机械设计(一)
机械设计作业(第一次)及答案 (1)
《机械设计》作业（第一次）填空1应力循环特性系数r=0的应力称为脉动循环。
2如果作用于零件上的应力超过材料的屈服极限，则零件将发生塑性变形。
3零件疲劳强度极限的综合影响系数包括零件的有效应力集中系数、尺寸系数、强化系数和表面质量系数。
4设计机器的方法大体上有内部式设计、外推式设计和开发性设计三种。
5在机械设计时，选择材料主要考虑使用要求、工艺要求和经济要求这三个方面的问题。
6防松的根本问题在于防止螺纹副相对转动，具体的防松装置或方法很多，就工作原理来看可分为利用摩擦、直接锁住和破坏螺纹副关系三种。
7不可拆的联接有焊接、铆接和胶接。
8普通平键联接的工作面是键的两侧面；楔键联接的工作面是键的上下面。
9零件的周向定位的目的是限制轴上零件与轴发生相对转动，最常用的周向定位零件是花键和键____。
10不随时间变化的应力称为静应力，随时间变化的应力称为变应力，具有周期性的变应力称为循环变应力。
11按照平面图形的形状，螺纹分为三角形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹等。
12驱动机器完成预定功能的部分称为___原动机__。
13金属材料尤其是钢铁使用最广；在机械产品中钢铁材料占__90%以上__。
14机械零件制造中使用最广的金属材料是_ 钢铁___。
15机器的基本组成部分为原动机部分、传动部分和执行部分。
16如果作用于零件上的应力超过材料的屈服极限，则零件将发生塑性变形。
17一部机器的质量基本上取决于__设计阶段___。
单选1零件设计时，限制零件中的应力不超过允许的限度的设计准则称为（ A ）。
A. 强度准则B. 刚度准则C. 寿命准则D. 振动稳定性准则2当两个被联接件不宜制成通孔，且需要经常拆卸通常采用（ C ）。
A.螺栓联接B.螺钉联接C.双头螺柱联接D.紧定螺钉联接3利用（ A ）热处理工艺可使金属材料的硬度降低、并消除内应力、均匀组织、细化晶粒和预备热处理。
A．退火 B. 正火 C. 表面淬火 D. 渗碳淬火4在机械设计中，常采用螺纹联接，键、花键、销联接和弹性环联接形式进行联接，这种联接称为（ B ）。
机械设计(1)
二、受剪螺栓联接的强度计算
采用铰制孔螺栓联接时，被联接件上的外载荷是靠螺栓杆的 剪切及螺栓杆与被联接件之间的挤压来传递，故联接只需较 小的F'，一般忽略不计。
h3
Fs
d0
Fs Fs
Fs Fs
h
h1 d0
h2
Fs
强度条件 F
1）螺栓杆的抗剪切条件： ）螺栓杆的抗剪切条件：
τ=
4 2）螺栓杆与孔壁接触表面的挤压强度条件为： ）螺栓杆与孔壁接触表面的挤压强度条件为：
σ=
F′ 1 πd12 4
F′ d2 tan( + ρv ) ψ 2 1 πd13 16
F'
T1
T1 τT = = WT
T3 T4
F'
一般情况
对于M10~M68普通螺栓，有如下统计规律： 普通螺栓，有如下统计规律： 对于 普通螺栓
tan ρ v = 0.17
d 2 = 1.1d1
tanψ = 0.05
Fs max =
Trmax
z
ri2 ∑
i =1
受轴向载荷Q的螺栓组联接
每个螺栓承受的工作载荷为： 每个螺栓承受的工作载荷为：
F Q
Q F= z
D p
螺纹联接
第五节 螺纹联接的强度计算
概述
普通螺栓联接在工作时，螺栓主要受轴向拉力，故又 称受拉螺栓联接。在静载荷作用下：螺栓的主要失效 形式为螺纹部分的塑性变形或断裂；在变载作用下， 螺栓的主要失效形式为疲劳断裂。 铰制孔用螺栓联接，其工作时，螺栓只承受横向载荷， 故又称受剪螺栓联接，其主要失效形式为螺栓剪断、 栓孔或孔壁压溃。
1）确定拧紧力矩
F'预紧力 预紧力 T拧紧力矩 拧紧力矩 T1螺纹阻力矩 T2螺母支承面摩擦力矩 T3螺钉头支承面摩擦力矩 T4夹持力矩
机械设计基础1-绪论
凸轮7
3、工作过程：
活塞下行，进气阀打开， 燃气被吸入汽缸
活塞上行，进气阀关闭，压缩燃气
点火后燃气燃烧膨胀，推动活塞 下行，经连杆带动曲轴输出转动
活塞上行，排气阀打开，排出废气
4、运动分析： 原动件：活塞—由燃气推动（驱动力所作用的构件） 主运动：将活塞的往复直线运动→曲轴的回转运动 辅助运动：配气 ——启闭进排气阀
电力代替了蒸汽。 集中驱动被抛弃了， 每台机器都安装了独 立的电动机。
为汽车、飞机的 出现提供了可能性。
1886年，本茨发明的汽油发动 机为动力的三轮车被授予专利。
与此同时，戴姆勒也发明 出了他的第一辆四轮汽车。
莱 特 兄 弟
1903
近代 — 材料的变革
19世纪中叶，发明了炼钢法，从那时一直到现在，
运动学
静力学
动力学
强度理论
牛顿经典力学
材料学
到20世纪上半叶，机械设计的方法已基本形成。
机 构 结 构 学 机 构 运 动 学 机 器 静 力 学 机 器 动 力 学 机 械 零 件 设 计
运动学
静力学
动力学
强度理论
但是，这些方法都基于图解和手工计算。 牛顿经典力学
材料学
现 代： 20世纪中叶 －
单一零件曲轴
多个零件
刚性组合 连杆
4.零件是组成机器最基本的单元体，是机械制造的单元体。
专用零件：特定机器中所使用的零件，如活塞、曲 轴、叶片
通用零件：各类机器中普遍使用的零件，如齿轮、 轴、螺栓等
5.部件：若干个零件的装配体
具体内容
常用机构设计
连杆机构、凸轮机构、间歇运动机构（棘轮机构、 槽轮机构、不完全
只具有机器的前两个特征——机构 如 凸轮机构（配气机构）：把回转运动→直线运动 曲柄滑块机构：将活塞的直线运动→曲柄的回转 运动
机械设计复习题 (1)
螺纹连接1、一压力容器盖螺栓组连接如图所示，已知容器内径D=250mm ，内装具有一定压强的液体，沿凸缘圆周均匀分布12个M16（1d ＝13.835mm ）的普通螺栓，螺栓材料的许用拉应力[]180MPa σ=，螺栓的相对刚度/()0.5bb mc c c +=，按紧密性要求，剩余预紧力1F =1.83F ，F 为螺栓的轴向工作载荷。
试计算：该螺栓组连接允许容器内的液体最大压强max p 及每个螺栓连接所需的预紧力0F 。
1.计算每个螺栓允许的最大总拉力：212[].........................24 1.320815.............................1d F N σπ=⨯=分分1、 计算容器内液体最大压强212max max 2.8 (120815)7434.....................12.8/4 (112)1.82..............................1a F F F F F N D F p p MP π=+=====分分分分02...........................................2(208150.57434)17098......................1bb m C F F F C C N =-+=-⨯=分分2.如图所示的矩形钢板，用4个M20的铰制孔用螺栓（受剪处直径d 0=21mm ）固定在槽钢上，各尺寸关系如图所示（单位：mm ），钢板悬臂端受外载荷F Q =16kN ，试求：1) 螺栓组受哪几种外载荷作用，各自载荷多少？（3分）2) 找出受力最大的螺栓并求出其所受的切应力？（5分）F Q2O1341.螺栓组受到两种外载荷作用:① 横向力 F=F Q =16kN② 转矩 mm N 1076.53601016)2120300(63⋅⨯=⨯⨯=+=F T 2）由横向力F 引起的各螺栓所受的剪力F i 相等：N 104410164F 33i ⨯=⨯==F 由于各螺栓的力矩r 相等，由转矩T 引起的各螺栓所受的剪力F j 相等： ∑==2imaxjmax j r Tr F F 且 260r r i max == 所以，可得16973N 26041076.54r T F 6i j =⨯⨯==由图示受力分析可知，螺栓2和4受力最大，其所受剪力的合力为：N10216973cos45104216973)104(cos45F 2F F F F F 43223j i 2j 2i 42⨯=⨯⨯⨯++⨯=++==其切应力为：7MPa .57214102d 4F 242242=⨯⨯===ππττ3.下图表示两平板用2个M20的普通螺栓联接，承受横向载荷F=6000N ，若取接合面间的摩擦系数ƒ=0.2，可靠性系数K S =1.2，螺栓材料的的许用应力[σ]=2N/mm 2安全系数S=2，螺栓的小径d 1=17.294mm 。
机械设计试卷及答案3套1
《机械设计》课程试题（一）一、填空题(每空1分共31分)1、当一零件受脉动循环变应力时，则其平均应力是其最大应力的（）。
2、三角形螺纹的牙型角α＝（），适用于（），而梯形螺纹的牙型角α＝（），适用于（）。
3、螺纹连接防松，按其防松原理可分为（）防松、（）防松和（）防松。
4、带传动在工作过程中，带内所受的应力有（）、（）和（），最大应力发生在（）。
5、链传动设计时，链条节数应选（）数(奇数、偶数)。
链轮齿数应选（）数；速度较高时，链节距应选（）些。
6、根据齿轮设计准则，软齿面闭式齿轮传动一般按（）设计，按（）校核；硬齿面闭式齿轮传动一般按（）设计，按（）校核。
7、在变速齿轮传动中，若大、小齿轮材料相同，但硬度不同，则两齿轮工作中产生的齿面接触应力（），材料的许用接触应力（），工作中产生的齿根弯曲应力（），材料的许用弯曲应力（）。
8、蜗杆传动的总效率包括啮合效率η、（）效率和（）效率。
其中啮合效率η=（），影响蜗杆传动总效率的主要因素是（）效率。
9、轴按受载荷的性质不同，分为（）、（）、（）。
10、滚动轴承接触角越大，承受（）载荷的能力也越大。
二、单项选择题(每选项1分,共11分)1、循环特性r=－1的变应力是（）应力。
A．对称循环变 B、脉动循环变 C．非对称循环变 D．静2、在受轴向变载荷作用的紧螺柱连接中，为提高螺栓的疲劳强度，可采取的措施是( )。
A、增大螺栓刚度Cb，减小被连接件刚度Cm B．减小Cb．增大Cm C．增大Cb和Cm D．减小Cb和Cm3、在螺栓连接设计中，若被连接件为铸件，则往往在螺栓孔处做沉头座孔．其目的是( )。
A．避免螺栓受附加弯曲应力作用 B．便于安装 C．为安置防松装置4、选取V带型号，主要取决于（）。
A．带的线速度 B．带的紧边拉力C．带的有效拉力 D．带传递的功率和小带轮转速5、对于标准齿轮传动，影响齿形系数Y的主要几何参数是（）。
A．齿轮的模数 B．齿轮的压力角 C．齿轮的齿数 D．齿轮的顶隙系数6、一斜齿圆柱齿轮传动，已知法向模数Mn＝4mm，齿数Z1=20，螺旋角β＝14032’2”，齿宽b1＝80，b2＝75mm，则该传动的齿宽系数φd等于（）。
机械设计习题1
一、填空题（11分，每空1分）1、由机械零件强度疲劳试验可知：________________、________________和________________只对应力幅有影响。
2、在套筒滚子链设计中，在满足承载能力要求的前题下，节距选得______，齿数选得___________，传动越平稳。
（越大；越小）3、带传动工作时的应力有__________________、__________________和________________。
4、在闭式齿轮传动中，软齿面齿轮常发生 ____________ 破坏，硬齿面齿轮常发生 ____________破坏，开式齿轮传动中，常发生____________ 破坏。
二、选择题(20分，每空2分)1、滚动轴承的基本额定寿命是指同一批轴承中______的轴承所能达到的寿命。
（A、99%；B、90%；C、98%；D、50%）2、在作轴的疲劳强度校核计算时，对于一般单向转动的转轴，其弯曲应力应按______ 计算。
（A、脉动循环变应力； B、静应力；C、非对称循环变应力；D、对称循环变应力）3、对蜗杆传动进行热平衡计算，其主要目的是为了防止温升过高导致______。
（A、材料的机械性能下降；B、润滑油变质；C、蜗杆热变形过大；D、润滑条件恶化而产生胶合失效）4、一对正确啮合的标准渐开线齿轮减速传动，z1=18，z2=72，两轮材料、热处理相同，工作时轮齿根部危险截面上的弯曲应力_______。
（A、 s F1 > s F2；B、 s F1< s F2； C、s F1 ＝s F2）5、两轮轴线不在同一水平面的链传动，链条的紧边应布置在上面，松边应布置在下面，这样可以使______。
（A、链条平稳工作，降低运行噪声B、松边下垂量增大后不致与链轮卡死；C、链条的磨损减小；D、链传动达到自动张紧的目的）6、各种型号的三角带，其截面的槽角均为40°．为使三角带的工作面能与轮槽保持良好接触，必须使带轮槽角 ______。
机械设计练习(一)(答案)
机械设计练习（一）一、单项选择题（每题1分,共20分）。
1. 采用螺纹联接时，若被联接件总厚度较大,且材料较软，强度较低，需要经常拆装的情况下,一般宜采用 . ( C )A。
普通螺栓联接 B.铰制孔用螺栓联接 C.双头螺柱联接2。
紧联接螺栓按拉伸强度计算时,考虑到拉伸和扭转的联合作用，应将拉伸载荷增至. ( B ）A.0.3倍B。
1。
3倍C。
1。
7倍3. 在承受轴向变载荷的紧螺栓联接中，采用空心杆螺栓的作用是。
（ B ）A。
减轻联接的重量B。
减小螺栓刚度，降低应力幅C。
增加联接的紧密性4. 螺纹的公称直径(管螺纹除外)是指它的。
( B ）A。
内径d1 B.大径d C。
中径d25。
在螺纹联接常用的防松方法中，当承受冲击或振动载荷时，无效的方法是 ( C )A。
采用开口销与六角开槽螺母B。
采用胶接或焊接的方法 C.设计时使螺纹联接具有自锁性能6。
承受轴向拉伸工作载荷的紧螺栓联接，设预紧力为F0，工作载荷为F，则螺栓承受的总拉力F2。
（ A ）A。
小于F0+F B.等于F0+F C。
大于F0+F7. 在滑动螺旋是设计计算中，限制螺纹工作面上的压力p，主要是为了.（ C)A.使材料硬度低的螺母避免被压坏B。
防止接触面上应力过大而产生疲劳点蚀C减轻工作面的磨损8。
常用螺纹的牙形有三角形、矩形、梯形和锯齿形等，其中用于联接和用于传动的牙形分别为。
（ A ）A.第一种和第三种B.第二种和第三种C。
第三种和第一种9. 普通螺纹联接中的松联接和紧联接之间的主要区别是：松联接的螺纹部分不承受。
( B ）A.拉伸作用B。
扭转作用C。
弯曲作用10。
用两个普通螺栓将两块钢板联接起来.已知每块板所受横向力为F，接合面间的摩擦系数f=0。
15，为使联接可靠,应使摩擦力比外载荷大20%，则每个螺栓需要的预紧力为( C )A。
0.5F B。
2F C。
4F11. 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附阻力的摩擦状态称为（ C )A.液体摩擦B。
机械设计基础课程设计(一)指导书
机械原理课程设计指导书机械原理课程设计说明书姓名班级学号时间年月指导教师第一章概论一．机械原理课程设计的目的机械原理课程设计是继机械原理课程的课堂理论教学之后，面向学生设置的一项实践性教学环节。
机械原理课程设计以机械制图、数学、物理、理论力学、金属工艺学、计算机语言等先修课和金工实习为基础，在机械原理课程所探讨的常用机构的分析、综合基本理论方法指导下，采取教师引导与学生个人独立思考相结合的方式，通过对整部机器的运动和动力学设计的训练，以期达到下述几项主要目的：1）初步培养学生综合应用各学科理论，进行机器工作原理设计，机构选型和机器总体设计的能力。
2）提高学生在机构的分析与综合方面的熟练程度。
3）培养学生运用计算机辅助机械设计的能力。
4）让学生接触机械设计方面的感性知识，使他们对机械设计的一般过程和步骤有初步的了解。
5）提高学生计算、绘图、使用技术资料和计算机的熟练程度；锻炼他们独立工作，了解实际问题的能力。
二.机械原理课程设计的内容和方法1.机械原理课程设计的内容为培养具有独立设计能力的人才创造条件，机械原理课程设计的内容应包括：机械传动方案的选择与设计；机械的运动分析与设计；机械的动力分析与设计三个方面，所以机械原理课程设计的选题应当注意到：一定程度的综合性和完整性——应包括三种基本机构（如连杆机械、凸轮机构、齿轮机构）的分析与综合；一定程度的自动化——应具有多个执行机构的运动配合关系，包括运动循环图的分析与设计；一定程度的深度和广度——应较全面而综合地应用机械原理的基本理论、基本知识和基本技能，以使学生在机械设计技术工作的适应能力和开发创造能力方面受到初步实践性的训练。
2．机械原理课程设计的方法课程设计的方法原则上可分为两大类：（1）图解法运用基本理论中的基本关系式，用图解的方法将其结果确定出来，并清晰地以线图的形式表现在图纸上，有直观、简单、可检查解析计算正确与否等特点，对于简单机构的分析与综合问题，其优点更为明显。
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（3）掌握链传动的安装布置和张紧。
（4）了解滚子链传动的设计计算方法。
7.齿轮传动
（1）了解齿轮传动的特点及应用；掌握不同条件下齿轮传动的失效形式、设计准则、强度计算方法。
（2）理解齿轮计算公式中 、 、 、 、 、 、 等系数的基本含义和选取原则，掌握减小 、 的措施。
（4）掌握滑动螺旋传动的设计计算方法。
4.键、花键、无键连接和销连接
（1）了解键连接的类型及应用特点；掌握键的主要类型及尺寸的选择方法。
（2）了解花键连接的类型、特点及应用。
5.带传动
（1）了解带传动的类型、特点及应用场合。
（2）掌握带传动的工作原理、受力分析、弹性滑动及打滑等基本理论。
（3）了解带传动的失效形式及设计准则。
（4）熟悉液体动力润滑径向滑动轴承的相关参数（ 、 、 、 、 、 、 ）的基本含义及其变化对承载能力的影响。
（5）熟悉滑动轴承热平衡计算。
10.滚动轴承
（1）熟悉滚动轴承的主要类型、性能特点及代号，并能根据应用条件正确选择轴承的类别。
（2）掌握滚动轴承的有关参数（Lh、C、C0、P）的基本含义。
（3）熟练掌握滚动轴承寿命计算的方法和步骤，重点是角接触球轴承和圆锥滚子轴承的径向载荷Fr、轴向载荷Fa的计算和轴承寿命计算。
（4）掌握教材中有关线图及数表的查询方法。
3.螺纹连接和螺旋传动
（1）掌握螺纹及螺纹连接件的类型、特性、标准、结构、应用场合及有关的防松方法。
（2）能正确进行螺栓组的受力分析并进行螺栓尺寸的计算及类型、规格的选用。
（3）在受拉伸载荷或受倾覆力矩的紧螺栓连接中，能用螺栓连接的受力变形线图分析说明降低螺栓刚度、增大被连接件刚度及增大预紧力可以提高螺栓抗疲劳能力。
2.机械零件的强度
（1）掌握疲劳曲线及极限应力曲线的意义及用途；能根据材料的几个基本力学性能（σB、σs、σ-1、σ0）及零件的几何特性，绘制零件的极限应力线图。
（2）掌握单向稳定变应力的机械零件疲劳强度计算方法：① r=常数；②σm=常数；③σmin=常数。了解应力等效转化的概念。
（3）熟悉疲劳损伤累积假说（Miner法则）的意义及其应用方法。
考试科目：833机械设计（一）
适用专业：机械制造及其自动化、机械设计及理论
一、复习要求
要求考生熟悉通用机械零件的基本知识，掌握通用机械零件的设计原理、方法和机械设计的一般规律，具有综合运用所学知识设计通用零件和简单机械的能力。
二、主要复习内容
1.绪论
（1）了解课程的内容、性质与任务。
（2）掌握有关的机械设计基本概念。
（4）熟悉带的应力计算及其变化规律。
（5）掌握带传动的参数选择。
（6）熟悉带传动的张紧方法及措施。
6.链传动
（1）了解链传动的工作原理、特点及应用；掌握链传动的“多边形效应”，即链传动的运动不均匀性及动载荷是如何产生的，可采取什么措施（如改变链轮齿数、转速、链条节距等）以改善链传动的运动不均匀性及动载荷。
（3）熟练掌握直齿轮传动、斜齿轮传动、锥齿轮传动在受力分析（各分力的大小、方向）和强度计算方面的异同之处。
（4）掌握齿轮传动中有关参数（m、z、a、b、β）等对齿轮传动强度的影响。
8.蜗杆传动
（1）了解蜗杆传动的特点及失效形式；正确选用蜗杆、蜗轮的材料；掌握确定许用应力的方法。
（2）掌握蜗杆传动的受力分析（各分力的大小、方向）。
（3）熟悉闭式蜗杆传动热平衡计算。
（4）掌握蜗杆头数z1、导程角 、直径系数q等参数的选取方法。
9.滑动轴承
（1）了解滑动轴承的特点和应用场合。
（2）掌握不完全液体滑动轴承的设计准则及设计方法。
（3）熟练掌握流体动力润滑径向滑动轴承的工作原理；掌握流体动力润滑的基本方程及分析形成流体动压油膜的必要条件。
（3）掌握轴的四种强度计算方法，熟悉各自的计算特点和适用场合。
三、考试题型与试题总分
是非题、选择题、简答题、作图题、分析计算题和结构题等。试题总分为150。
四、考试时间和形式
考试时间为3小时，采取闭卷笔试考试，可带计算器。
（4）掌握滚动轴承装置的设计（包括考虑轴承的固定、调整、预紧、润滑、密封、装拆等）。
11.联轴器和离合器
（1）了解常用联轴器和离合器的主要类型、结构特点和用途。
（2）掌握常用联轴器的正确选择和计算方法。转轴、心轴和传动轴的载荷和应力的特点。
（2）熟练掌握进行轴的结构设计方法（轴上零件的轴向和周向定位方法）；对错误的结构设计能进行辨别和改正。