机械设计习题

机械设计习题集目录第一章绪论一、分析与思考题第二章机械零件的工作能力和设计准则一、分析与思考题二、选择与填空题第三章机械零件的疲劳强度一、分析与思考题二、设计计算题第四章摩擦、磨损及润滑概述一、分析与思考题第五章螺纹联接和螺旋传动一、分析与思考题二、选择与填空题三、设计计算题四、结构分析题第六章键、花键、无键联接和销联接一、分析与思考题二、选择与填空题三、设计计算题四、结构设计与分析题第七章带传动一、分析与思考题二、选择与填空题三、设计计算题第八章齿轮传动一、分析与思考题二、选择与填空题三、计算题(一)五、计算题(二) 第九章蜗杆传动一、分析与思考题二、选择题与填空题三、设计计算题第十章链传动一、分析与思考题二、选择题三、计算题第十一章轴一、分析与思考题二、选择题与填空题三、设计计算题第十二章滑动轴承一、分析与思考题二、选择与填空题三、设计计算题第十三章滚动轴承一、分析与思考题二、选择与填空题三、设计计算题第十四章联轴器和离合器一、分析与思考题二、选择与填空题三、设计计算题第十五章弹簧一、分析与思考题二、选择与填空题三、设计计算题自测题自测题第一章绪论一、分析与思考题1–1 机械设计的内容和一般程序是什么？其各阶段大致需要完成哪些任务？ 1-2 什么是零件什么是构件什么是部件1-3 为什么说机械零件是组成机器的基本要素？根据什么原则把机械零件划分为通用零件和专用零件？什么叫做一般尺寸和参数的通用零件？ 1-4 试述机械零件设计的一般步骤。

1–5 机械零件的主要失效形式有哪些？什么是机械零件的工作能力？工作能力准则有哪些？1-6 何谓工作载荷、名义载荷和计算载荷？名义载荷与计算载荷有何关系？ 1-7 降低机器成本主要有哪些措施？1-8 何谓机械零件的失效？何谓机械零件的工作能力？第二章机械零件的工作能力和设计准则一、分析与思考题2-1 什么是机械零件的失效？机械零件的主要失效形式有那些？试结合日常接触的机械举出其中几种零件的失效形式并分析其原因。

2-2 安全系数选择时应该考虑那些方面的因素？2-3 什么是静载荷、变载荷，静应力和变应力？试举出两个机械零部件在工作时受静载荷作用而产生变应力的例子。

2-4稳定循环变应力的ζmin，ζmax，ζa，ζm，γ五个参数分别代表什么？试列出根据已知零件的ζmin，ζmax 计算ζa，ζm及γ的公式。

2-5 怎样区分表面挤压应力和表面接触应力？试说明两圆柱体接触应力计算公式ζHmin= FnL1/11/2(11)/E1(12)/E222中各符号的意义。

二、选择与填空题2-6 安全系数选择时，应考虑_______、_______、和_______三方面因素。

2-7 材料的无限寿命是指_______下的寿命，其有限寿命是指在_______下的寿命。

2-8 机械零件的应力集中系数仅对_______有影响，对_______没有影响。

2-9 一般说，机械零件的表面精读越_______，应力集中越严重；表面硬度越_______，疲劳强度越低。

2-10 图示某旋转轴直径d=80mm，受径向力F=2Kn,跨距L=2m。

试计算A点的最大、最小弯曲正应力max、min，应力幅，平均应力m和循环特征系数r，并画出其变应力图谱。

第三章机械零件的疲劳强度一、分析与思考题3-1 试述金属材料的疲劳断裂过程。

3-2 试根据材料的疲劳曲线，说明什么叫循环基数N0，条件疲劳极限ζrN和疲劳极限ζr，并根据疲劳曲线方程导出ζrN的计算式。

3-3 影响机械零件疲劳强度的主要因素有哪些？原因是什么？为什么影响因素中的Kζ、εζ、β只对变应力的应力幅部分有影响？3-4如何绘制考虑Kζ、εζ和β影响的极限应力图？它有何用途？二、设计计算题3-5 某合金钢材制成的零件，其材料性能为：800MPa1450MPa$s,,。

已知工作应力为min80MPa，max280MPaK，应力变化规律为r=常数，弯曲疲劳极限的综合影响系数。

若设计安全系数是 S=，并按无限寿命考虑，试用解析法校核该零件是否安全。

3-8 某试件材料的应力循环基数N0＝5106次，ζ-1＝170Mpa，m＝9。

试问：当工作应力ζN ＝300Mpa时，试件寿命为多少？绘制试件的lgζ—lgN图。

3-9 某零件材料在N0＝510次时，ζ-1＝300Mpa，m＝9。

若零件在ζ1＝500Mpa下工作n1＝10次，在ζ2＝400Mpa 下工作n2＝410次。

试问：若又在ζ3＝350Mpa下工作，允许工作多少次？$第四章摩擦、磨损及润滑概述一、分析与思考题4-1 试述摩擦，磨损，润滑对现代机器设计有何意义？4-2 各种磨擦状态与摩擦系数及摩擦特性曲线有何关系？ 4-3 在工程中，常用金属材料副的摩擦系数是如何得来的 4-4 零件的正常磨损分为几个阶段？每阶段各有何特点？4-5 润滑油，润滑脂各有何主要性能指标？如何理解粘度的概念？4-6 润滑油常用的粘度单位有几种？彼此之间如何换算？压力，温度对粘度有何影响？第五章螺纹联接和螺旋传动一、分析思考题5-1 螺母材料选择与螺栓有何不同？为什么？5-2 为什么螺纹联接常需要防松？防松的实质是什么？有哪几类防松措施？5-3 在螺栓联接中，螺纹牙间载荷分布为什么会出现不均匀现象？常用哪些结构形式可使螺纹牙间载荷分布趋于均匀？5-4 常用螺纹有哪几种类型各用于什么场合对联接螺纹和传动螺纹的要求有何不同4465-5 简述提高螺纹联接强度的四种措施：5-6 试述螺纹升角ψ和牙型角α与联接的自锁性和传动的效率之间的关系。

5-7 螺纹联接中摩擦防松、机械防松装置各有哪几种？。

5-8 计算普通螺栓联接时，为什么只考虑螺栓危险截面的拉伸强度，而不考虑螺栓头、螺母和螺纹牙的强度5-9 滚动螺旋传动与滑动螺旋传动相比较，有何优缺点二、选择与填空题5-10 普通螺纹的公称直径指的是螺纹的__________，计算螺纹的摩擦力矩时使用的是螺纹的_______，计算螺纹危险截面时使用的是螺纹的_______ 。

5-11 若螺纹的直径和螺纹副的摩擦系数一定，则拧紧螺母时的效率取决于螺纹的__________和__________。

5-12 紧螺栓联接受轴向外载荷。

假定螺栓的刚度Cb 与被联接件的刚度Cm相等，联接的预紧力为F0，要求受载后接合面不分离，当外载荷F等于预紧力F0时，则_______________。

(1)被联接件分离，联接失效(2)被联接件即将分离，联接不可靠(3)联接可靠，但不能继续再加载(4)联接可靠，只要螺栓强度足够，还可以继续加大外载荷F 5-13 螺栓的材料性能等级标成级，其数字代表_______ 。

(1)对螺栓材料的强度要求；(2)对螺栓的制造精度要求；(3)对螺栓材料的刚度要求；(4)对螺栓材料的耐蚀性要求。

三、设计计算题5-14 图示螺栓连接中采用2个M20的螺栓，其许用拉应力为=160Mpa，被连接件结合面的摩擦系数=，若考虑摩擦传力的可靠系数kf=，试计算该连接允许传递的静载荷FQ。

图5—3—15-15 如图所示支承杆用三个M12铰制孔螺栓联接在机架上，若螺杆与孔壁的挤压强度足够，试求作用于该悬壁梁的最大作用力F。

图5—3—25-16 图示一圆盘锯片用一个M20的螺纹联接夹紧，锯片和锯盘的摩擦系数us，螺纹轴的许用拉应力144MPa，若切削力F1280N，螺栓强度是否足够？图5—3—35-17 如图凸缘联轴器，用六个普通螺栓联接，螺栓分布在D=100mm的圆周上，接合面摩擦系数f=，防滑系数KS=，若联轴器传递扭矩为150N2m，试求螺栓螺纹小径。

图5—3—45-18 如图所示的气缸盖连接中，已知：气缸中的压力在0到间变化，气缸内径D=250mm，螺栓分布圆直径D0=346mm，凸缘与垫片厚度之和为50mm。

为保证气密性要求，螺栓间距不得大于120mm。

试选择螺栓材料，并确定螺栓数目和尺寸。

图5—3—5 四结构分析题5-19 请指出图5—4—1所示结构错误或设计不合理的地方，并改正。

8-2-8 有两个标准直齿圆柱齿轮，齿轮1的模数m1=5mm，齿数zl=30；齿轮2的模数m2=3mm，齿数z2=50，则齿形系数和应力校正系数的乘积YFa1YSa1_________YFa2YSa2。

(1)大于 (2)等于 (3)小于 (4)不一定大于、等于或小于8-2-9 齿轮的弯曲疲劳强度极限σFlim和接触疲劳强度极限σHlim是经持久疲劳试验并按失效概率为_________来确定的，试验齿轮的弯曲应力循环特性为__________________循环。

8-2-10 在齿轮传动中，为减少动载，可采取的措施是。

①改用好材料；②提高齿轮制造精度；③降低润滑油粘度；④加大模数8-2-11. 在齿轮传动中，为改善齿端偏载现象，可采取的措施之一是。

①增加齿宽；②将齿轮轮齿作成鼓形齿；③把齿轮悬臂布置；④加大齿面硬度8-2-12. 直齿和斜齿圆柱齿轮组成的减速器，为使传动平稳，应将直齿圆柱齿轮布置在。

①高速级；②低速级；③高速级或低速级；④哪一级，无法判断。

8-2-13.一对齿轮传动,已知z1z2, HB1>HB2,则轮齿的许用接触应力[H1 ] [H2.]①大于②等于③小于8-2-14.图示圆锥齿轮传动中 z1主动,转向如图,单向转动,则在传力过程中,齿轮2工作齿面上的接触应力为变应力，齿根的弯曲应力为变应力。

①对称循环②脉动循环③不对称循环Z1 Z3 Z28-2-15为提高齿轮接触疲劳强度应______________。

1) 分度圆直径不变条件下增大模数 2)增大分度圆直径3) 分度圆直径不变条件下增加齿数4)减小齿宽8-2-16为了提高齿根弯曲强度应_________。

1) 增大模数 2)增大分度圆直径 3)增加齿数 4) 减小齿宽8-2-17一减速齿轮传动，主动轮1和从动轮2的材料和热处理要求均相同，工作时，两轮齿根危险剖面上的弯曲应力____________。

1) σFl>σF2 2) σFlYFa2 3) YFa1=YFa28-2-20在圆柱齿轮传动中，常使小轮齿宽b1略大于大轮齿宽b2，其目的是________。

1) 提高小轮齿面接触强度2)提高小轮齿根弯曲强度 3)补偿安装误差，以保证全齿宽接触 4)减少小齿轮载荷分布不均8-2-21齿轮传动中，小轮齿面硬度与大轮齿面硬度差，应取____________较合理。

1)30~50HBS 2) 0 3)小于30HBS 4)大于30HBS8-2-22选择齿轮毛坯的形式时，主要考虑________。

1)齿宽 2)齿轮直径 3)齿轮在轴上的布置位置 4)齿轮精度8-2-23 将材料为45钢的齿轮毛坯加工成为6级精度的硬齿面直齿圆柱外齿轮，该齿轮制造工艺顺序应是_______________为宜。