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1、机械设计试题库机械设计习题集一、填空题1机械是 和 总称。2零件是机械的 ，而构件是机械的 。3机械设计中的失效是指 ，常见的失效形式有、和。4静应力强度计算时，塑性材料的极限应力为 ，脆性材料的极限应力为 ，而变应力强度计算时，材料的极限应力为 。4在静载荷作用下的机械零件，可能产生的是应力，也可能产生的是 应力。5影响零件疲劳强度的因素主要是 、 、 ，且由试验知只对 影响。6对高强度钢制造的零件，必须特别注意减少 和 。7按摩擦状态不同，摩擦可分为 、 、 、 四种。8图示板A用4个铰制孔螺栓固定在板B上，受力F，其中螺栓 受力最大。或者9用于连接的螺纹应采用螺纹 ，其原因 。10受轴向

2、工作载荷的紧螺栓连接 ，螺栓和被连接件的刚度分别为CL和CT,其预紧力QP，则残余预紧力为 。10拧紧螺母时，螺栓的横截面产生 应力和 应力。11变载荷下工作的紧螺栓连接，当螺栓总拉力F。不变的情况下，减小螺栓长度而不改变直径，螺栓的应力幅将 ，其连接强度将 。12螺纹联接防松的关键是 ，按工作原理，主要分为 防松、 防松和 防松。13对于承受变载荷的受拉螺栓连接，在工作载荷和残余预紧力不变的情况下，通过 和 可以达到减小应力幅的目的。14平键连接的主要失效形式为 。15键连接中，和用于动连接。当轴向移动距离较大时，宜采用，其失效形式为 。16在平键连接中，静连接应验算 强度，动连接应验算 强

3、度。17齿轮的齿面接触疲劳强度计算通常以 为计算点。18计算齿轮强度时引进的寿命系数ZN和YN 的原因是 。19有一对直齿圆柱齿轮传动m4，Z125，Z275；若另一对齿轮m2，Z150，Z2150，当两对齿轮齿宽及其它条件相同时，则两对齿轮的接触强度 ；弯曲强度 。20齿形系数YFa是表示 ；它的大小与 有关，与 无关，YFa越小，抗弯强度越 。21为防止齿轮轮齿疲劳折断，除进行齿根弯曲疲劳强度计算外，还可采取的两种措施是： 和 。22在圆柱齿轮传动中，齿轮直径不变而减小模数，则轮齿的弯曲强度 ，接触强度将 ；传动平稳性将 。23一对齿轮啮合，齿面接触应力 ，齿根弯曲应力 。24设计一对圆柱

4、齿轮传动时，通常把小齿轮的宽度做得比大齿轮宽一些，其主要原因是 。25设计某减速器齿轮传动（齿面硬度HBS350），则该齿轮应按 设计，按 校核。26在一个减速器中，有一对齿轮的齿面硬度HBS350，其主要失效形式是 ；其设计准则是 。27斜齿圆柱齿轮传动螺旋角常用的范围是，螺旋角太小则 ，螺旋角太大则 。28斜齿圆柱齿轮传动中，螺旋角过小，会使得 ，过大又会使得 ；在设计过程中，的取值应为 ；两齿轮的 可通过调整来圆整。29在圆柱蜗杆传动的参数中， 、 和 为标准值， 、 必须取整数。30在蜗杆传动中，规定特性系数q（或选刀系数）主要是为了 。31阿基米德蜗杆传动正确啮合条件是 、 和 。3

5、2带传动工作时受 、 和 应力，最大应力发生在 。当 时会产生打滑现象，该现象一般发生在 。33V型带传动的传动比随 的变化而变化。34带传动正常工作时传动比不恒定的原因是由于 ，带传动的主要失效形式是 和 ，故设计准则是 。35带传动的弹性滑动是由 产生的，可引起 、 等后果，可以通过 来降低。36带传动的设计准则是 。37带传动中，限制小带轮的最小直径是因为 ，限制带传动过大的传动比是因为 。38选择V型三角带型号的依据是 和 。39V型带传动设计中最后算出的中心距a与初选中心距a。不一致，这是由于 。40套筒滚子链传动具有 和 ，因此一般用于低速级传动。41根据载荷性质的不同，轴可分为

6、、 和 。42在轴的结构设计中，起定位作用的轴肩处的圆角半径应 该轴配合轮毂孔的倒角。该段轴的长度应比轮毂长度 23mm。43按弯扭组合应力校核轴的强度时，当量弯矩的计算中是根据 而引入的应力折合系数；对于不变的转矩， ；对于对称循环的转矩， 。44对于单向运转的转轴，进行疲劳强度校核时，其弯曲应力应按 循环应力考虑；而扭转剪应力通常按 循环应力考虑。45、7309C轴承的精度等级是 ；类型是 ；直径及宽度系列是 ；轴承内径是 。46与滚动轴承7118相配合的轴颈尺寸是 mm。47从手册中查出某滚动轴承的基本额定动载荷值为：C38500N，其含义是 。48滚动轴承的基本额定寿命是指 。基本额定

7、动载荷是表示 。49在基本额定动载荷作用下，滚动轴承可以工作 转而不发生点蚀失效，其可靠度为 。50载荷一定的角接触球轴承当工作转速由850r/min下降为425r/min时，其寿命是原来的 。51轴的支承结构型式有三种 、 、 和 。52滚动轴承预紧的目的是 ；预紧结构的原则是 。53滚动轴承常用密封方法有 和 两种。54设计联轴器时，在确定类型后，选择具体型号应考虑： 、 、 。二、判断题1机械是机构和机器的总称。（ ）2、静载荷既可以产生静应力，也能产生变应力。（ ）3、三角形螺纹由于具有自锁性所以常用于联接螺纹。（ ）4、双头螺柱联接用于两个被联接零件之一较厚且经常拆装的场合下。（ ）

8、5一个零件也可以是一个构件。（ ）6细牙普通螺纹，牙细不耐磨，容易滑扣，所以自锁性能不如粗牙普通螺纹。（ ）7采用加厚螺母是提高螺纹联结强度的一个有效办法。（ ）8、螺钉联接用于两被联接零件之一较厚且不能经常拆装的场合下。（ ）9、三角形螺纹比矩形螺纹的传动效率高。（ ）10、梯形螺纹由于传动效率高常用于传动螺纹。（ ）11、平键联接不能够实现轴和轴上零件的周向固定（ ）。12、平键连接一般应按不被剪断而进行剪切强度计算。（ ）13、半圆键联接不能实现轴上零件的周向固定。（ ）14、疲劳点蚀是软齿面齿轮的主要失效形式，原因是节点处最大。（ ）15、齿轮传动设计时，直齿轮的中心距可以圆整成整数。

9、（ ）16、传动比不等于1的一对齿轮传动，两齿轮齿面接触应力不等。（ ）17、齿形系数表示轮齿几何形状对抗弯能力的影响系数。（ ）18、圆锥齿轮传动中，两齿轮的圆周力与轴向力互为作用力与反作用力。（ ）19、在蜗杆传动比公式中，蜗杆头数z1相当于齿轮的齿数，故传动比也可以表示为。 （ ）20为了提高蜗杆轴的刚度，应提高蜗杆轴的直径系数q。（ ）21、蜗杆传动中，蜗杆与蜗轮的径向力与轴向力互为作用力与反作用力。（ ）22、蜗杆传动中蜗杆与蜗轮的旋向相反。（ ）23、带传动中，为防止打滑，常将它放在多级传动的高速级上，并且紧边在下、松边在上。( ）24、在传动系统中，带传动往往放在高速级是因为它可

10、以传递较大的扭矩。（ ）25V型带的公称长度是指它的内周长。（ ）。26、弹性滑动是带传动的固有现象，不可避免。（ ）27在一定的转速下，想要减小链传动的运动不均匀性，在设计时应选择较小节距的链。（ ）28链传动设计要解决的一个主要问题是消除其运动的不均匀性。（ ）29、起定位作用的轴肩处的圆角半径应小于轮毂孔的圆角半经或倒角。（ ）30承受弯矩的转轴容易发生疲劳断裂，是由于其最大弯曲应力超过材料的强度极限。（ ）31当零件的尺寸由刚度条件决定时，为了提高零件的刚度，应选用高强度合金钢制造。（ ）32轴的计算弯矩最大处可能是危险截面，必须进行强度校核。（ ）33、按扭转强度式计算的轴径是轴最细

11、处的轴径。（ ）34、采用滚动轴承轴向预紧措施的主要目的是提高支承刚度和旋转精度。（ ）35、滚动轴承装拆时，装拆力应施加于外圈端面上。（ ）36、滚动轴承内圈与轴颈配合为基孔制、过盈配合。（ ）37、滚动轴承外圈与轴承座孔的配合为基轴制。（ ）38、联轴器、离合器都是用于接合、分离两轴，应用完全相同。（ ）39、刚性可移式联轴器不具有位移补偿能力。（ ）40、选择联轴器的型号应主要考虑轴的直径、轴的转速和计算转矩。（ ）三、简答题1简述提高机械零件疲劳强度的措施有哪些？ 2常用的联接螺纹为什么采用三角形螺纹？而梯形螺纹则用于传递动力和运动？ 3图示两种传动方案中，哪种方案较合理？试分析说明原

12、因。4简述带传动中的弹性滑动和打滑的异同点。5简述带传动产生弹性滑动的主要原因，它会引起什么后果？6圆柱齿轮设计中，齿数和模数的选择原则是什么？7简述齿轮传动的主要失效形式及其设计计算准则。8简述齿轮传动中，为什么两齿轮齿面要有一定的硬度差？9某一普通V带传动装置工作时可有两种输入转速：300r/min和600r/min，若传递的功率不变，试问：该带传动应按哪一种转速设计？为什么？10螺纹连接的防松方法，按其工作原理可分为哪几种？针对每一种试举一例。四、综合分析题1如图传动系统中，1、5为蜗杆，2、6为蜗轮，3、4为斜齿轮，7、8为直齿圆锥齿轮。已知蜗杆1为主动，锥齿轮8转动方向如图。（1）斜

13、齿圆柱齿轮3、4和蜗轮2、6的旋向；（2）标注出蜗杆1的转动方向；（3）标出轴上各齿轮的受力图。 2图示为一手动绞车的传动示意图，（斜齿轮蜗杆传动），重物Q；钢丝绳绕在D200mm的卷筒上，卷筒与蜗轮4联为一体。已知斜齿轮的传动比i123，蜗杆传动的传动比i3450，设蜗轮传动的效率0.4，其余功率损失忽略不计。（1）已知蜗杆3旋向如图，试确定蜗轮的旋向； （2）提升重物时，在轴1上用箭头表示出手柄的转动方向；（3）为使轴上的轴向力最小，在图示画出两个斜齿轮的旋向；（4）提升重物时，在图中标出蜗杆3所受各力的方向；（5）若Q21KN，要匀速提升重物，则加在手柄上的切向力F至少需要多大？ 3用图

14、示传动装置提升重物，试分析确定：（1）为使轴上蜗杆的轴向力Fa4与斜齿轮的轴向力Fa3部分抵消，试确定蜗杆、蜗轮和各斜齿轮的旋向；（2）标出轴上各啮合点处作用力；（3）在图中标出斜齿轮、蜗杆及电机的转向。4、在图示轮系中，已知轴1的转向，1、2为一对锥齿轮，3、4为一对斜齿轮，5、6为蜗杆传动，蜗轮6上悬挂一重物。现要重物上升，且要轴上的轴向力能相互抵消一部分。（1）确定、轴的转向；（2）确定3、4、5、6齿轮的旋向；（3）画出轴上各齿轮的受力方向。 5图示为某直齿圆锥斜齿轮二级减速器简图，此减速器用于重载、中速。其输入轴I轴的转向如图所示。试问：（1）此减速器中斜齿轮宜选 齿面为宜，轮齿材料

15、可以是 ，轮齿的主要失效形式为 ， 故先按 设计计算，求出参数 ，再按 校核 。（2）请在简图上画出有利于改善轴II轴向受力情况的各斜齿轮的旋向。（3)在图上画出锥齿轮2、斜齿轮3在啮合点处所受各分力的方向。6图示为提升重物的传动装置，蜗轮旋向为左旋。试分析：（1）、为使轴II所受轴向力最小，试在图中画出各斜齿轮的轮齿旋向和蜗杆的旋向。（2）、画出轴II上各齿轮在啮合点处的径向力、轴向力和圆周力的方向。（3）、若斜齿轮采用软齿面齿轮传动，试述其设计准则。（4）、按承载性质进行分类时，II轴属于那种类型，简述其设计步骤。7图示为某两级斜齿轮减速器简图，此减速器用于重载、有冲击处。其输入轴I轴转速

16、较高，转向如图所示。斜齿轮1的螺旋角为15，左旋。试问：1)此减速器斜齿轮宜选 齿面为宜，轮齿的主要失效形式为 ， 故先按 设计计算，求出参数 ，再按 校核 。 2）请在简图上画出有利于改善轴II轴向受力情况的各个齿轮的旋向。3)在图上画出齿轮3指定点A的受力图。8、图示为二级减速器，已知轴I为输入轴，轴为输出轴且转向如图所示，为使II轴的轴向力尽可能小，试求：1、试在图中画出斜齿轮的轮齿旋向和各轴转向 2、画出齿轮2、3在啮合点处的径向力、轴向力和圆周力的方向。3、若齿轮采用软齿面齿轮传动，试述其设计准则。4、按承载性质进行分类时，II轴属于那种类型，简述其设计步骤。五、计算题1一转轴受规律

17、性非稳定对称循环变应力如图所示，转轴工作的总时间t=300h，转速n=150r/min，材料为40Cr调质，硬度为200HBS，-1=388MPa，（K）D=2.7。S=1.3，循环基数N0=107,m=9。求寿命系数KN，转化为等效稳定变应力时的疲劳极限-1e和实际安全系数S，轴的强度是否满足要求？2一零件用合金钢制成，其危险截面上的最大工作应力max=240MPa，最小工作应力min=-40MPa，该合金钢的机械性能-1=450MPa，s=800MPa，=0.1，b=900MPa。零件危险截面的系数为K=1.3，=0.78，=1，要求：（1）绘制材料的简化极限应力图；（2）求极限值，；（3

18、）取s=1.3，校核此轴是否安全。345钢经调质后的性能为-1=307MPa, m=9, No=5106, 以此材料作试件进行实验, 先以对称循环变应力1=500MPa作用104次，再以2=400N/mm2作用于试件，求还能循环多少次才会使试件破坏。（要点分析：这是属于不稳定变应力作用下的疲劳强度计算问题，应根据疲劳损伤累积假说（Miner定理）进行计算： 。4一个受弯曲稳定变应力作用的轴类零件，最大工作应力max400MPa，最小工作应力min100MPa，已知材料的对称循环疲劳极限1450MPa，脉动循环疲劳极限o700MPa，屈服极限s800MPa，试求：（1）绘制材料的简化极限应力图；

19、（2）在简化极限应力图上标明工作应力点N；（3）说明零件可能的失效形式。 5液压缸盖螺栓组选用6个16的螺栓。若已知螺栓的小径d1=13.835，螺栓材料许用拉应力=110Mpa,液压缸直径D=150mm，液压缸压强p=2Mpa，预紧力Qp=11000N，螺栓的相对刚度KL=0.8，进行下列计算：（1）、求单个螺栓所受的工作载荷Q、总拉力Q0和被联接件间的残余预紧力Qp；（2）、校核螺栓的强度是否满足；（3）、按比例画出螺栓与被联接件间的受力变形图，并在图中标出螺栓和被联接件的初始变形量L，T和Qp，Q，Qp， Q0。6图示一起重机卷筒，钢丝绳起重量W60000N，利用双头螺柱夹紧产生的摩擦力

20、矩使转矩由齿轮传到卷筒上。由8个螺柱均匀分布在直径D500mm的圆周上。连接件接触面间的摩擦系数为f0.12，且希望摩擦力矩比计算值大20，螺柱材料为6.6级，45钢，控制预紧力，取安全系数S2，试求：螺柱所需最小直径（或计算直径）。7如图所示以厚度=12mm的钢板用四个普通螺栓固联在厚度1=30mm的铸铁支架上，已知载荷F=12000N,L=400mm,=100mm，试确定螺栓的小径的计算值。已知结合面间的摩擦系数为f=0.15，防滑安全系数kS=1.2，螺栓性能等级4.6，材料普通碳素结构钢，屈服极限s=240MPa，安全系数S=2.2。 8、（在最后一页）9图示某转轴两端各用一个3020

21、4轴承支承，轴上载荷Fr=1000N，Fa=300N，轴转速为100r/min，载荷系数fp=1.2，常温下工作。已知：30204轴承基本额定动载荷C=28.2kN，轴承内部派生轴向力S=R/2Y(Y是A/Re时的轴向系数)，e=0.35，A/Re，X=1，Y=0；A/Re，X=0.4，Y=1.7。求：1）两轴承所承受的径向力； 2）两轴承的当量动载荷；3）危险轴承的寿命。10图示一蜗杆轴上正安装一对30208型圆锥滚子轴承，根据蜗杆轴的受力，求得两支承的径向反力Fr1=2600N,Fr2=2000N,蜗杆转速为n1=960r/min，蜗杆的轴向力FA=1000N，方向如图所示；轴承载荷系数f

22、p=1.1，轴承工作温度120；其它数据为：e=0.38，Y=1.6；Fa/Fre时，X=0.4，Y=1.6；Fa/Fre，X=1，Y=0；派生轴向力 Fs Fr /2Y ；轴承基本额定动载荷C=63 kN ，10/3 。试计算：（1）两轴承承受的当量动载荷； （2）计算危险轴承的寿命。 11图示斜齿圆柱齿轮由一对反装的7307AC型滚动轴承支承，轴转速为n=200r/min，齿轮受到圆周力Ft=1890N,径向力Fr=700N,轴向力Fa=360N，方向如图所示，齿轮分度圆直径d188mm,轴承跨距L=200mm,轴承载荷系数fp=1,其它数据为：S=0.7R；A/Re时，X=0.41，Y=

23、0.87；A/Re，X=1，Y=0；e0.7。计算：(1)、两轴承承受的径向力； (2)、两轴承承受的当量动载荷; 12某减速器轴上安装有一对30312轴承，查表得该轴承的基本额定动载荷C101KN；判别系数e0.3，X0.4，Y2，轴的转速n10000r/min，受力如图，已求出两轴承径向反力Fr16000N，Fr28000N，轴向力FA1000N，载荷系数fp1，试求轴承寿命为多少小时？13图示锥齿轮轴，转向如图。其由一对角接触轴承支承，轴承代号为7210AC，传动时啮合点B所受三个力的大小分别为：圆周力Ft1200N，径向力FR415N，轴向力FA135N，载荷有轻微冲击；已知：载荷系数

24、fp1.2,e0.68，FS0.7Fr。试分析哪个轴承更危险？14、图示为一12mm厚度的薄板，用三个普通螺栓固定在机架上。已知R6000N，螺栓、板和机架材料许用拉应力120MPa，许用剪切应力90MPa，许用挤压应力p150MPa,板间摩擦系数fc0.2，求：（1）确定合理的螺栓直径。（2）如改用铰制孔螺栓，直径怎样变化？应如何计算。六、轴系结构改错题1、在图中齿轮轴系结构中至少找出10处错误，用序号在图中标出错误所在位置并简要说明错误理由。轴承为脂润滑。2、至少找出图中齿轮轴系结构的10处错误，用序号在图中标出错误所在位置并说明错误理由。3、至少找出图中齿轮轴系结构的10处错误，用序号在

25、图中标出错误所在位置并说明错误理由。轴承为脂润滑4、至少找出图中齿轮轴系结构的10处错误，用序号在图中标出错误所在位置并说明错误理由。轴承为脂润滑。5、至少找出图中齿轮轴系结构的10处错误，用序号在图中标出错误所在位置并说明错误理由。6、至少找出图中齿轮轴系结构的10处错误，用序号在图中标出错误所在位置并说明错误理由。8图示为刚性联轴器，由6个均布在直径D0195mm的圆周上的螺栓连接，联轴器传递的扭矩T2600N.mm。试按下列两种情况校核该螺栓连接的强度。（1） 采用M16的小六角头铰制孔用螺栓，图中方案一所示，螺栓受剪面处直径d017mm，螺栓材料为45钢，其许用剪切应力【】195MPa，许用挤压应力【p1】300MPa；联轴器的材料为HT250，许用挤压应力【p2】100MPa。（2） 采用M16的普通螺栓，如图示方案二，接合面间的摩擦系数为f0.15，螺栓材料45钢，许用拉应力【】240MPa，螺纹内径d113.835mm,防滑安全系数Kn1.2。