机械设计.docx

1、机械设计第一章测试题一.简答题1:简述机器、机械系统、机构、零件及部件之间的关系。答案机械系同电气系统、液压系统、控制系统一样，是机器的一个组成部分;机械系统是由二些机构组成;每个机构又由许多零件组成;由一组协同工作的零.件所组成的独立制造或独立装配的组合体称为部件。2:机器的基本组成要素是什么？答案机器的基本组成要素是机器零件。3:机器零件可以分成哪几类？分别举例说明。答案机器零件可分为两大类:一类为通用零件,如螺钉、齿轮、链轮等;一类为专用零件, 如飞机缧旋桨、内燃机曲柄等。4:本课程的主要研究对象是什么？答案本课程的主要研究对象是一般尺寸和参数的通用零件(重型、微型及在髙速、髙压、 髙温

2、条件下工作的通用零件除外）,包括它们的基本设计理论和方法，以及有关技术资料的应用等。第二章测试题一.填空题1:简单机器包括_、_、_三个基本组成部分。答案原动机部分。传动部分。执行部分2:_是决定机器好坏的关键。答案机器设计3:机器产品的经济评价通常只计算_。答案制造费用4:机器出产时的可靠性叫做_;已出产的机器正确完成预定功能的概率叫做_。答案固有可靠性。使用可靠性5:零件在工作中发生断裂或不允许的残余变形统属于_不足;零件在工作中产生过量弹性变形属于_不足。答案强度。硬度6:设计准则的确定应该与_紧密联系起来。答案零件失效形式7:从应用范围上来讲，现已发布的与机械零件设计有关的标准包括_、

3、_及_三个等级。答案国家标准（GB）。行业标准。企业标准8:机械产品设计中的“三化”是指_、_及_。答案标准化。系列化。通用化9:_是机械零件的重要设计内容之一。答案结构设计二简答题1:提髙机器设计和制造经济性的主要途径包括哪些？答案采用先进的现代设计方法；最大限度地采用标准化、系列化及通用化零部件； 尽可能采用新技术、新工艺、新结构和新材料；力求改善零件的结构工艺性，使其用料少、易加工、易装配。2:简述机器零件的主要失效形式,并举例说明。答案整体失效,如媒栓的断裂、齿轮轮齿根部的折断;过大残余变形，如机床夹持 的残余变形降低了加工精度;零件的表面破坏，如常见的腐蚀、磨损对表面造成的破坏;破坏

4、正常工作条件引起的失效，如带传动中的打滑失效等。3:提髙零件整体刚度的措施包括哪些？答案增大零件截面尺寸或增大截面的惲性矩绵短支承跨距或采用多支点结构。4:简述机器零件的设计方法。答案机器零件的设计方法包括理论设计、经验设计及模型实验设计。理论设计是根据设计理论和实验数据所进行的设计,可分为设计计算和校核计算，分别应用于简单和复杂零件的设计;经验设计根据设计者本人的工作经验用类比的办法进行的设计，对于使用要求变化不大而结构形状已典型化的零件,是很有效的设计方法;对于尺寸巨大、结构复杂的重要零件，为提髙设计质量,可采用模型实验设计方法。5:机器零件常用的材料包括哪些?分别应用于什么场合?试举例说

5、明。答案机器零件常用的材料包括金属材料、髙分子材料、陶瓷材料、复合材料等。金属材料常用于制备重要的机器零件，如机架、模具等;髙分子材料在化工及冷冻设备中有泛应用；陶瓷材料应用于密封件、滚动轴承和切削刀具中;复合材料主要应用于航空、航天等髙科技领域。6:试说明标准化所带来的优越性。答案能以最先进的方法在专门化工广中进行大量、集中的制造，提髙了质量、降低了成本;统一了材料和零件的性能指标,使其能进行比较,提髙了零件性能的可靠性;简化设计工作、缩短设计周期、提髙设计质量，同时也简化了后续的机器维修工作。7:试列举出几种机械现代设计方法(5种以上)。答案计算机辅助设计(CAD)、优化设计(OD)、可靠

6、性设计(RD)、参数优化设计(PD)、摩擦学设计(TD)、设计方法学设计(DMD)、并行设计(CD)、虚拟产品设计(VPD)、质量驱动设计(QDD)、智能设计(ID)、分形设计(FD)、网上设计等。第三章测试题一填空题1:在交变应力中，应力循环特性系数是指_的比值。答案2:通常所谓疲劳问题，应指寿命N=_次的髙周循环疲劳。答案3:应力变化次数小于_的通用零件均按静应力强度进行计算。答案4:典型疲劳曲线可分为两个区域，以循环基数N。为界；当疲费寿命N=N。时称为_区。答案有限寿命。无限寿命5:对称循环应力的应力循环特性系数为_,脉动循环应力的应力循环特性系数为_。答案-1。06:变应力的疲劳极限

7、，下标“0”代表_=0。答案7:在静载荷作用下的机械零件，不仅可以产生_应力，也可以产生_应力。答案静。变8:综合影响系数是考虑_、_和_因素对零件疲劳强度的影响。答案应力集中。零件尺寸。表面状态9:试验证明：应用集中、零件尺寸和表面状态只对_有影响，而对_没有明显影响。答案应力幅。平均应力10:通常将称为 _折算成_ 的等效系数。答案平均应力。应力幅11:常见的工作应力增长规律有：(1)_ =常数；(2)_=常数;(3)_=常数。答案。12:所谓材料的疲劳曲线，通常是在_一定时，反映疲劳极限与疲劳寿命N之间关系的曲线；而材料的极限应力图，则通常是在_一定时，反映疲劳极限随循环特性r变化规律的

8、曲线。答案循环特性（应力比）r。疲劳寿命N13:对于受循环变应力作用的零件,影响疲劳破坏的主要因素是_。答案应力幅二.简答题1:简述提高机械零件疲劳强度的措施。答案尽可能降低零件上应力集中的影响;选择疲劳强度髙的材料和提髙树料疲劳强度的热处理方法或強化工艺提髙零件的表面质量;尽可能减小或削除零件表面可能发生的初始裂纹尺寸。2:试根据材料的疲劳曲线（a-N曲线）,说明什么是循环基数N。、有限疲劳极限和疲劳极限，并根据疲劳曲线方程导出的计算式。答案根据材料的疲劳曲线，当应力大于规定点的应力时，材料总会疲劳破坏，该规定点对应的循环次数为循环基数N。，小于此循环次数时所对应的疲劳极限为有限疲劳极限，大

9、于此循环次数时所对应的疲劳极限即为疲劳极限。根据，可得=。三.分析题1:已知图3-1所示零件的极限应力图,C为零件上某点的应力状态。试在该图上标出按三种应力变化规律变化，即（1）应力比为常数;（2）最小应力为常数；（3）平均应力为常数时，对应于 C点的极限应力点。答案四.计算题1:已知平均应力= 250 MPa,应力循环特性系数r = 0. 25，求最大应力、最小应力及应力幅，并画出应力随时间的变化曲线,说明属于什么类型的应力。 答案2:某零件材料的力学性能为= 400 MPa, = 300 MPa, =0. 2。已知零件上的最大工作应力= 190 MPa,最小工作应力= 110 MPa，应力

10、变化规律为为常数，弯曲疲劳极限的综合影响系数= 2.0。试确定该零件在单向稳定变应力情况下的计算安全系数。 答案第四章测试题一.填空题1:研究有关_、_与_的科学与技术统称摩擦学。答案摩擦。磨损。润滑2:根据摩擦面间存在润滑剂的情况，滑动摩擦可分为_、_、_及_。答案干摩擦。边界摩擦。流体摩擦。混合摩擦3:摩擦与磨损最小的摩擦状态是_，摩擦与磨损最大的摩擦状态是_。答案流体摩擦。干摩擦4:正常润滑油的黏度主要受_和_影响。答案温度。压力5:个零件的磨损过程大致分为三个阶段，即_、_及_。答案磨合阶段。稳定磨损阶段。剧烈磨损的阶段6:_的长短代表零件使用寿命的长短。答案稳定磨损阶段7:在设计和使

11、用机器时，应力求缩短_、延长_、推迟_。答案磨合期。稳定磨损期。剧烈磨损的到来8:润滑剂可分为_、_、_和_四种类型。答案气体。液体。半固体。固体9:润滑油的动力黏度与运动黏度v之间的关系为_;动力黏度的单位为_，运动黏度的单位为_。答案。10:在_ 摩擦副的流体动压润滑中，考虑了接触弹性变形和_对黏度的影响,这种润滑称为弹性流体动压润滑。答案点、线接触。压力二简答题1:简述润滑油或润滑脂中添加剂的作用。 答案提髙润滑剂的油性、极压性和在极端工作糸件下有效工作的能力;推迟润滑 剂的老化变质，延长其正常使用寿命;改善润滑剂的物理性能，如降低凝点、削除泡沫、提髙 黏度、改进其黏-温特性。2:减小磨

12、损应采取哪些措施？答案稂据磨损类型,正确选用摩擦副材料;选用合造的润滑剂或润滑方法;采用 表面耐磨处理，提高机械零件的加工精度和表面质量在结构设计中考虑耐磨问题;改善机器工作条件，正确地使用和维护机器。3:按磨损破坏机理的不同,磨损可分为哪几类?答案按磨损破坏机理的不同，磨损可分为黏着磨损、磨粒磨损、表面疲劳磨损和腐蚀磨损等四种。4:试述流体动压润滑和流体静压润滑的油膜形成原理有何不同?答案流体动压润滑是利用摩擦副表面的相对运动,将流体带入摩擦面间，自行建立压力油膜把摩擦面分开并平衡外载荷的流体润滑；而流体静压润滑是利用外部供油（气）装置，将一定压力流体强制送入摩擦副之间，以建立压力油膜的流体

13、润滑。5:说明建立流体动压润滑油膜必须满足的条件。 答案构成楔形间隙;充满具有一定黏度的润滑油或其他流体;具有一定的相对速度，其运动方向必须保证带动润滑油从大截面流进、小截面流出。第五章测试题一.填空题1:普通螺纹以螺纹_的基本尺寸作为公称直径。答案大径2:常用螺纹联接的主要类型 有_、_、_和_ 。答案螺栓联接。螺钉联。双头螺柱联接。紧定螺钉联接3:螺纹联接防松的根本问题在于_。答案防止螺纹副相对转动4:螺纹联接常用的防松原理 有_、_和_。答案摩擦防松。机械防松。铆冲防松5:在螺栓联接中，有时在一个螺栓上采用两个螺母，其目的是_。答案防松6:为了提高螺栓联接的羧劳强度，通常采用的方法之一是

14、减小_刚度或增大_的刚度。答案螺栓。被联接件7:在螺栓联接中，当螺栓轴线与被联接件表面不垂直时，螺栓中将产生_附加应力。答案弯曲8:双头螺栓的两被联接件之一_是 , 另一个是_。答案螺纹孔。光孔9:在螺纹联接中采用悬置螺母或环槽螺母的目的是_。答案改善螺纹牙间载荷分配不均的现象10: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_。答案被联接件触面之间的摩擦力。预紧力。被联接件之间的相对滑移 11:发动机缸体与缸盖的螺栓联接经常拆装，应使用_联接，为了控制预紧力需用_扳手拧紧。答案双头螺柱。定力矩12:滑动螺旋传动的失效形式多为_。答案螺纹磨损13:在常

15、用的螺旋传动中，传动效率最髙的螺纹是_;自锁性最好的是_。答案矩形螺纹。三角形螺纹14:螺旋传动，按其用途可分为_螺旋、_螺旋和_螺旋；按螺纹间的摩擦性质可分为_螺旋、_螺旋和_螺旋。答案传力。传导。调整。滑动。滚动。静压二.简答题1:为什么螺纹联接常窬要防松?防松的实质是么?有哪几类防松措施?答案螺纹联接常需要防松，其原因在于，在冲击、振动或变载作用下，或当温度变化较大 时，螺纹副间或支撑面间的摩擦力会下降,或由于螺纹联接件和被联接件的材料发生縮变和应 力松驰等现象,会使联接中的预紧力和摩擦力逐渐减小,导致联接松动甚至松开,容易发生严 重事故。防松的实质在于防止螺纹副的相对转动。按照工作原理

16、的不同，防松有摩擦防松、机械 防松以及铆冲防松等三种方法。2:普通螺栓联接、双头螺柱联接和螺钉联接各用在什么场合?答案普通螺栓联接用于被联接件不太厚的场合;双头螺柱联接用于被联接件之一太厚，不宜制成通孔且箝要经常拆装的场合;螺钉联接用于被联接件一薄一厚,且不秦要经常拆装的场合。3:螺栓组联接受力分析的目的是什么?在进行受力分析时，通常要作哪些假设条件?答案螺栓组联接受力分析的目的是根据联接的结构形式和受载情况，求出受力最大的螺栓及其所受的力,以进行单个螺栓联接的彈度计算。在进行受力分析时，通常學作以下假设： 所有螺栓的材綺、直径、长度和预紧力都箱同;蟫栓组的对称中心与联接接合面啤取心重合;受载

17、后,联接接合面仍保持平面。4:提髙螺栓联接强度的措施有哪些？答案提高螺栓联接强度的措施有:改善螺纹牙间载荷分配不知现象、减少螺栓的应力幅、减少应力集中、避免附加应力和采用合理的制造工艺。三.计算题1:有一受预紧力和轴向工作载荷作用的紧螺栓联接,已知预紧力= 1000 N,螺栓刚度与联接件的刚度相等,轴向工作载荷F=1000 N，试计算该螺栓所受的总拉力F。？剩余预紧力F？在预紧力不变的情况下，若保证被联接件间不出现缝隙，该螺栓的最大轴向作载荷为多少？答案2:牵曳钩用2个M10(d = 8. 376 mm)的普通螺栓固定于机体上,如图5 -1所示，已知 接合面摩擦因数f= 0.15,可靠性系数K

18、, =1. 2,螺栓材料屈服强度= 360 MPa,安佘系数S= 3，试计算该螺栓组联接允许的最大牵引力。答案 3:一密封容器如图5 - 2所示，内装有毒气体,气体的压强p = 2. 0 MPa,容器周围均布8个M10的螺栓(= 8. 376 mm),工作时必须保证气体不泄漏。已知螺栓的许用应力= 240 MPa，剩余预紧力F”=1. 6F,F为工作载荷。试问该螺栓组的设计是否合理？ 答案第六章测试题一.填空题1:普通平键联接的主要用途是_。答案使轴与轮毂之间沿周向固定并传递转距2:键的剖面尺寸通常是根据_按标准选择；键的长度主要是根据_选择。答案轴的直径。轮毂的长度3:平键联接中 ，_是工作

19、面;楔形键联接中， _是工作面。平键联接中，_和_用于动联接。答案键两侧面。上、下两表面。导向平键。滑键4:设计平键时，平键的截面尺寸6Xh是按照_从标准中选取的。答案轴的直径5:平键联接中，静联接应验算_强度；动联接应验算_强度。答案挤压。耐磨性6:轴的键槽通常是由_加工而得到的。答案铣销7:能够构成紧键联接的两种键是_和_。答案楔键。切向键 8:平键联接如不能满足强度要求时，可在轴上安装一对平键，使它们沿周向相隔_。答案9:半圆键联接的主要优点是_。答案工艺性好，安装方便10:半圆键的_为工作面，当同一轴段需要用两个半圆键时，一般应布置在轴的_。当同一轴段需安装两个平键时，应将它们布置在_

20、。答案侧面。同一母线上。圆周相隔180处11:应用较广的花键齿形是_和_。答案矩形。渐开线12:当正常工作时，轴与轮毂之间有较长距离的相对移动，这时宜采用_联接。答案导向平键13:当采用双键联接时，两个普通平键应相隔_度布置;两个切向键应相隔_度布置。答案180。二.简答题1:简述平键联接的工作原理及特点。答案平键的剖面是矩形，两个侧面是工作面，联接时靠键与键槽侧面相互挤压传递扭矩。平键联接的特点是结构简单、装拆方便、对中性好，但联接不能承受轴向力。2:平键联接有哪些失效形式？答案静联接中较弱零件的工作面被压溃(通常是轮毂)或键的剪断;动联接中为磨损或键的剪断。总之,压溃与磨损是平键联接的主要

21、失效形式。3:平键的剖面尺寸bXh和键的长度I如何确定？答案根据轴径从标準中选取键宽b和键髙h,再按轮毂长度选出相应键长l。导向平键的长度应依毂长和滑移距离来定。4:简述楔键联接的工作原理。答案楔键的上、下两面为工作面（键的上表面有1: 100的斜度），分别与轴和轮毂的键槽底面贴合。装配后键楔紧在轮毂之间。联接工作时,靠键、轴与轮毂之间的摩擦力传递转矩，同时也能承受轴向力。5:花键联接的主要失效形式是什么?如何进行强度计算?答案花键联接的失效形式有齿面的压溃与磨损、齿根剪斯或弯断，其中齿面压溃与磨损为主要的失效形式。所以通常对花键联接只进行挤压强度和耐磨性计算。三.计算题1:某试验台的输出轴端

22、装一卷筒,该处轴的直径d = 14 mm,选用A型平键联接，其中b= 4 mm, h= 4 m, L = 18 mm,键及轮毅材料均为45号钢，载荷平稳， =130 MPa, r = 120 MPa。试求此键联接所能传递的最大扭矩(取k= h/2)。 答案2:如图6-1所示，一齿轮装在轴上,采用平键联接。齿轮、轴、键均采用45号钢，轴径d = 80 mm，轮毂长度I = 150 mm,联接传递扭矩T = 2 000 Nm,工作中有轻微冲击。试确定平键的类型、标记和尺寸,并验算联接的强度(键的许用挤压应力100120 MPa)。答案第七章测试题一.填空题1:沿受载方向，铆钉数目不宜太多,这是由于

23、_。答案铆钉受力不均匀2:手工焊对接焊缝时，如果被焊件特别厚,宜采用_型坡口。答案双U3:过盈联接传递转距和轴向力主要是依靠_。答案配合面的摩擦力4:设计过盈联接时，如将空心轴改成实心轴，其他条件不变，则所需过盈量Y应_。答案减小5:影响过盈联接承载能力最为敏感的因素是配合面的_。答案过盈量6:设计胶接接头时，应尽可能使胶层_。答案受剪或受压二.简答题1:什么是铆接？答案利用铆钉将商个或两个以上的被铆件联接在一起的不可拆联接称为铆接。2:根据铆接件的相对位置，铆缝可分为几种?答案可分为三种形式，即搭接铷鐽、单搭板对接铆缝、双搭板对接铆缝。每二种又依据铆钉排列方式不同，分为单排、双排及多排。3:

24、铆钉常见的失效形式有哪些?答案铆钉被剪断、被铆件边缘剪裂、铆钉孔壁或接触面被压插、被铆件沿钉孔连心线方向被拉断。4:何谓焊接?常用的焊接方法有几种?答案焊接是用加热方法使两个金属件在联接处形成原子或分子间的结合，构璃不可拆的联接。常用的焊接方法有熔化焊、压力焊及钎焊。5:填角焊缝常用的剖面形状有几种？在交变载荷下工作的端焊缝剖面形状应采用哪一种？答案填角焊缝常用的剖面形状有三种,等腰三角形、凹面三角形、非等腰三角形。在变载荷下的端焊缝应采用凹面三角形剖面，以形成较平的结合,利于减少应力集中。第八章测试题一.填空题1:V带传动的传动比不恒定的主要原因在于_。答案存在弹性滑动2:在带传动中，带的离

25、心应力发生在_。答案整个带中3:带传动工作时，带上的应力是 由_、_和_构成。答案紧、松边拉应力。离心拉应力。弯曲应力4:V带传动限制带速小于25 m/s的目的是为了_;限制带在小带轮上的包角大于120的目的是为了_。答案保证离心力不致过大。增大摩擦力以提高传动能力5:在传动比不变的情况下,V带传动的中心距越大，则小轮的包角_，因而承载能力就_。答案越大。越髙6:在带传动中，带的弹性滑动是带传动的_特性，是_避免的。答案固有。不可7:平带、V带传动主要靠_传递运动和动力。答案带和带轮接触面间的摩擦力8:带传动中，在预紧力相同的情况下,V带比平带能传动较大的功率，其原因在于_。答案V带具有楔形增

26、压作用9:带传动工作时产生弹性滑动的原因在于_。答案带的紧边力和松边拉力不等以及带的弹性变形10:V带传动设计中，限制小带轮的最小直径是为了_。答案限制弯曲应力11:带传动采用张紧装置的目的是_。答案调节带的预紧力12:在V带传动中，常见的张紧装置有_、_和_。答案定期张紧。自动张紧。张紧轮张紧13:带传动的主要失效形式包括_和_。答案打滑。疲劳破坏14:在不打滑的情况下，传动带具有一定的_和_，它们是传动带的主要设计依据。 答案疲劳强度。寿命二简答题1:带传动的主要失效形是什么?带传动工作时为什么出现弹性滑动现象?这种滑动是否 可以避免？答案带传动的主要失效形式是打滑和疲劳破坏;带工作时，因

27、紧边和松边有拉力差以及带的弹性变形，从而产生弹性滑动，这种滑动是不可避免的。2:带传动有何特点?在什么情况下宜采用带传动？同步带传动与1般锥传动的主要区别 是什么?答案摩擦型带传动特点包括:传动带具有弹性和挠性，可吸收振动和缓和冲击，使传动平稳、噪音小;打滑可起过载保护作用;适用于主、从动轮中心距较大的场合;结构 简单,制造、安装和维护方倮;由于弹性滑动的存在，不能保征准确的传动比;结构尺寸较大、效率较低、寿命较短;由于需施加张紧力，因此会产生较大的压轴力，使轴与轴承承受较大的力;由于靠摩擦传动，传动带又由有机材料制成，因此不宜用于易燃、易爆、髙温及酸碱等环境下工作。带传动适用于中小功率的动力传递，多用于中心距较大的场合。同步带传动与一般带传动的主要区别:同步带传动靠带齿与轮齿的啮合传动，能得到准确的传动比,而一般带传动不能。3:根据欧拉公式，采用什么措施可以提髙带传动的能力？答案由可知,增大f,化和巧均可使带传动能力得到提髙。4:带与带轮间的摩擦因数对带传动有什么影响？为增加承载能力，将带轮的工作面加工