机械设计-配套习题集

《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

2010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 一部完整的机器由哪些部分所组成？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。

（1）专用零件和部件（2）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（3）在普通工作条件下工作的一般参数的通用零件和部件（4）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。

（1）3种（2）4种（3）5种（4）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。

（1）3种（2）4种（3）5种（4）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（3），1-2 （2），1-3 （4）

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？

二、选择题

2-1 下列四种叙述中___________是正确的。

（1）变应力只能由变载荷产生（2）静载荷不能产生变应力（3）变应力是由静载荷产生的（4）变

应力是由变载荷产生的，也可能由静载荷产生

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

___________。

（1）（2）－

（3）－（4）

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

（1）σa＝,σm= （2）σa=,σm=

（3）σa=,σm= （4）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。

（1）一个（2）两个（3）三个（4）四个

2-5 零件的工作安全系数为___________。

（1）零件的极限应力比许用应力（2）零件的极限应力比零件的工作应力（3）零件的工作应力比许用应力（4）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___________。

（1）σ≤[σ]，τ≤[τ]或Sσ≤[S]σ，Sτ≤[S]τ

（2）σ≥[σ]，τ≥[τ]或Sσ≥[S]σ，Sτ≥[S]τ

（3）σ≤[σ]，τ≤[τ]或Sσ≥[S]σ，Sτ≥[S]τ

（4）σ≥[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___________。

（1）不足（2）刚好满足要求（3）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＝___________。

（1）（2）（3）（4）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。

（1）156 （2）195 （3）256 （4）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。

（1）25 （2）（3）（4）

2-11 在进行疲劳强度计算时，其极限应力应为材料的___________。

（1）屈服点（2）疲劳极限（3）强度极限（4）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∝___________。

（1）F （2）F2（3）F1/3（4）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∝___________。

（1）F （2）F1/2（3）F1/3（4）F2

选择题

答案：2-1 （4），2-2 （2），2-3 （3），2-4 （2），2-5 （2），2-6 （3），2-7 （3），2-8 （3）

2-9 （4），2-10 （2），2-11 （2），2-12 （4），2-13 （3）

第三章机械零件的疲劳强度设计

一、简答题

3-1机械零件在变应力条件下工作发生疲劳断裂而失效的过程怎样？

3-2 在一定的循环特性r下工作的金属试件，其应力循环次数与疲劳极限之间有怎样的内在联系？怎样区分试件的无限工作寿命和有限工作寿命？怎样计算在有限寿命下工作的试件的疲劳极限？

3-3 什么是应力循环基数？一般碳钢和高硬度合金钢的循环基数是多少？

3-4 按疲劳曲线(σ－N)设计零件时，适用的条件是什么？当循环次数N＜104时，(σ－N)曲线是否适用？为什么？在这种情况下应如何处理？

3-5 影响机械零件疲劳强度的主要因素有哪些？提高机械零件疲劳强度的措施有哪些？

3-6 机械零件受载时在什么地方产生应力集中？应力集中与材料的强度有什么关系？

3-7 疲劳强度的综合影响系数KσD，KτD的意义是什么？其计算公式是什么？

3-8 怎样区分变应力是稳定的还是非稳定的？怎样进行在稳定变应力下的零件强度计算？怎样进行在规律性非稳定变应力下的零件强度计算？

3-9 在极限应力简图上，对各种加载情况（即r=常数、σm＝常数、σmin＝常数）如何判断零件是首先产生疲劳破坏还是首先产生塑性变形破坏？若有数学式子来判断，试写出其判断条件式。

3-10 何谓疲劳损伤累积假说？线性疲劳损伤累积计算的数学表达式为何？

3-11 零件在非稳定变应力下工作的安全系数如何计算？要求写出计算步骤和计算公式并加以必要的说明。

二、选择题

3-1 45钢的持久疲劳极限σ-1＝270MPa,，设疲劳曲线方程的幂指数m=9，应力循环基数N0=5×106次，当实际应力循环次数N=104次时，有限寿命疲劳极限为____________MPa。

（1）539 （2）135 （3）175 （4）417

3-2 有一根阶梯轴，用45钢制造，截面变化处过渡圆角的疲劳缺口系数Kσ=，表面状态系数β＝，尺寸系数εσ＝，则其疲劳强度综合影响系数KσD=____________。

（1）（2）（3）（4）

3-3 形状、尺寸、结构和工作条件相同的零件，采用下列不同材料制造：a）HT200；b）35钢；c）40CrNi钢。其中设计零件的疲劳缺口系数最大和最小的分别是____________。

（1）a）和b）（2）c）和a）（3）b）和c）（4）b）和a）（5）a）和c）（6）c）和b）

3-4 零件的截面形状一定，如绝对尺寸（横截面尺寸）增大，疲劳强度将随之____________。

（1）增高（2）不变（3）降低

3-5 零件的形状、尺寸、结果相同时，磨削加工的零件与精车加工相比，其疲劳强度____________。

（1）较高（2）较低（3）相同

3-6 零件表面经淬火、渗氮、喷丸、滚子碾压等处理后，其疲劳强度____________。

（1）增高（2）降低（3）不变（4）增高或降低视处理方法而定3-7 影响零件疲劳强度的综合影响系数KσD或KτD与____________等因素有关。

（1）零件的应力集中、加工方法、过载

（2）零件的应力循环特性、应力集中、加载状态

（3）零件的表面状态、绝对尺寸、应力集中

（4）零件的材料、热处理方法、绝对尺寸。

3-8 已知设计零件的疲劳缺口系数Kσ=、尺寸系数εσ＝、表面状态系数βσ＝。则疲劳强度综合影响系数KσD为____________。

（1）（2）（3）（4）

3-9 已知零件的极限应力σr=200MPa，许用安全系数[S]=2，影响零件疲劳强度的系数为Kσ=，εσ＝，βσ＝。则许用应力为[σr]___________MPa。

（1）（2）（3）（4）

3-10 绘制设计零件的σm－σa极限应力简图时，所必须的已知数据是___________。

（1）σ－1，σ0，σs, Kσ（2）σ－1，σ0，σs, （Kσ）D

（3）σ－1，σs, ψσ， Kσ（4）σ－1，σ0，ψσ, KσD

3-11 在图示设计零件的σm－σa极限应力简图中，如工作应力点M所在的ON线与横轴间夹角θ＝45o，则该零件受的是___________。

（1）不变号的不对称循环变应力

（2）变号的不对称循环变应力

（3）脉动循环变应力

（4）对称循环变应力

3-12 在题3－11图所示零件的极限应力简图

中，如工作应力点M所在的ON线与横轴之间的夹

角θ＝90o时，则该零件受的是___________。题3－11图

（1）脉动循环变应力（2）对称循环变应力

（3）变号的不对称循环变应力（4）不变号的不对称循环变应力3-13 已知一零件的最大工作应力σmax=180MPa，最小工作应力σmin=－80MPa。则在图示的极限应力简图中，该应力点M与原点的连线OM与横轴间的夹角θ为___________。

（1）68o57＇44＇＇（2）21o2＇15＇＇（3）66o2＇15＇＇（4）74o28＇33＇＇

题3－13图题3－14图

3-14 在图示零件的极限应力简图上，M为零件的工作应力点，若加载于零件的过程中保持最小应力σmin为常数。则该零件的极限应力点应为__________。

（1）M1（2）M2（3）M3（4）M4

3-15 上题若在对零件加载的过程中保持应力比r为常数。则该零件的极限应力点应为__________。

（1）M1（2）M2（3）M3（4）M4

3-16 3－14题若在对零件的加载过程中保

持平均应力σm＝常数。则该零件的极限应力点应

为__________。

（1）M1（2）M2

（3）M3（4）M

3-17 零件的材料为45钢，σb=600MPa，

σs=355MPa，σ-1=270MPa，ψσ=，零件的疲劳强度

综合影响系数KσD=。则在图示的零件极限应力简

图中θ角为__________

题3－17图

（1）36o55＇35＇＇（2）41o14＇22＇＇（3）48o45＇38＇＇

3-18 已知45钢调制后的力学性能为：σb=620MPa，σs=350MPa，σ-1=280MPa，σ0=450MPa。则ψσ为__________。

（1）（2）（3）（4）

3-19 某零件用45Mn2制造，材料的力学性能为：σb=900MPa，σs=750MPa，σ-1=410MPa，ψσ=。影响零件疲劳强度的系数为：Kσ＝1，εσ＝，βσ＝。则该零件受脉动循环变应力作用时，其极限应力为__________。

（1）223 （2）328 （3）551 （4）656

3-20 在题3－11图所示零件的极限应力简图中，如工作应力点M所在的ON线与横轴间的夹角θ＝50o，则该零件受的是__________。

（1）脉动循环变应力（2）对称循环变应力

（3）变号的不对称循环变应力（4）不变号的不对称循环变应力3-21 一零件由40Cr制成，已知材料的σb=980MPa，σs=785MPa，σ-1=440MPa，ψσ=。零件的最大工作应力σmax=240MPa，最小工作应力σmin=－80MPa，疲劳强度综合影响系数KσD=。则当应力比r=常数时，该零件的疲劳强度工作安全系数S为__________。

（1）（2）（3）（4）

3-22 一零件由20Cr制成，已知σ-1=350MPa，σs=540MPa，ψσ=，零件的最大工作应力σmax=185MPa，最小工作应力σmin=－85MPa，疲劳强度综合影响系数KσD=。则当平均应力常数时该零件按应力幅计算的工作安全系数为__________。

（1）（2）（3）（4）

3-23 若材料疲劳曲线方程的幂指数m=9，则以对称循环应力σ1=500MPa作用于零件N1=104次以后，它所造成的疲劳损伤，相当于应力σ2=450MPa作用于零件__________次。

（1）×104 （2）×104 （3）×104 （4）×104

3-24 若材料疲劳曲线方程的幂指数m=9，则以对称循环应力σ1=400MPa作用于零件N1=105次以所造成的疲劳损伤，相当于应力σ2=__________MPa作用于零件N2=104次所造成的疲劳损伤。

（1）517 （2）546 （3）583 （4）615

3-25 45钢经调制后的疲劳极限σ-1=300MPa，应力循环基数N0=5×106次，疲劳曲线方

程的幂指数m=9，若用此材料做成的试件进行试验，以对称循环应力σ1=450MPa作用104次，σ2=400MPa作用2×104次。则工作安全系数为__________。

（1）（2）（3）（4）

3-26 45钢经调制后的疲劳极限σ1=300MPa，应力循环基数N0=5×106次，疲劳曲线方程的幂指数m=9，若用此材料做成的试件进行试验，以对称循环应力σ1=450MPa作用104次，σ2=400MPa作用2×104次后，再以σ3=350MPa作用于此试件，直到它破坏为止，试件还能承受的应力循环次数为__________次。

（1）×105 （2）×105 （3）×106 （4）×106

三、设计计算题

3-1 一内燃机中的活塞连杆，当气缸发火时，此连杆受压应力σmax=－150MPa，当气缸进气开始时，连杆承受拉应力σmin=50MPa，试求：（1）该连杆的平均应力σm、应力幅σa 和应力比r；（2）绘出连杆的应力随时间而变化的简图。

3-2 一转动轴如图所示，轴上受有轴向力F a=1800N，径向力F r=5400N，支点间的距离L=320mm，轴是等截面的，直径d=45mm。试求该轴危险截面上的循环变应力的σmax、σmin、σm、σa和r。

题3-2图题3-3图3-3 某一转轴的局部结构如图所示，轴的材料为Q235普通碳钢，精车制成。若已知直径D=120mm，d=110mm，圆角半径r=5mm，材料的力学性能为：σb=450MPa，σs=220MPa，试求截面变化处的疲劳强度综合影响系数KσD和KτD。

3-4 一阶梯轴轴肩处的尺寸为D=60mm，d=50mm，r=4mm，如材料的力学性能为：σb=650MPa，σs=360MPa，σ-1=200MPa，σ0=320MPa。试绘制此零件的简化极限应力线图。

3-5 一转轴的危险截面上作用有周期性波动的载荷：弯矩M=100~200N·m，转矩T=0~100N·m。轴的材料为45钢，力学性能：σs=400MPa，σ-1=270MPa，σ0=480MPa，τs=216MPa，τ-1=156MPa，τ0=300MPa。若截面直径d=25mm，疲劳缺口系数Kσ=，Kτ=，尺寸系数εσ=，ετ=，表面状态系数βσ=，βτ=。试确定安全系数S。计算时可按无限寿命考虑，忽略剪力的作用。

3-6 一机械零件用45钢制造，材料的σb=650MPa，σs=360MPa，如果受到交变应力作用，应力比r=，σmax=240MPa问其工作应力点是处于疲劳强度区还是屈服强度区。若r=，r=－应如何计算。

3-7 一钢制零件，工作应力为：σmax=250MPa，σmin=－50MPa。零件的疲劳强度综合影响系数KσD=，材料的力学性能为σb=630MPa，σs=455MPa，σ-1=285MPa，σ0=510MPa。若许用安全系数对变应力取[Sσ]=、对静应力取[Sσ]＇=，并按无限寿命考虑，试分别用解析法和图解法校核该零件的安全系数。

3-8 有一轴工作时频繁的正反转，用45钢制造，调制处理，其对称循环疲劳极限σ-1=300MPa，τ-1=155MPa，许用安全系数[S]=2，轴危险截面的直径d=40mm，疲劳强度综合影响系数KσD=，KτD=。当传递的转矩T=500N·m时，还允许承受多大弯矩M。

3-9 一滑轮轴在一个周期内的载荷和转速变化情况如图所示。若使用寿命预期为8年，每年工作240天，每天累计工作2h；轴材料的疲劳曲线方程的幂指数m=9，应力循环基数N0=107。试计算轴的寿命系数K N。

题3-9图

3－74 一零件在非稳定对称循环弯曲应力下工作，在σ1=600MPa时应力循环了N1＇＝×105次，试用疲劳损伤累积假说估算，若该零件再受σ2=450MPa的作用直至破坏，问该零件还能继续工作多少次循环。已知σ-1=400MPa。

选择题答案：3-1 （1），3-2 （

第四章机械零件的摩擦、磨损、润滑及密封

一、简答题

4-1 滑动摩擦有哪几种状态，各有什么特点？

4-2 实现液体摩擦有几种方法，各有何特点？

4-3 按巴威尔的观点，磨损有几种主要类型？试述各类磨损的过程、特点及减小磨损的对策。

4-4 为什么零件和机械在使用前应进行磨合？磨合时应遵循什么原则？

4-5 常用润滑剂有几类？润滑剂应具有哪些作用？

4-6 润滑油粘度的意义是什么?何谓动力粘度、运动粘度、条件粘度？写出动力粘度和运动粘度的单位。

4-7 何谓润滑油的粘-温特性？何谓润滑油的粘-压特性？

4-8 我国工业用润滑油的粘度等级是按什么确定的？

4-9润滑油及润滑脂的主要性能指标各有哪些?

4-10何谓润滑油的润滑性（油性）？什么情况下宜提高润滑油的润滑性（油性）？

4-11何谓润滑油的极压性？什么情况下宜提高润滑油的极压性？

4-12何谓边界膜？边界膜有哪几类，试述各类边界膜形成的机理。防止边界膜破裂的途径有哪些？

4-13常用润滑油的润滑方法和润滑装置有哪些?

4-14常用润滑脂的润滑方法和润滑装置有哪些?

4-15常用静密封的方法有哪些？

4-16常用的旋转轴接触式和非接触式密封方法有哪些，举例说明其应用场合。

二、选择题

4-1 现在把研究有关摩擦、磨损与润滑的科学与技术统称为__________。

（1）摩擦理论（2）磨损理论（3）润滑理论（4）摩擦学4-2 两相对滑动的接触表面，依靠吸附的油膜进行润滑的摩擦状态称为____________。

（1）液体摩擦（2）干摩擦（3）混合摩擦（4）边界摩擦4-3 两摩擦表面被一层液体隔开，摩擦性质取决于液体内部分子间粘性阻力的摩擦状态称为__________。

（1）液体摩擦（2）干摩擦（3）混合摩擦（4）边界摩擦4-4 两摩擦表面间的膜厚比λ＝～3时，其摩擦状态为__________。

（1）液体摩擦（2）干摩擦（3）混合摩擦（4）边界摩擦4-5 两摩擦表面间的膜厚比λ＜时，其摩擦状态为__________。

（1）液体摩擦（2）干摩擦（3）混合摩擦（4）边界摩擦4-6 两摩擦表面间的膜厚比λ＞3～5时，其摩擦状态为__________。

（1）液体摩擦（2）干摩擦（3）混合摩擦（4）边界摩擦

4-7 通过滑动轴承试验，可得到摩擦系数μ与轴承特性数ηn/p 相互关系的摩擦特性

曲线，下图中__________是正确的。

题4－7图 题4－8图

4-8 如图所示，在滑动轴承摩擦特性曲线μ—ηn/p 的A 区内，摩擦状态属于

__________。

（1）干摩擦 （2）混合摩擦 （3）边界摩擦 （4）液体摩擦

4-9 采用含有油性和极压添加剂的润滑剂，主要是为了减小_________。

（1）粘着磨损 （2）表面疲劳磨损 （3）磨粒磨损 （4）腐蚀磨损

4-10 通过大量试验，得出的摩擦

副的磨损过程图（磨损量q 与时间t

的关系曲线），图中_________是正确

的。

题4-10图

4-11 根据牛顿液体粘性定律，大多数润滑油油层间相对滑动时所产生的切应力τ与偏导数y v ??之间的关系是

__________。 （1）y v ??-=ητ （2）2???

? ????-=y v ητ （3）y

v ??-=ητ （4）2

???? ????-=y v ητ 4-12 润滑油的_________又称为绝对粘度。

（1）运动粘度 （2）动力粘度 （3）恩格尔粘度 （4）赛氏通用秒

4-13 动力粘度η的c ·g ·s 制（绝对单位制）单位为_________。

（1）泊（P ） （2）厘斯（cSt ） （3）恩氏度（o E ） （4）帕·秒（Pa ·s ）

4-14 动力粘度η的国际单位制（SI）单位为_________。

（1）泊（P）（2）厘斯（cSt）（3）恩氏度（o E）（4）帕·秒（Pa·s）4-15 运动粘度ν是动力粘度η与同温度下润滑油_________的比值。

（1）密度ρ（2）质量m （3）相对密度d （4）速度v 4-16 运动粘度ν的国际单位制（SI）单位为_________。

（1）m2/s （2）厘斯（cSt）（3）厘泊（cP）（4）帕·秒（Pa·s）4-17 运动粘度ν的c·g·s制（绝对单位制）单位为_________。

（1）m2/s （2）斯（St）（3）厘泊（cP）（4）帕·秒（Pa·s）4-18 我国常用的相对粘度（条件粘度）的单位为_________。

（1）m2/s （2）厘斯（cSt）（3）厘泊（cP）（4）恩氏粘度（o E）4-19 当压力加大时，润滑油的粘度_________。

（1）随之加大（2）保持不变（3）随之减小

（4）增大还是减小或不变，视润滑油性质而定

4-20 当温度升高时，润滑油的粘度_________。

（1）随之升高（2）随之降低（3）保持不变（4）升高或降低视润滑油性质而定

4-21 在新国标中，润滑油的恩氏粘度o E是在规定的温度t等于________摄氏度时测定的。

（1）20 o C （2）40 o C （3）50 o C （4）100o C

第五章轴毂联接

一、简答题

5-1 半圆键与普通平键联接相比，有什么优缺点？它适用在什么场合？

5-2 普通平键和半圆键是如何进行标注的？

5-3 花键联接和平键联接相比有哪些优缺点？为什么矩形花键和渐开线型花键应用较广？三角形花键多用在什么场合？

5-4 矩形花键联接有哪几种定心方式？为什么多采用按外径D定心？按内径d定心常用于何种场合？按齿侧定心有何利弊？

5-5 销有哪几种？其结构特点是什么？各用在何种场合？

5-6 平键联接的工作原理是什么？主要失效形式有哪些？平键的横截面尺寸b×h和键的长度L是如何确定的？

5-7 为什么采用两个平键时，一般布置在沿周向相隔180°的位置；采用两个半圆键时，要布置在轴的同一母线上，采用两个楔键时，却相隔90°～120°？

5-8 矩形花键定心有哪几种定心方式？目前国家标准采用何种定心方式，该定心方式具有什么优点？

5-9如图示为套筒式联轴器，分别用平键和半圆键与两轴相联接。已知：轴径d=38mm，联轴器材料为灰铸铁，外径D1=90mm。分别计算两种联接允许传递的转矩，并比较其优缺点。

题5-9图

二、选择题

5-1 普通平键联接的主要用途是使轴与轮毂之间____________。

（1）沿轴向固定并传递轴向力（2）沿轴向可作相对滑动并具有导向作用（3）沿周向固定并传递力矩（4）安装与拆卸方便

5-2 键的剖面尺寸通常是根据__________按标准选择。

（1）传递转矩的大小（2）传递功率的大小（3）轮毂的长度（4）轴的直径5-3 键的长度主要是根据__________来选择。

（1）传递转矩的大小（2）轮毂的长度（3）轴的直径5-4 常用来制造键的材料是__________。

（1）低碳钢（2）中碳钢（3）高碳钢（4）合金钢5-5 轴的键槽通常是由__________加工而得到的。

（1）插削（2）拉削（3）钻及铰（4）铣削

5-6 紧键联接和松键联接的主要区别在于：前者安装后，键与键槽之间就存在有__________。

（1）压紧力（2）轴向力（3）摩擦力

5-7 能够构成紧键联接的两种键是__________。

（1）楔键和半圆键（2）平键和切向键（3）半圆键和切向键（4）楔键和切向键

5-8 楔键和_________，两者的接触面都具有1：100的斜度。

（1）轴上键槽的底面（2）轮毂上键槽的底面（3）键槽的侧面5-9 楔键联接的主要缺点是_________。

（1）键的斜面加工困难（2）键安装时易损坏（3）键装入键槽后，在轮毂中产生初应力（4）轴和轴上的零件对中性差

5-10 切相键联接的斜度是做在_________。

（1）轮毂键槽的底面（2）轴的键槽底面（3）一对键的接触面（4）键的侧面

5-11 平键联接如不能满足强度条件要求时，可在轴上安装一对平键，使它们沿圆周相隔_________。

（1）90o（2）120o（3）135o（4）180o

5-12 平键联接与楔键联接相对比，它只能传递转矩，不能传递轴向力，这是因为_________。

（1）楔键端部具有钩头（2）平键摩擦力小于楔键的摩擦力（3）楔键的工作表面有斜度而键槽没有（4）在安装时，楔键可沿轴向楔紧

5-13 标准平键联接的承载能力，通常是取决于_________。

（1）轮毂的挤压强度（2）键的剪切强度（3）键的弯曲强度（4）键工作表面的挤压强度

5-14 平键联接能传递的最大转矩为T，现要传递的转矩为，则应_________。

（1）把键长L增大到倍（2）把键宽b增到倍

（3）把键高增大到倍（4）安装一对平键

5-15 在载荷性质相同时，导向平键的挤压应力应取得比普通平键小，这是为了_________。

（1）减轻磨损（2）减轻轮毂滑移时的阻力

（3）补偿键磨损后工作表面的减小（4）增加导向的精确度5-16 半圆键联接的主要优点是_________。

（1）对轴的强度削弱较轻（2）键槽的应力集中较小

（3）工艺性好，安装方便

5-17 半圆键和切向键的应用场合是_________。

（1）前者多用来传递较大转矩，后者多用来传递较小转矩（2）前者多用来传递较小转矩，后者多用来传递较大转矩（3）两者都用来传递较小转矩（4）两者都用来传递较大转矩

5-18 花键联接与平键联接（采用多键时）相比较，_________的观点是错误的。

（1）承载能力比较大（2）旋转零件在轴上有良好的对中性和沿轴移动的导向性（3）对轴的削弱比较严重（4）可采用研磨加工来提高联接质量和加工精度

5-19 花键联接的强度，主要取决于_________强度。

（1）齿根弯曲（2）齿根剪力（3）齿侧挤压（4）齿侧接触5-20 应用较广的花键齿形是_________。

（1）矩形与三角形（2）渐开线与三角形

（3）矩形与渐开线（4）矩形、渐开线与三角形5-21 薄壁套筒与花键轴相联接，宜采用_________。

（1）矩形齿（2）渐开线齿（3）三角形齿（4）矩形齿与渐开线齿

三、设计计算题

5-1 图示减速器的低速轴与凸缘联轴器及圆柱齿轮之间分别用键联接。已知：轴传递的转矩T＝1000N·m，齿轮材料为锻钢，凸缘联轴器的材料为HT250，工作时有轻微冲击，联接处轴及轮毂的尺寸如图示。试选择键的类型和尺寸，并校核其联接强度。

题5-1图题5-2图5-2 图示为在直径d＝80mm的轴端安装一钢制直齿圆柱齿轮，轮毂长L＝，工作时有轻微冲击。试确定平键联接的尺寸，并计算其能够传递的最大转矩。

5-3 图示为一刚性凸缘联轴器（YLD11联轴器55×84GB5843－86）公称转矩T n＝1000N·m （设为静载荷），联轴器材料为HT250。试确定平键联接的尺寸，并校核其强度。

若强度不足时应采取什么措施？

5-4 如图所示一齿轮减速器输出轴上的齿轮和轴采用平键联接。已知：轴径d＝60mm，齿轮分度圆直径d2=300mm，齿轮轮毂宽度B＝85mm，齿轮上的圆周力F t＝3kN，轴和齿轮的材料均为45钢，载荷有轻微冲击。试选择键联接的尺寸，并列出键的标准代号；对键联接的强度进行验算。

题5-3图题5-4图题5-5图5-5 如图所示，d＝80mm的轴端安装了一个材料为HT200的刚性凸缘联轴器，轮毂宽B ＝，工作载荷有中等冲击，试确定平键联接的尺寸，并计算联接所能够传递的最大转矩。

5-6图示转轴上直齿圆柱齿轮及直齿圆锥齿轮两处分别采用平键和半圆键联接。已知：传递功率P＝，转速n＝200r/min，联接处轴和轮毂尺寸如图所示，工作时有轻微冲击，齿轮用锻钢制造并经过热处理，试分别确定两处键联接的尺寸，并校核其联接强度。

题5-6图

5-7 如图所示，分别为平键联接、楔键联接和销联接。试指出这些结构中的错误，并分析错误原因，提出改正措施。

题5-7图

5-8 设计意图是采用圆头平键联接轴和轴上零件。试指出图中不正确的地方并说明原因并将正确的结构图画出来。

题5-8图

第六章螺纹联接设计

一、简答题

6-1 常用的螺纹牙型有哪几种？试说明各自的特点及主要用途。

6-2 为什么单线普通三角螺纹主要用以联接？而多线梯形、矩形和锯齿形螺纹主要用以传动？

6-3 为什么螺纹联接大多数要预紧？什么叫螺纹联接的预紧力？

6-4 在拧紧螺母时，拧紧力矩T要克服哪些摩擦力矩？这时螺栓和被联接件各受到什么样的载荷？

6-5 为什么对重要的螺栓联接不宜使用直径小于M12～M14的螺栓？一般情况下，螺栓所受到的预紧力大约是扳手上施加的力的多少倍？

6-6 螺纹联接为什么要防松？防松的根本问题是什么？

6-7 防松的基本原理有哪几种？具体的防松方法和装置各有哪些？

6-8 试画出螺纹联接的力－变形图，并说明联接在受到轴向工作载荷后，螺纹所受的总拉力、被联接件的剩余预紧力和轴向工作载荷之间的关系。

6-9 在承受横向载荷的紧螺栓联接中，螺栓是否一定受剪切作用？为什么？

6-10 对承受横向载荷或传递力矩的紧螺栓联接采用普通螺栓时，强度计算公式中为什么要将预紧力提高到倍来计算？若采用铰制孔用螺栓时是否也这样考虑？为什么？

6-11 对于受变载荷作用的螺栓联接，可采用哪些措施来减小螺栓的应力幅σa？

6-12螺栓组联接的三种方案如图示。已知L＝300mm，a＝60mm，试求螺栓组三个方案中，受力最大的螺栓所受的力各为多少？哪个方案较好？

6-13如图示厚度为δ的钢板拟用三个铰制孔用螺栓紧固于18号槽钢上，已知作用力F ＝9kN，钢板及螺栓材料均为Q235钢，许用弯曲应力[σ]＝158MPa，许用剪切应力[τ]＝98MPa，许用挤压应力[σ]p＝240MPa，试求钢板厚度δ并确定螺栓的尺寸。

题6-12图题6-13图

6-14如图示为轴承托架紧固到钢立柱上，托架材料为铸铁，螺栓材料的性能等级为级，载荷为F＝6kN，α＝30o，尺寸如图示，螺栓数为4个。试设计此螺栓联接。

题6-14图

二、选择题

6-1 在常用的螺旋传动中，传动效率最高的螺纹是__________。

（1）三角形螺纹 （2）梯形螺纹 （3）锯齿形螺纹 （4）矩形螺纹

6-2 在常用的螺纹联接中，自锁性能最好的螺纹是__________。

（1）三角形螺纹 （2）梯形螺纹 （3）锯齿形螺纹 （4）矩形螺纹

6-3 当两个被联接件不太厚时，宜采用__________。

（1）双头螺柱联接 （2）螺栓联接 （3）螺钉联接 （4）紧定螺钉联接

6-4 当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且需要经常拆装时，往往采用

__________。

（1）螺栓联接 （2）螺钉联接 （3）双头螺柱联接 （4）紧定螺钉联接

6-5 当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且联接不需要经常拆装时，往往采用

__________。

（1）螺栓联接 （2）螺钉联接 （3）双头螺柱联接 （4）紧定螺钉联接

6-6 在拧紧螺栓联接时，控制拧紧力矩有很大方法，例如__________。

（1）增加拧紧力 （2）增加扳手力臂 （3）使用测力矩扳手或定力矩扳手

6-7 螺纹联接防松的根本问题在于__________。

（1）增加螺纹联接的轴向力 （2）增加螺纹联接的横向力

（3）防止螺纹副的相对转动 （4）增加螺纹联接的刚度

6-8 螺纹联接预紧的目的之一是__________。

（1）增强联接的可靠性和紧密性 （2）增加被联接件的刚性 （3）减小螺

栓的刚性

6-9 承受预紧力F ′的紧螺栓联接在受工作拉力F 时，剩余预紧力为

F ″，其螺栓所受的总拉力F 0为__________。

（1）'+=F F F 0 （2）"+=F F F 0

（3）"'=F F F ＋0 （4）F C C C F F m

b b ++=0 6-10 承受预紧力和轴向变载荷的紧螺栓联接，当其螺栓的总拉力F 0的最大值和被联

接件的刚度C m 不变时，螺栓的刚度C b 愈小，则__________。

（1）螺栓中总拉力的变化幅度愈大 （2）螺栓中总拉力的变化幅度愈小

（3）螺栓中总拉力的变化幅度不变 （4）螺栓中的疲劳强度降低

6-11 承受预紧力和轴向变载荷的紧螺栓联接，当其螺栓的总拉力F 0的最大值和螺栓

的刚度C b 不变时，被联接件的刚度C m 愈小，则__________。

（1）螺栓中总拉力的变化幅度愈大 （2）螺栓中总拉力的变化幅度愈小

（3）螺栓中总拉力的变化幅度不变 （4）螺栓疲劳强度愈高

6-12 承受横向载荷或旋转力矩的紧螺栓联接，该联接中的螺_________。

（1）受剪切作用 （2）受拉伸作用 （3）受剪切和拉伸作用（4）

既可能受剪切作用又可能受拉伸作用

6-13 对受轴向变载荷的紧螺栓联接，在限定螺栓总拉力的情况下，提高螺栓疲劳强度的有效措施是__________。

（1）增大被联接件的刚度（2）减小被联接件的刚度（3）增大螺栓的刚度6-14 现有一单个螺栓联接，要求被联接件的结合面不分离，假定螺栓的刚度C b与被联接的刚度C m相等，联接的预紧力为F′，现开始对联接施加轴向载荷，当外载荷达到与预紧力F′的大小相等时，则__________。

（1）被联接发生分离，联接失败（2）被联接件即将发生分离，联接不可靠

（3）联接可靠，但不能再继续加载（4）联接可靠，只要螺栓强度足够，外载荷F 还可继续增加到接近预紧力的两倍

6-15 有一气缸盖螺栓联接，若气缸内气体压力在0～2MPa之间循环变化，则螺栓中的应力变化规律为__________。

（1）对称循环变应力（2）脉动循环变应力（3）非对称循环变应力（4）非稳定循环变应力

6-16 在下列四种具有相同公称直径和螺距并采用相同的配对材料的传动螺旋副中，传动效率最高的是__________。

（1）单线矩形螺纹（2）单线梯形螺纹（3）双线矩形螺纹（4）双线锯齿形螺纹

6-17 拧紧可以使一定公称直径的普通螺栓取得一定大小的预紧力，如果要以比较小的拧紧力矩T来得到所要求的预紧力F′可采用__________。

（1）细牙螺纹（2）双线螺纹（3）加弹簧垫圈6-18 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__________来提高其疲劳强度。

（1）增加螺栓直径（2）提高螺栓材料的屈服极限

（3）改用双螺（4）柔性螺母

6-19 为了改善螺纹牙上的载荷分部，通常都以_________的方法来实现。

（1）采用双螺母（2）采用加高的螺母

（3）采用减薄的螺（4）减少螺栓和螺母的螺距变化差6-20 被联接件受横向载荷作用时，若采用一组普通螺栓联接，则载荷靠__________来传递。

（1）接合面之间的摩擦力（2）螺栓的剪切和挤压（3）螺栓的剪切和被联接件的挤压

6-21 设计螺栓组联接时，虽然每个螺栓的受力不一定相等，但对该组螺栓仍均采用相同的材料、直径和长度，这主要是为了__________。

（1）外形美观（2）购买方便（3）便于加工和安装6-22 设计紧螺栓联接时，其直径愈小，则许用安全系数应取得愈大，这是由于直径愈小时，__________。

（1）螺纹部分的应力集中愈严重（2）加工螺纹时愈易产生缺陷

（3）拧紧时愈易拧断（4）材料的力学性能愈不易保证6-23 确定紧联接螺栓中拉伸和扭转复合载荷作用下的当量应力时，通常是按__________来进行计算的。