机械设计配套习题集.docx
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机械设计配套习题集
机械设计-配套习题集
题12-23图
题12-24图
三、设计计算题
12-1有一离心水泵,电动机经联轴器带动,传递功率P=3KW,转速n=960r/min,轴的材料为45钢调质,试按强度要求计算轴所需的最小直径
12-2已知一传动轴直径d=32mm,转速n=900r/min,如果轴上的扭剪应力不允许超过70MPa,问该轴能传递多大功率
12-3试确定一传动轴的直径.已知:
轴的材料为Q255钢,传递功率P=15KW,转速n=80r/min.
（1）按扭转强度计算;
（2）按扭转刚度计算.（设其扭转变形在1000mm长度上不允许超过°）
12-4试设计一单级直齿圆柱齿轮减速器的主动轴,轴的材料用45钢,调质处理.已知:
轴单向转动,工作时有振动,传递转矩T1=,齿轮模数m=4mm,齿数z=20,啮合角α=20°,齿宽b=80mm,轴输入端与联轴器相联,轴承间距为160mm.
12-5试设计一圆锥齿轮传动的小齿轮轴,并校核Ⅰ—Ⅰ截面（只受转矩）以及靠近齿轮的轴承的安全系数.已知:
传递功率P=35KW,轴的转速n=940r/min,单向回转,传动比i=2,齿数z1=20,模数m=6mm,齿宽b=50mm,轴的材料为45钢,正火处理.
5
题12-4图 题12-5图
12-6一直径为50mm的钢轴上装有两个圆盘,布置如图所示.不计轴本身重量,试计算
46
此轴的第一阶临界转速.若已知轴的工作转速n=960r/min,分析此轴属于刚性轴还是挠性轴轴工作时的稳定性如何
题12-6图
12-7试分析题图12-7a、b、c、d中的结构错误,分别说明理,并画出正确地结构图.12-8指出图中轴的结构设计有哪些不合理,并画出改正后的轴结构图.
题12-7图 题12-8图
12-9齿轮轴上各零件的结构及位置如图所示,试设计该轴的外形并定出各段的直径.
题12-9图
47
第十三章滑动轴承设计
一、简答题
13-1滑动轴承有什么特点主要应用在什么场合
13-2滑动轴承的润滑状态有哪几种各有什么特点
13-3滑动轴承为什么要装设轴瓦有的轴瓦上为什么还有轴瓦衬
13-4对轴瓦材料有那些主要要求为什么要提出这些要求常用的轴承材料有哪些为什么有些材料只适合作轴承衬而不能作轴瓦
13-5滑动轴承为什么常开设油孔及油槽油孔及油槽应设在什么位置为什么油槽一般有哪些结构设计时应注意什么
13-6一液体动压润滑滑动轴承在试车时发现温升过高,试问采用什么措施可以降低温升
13-7如何选取普通径向滑动轴承的宽径比和相对间隙宽径比取得较大时会发生什么现象
13-8混合润滑轴承的计算准则是什么
13-9在液体润滑向心滑动轴承中,最小油膜厚度hmin与润滑油粘度η对轴承工作性能有何影响最小油膜厚度hmin与临界最小油膜厚度hmine分别与那些因素有关如何计算二者之间有何关系
13-9液体动压向心滑动轴承的相对间隙Ψ对轴承性能有何影响设计中若最小油膜厚度过小或温升过高,各应如何调整相应间隙值
13-10液体动压向心滑动轴承进行热平衡计算的目的是什么如何计算
13-11液体动压向心滑动轴承进行热平衡计算的基本原理是什么如果温升过高不能满足热平衡条件时,可采取哪些措施
二、选择题
13-1下列各种机械设备中,___只采用滑动轴承.
（1）大型蒸汽蜗轮发电机主轴
（2）轧钢机轧辊支承 （3）精密车床主轴 （4）汽车车轮支承
13-2下列各种机械设备中,___只采用滑动轴承.
（1）蒸汽机车车轮支承
（2）内燃机车车轮支承 （3）电力机车车轮支承 （4）
汽车车轮支承
13-3下列各种机械设备中,___只采用滑动轴承.
（1）大型水轮发电机主轴
（2）电动机转子 （3）中小型减速器齿轮轴 （4）铁
路客车车辆车轮支承
13-4下列各种机械设备中,___目前主要采用滑动轴承.
（1）低速大功率柴油机曲轴
（2）精密机床主轴 （3）传动齿轮箱 （4）发动机
废气蜗轮增压器转子
13-5含油轴承是采用___制成的.
（1）硬木
（2）硬橡皮 （3）粉末冶金 （4）塑料13-6下列材料中,___不能作为滑动轴承轴瓦或轴承衬的材料.
（1）ChSnSb8—4
（2）HT200 （3）GCr15 （4）ZCuPb30
48
13-7下列材料中,可作为滑动轴承衬使用的是___.
（1）ZChSnSb12—4—10
（2）38SiMnMo （3）GCr15SiMn （4）20CrMnTi13-8下列材料中,___是巴氏合金.
（1）ZChPbSb17—17—2
（2）GCr15 （3）20CrMnTi （4）38CrMnMo13-9巴氏合金是用来制造___.
（1）单层金属轴瓦
（2）双层及多层金属轴瓦 （3）含油轴承轴瓦 （4）非金属轴瓦
13-10在滑动轴承轴瓦及轴承衬材料中,用于高速、重载轴承,能承受变载荷及冲击载荷的是___.
（1）铅青铜
（2）巴氏合金 （3）铅锡合金 （4）灰铸铁13-11滑动轴承的润滑方法,可以根据___来选择.
（1）平均压强P
（2）13-12在滑动轴承中,当p3 （3）轴颈圆周速度υ （4）pυ值
p3>32时,应采用___.
（1）油脂润滑
（2）油杯润滑 （3）油环或飞溅润滑 （4）压力循环润滑13-13动压向心滑动轴承在获得液体摩擦时,轴心位置o1、轴承孔中心位置o及轴承中的油压分布,将如图中___所示.
13-14如图13-14a所示滑动轴承最大油膜压力位置,润滑油在横截面上的速度分布应如题13-14图b中___所示.
13-15如图所示的动压向心滑动轴承中,油膜压力分布形状如图中曲线___所示.13-16如图所示开有周向油槽的动压向心滑动轴承中,油膜的压力分布形状将如图中曲线___所示.
13-17有一向心滑动轴承,拆下后发现轴瓦表面承载部位有如下图所示轴向及周向油槽,并在中部用一油孔与润滑油路相通,此可以断定该轴承是___.
（1）脂润滑轴承
（2）混合摩擦轴承 （3）液体摩擦轴承 （4）边界摩擦轴承
题13-13图 题13-14图
49
题13-15图 题13-16图 题13-17图
13-18在非液体润滑滑动轴承中,限制p值的主要目的是___.
（1）防止轴承衬材料过度磨损
（2）防止轴承衬材料发生塑性变形 （3）防止
轴承称材料因压力过大而过度发热 （4）防止出现过大的摩擦阻力矩
13-19在非液体润滑滑动轴承设计中,限制pυ值的主要目的是___.
（1）防止轴承因过度发热而产生胶合
（2）防止轴承过度磨损 （3）防止轴承因发热而产生塑性变形
13-20如图所示的推力轴承中,止推盘上的工作表面做成如图___所示的形状,以利于形成液体动压润滑油膜,并保证在起动工况下能正常工作.
13-21静压轴承与动压轴承相比较,___不能作为静压轴承的优点.
（1）能在极低速下正常工作
（2）机器起动和停车时,也能保证液体摩擦 （3）油膜刚度较大 （4）设备及维护费用低
题13-20图
13-22设计动压向心轴承时,若发现最小油膜厚度hmin不够大,在下列改进措施中,最有效的是___。
（1）增大相对间隙Ψ
（2）增大供油量 （3）减小轴承的宽径比B/d （4）换
用粘度较低的润滑油
13-23动压滑动轴承能建立油压的条件中,不必要的条件是___.
（1）轴颈与轴瓦间构成楔形间隙
（2）充分供应润滑油 （3）轴颈与轴孔表面
之间有相对运动,使润滑油从大口流向小口 （4）润滑油温度不超过50℃
13-24液压动压润滑轴承轴颈在轴承中的位置,可___两个参数确定.
（1）轴径半径r和最小油膜厚度hmin
（2）相对间隙Ψ和偏心率ε （3）相对间隙Ψ和偏心距e （4）偏心距e和偏位角θ
50
《机械设计》课程
配套习题集
华东理工大学机械与动力工程学院
机械设计及摩擦学研究室安琦王建文等整理编写
20XX年7月
第一章绪论
一、简答题
1-1什么叫机械零件？
什么叫机械部件？
1-2机器设计应满足哪些基本要求？
机械零件设计应满足哪些基本设计要求？
其中最主要的要求是什么？
1-3设计开发一个机械新产品的一般过程是什么？
1-4设计一个机械零件的一般过程分为哪几个步骤？
1-5什么叫“三化”？
实行三化的意义是什么？
1-6什么是部件？
什么是零件？
什么是构件？
指出下列各项分别属于哪一种。
联轴器，减速器，齿轮，弹簧，凸轮机构中的凸轮、键和轴的装配体。
1-7一部完整的机器哪些部分所组成？
各部分的作用是什么？
试以汽车为例说明这些组成部分各主要包括些什么？
1-8什么是通用零件？
什么是专用零件？
试各举三个实例。
1-9机械零件的条件性计算是什么意思？
为什么采用条件性计算？
二、选择题
1-1机械设计课程研究的内容只限于 。
专用零件和部件 在高速、高压、环境温度过高或过低等特殊条件
下工作的以及尺寸特大或特小的通用零件和部件 在普通工作条件下工作的一般参数的通用零件和部件 标准化的零件和部件
1-2下列8种机械零件：
螺旋千斤顶中的螺杆，机床的地脚螺栓，车床的顶尖，减速器中的齿轮，拖拉机发动机的气缸盖螺栓，船舶推进器上的多环推力轴承，颚式破碎机上的V带轮，多气缸内燃机曲柄轴上的盘形飞轮。
其中有 是通用零件。
3种 4种 5种 6种
1-3下列8种机械零件：
涡轮的叶片，飞机的螺旋桨，往复式内燃机的曲轴，拖拉机发动机的气门弹簧，起重机的起重吊钩，火车车轮，自行车的链条，纺织机的纱锭。
其中有 是专用零件。
3种 4种 5种 6种1-4下列缩写词中 为国标代号。
（1）GB
（2）JB （3）YB （4）KY
选择题答案：
1-1，1-2，1-3
2
第二章机械零件的强度和设计准则
一、简答题
2-1什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？
2-2什么是零件的工作能力？
什么是零件的承载能力？
2-3什么是静载荷、变载荷、名义载荷、计算载荷？
什么是静应力和变应力？
2-4什么是变应力的循环特性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？
2-5零件表面磨损强度的条件性计算包含哪些内容？
提高零件表面磨损强度的主要措施有哪些？
2-6发动机连杆横截面上的应力变化规律如图所示，则该变应力的循环特性r为多少？
题2-6图
2-7什么是静载荷、变载荷、名义载荷、计算载荷？
什么是静应力和变应力？
2-8什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？
2-9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？
2-10什么是零件的工作应力、计算应力、极限应力和许用应力？
2-11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？
题2-9图
2-12零件表面磨损强度的条件性计算包含哪些内容？
提高零件表面磨损强度的主要措施有哪些？
2-13什么是机械零件的刚度？
什么样的机械零件需按刚度要求设计，试举例说明？
2-14影响零件刚度的因素及提高零件刚度的措施有哪些？
某轴用碳钢制造，经营算刚度不足，问改用合金钢制造而原尺寸保持不变，该轴的刚度能否提高？
为什么？
3
二、选择题
2-1下列四种叙述中___________是正确的。
变应力只能变载荷产生 静载荷不能产生变应力变应力是静载荷产生的变应力是变载荷产生的，也可能静载荷产生
2-2发动机连杆横截面上的应力变化规律如图所示，则该变应力的应力比r为___________。
－ －
2-3发动机连杆横截面上的应力变化
规律如题2－2图所示，则其应力幅
σa和平均应力σm分别为___________。
题2-2图σa＝-,σm= σa=,σm=-σa=,σm=- σa=-,σm=-
2-4变应力特性可用σmax、σmin、σm、σa、r等五个参数中的任意___________来描述。
一个 两个 三个 四个2-5零件的工作安全系数为___________。
零件的极限应力比许用应力零件的极限应力比零件的工作应力零件的工作应力比许用应力零件的工作应力比零件的极限应力
2-6机械零件的强度条件可以写成___________。
σ≤[σ]，τ≤[τ]或Sσ≤[S]σ，Sτ≤[S]τσ≥[σ]，τ≥[τ]或Sσ≥[S]σ，Sτ≥[S]τσ≤[σ]，τ≤[τ]或Sσ≥[S]σ，Sτ≥[S]τσ≥[σ]，τ≥[τ]或Sσ≤[S]σ，Sτ≤[S]τ
式中σ、τ是危险截面处的最大应力；[σ]、[τ]是许用应力；Sσ、Sτ是危险截面处的实际安全系数；[S]σ、[S]τ分别为正应力和切应力时的许用安全系数。
2-7一直径d=18mm的等截面直杆，杆长为800mm，受静拉力F=36kN，杆材料的屈服点σs=360MPa，取许用安全系数[S]σ=，则该杆的强度___________。
不足 刚好满足要求 足够
2-8一零件用45钢制成，工作时受静拉力，危险截面处的最大应力σ＝160MPa，材料的屈服极限为σs=360MPa，硬度200HBS，许用拉应力[σ]=225MPa，则该零件的许用安全系数[S]σ＝___________。
2
2-9一用45钢制造的零件，工作时受静拉力，危险截面处的最大应力σ＝200MPa，许用应力[σ]=250MPa，许用安全系数[S]σ＝，则该材料的屈服点σs＝___________MPa。
156 195 256 320
2-10一直径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＝，则该零件的许用载荷为___________kN。
25 2-11在进行疲劳强度计算时，其极限应力应为材料的___________。
4
屈服点 疲劳极限 强度极限 弹性极限
2-12两圆柱体相接触，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∝___________。
F F2 F1/3 F1/2
2-13两球体相接触，接触面为圆，位于圆心处的最大接触应力σHmax与载荷F的关系为σHmax∝___________。
F F1/2 F1/3 F2
选择题
答案：
2-1，2-2，2-3，2-4，2-5，2-6，2-7 2-9，2-10，2-11，2-12，2-13
5
3），2-83）
（1） p（ctg180180pzsintgzz11-6链传动设计中,一般链轮最多齿数限制为zmax=120,是为了___.
（1）减小链传动的不均匀性
（2）限制传动比 （3）减少链轮磨损后链从链轮上脱
落下来的可能性 （4）保证链轮轮齿的强度
11-7链传动中,限制链轮最少齿数的目的是为了___.
（1）减少传动的运动不均匀性和动载荷
（2）防止链节磨损后脱链 （3）使小链轮轮齿受力均匀 （4）防止润滑不良时轮齿加速磨损
11-8链传动中,最适宜的中心距是___.
（1）（10～20）p
（2）（20～30）p （3）（30～50）p （4）（50～80）p11-9设计链传动时,连节数最好取___.
（1）偶数
（2）奇数 （3）质数 （4）链轮齿数的整数倍11-10下列链传动传动比的计算公式中,___是错误的.
（1）in1dzT
（2）i2 （3）i2 （4）i2
T1n2d1z111-11链传动中,链条的平均速度υ=___.
（1）
d1n1601000
d2n2601000
z1n1pz1n2p
60100060100011-12多排链排数一般不超过3或4排,主要是为了___.
（1）不使安装困难
（2）使各排受力均匀（3）不使轴向过宽（4）减轻链的重量11-13链传动设计中,当载荷大、中心距小、传动比大时,宜选用___.
（1）大节距单排链
（2）小节距多排链（3）小节距单排链（4）大节距多排链11-14链传动只能用于轴线___的传动.
（1）相交成90°
（2）相交成任一角度 （3）空间90°交错 （4）平行11-15下列具有中间挠性件的传动中,___的作用在轴上的载荷最小.
（1）普通V带传动
（2）平带传动 （3）链传动
11-16链传动中,F1为工作拉力,作用在轴上的载荷FQ可近似得取为___.
（1）F1
（2） （3） （4）2F111-17链传动张紧的目的主要是___.
（1）同带传动一样
（2）提高链传动工作能力 （3）避免松边垂度过大而引起
啮合不良和链条振动 （4）增大包角
41
11-18链传动的张紧轮应装在___.
（1）靠近主动论的松边上
（2）靠近主动论的紧边上 （3）靠近从动轮的松边
上 （4）靠近从动轮的紧边上
11-19链传动人工润滑时,润滑油应加在___.
（1）紧边上
（2）链条和链轮啮合处 （3）松边上
三、设计计算题
11-1一输送装置用的链传动,已知该链传动传递的功率p=,小链轮转速n1=356r/min,齿数z1=31,中心距a=1100mm,两链轮中心连线与水平面的倾斜角α=45°电动机驱动,载荷平稳.试确定链号为12A的链条紧边和松边的拉力以及作用在链轮轴上的载荷.
11-2设计一压气机用的链传动,已知电动机型号为Y225M-8,额定功率p=22kw,转速n1=730r/min,压气机转速n2=250r/min.要求:
中心距a≤650mm,载荷平稳,两班制工作,水平传动,并绘制小链轮工作图.
11-3一双排套筒滚子链传动,已知传递功率p=2kw,传动中心距a=500mm,采用链号为10A的滚子链,主动链轮转速n1=140r/min,主动链轮齿数z1=17,电动机驱动,受冲击载荷,水平传动,静强度安全系数为[S]=7,试校核此链传动的强度.
11-4有一链号为08A的双排套筒滚子链,需用作压气机的传动链.已知压气机Y160L-6的电动机驱动.电动机转速n1=970r/min,额定功率p=11kw,压气机转速n2=340r/min,载荷平稳,要求中心距a≤600mm,两链轮中心线与水平线夹角小于40°,中心距可调,试计算此链条是否可用
11-5一单排套筒滚子链传动,传动尺寸如图所示.轮1为主动链轮,z1=17,n1=150r/min,链号为08A（节距p=）,轮2和轮3均为从动轮,其齿数z2=30,轮2和轮3各输出功率为,电动机驱动,载荷平稳.试求:
（1）轮1与轮2、轮2与轮3之间的拉力.
题11-5图
（2）验算链传动的强度（静强度安全系数[S]=7）.
42
第十二章轴的设计
一、简答题
12-1轴的作用是什么？
常用材料有那些各适用于何种场合如何选择
12-2在同一工作条件下,若不改变轴的结构和尺寸,仅将轴的材料碳钢改为合金钢,为什么只提高了轴的强度而不能提高轴的刚度
12-3轴结构设计主要内容有哪些
12-4轴上零件的轴向固定方法有哪些种各有什么特点12-5轴上零件的轴向固定方法有哪些种各有什么特点12-6为什么转轴常设计成阶梯形结构
12-7轴的强度设计方法有那几种它们各适用于何种情况12-8按当量弯矩计算轴的强度时,公式Me何取值
12-9轴受载以后,如果产生过大的弯曲变形或扭转变形,对机器的正常工作有什么影响试举例说明.
12-10如何提高轴的疲劳强度如何提高轴的刚度
12-11校核轴的强度时,如何判断轴的危险截面怎样确定轴的许用应力12-12如需要对轴的疲劳强度的精确校核,应具备什么条件12-13何谓轴的共振何谓轴的临界转速
12-14什么叫刚性轴什么叫挠性轴设计高速运转的轴时,应如何考虑轴的工作转速范围
二、选择题
12-1工作时承受弯矩并传递转矩的轴,称为___.
（1）心轴
（2）转轴 （3）传动轴
12-2工作时只承受弯矩,不传递转矩的轴,称为___.
（1）心轴
（2）转轴 （3）传动轴
12-3工作时以传递转矩为主,不承受弯矩或弯矩很小的轴,称为___.
（1）心轴
（2）转轴 （3）传动轴12-4自行车的前轴是___.
（1）心轴
（2）转轴 （3）传动轴12-5自行车的中轴是___.
（1）心轴
（2）转轴 （3）传动轴
12-6题12-6图表示起重绞车从动大齿轮1和卷筒2与轴3相联接的三种形式,图中a为齿轮与卷筒分别用键固定在轴上,轴的两端支架在机座轴承中;图中b为齿轮与卷筒用螺栓连接成一体,空套在轴上,轴的两端用键与机座联接;图中c为齿轮与卷筒用螺栓连接成一体,用键固定在轴上,轴的两端支架在机座轴承中,以上三种形式中的轴,依次为___.
（1）固定心轴,旋转心轴,转轴
（2）固定心轴,转轴,旋转心轴旋转心轴,心轴,固定心轴 （4）旋转心轴,固定心轴,转轴 （5）转轴,固定心轴,旋转心轴 （6）转轴,旋转心轴,固定心轴
43
M2（aT）2中,a的含义是什么如
12-7如图所示,主动齿轮1通过中间齿轮2带动从动轮3传递功率,则中间齿轮2的轴O2是___.
（1）心轴
（2）转轴 （3）传动轴
题12-6图 题12-7图
1-大齿轮2-卷筒3-轴 1-主动齿轮2中间齿轮3-从动齿轮
12-8轴环的用途是___.
（1）作为轴加工时的定位面
（2）提高轴的强度 （3）提高轴的刚度 （4）使
轴上零件获得轴向定位
12-9当轴上安装的零件要承受轴向力时,采用___来进行轴向固定,所能承受的轴向力较大.
（1）螺母
（2）紧定螺钉 （3）弹性挡圈12-10增大轴在截面变化处的过渡圆角半径,可以___.
（1）使零件的轴向定位比较可靠
（2）降低应力集中,提高轴的疲劳强度 （3）
使轴的加工方便
12-11轴上安装有过盈配合的零件时,应力集中将发生在轴上___.
（1）轮毂中间部位
（2）沿轮毂两端部位（3）距离轮毂端部为1/3轮毂长度处12-12采
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