螺栓联接B.螺钉联接C.双头螺柱联接

4、在承受横向载荷或旋转力矩的螺栓组联接中，若采用普通螺栓联接，螺栓杆作用；若采用铰制孔螺栓联接，螺栓杆作用。

A.受切应力B.受拉应力

C.受扭转切应力和拉应力D.受剪切应力和挤压应力

5、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.1.1B.1.3C.0.3

6、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应力

7、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.对螺栓材料的刚度要求

C.对螺栓的制造要求D.对螺栓材料的耐腐蚀性要求

8、预紧力为F0的单个紧螺栓联接，受到工作载荷F作用后，螺栓受到的总拉力

QF0+F。

A.大于B.小于C.等于D.大于或等于

9、普通螺栓联接受横向载荷作用时，主要靠来承受横向载荷。

A.螺栓杆的抗剪能力B.螺栓杆的抗挤压能力

C.接合面的摩擦力D.螺栓杆的抗挤压能力和抗剪切能力

10、铰制孔螺栓联接受横向载荷作用时，主要靠来承受横向载荷。

A.螺栓杆的抗剪能力B.螺栓杆的抗挤压能力

C.接合面的摩擦力D.螺栓杆的抗挤压能力和抗剪切能力

11、受轴向载荷的紧螺栓联接，为保证被联接件不出现缝隙，因此。

A.残余预紧力应小于零B.残余预紧力应大于零

C.残余预紧力应等于零D.预紧力应大于零

12、普通螺栓联接所受的预紧力为Qp，在受轴向工作载荷F时，残余预紧力为Qpˊ，则螺栓所受的总拉力Q为。

A.Q=Qp+FB.Q=Qpˊ+F

C.Q=Qp+QpˊD.Q=Qp+Qpˊ+F

13、有一单个紧螺栓联接，要求联接件接合面不分离，假定螺栓与被联接件的刚度相等，螺栓的预紧力为F0，当螺栓所受轴向工作载荷F等于F0时，则。

A.被联接件发生分离，联接失效B.被联接件即将分离，联接不可靠

C.联接可靠，但不能继续再加载

D.联接可靠，只要螺栓强度足够，可继续加大F至接近但小于F0的两倍

14、螺母的螺纹圈数不宜大于10圈，其主要原因是。

A.制造困难B.避面螺母过厚，增加机器重量

C.采用圈数过多的厚螺母并不能提高联接的强度D.防止螺母回松

15、确定普通平键剖面尺寸的依据是。

A.轴的转矩B.轴的直径C.轴的材料

16、普通平键的长度主要依据来选择。

A.传递转矩的大小B.轮毂的长度C.轴的直径

二、填空题

1、螺纹联接常用的防松方法（按防松原理可分为）：

________,_______,_______。

2、用4个铰制孔螺栓联接两个半凸缘联轴器，螺栓均布在直径为200mm的圆周上，轴上转距为100N.M，每个螺栓所受的横向力为_______N。

3、受预紧力F0和工作拉力F的紧螺栓联接，如螺栓和被联接件的钢度相等，预紧力F0=800N，在保证结合面不产生缝隙的条件下，允许是最大工作拉力F=_______N。

4、在一定的变载荷作用下，承受轴向工作载荷的螺栓联接的疲劳强度是随着螺栓刚度的增加而__________;且随着被联接件刚度的增加而___________。

5、双头螺栓联接的两被联接件之一是__________孔，另一个是________孔。

6、普通螺栓联接承受横向外载荷时，依靠_______承载，螺栓本身受______作用，该螺栓联接可能的失效形式为_______。

铰制孔螺栓联接承受横向外载荷时，依靠_______承载，螺栓本身受____和______作用，螺栓可能的失效形式为_________和______。

7、螺纹联接防松的实质是________。

8、螺纹联接预紧的目的是_____________。

三、简答题

1、螺纹联接有那些基本类型？

各有什么特点？

各适用于什么场合？

2、为什么螺纹联接常需要防松？

3、为什么螺母的螺纹圈数不宜大于10？

4、螺栓组联接受力分析的目的是什么？

5、提高螺栓联接强度的措施有那些？

四、分析计算题

1、有一受预紧力F0和轴向工作载荷F作用的紧螺栓联接，已知：

F=F0=1000N，螺栓的刚度CL有等于被联接件的钢度CF，试计算该螺栓所受的总拉力Q和剩余预紧力F0’。

在预紧力F0不变的情况下，若保证被连接件间不出现缝隙，该螺栓的最大轴向工作载荷Fmax为多少？

2、图示为普通螺栓组联接，载荷R=5000N，L=280mm，l=100mm，接合面间的摩擦系数f=0.3。

试确定预紧力。

3、如图所示，用六个M16的普通螺栓联接的钢制液压油缸，螺栓8.8级，安全系数S=3，缸内油压p=2.5，为保证紧密性要求，剩余预紧力F0’≥1.5F。

求预紧力的取值范围。

（缸盖与油缸结合面处采用金属垫片）

4、图示为GZ5刚性联轴器，材料为ZG270—500，用六个8.8级螺栓联接。

已知该联轴器允许的最大转矩为16000N·m，两个半联轴器间的摩擦系数f=0.16，载荷平稳。

（1）采用普通螺栓联接，求螺栓直径；

（2）若该用铰制孔螺栓联接，计算螺栓直径。

第三章带传动

一、选择题

1、带传动不能保证精确传动比的原因是（）。

A带传动易变形的磨损B带在传动上打滑

C带的弹性滑动D带的材料不遵守胡克定律

2、V带轮槽角ф与带角θ之间的关系是（）。

A、ф=θB、ф>θC、ф<θ

3、设计V带传动是发现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、选用更大的截面型号的孔带

4、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

5、要求单根V带所传递的功率不超过该单根V带允许传递的功率P0，这样传动就不会产生（）失效。

A、弹性滑动B、疲劳断裂C、打滑D、打滑和疲劳断裂

6、带传动的滑动率ε随所传递载荷的增加而（）。

A、增大B、减小C、不变

7、设计V传动时,如小带轮包角α1过小（α1<120°），最有效的解决方法是（）。

A、增大中心距B、减小中心距C、减小带轮直径

8、V带轮槽与带的三种安装情况如图下所示，其中正确的是（）。

9、与链传动相比较，带传动的优点是（）。

A、工作平稳,噪声小B、承载能力大

C、传动效率大D、使用寿命长

10、选取V带型号，主要取决于（）。

A、带传动的功率和小带轮传动转速B、带的线速度

C、带的紧边拉力D、带的松边拉力

11、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、带传动效率低

C、带的工作噪声增大D、小带轮上的包角减少

12、带传动中心距过大会导致（）。

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

13、设计V带传动时，为防止（），应限制小带轮的最小直径。

.

A、带内的弯曲应力过大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

14、一定型号V带中的离心拉应力与线速度（）。

A、的平方成正比B、的平方成反比

C、成正比D、成反比

15、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（）。

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

16、带轮是采用轮辐式，腹板式或实心式，主要取决于（）。

A、带的截面尺寸B、传递功率

C、带轮的线速度D、带轮的直径

二、填空题.

1、带传动是依靠______来传递运动和功率的。

2、带张紧的目的是_____________________。

3、小带轮上包角的大小主要由____________决定。

4、若忽略离心力的影响，即将打滑时，带传动传递的最大有效圆周力与初拉力之间的关系是_______。

5、当带有打滑趋势时，带传动的有效拉力达到_________,而带传动的最大有效拉力决定于__________、______________和__________________。

6、常见的带传动张紧装置有___________、______________和____________等。

7、在带传动中，弹性滑动是___________避免的，打滑是_______________________避免的。

8、当中心距不能调节时，可采用张紧轮将带张紧，张紧轮一般放在____________的内侧，这样可以使带只受______________弯曲，为避免过分影响_____________带轮上的包角，张紧轮应尽量靠近_____________带轮。

9、带传动中，传动带受的三种应力是__________、_____________和___________。

10、带传动中，打滑是指____________。

它首先发生在________________________轮上。

11、控制适当的预紧力是保证带传动正常工作的重要条件，预紧力不足，则_______________，预紧力过大，则___________________。

三、简答题

1、带传动的主要失效式和设计原则是什么？

2、带传动的弹性滑动与打滑有何区别？

3、分析带传动带速过高或过低为什么不好？

将可能引起哪些不良后果？

V带传动设计时，带速适当的范围如何？

4、带传动的传动特点是什么？

为什么常将带传动放在高速级？

5、传动为什么要限制其最小中心距和最大传动比？

四、分析计算题

1、一带式运输机的传动装置如图所示。

已知小带轮直径

=140mm，大带轮直径

=400mm，运输带速度v=0.3m/s，为提高生产效率拟在运输机载荷不变（即拉力F不变）的条件下，将运输带的速度提高到v=0.42m/s。

有人建议将大带轮直径减小为

=280mm来实现这一要求，试就带传动讨论这个建议是否合理？

2、设单根V带所能传递的最大功率P=5kW,已知主动带轮直径

=140mm,转速n=1460r/min,包角α=

，带与带轮间的当量摩擦系数

=0.5,求最大有效圆周力

和紧边拉力

？

3、某车床的电动机和主轴箱之间采用普通V带传动，已知电动机的额定功率P=7.5kW,转速

=1450r/min,要求传动比i=2.1,工况系数

=1.2,试设计此V带传动。

4、已知一普通V带传动，用鼠式交流电机驱动，中心距a≈800mm,转速

=1460r/min,

=650r/min,主动轮基准直径

=125mm，B型带三根，棉帘布结构、载荷平稳、两班制工作。

试求此V带传动所能传递的功率P。

第四章链传动

一、选择题

1．链传动作用在轴和轴承上的载荷比带传动小，这主要是因为_______。

A.链传动只用来传递较小功率B.链速较高，在传递相同功率时，圆周力小

C.链传动是啮合传动，无需大的紧张力D.链的质量大，离心力大

2．与齿轮传动相比较，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．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.减小链节距，增大链轮齿数

4．大链轮的齿数不能取得过多的原因______________。

A.齿数越多，链条的磨损就越大B.齿数越多，链条的动载荷与冲击就越大

C.齿数越多，链传动的噪声就越大

D.齿数越多，链条磨损后，越容易发生“脱链现象”

5．两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_____。

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

6．链条节数宜采用___________。

A.奇数B.偶数C.5的倍数D.10的倍数

7．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.使链条与齿轮之间产生磨擦力，以使链传动能传递运动和功率

C.避免链条垂直度过大时，产生啮合不良

D.避免打滑

8．链传动中，一般链条节数为偶数，链齿轮数为奇数，最好互为质数，其原因是________。

A.磨损均匀B.抗冲击能力大C.减小磨损与啮合D.瞬时传动比为定值

9．链传动中，限制链齿最小齿数的目的之一是为了_________。

A.减小传动的运动不均匀性和动载荷B.防止链节磨损后脱链

C.使小链轮轮齿受力均匀D.防止润滑不良时加速磨损

10．链传动中，链节数常采用偶数，这是为了使链传动_________。

A.工作平稳B.链条与链轮轮齿磨损均匀

C.提高传动效率D.避免采用过渡链节

11．滚子链传动中，滚子的作用是__________。

A.缓和冲击B.减小套筒与齿轮间的磨损

C.提高链的极限拉伸载荷D.保证链条与链齿间的良好啮合

二、简述题

1．与带传动相比，链传动有何优缺点？

2．链传动的主要失效形式是什么？

3．什么情况下按功率曲线来选择链条？

什么情况下按静强度计算来选择链条？

第五章齿轮传动

一、选择题

1．已知一齿轮的制造工艺过程是：

加工出齿坯，滚齿表面淬火和磨齿，则该齿轮的材料

是______。

A.20CrMnTiB.40CrC.Q235D.2CoSn5Pb52n5

2．对于一对材料相同的软齿面齿轮传动，常用的热处理方法是__________。

A.小齿轮淬火，大齿轮调质B.小齿轮淬火，大齿轮正火

C.小齿轮正火，大齿轮调质D.小齿轮调质，大齿轮正火

3．对于齿面硬度大于350HBS的钢制齿轮，其加工的工艺过程一般为_________。

A．加工齿坯——淬火——切齿——磨齿B．加工齿坯——切齿——磨齿——淬火

C．加工齿坯——切齿——淬火——磨齿D．加工齿坯——淬火——磨齿——切齿

4．斜齿轮和锥齿轮强调计算中的齿形系数YFa和应力校正系数YSa应按________查图表。

A．实际齿数B.当量齿数C.不发生根切的最小齿数

5．一减速齿轮传动，主动轮1用45钢调质，从动轮2用45钢正火；则他们齿面接触应力的关系_____。

A.σH1<σH2B.σH1=σH2C.σн1>σн1D.可能相等，也可能不等

6.一对标准圆柱齿轮传动，已知Z1=20，Z2=50，他们的齿形系数是_________。

A．YFa1YFa2

7．提高齿轮的抗点蚀能力，不能采用_____________的方法。

A.降低表齿面粗糙度B.改善润滑的性能油的性能

C.提高齿面硬度D.减小齿轮的齿数，增大齿轮的模数

8．下列措施中，_______不利于提高齿轮轮齿抗疲劳折断能力。

A．减轻加工损伤B．减小齿面粗糙度值

C．表面强化处理D．减小齿根过渡圆半径

9．在齿轮传动中，为了减小动载荷系数Kv，可采取的措施有_____________。

A．提高齿轮的制造精度B．减小轮齿的平均单位载荷

C．减小外加载荷的变化幅度D．降低齿轮的圆周速度

10．直齿圆锥齿轮传动的强度计算方法是以__________的当量圆柱齿轮为计算基础。

A．小端B．大端C．齿宽中点处

11．直齿圆柱齿轮设计中，若中心距不变，增大模数m，则可以__________。

A．提高齿面的接触强度B．提高齿轮的弯曲强度

C．弯曲与接触强度均不变D．弯曲与接触强度均可提高

12．一对相互啮合的圆柱齿轮，在确定轮齿宽度时，通常使小齿轮比大齿轮宽5~10mm，其主要原因是_______________。

A．为使小齿轮强度比大齿轮大些B．为使两轮齿强度大致相等

C．为传动平稳，提高效率D．为便于安装，保证接触线承载宽度

13．闭式软齿轮传动的设计方法为：

_____________。

A．按齿根弯曲疲劳强度设计，然后校核齿面接触疲劳强度

B．按齿面接触疲劳强度设计，然后校核齿根弯曲疲劳强度

C.按齿面磨损进行设计D．按齿面胶合进行设计

14．对于开式齿轮传动，在工程设计中，一般___________。

A．按接触强度设计齿轮尺寸，再校核弯曲强度

B．按弯曲强度设计齿轮尺寸，再校核接触强度

C．只需按接触强度设计D．只需按弯曲强度设计

15．设计闭式软齿面直齿轮传动时，选择齿数Z1的原则是______________。

A．Z1越多越好B．Z1越少越好

C．Z1≥17，不产生根切即可

D．在保证轮齿有足够的抗弯疲劳强度的前提大，齿数选多有利

16．轮齿弯曲强度计算中的齿形系数YFa与__________无关。

A．齿数Z1B．变位系数xC．模数mD．斜齿轮_

17.一对圆柱齿轮传动，小齿轮分度圆直径d1=50mm，齿宽b1=55mm,大齿轮分度圆直径d2=90mm，齿宽b2=50mm，则齿宽系数ψd=_________。

A.1.1B.5/9C.1D.1.3

18.齿轮设计中，对齿面硬度≤350HBS的齿轮传动，选取大、小齿轮齿面硬度时，应使_______。

A.HBS1=HBS2B.HBS1≤HBS2C.HBS1＞HBS2D.HBS1=HBS2+30~50

19.一对圆柱齿轮传动中，当齿面产生疲劳点蚀时，通常发生在__________。

A.靠近齿顶处B.靠近齿根处

C.靠近节线的齿顶部分D.靠近节线的齿根部分

20．两个齿轮的材料的热处理方式、齿宽、齿数均相同，但模数不同，m1=2mm，m2=4mm，

它们的弯曲承载能力为：

__________。

A.相同B.m2的齿轮比m1的齿轮大

C.与模数无关D.m1的齿轮比m2的齿轮大

二、填空

1．一般形式齿轮传动中的主要失效形式是___________和________________。

2．一般闭式齿轮传动中的主要失效形式是___________和________________。

3．对于闭式齿轮面齿轮传动，主要按___________强度进行设计，而按__________强度进行校核，这时影响齿轮强度的最主要几何参数是______________。

4．对于开式齿轮传动，虽然主要失效形式是_______,但目前尚无成熟可靠的________计算法，故按________强度计算。

这时影响齿轮强度的主要几何参数是___________。

5．高速重载齿轮传动，当润滑不良时最可能出现的失效形式是_____________。

6．在齿轮传动中，齿面疲劳点蚀是由于__________的反复作用引起的，点蚀通常首先出现在____________________。

7．一对齿轮啮合时，其大、小齿轮的接触应力是___________；而是许用接触应力是_________；其弯曲应力一般也是___________。

（相等或不相等）

8．斜齿圆柱齿轮设计时，计算载荷系数K中包含的KA是_________系数，它与________有关；Kv是_________系数；它与____________有关；Kβ是_________系数；它与__________有关。

9．设计闭式硬齿面齿轮传动时，当直径d1一定时，应取__________的齿数Z1，使_________增大，以提高轮齿的弯曲强度。

10．在轮齿弯曲强度计算中的齿形系数。

YFa与________无关。

11．对大批量生产，尺寸较大，形状复杂的齿轮，设计时应选择________毛坯。

12．已知直齿锥齿轮主动小齿轮所受各分力别为Ft1=1628N,Fa1=246N,Fr1=539N,若忽略摩擦力，则Ft2=_________，