机械设计习题集118.docx

1、机械设计习题集1182 联接件设计2.1 在螺栓联接中，加上弹性垫片或者弹簧可以提高螺栓的疲劳强度。( )2.2 当承受冲击或振动载荷时，用弹簧垫圈作螺纹联接的防松，效果较差。( )2.3用螺纹联接传递较大载荷时，例如联轴器与轴的联接，常用紧定螺钉联接。( )2.4 在选择联接用螺纹的头数时，很少选用单头。( )2.5 只受预紧力作用的普通螺栓联接，螺栓危险截面上的应力状态为 。 (简单拉伸；纯剪切；拉弯组合；拉扭组合；弯扭组合)2.6 为了提高受轴向变载荷螺栓的疲劳强度，应 。 (增加联接件刚度；降低联接件刚度；增加螺栓刚度)2.7 当计算受轴向载荷的紧螺栓联接的受力时，螺栓所受总拉力，其中

2、为 。 (最大工作载荷；残余予紧力；预紧力)2.8 对顶螺母和弹簧垫圈是 。 (用机械方法的防松装置；靠轴向压紧摩擦的防松装置；靠径向压紧摩擦的防松装置)2.9 常用的联接螺纹牙型都是三角形，主要是由于三角形螺纹的 。 (强度好，寿命长；效率高；当量摩擦系数大，自锁性能好) 2.10与公称直径、牙型角、螺纹头数相同的粗牙螺纹相比较，细牙螺纹能比粗牙螺纹。(自锁性好，强度高；自锁性差，强度低；自锁性好，强度低；自锁性差，强度高) 2.11紧联接螺栓的强度的计算公式为，其中1.3是考虑 。(提高安全可靠性；螺纹所受拉力的影响；保证联接的紧密性；螺纹所受扭矩的影响) 2.12 在受变载荷的螺栓联接中

3、，若保持预紧力不变，则减小螺栓的刚度，会使螺栓的总拉力变动范围 。(增大；减小；不变) 2.13 当进行螺栓组的结构设计时，一般各个联接螺栓材料、直径和长度应 。(相同；不同；视具体情况决定)2.14 受倾覆力矩作用的螺栓组联接，每个螺栓所受的工作载荷 。(相等；与到倾覆轴的距离成正比；与到倾覆轴的距离成反比；无规律)2.15 在受轴向载荷的紧螺栓强度计算公式中，为 。(工作载荷；预紧力；残余预紧力；预紧力+工作载荷；工作载荷+残余预紧力) 2.16 当进行螺栓联接的结构设计时，被联接件与螺母和螺栓头接触表面处需要加工，这是为了 。(不致损伤螺栓头和螺母；增大接触面积，不易松脱；防止产生附加载

4、荷) 2.17 受旋转力矩的配合螺栓组，每个螺栓所受的载荷是 。 (相等的；与螺栓到几何中心距离成正比；与螺栓到几何中心距离成反比；以上答案都不对)2.18与切制螺纹相比，轧制螺纹的疲劳强度 。(高；低；与切制的相同) 2.19在扳紧螺母时，螺母与被联接件接触面之间的摩擦阻力矩为 。(;)2.20悬置螺母的主要作用是 。(作为联接的防松装置; 减小螺栓系统的刚度; 使螺母中各圈螺纹受力较均匀; 防止螺栓受弯曲载荷)2.21螺纹联接防松的根本问题在于 。（增加螺纹联接的刚度；增加螺纹联接的轴向力；增加螺纹联接的横向力；防止螺纹副的相对转动）2.22某单个螺栓联接，要求被联接件接合面不分离，假定螺

5、栓的刚度cb，与被联接件的刚度cm相等，联接的预紧力为。现开始对联接施加轴向载荷，当外载荷F达到与预紧力的大小相等时 。（被联接件发生分离，联接失效；被联接件即将发生分离，联接不可靠；联接可靠，但不能再继续加载；联接可靠，只要螺栓强度足够，外载荷F还可以继续增加到接近预紧力的两倍）2.23某气缸盖螺栓联接，若气缸内气体压力在02MPa之间变化，则缸盖联接螺栓的应力类型为 。（非对称循环变应力；脉动循环变应力；对称循环变应力；非稳定循环变应力）2.24当一个承受变载荷的螺栓联接，其螺栓的静强度足够而疲劳强度不足时，应首先考虑采用 提高其疲劳强度。（增加螺栓直径；提高螺栓材料的屈服极限；改用双螺母

6、；柔性螺栓）2.25最适宜做滑动螺旋传动的螺母和螺杆的材料是 。 (螺母：45钢，螺杆：ZG40； 螺母：45钢，螺杆，45钢；螺母：40Cr，螺杆，Q275；螺母：Q235，螺杆：HT200，螺母：ZCuSn10Pb1，螺杆：45钢)2.26说明图示两种螺母，哪种合理?为什么？右：合理2.27螺栓中心打孔的作用为提高疲劳强度。2.28三角形螺纹的牙型角为600，摩擦系数f=1.0时，该螺纹副的当量摩擦系数fV= f / cos(0.5) ，V= arctanf / cos(0.5) 。2.29三种常用螺纹联接的基本类型是： 螺栓、螺钉 、 和 双头螺柱 。2.30螺纹的螺旋升角愈小或当量摩擦

7、角愈大，螺纹的自锁性能愈 好 、效率愈 低 。2.31螺纹联接拧紧力矩，是克服 螺纹副 之间的阻力矩和 螺母与端面 之间阻力矩。 2.32 当被联接件之一很厚、且该联接需经常拆卸时，应采用 双头螺柱 联接；当用螺纹联接件联接轴和轴上零件时，常采用 螺钉 联接。2.33 当螺栓的预紧力为20KN，刚度与被联接件刚度的关系为Cb=Cm/3，联接所受工作载荷在40KN至10KN之间交替变化时，试计算相应作用在螺栓上的拉力变化幅值。解：由FF0+ F Cb/(Cb+Cm)，已知F020 KN，CbCm/3，F1040KN，代入公式得：FF Cb/(Cb+Cm)10(1/3)/( 1/3+1)2.5KN

8、FF Cb/(Cb+Cm)40 (1/3)/( 1/3+1)10KN2.34已知某螺栓联接的预紧力F015000N，测得螺栓伸长b=0.1mm，被联接件缩短m=0.05mm。求在变动工作载荷F= 0900N作用下，螺栓及被联接件所受载荷的最大值与最小值。解：螺栓的刚度Cb=F0/b被联接件的刚度Cm=F0/m，由FF0+ F Cb/(Cb+Cm)，代入各值得：FminF0+ F Cb/(Cb+Cm)15000+0 Cb/(Cb+Cm)15000NFmaxF0+ F Cb/(Cb+Cm)15000+900(1/0.1)/( 1/0.1+1/0.05)15000+9001/315300N2.35一

9、普通螺栓联接，设螺栓刚度为Cb，被联接件刚度为Cm，如果Cb=Cm/2，预紧力F0=1000N，轴向外载荷F=1200N。试求螺栓中的总拉力和被联接件中的残余予紧力。解：总拉力FF0+ F Cb/(Cb+Cm)1000+ 1200 0.5/(0.5+1)1400N残余予紧力F0 FF14001200200N。2.36受横向力或旋转力矩的螺栓组，当采用普通螺栓时，联接的失效形式可能有：螺栓的剪断，螺栓或孔壁的压溃：螺栓的疲劳断裂：联接面间滑移。(试删去不正确的)2.37为什么螺旋千斤顶举起重物，重物不会自行落下?答：千斤顶的螺纹副在螺母上施加轴向驱动力时，具有自锁性。2.38某螺旋传动采用双线纹

10、，其螺距为10mm，为使螺母轴向位移达到100mm，问螺母要对螺杆转几圈?（由于螺旋的导程为20，所以100/205圈）2.39螺纹升角的大小对自锁和效率有何影响?答：螺母被拧紧时，其拧紧力矩为M1Ft d2/2G d2tan(+)/2，无摩擦时，M10Ft d2/2G d2tan()/2，机械效率为1M10 / M1tan/tan(+)。螺母被放松时，其阻碍放松的力矩为M2F d2/2G d2tan()/2，无摩擦时，M20F d2/2G d2tan()/2，机械效率为2M2 / M20tan()/tan。由1tan/tan(+)得知，当越小，机械效率越低。由2tan()/tan得知，当0时

11、，螺纹具有自锁性。2.40与矩形螺纹相比，三角螺纹的自锁性能 好 ，效率 低 ，适用于 联接 。2.41传动用螺纹牙剖面形状有 矩形 、 梯形 和 锯齿形 。其中最常用的为 梯形 。2.42平键是靠键的上下两面与键槽间的摩擦力来传递载荷的。( ) 2.43楔键是靠键的侧面来工作的。( ) 2.44切向键主要优点是对中性好，因此在重型机械和大型设备中广为应用。( ) 2.45与楔键联接比较，平键联接主要优点是：装拆方便、对中性好，所以应用较为广泛。 ( ) 2.46平键联接在机器制造中应用广泛，主要是因为结构简单且可以承受一定的轴向力。( )2.47半圆键是靠键侧面与键槽间的挤压和键的剪切来传递

12、载荷的。( )2.48花键侧面定心时，定心精度高，但是各花键齿受载不均匀。( ) 2.49平键的名义尺寸 键高、键宽 和 长度 已标准化了；其中二者根据 联接轴的直径 在标准中选定。 2.50一个键强度不够时，可采用两个键联接。这时，二键间隔角度：若是平键则为 180 度；若是切向键则为 120度。若采用两个平键强度还不够时，应采用 花 键。 2.51轴中部且需移动的变速齿轮与轴的联接可采用：普通平键、花键，滑键、楔键、 切向键、导向键等。(试删去不正确的) 2.52与平键相比，花键联接的主要优点是：承载能力强，对中性好，导向性好，联接质量高，制造容易，成本较低。(试删去不正确的)2.53键的

13、截面尺寸（b、h）通常是根据 按标准选择。（轴的直径；轴传递扭矩的大小；传递功率的大小；轮毂装配到轴上较方便） 2.54右图的键槽比左图合理，这是因为右图 。（轴的对中性较好；键槽加工较方便；键的受剪面较大；轮毂的长度）2.55矩形花键有几种定心方式?各有何特点?各用于何处?答：四种定心方式分别为：小径定心、大径定心、齿宽定心和齿形定心。小径定心定心精度高；大径定心定心精度较高；齿宽定心定心精度不高，有利于各齿间均匀承载；齿形定心定心精度高，有利于各齿间均匀承载，寿命大。根据题意判断下列结构设计的优劣2.56 2.572.58 2.59 2.602.61 2.622.632.64 2.65b)

14、b)2.66 2.672.682.692.70c)d) 2.71 2.722.732.742.75 2.76 2.772.782.792.803 挠性机械传动a)3.1 V带有Z、Y、A、B，C、D、E七种型号，其中剖面尺寸Z型最大，E型最小。( )3.2 当带传动在正常载荷下工作不打滑时，其主动轮的圆周速度一定等于从动轮的圆周速度。( )3.3 带传动中由于存在滑动，因此实际传动比小于理论传动比。( )3.4 带传动张紧的目的主要是提高带的寿命。( )3.5 带传动中，对于水平或接近水平的传动，常把松边放在下边。( )3.6 带传动中的弹性滑动，致使胶带发生磨损，承载能力下降这是带传动主要失

15、效形式。( )3.7带传动所能传递的最大有效圆周力随着初拉力增加而增加，因此初拉力越大越好。( )3.8在V带传动中，适当地提高初拉力，加大包角，可以避免发生弹性滑动。() 3.9带传动中，从动轮上发生弹性滑动时，则 。(带的速度小于带轮的圆周速度；带的速度大于带轮的圆周速度；带的速度等于带轮的圆周速度)3.10在带、链，齿轮组成的多级减速传动中，带传动应放在 。(高速级；低速级；高速级或低速级均可) 。3.11带传动中，若空转且不计摩擦损耗时，小带轮包角应全部是 。(静止角；滑动角)3.12 带传动的主要失效形式有：带的磨损、带的胶合、带的断裂、带的点蚀、带在带轮上打滑(试删去不正确的)3.

16、13 在带传动中，若发生打滑现象，则在 。(大带轮上先发生；小带轮上先发生；大小带轮上同时发生)3.14带传动中，主动轮上的滑动弧是发生在带与带轮的 。(绕进段；退离段；全部包围弧段)3.15带传动正常工作时，小带轮上的滑动角 小带轮的包角(大于；小于；小于或等于；大于或等于)3.16带传动的设计准则是 。(保证带具有一定寿命：保证带不被拉断；保证传动不打滑条件下，带具有足够的疲劳强度和寿命；保证不打滑；保证带轮不发生磨损和点蚀)3.17带传动设计中，应验算小带轮包角不要过小，这是为了 。(提高传动寿命；减小对轴的压力；减小结构尺寸；提高摩擦力保证有一定承载能力)3.18带传动中带轮最常用的材

17、料是 。(Q235；45钢；HTl50；ZGS0；塑料)3.19图示V带与轮槽相对位置中正确的结构是 (a) 。3.20 V带传动中，带截面楔角为400，带轮的轮槽角应 。(大于；小于；等于)3.21目前在工业中，V带传动较平型带应用广泛主要因为V带传动 。(结构简单；带轮容易制造；可远距离传动；结构紧凑；可传递较大功率；传动效率高，寿命长)3.22带传动中，若空载且不计摩擦损耗时，主动轮的圆周速度 从动轮的圆周速度。 (小于；大于；等于)3.23带传动正常工作时不能保证准确的传动比是因为 。（带的材料不符合虎克定律；带磨损；带在带轮上打滑；带在带轮上的弹性滑动）3.24 V带传动设计中，选取

18、小带轮基准直径的依据是 。（带的型号；带的速度；主动轮转速；传动比）3.25 用 提高带传动的传递功率是不合适的。（适当增大预紧力F0；增加带轮表面粗糙度；增大小带轮基准直径dd1）3.26 实践证明，带传动传递载荷时，带的弹性滑动发生在 。（全部接触弧上；带离开主、从动轮以前的那一部分动弧上；带进入主、从动轮的那一部分静弧上）3.27 一定型号的三角带传动，若小带轮直径dd1保持一定，而增大其传动比i，则带绕在大带轮上的弯曲应力b2应 。(增大；减小；不变)3.28 E型V带绕在直径dd1=500mm的小带轮上，若带的抗弯弹性模量E200Nmm2，带的最外层到中性线的距离ha8.3 mm，则

19、带内最大的弯曲(拉)应力是 Nmm2。（3.3；4.1；6.6；8.7）(E hadd12008.3 / 5003.32 Nmm2)3.29某V带传动，当带速增大到原带速的2倍，带内的离心应力即随之增大到 。（1倍；2倍；3倍；4倍）3.30 V带传动设计时，带的根数为什么不能取得过多?过多有什么不好?答：带的根数过多，带的载荷分布不均，引起带的横向振动。3.31 带传动设计中，为什么要限制带速度不能过大，也不能过小?答：带速过小带中拉力较大，带容易早期拉断；带速过大时，离心应力增大，降低了工作拉力，而且减小了带与带轮之间的正压力，使摩擦力下降，降低传动能力。3.32说明公式中各参数的意义。z

20、带的根数；P0单根带的额定功率；P0额定功率增量；K包角系数；KL长度系数；KA工况情况系数；P传递的功率。3.33画出小带轮为主动轮的带传动应力分布情况图，在图中标出带的最大应力发生处，并给出最大应力计算公式。带的最大应力发生在紧边绕上小带轮处。公式为： 3.34带在工作中存在的应力有 拉应力 、 离心拉应力 和 弯曲应力，其中变化的应力有拉应力、弯曲应力。最大应力发生在 紧边绕上小带轮 位置。3.35带传动所传递的最大有效圆周力可用公式计算。式中：表示 预紧力 、表示 主动 轮的 包角 ，表示 带与带轮之间的当量摩擦系数 。3.36带的弹性滑动是由于 带的弹性变形 而引起的，它是 不可 避

21、免的。3.37带传动中，紧边拉力和松边拉力比值，在空载时为 1 ；在正常传动时应在efvd1。3.38 V带传动刚开始打滑时，紧边拉力与松边拉力的关系式为 F1/F2=efv1 ，其中参数含义是 fv带与带轮之间的摩擦系数，1带在带轮上的包角 。3.39 V带传递功率为10kW，带速V=10m/s若知紧边拉力与松边拉力满足F1=2F2，求：（1）紧边拉力及有效圆周力；（2）安装时的初拉力?解：（1）有效圆周力Fe=1000P/V=1000N，Fe=F1F2=F2， F2=1000N，紧边拉力F1=2000N。（2）初拉力F0=（F1+F2）/2=1500N。3.40 V带传动，主动轮D1=25

22、0mm，转速n1=1200min、包角带与带轮间当量摩擦系数为fv=0.333在即将打滑时测得功率为15.7kW，求此时紧边拉力F1和有效拉力Fe。解：V=D1n1/601000=15.7m/s，Fe=1000P/V=1000N，fv(172180)0.3330.99965，由F1/F2=efv1=2. 717，根据FeF1F2 1. 717 F2，得F2582N，F11582N。3.41 V带传递功率为10kW，带速v=10m/s，包角带与带轮间当量摩擦系数为fv=0.2。（1）求有效拉力Fe；（2）若测得松边拉力F2=1800N，问此时是否发生打滑？解：（1）由Fe1000P/V，得Fe1

23、000N，fv(137.5180)0.20.47996。（2）由F1/F2efv11.616，根据FeF1F2 0.616 F2，得F2Fe/ 0.6161000/ 0.6161623N1800N，不产生打滑。3.42链节距愈大，链速愈不均匀( )3.43链传动的平均传动比等于链轮节圆直径的反比。( )3.44套筒滚子链设计时，链轮齿数最好取偶数，链条节数最好取为奇数。( )3.45链传动的传动比可按下式计算，iZ2Z1，而链轮齿数Z1和Z2是定值，所以链传动瞬时传动比可维持常数。( )3.46套筒滚子链，节距越大承载能力越高( )，工作也越平稳()。3.47链传动只有在传动比 情况下，才有可

24、能保持瞬时传动比恒定(i1)3.48为实现平稳和噪声小的传动可选用的链条是 。(套筒滚于链；齿形链； 圆环链；上三种都可以)3.49计算链轮节圆直径的公式是 。(d= zsin(1800/p)；d= psin(1800/ z)；d= sin(1800/ z)p；d= sin(1800/p)z；此处。z -齿数，p -节距)3.50制造链传动链轮的材料常用 。(铜合金；铸铁；淬火回火的中炭钢；不做处理的低炭钢)3.51自行车的从动链轮齿数和直径为18和73mm，主动轮的为48和194mm，其平均传动比为 48/18， 。 (4818；1848；73194；19473)3.52在套筒滚子链设计中，

25、在满足承载能力要求的前提下，节距选得 越好，小链轮齿数选得 越好。(越多；越小)3.53在设计套筒滚子链时，限制链速不要过大的主要目的是为了 。(提高传动能力；限制动载荷和噪音；缩小结构尺寸；改善润滑)3.54在设计图纸中注明某链条的标记为“20A160”，其中“20A”代表 链号 ，“60”代表节数 。3.55相比而言， 传动时具有工作平稳、噪声小、允许链速较高、承受冲击载荷能力较好和轮齿受力较均匀的优点。（套筒链；滚子链；齿形链）3.56链传动中，链条的平均速度V = (m/s) 。（）3.57在链传动设计中，一般链轮最多齿数限制为zrnax=120，是为了 。（减小链传动的不均匀性；限制

26、传动比；链节磨损后减少跳齿和脱链；保证链轮轮齿的强度）3.58在链传动中，限制链轮最少齿数的目的之一是为了 。（减少传动的运动不均匀性和动载荷；防止链节磨损后脱链；使小链轮轮齿受力均匀；防止润滑不良时轮齿加速磨损）3.59 Fe为链条的有效拉力，作用在轴的载荷Q可近似地取为 。（Fe 1.2Fe 1.5Fe 2Fe）3.60链条在小链轮上的包角过小的缺点是 。（链条易从链轮上滑落；链条易被拉断，承载能力低；同时啮合的齿数少，链条和轮齿的磨损快；传动的运动不均匀，冲击作用大）3.61链条的基本参数是 。（销轴直径；销轴长度；链板厚度；节距）3.62为了限制链传动的动载荷，在节距p和小链轮的齿数z

27、1一定时，应该限制 。（小链轮的转速n1；传递的功率P；传递的圆周力Fe）3.63以下各项链传动参数或尺寸： a.链节距；b.中心距；c.链轮齿数；d.链节数；e.作用在轴上的压力；f.链速。在设计套筒滚子链的过程中，确定上述参数的顺序是 c、d、f、b、a、e 。3.64链轮齿形应满足的基本要求是 链进入链轮的冲击作用力小，进出平顺 。3.65对于链速V0.6ms的低速链传动，因其主要失效形式是链条的 过载拉断 ，故应按 静力 强度条件进行计算。3.66简述当链速一定时，链轮齿数z的多少和链节距p的大小对链传动的动载荷有何影响?答：p越大，动载荷越大；z越大，动载荷越小。反之亦然。3.67图

28、示传动链链轮的齿数为z，链节为p，链轮分度圆直径为D。链节磨损后，链节增至p+p，节圆直径增至D+D，试导出链节磨损后链轮节圆直径增量D的计算公式：。链轮分度圆直径的计算公式为，当p产生增量p时，由前述公式的微分得，由此得证。3.68已知一链传动，链号为16A(节距p=25.4mm)，小链轮齿数z1=19，转速n1=960rmin。试计算链条的平均速度V、瞬时最大速度Vmax和最小速度Vmin。3.69在图示链传动中；若小链轮为主动，请在小链轮上标出合适的转向；若大链轮为主动，请另绘示意图，在大轮上标出合适的转向。(让链条上边为紧边)3.70链的标记为24A-198GB1243.188；其含义

29、为表示A系列链号，24A表示节距为38.10mm，单排，98节的滚子链。3.71当主动件的转速一定，为了降低链传动的动载荷，节距p应该取较小和小链轮的齿数z1取较多。4 轴4.1为了提高轴的刚度，应采用合金钢制造轴( )4.2复杂形状的轴可以用球墨铸铁制造( )4.3制造轴的材料除了可用Q235、40Cr、45钢外还可用HT200( )4.4图示为一转轴，在轴上作用有方向不变的径向力Fr、沿轴线作用有轴向力Fa，轴中的正应力的性质为 。(脉动循环变应力；对称循环变应力；非对称循环变应力) 轴中的弯曲应力的性质为。4.5减速器中的齿轮轴是 。(心轴；转轴；传动轴)4.6实际的轴多做成阶梯形，这主要是为了 。(减轻轴的重量；便于热处理；便于零件的装配与定位)。4.7为保证轴上零件能靠紧定位面，轴肩处的圆角半径应 零件上的倒角或圆角半径。(小于