东北大学机械设计习题及答案

第八章 机械设计概述一、判断题（正确 T ，错误 F ）1. 强度是指零件抵抗整体断裂、表面接触疲劳及塑性变形的能力。

强度准则是零件设计中最基本的准则。

（ ）2. 变应力只能由变载荷产生。

（ ）3. 两接触的金属表面存在相对运动时，就会由于摩擦而产生磨损，因此磨损总是有害的。

（ ）4. 钢制零件采用热处理办法来提高其刚度是非常有效的。

（ ）5. 使零件具有良好的工艺性，应合理选择毛坯，结构简单合理，规定适当的制造精度和表面粗糙度。

（ ）二、单项选择题1. 循环特性1-=r 时的应力是（ ）。

A 对称循环变应力B 脉动循环变应力C 非对称循环变应力D 静应力2. 外形复杂，结构尺寸大，生产批量大的零件的毛坯宜采用（ ）加工工艺。

A 铸造B 锻造C 焊接D 轧制3. 两个等宽的圆柱体接触，其直径212d d =，弹性模量212E E =，则其接触应力值为（ ）。

A 218σσ= B 214σσ= C 212σσ= D 21σσ=4. 合金钢对应力集中的敏感性比碳钢（ ）。

A 小B 大C 相等D 不一定三、填空题1. 机械零件设计计算的最基本计算准则是_________________________________ 。

2. 机械零件的主要失效形式有 _________、_________、________、__________和__________。

3. 在静应力作用下，塑性材料的极限应力为___________，脆性材料的极限应力为___________。

4. 在静载荷作用下的机械零件，不仅可以产生___________应力，也可能产生___________应力。

5. 零件危险截面处的几何突变、截面尺寸的大小和表面状态等均影响零件的疲劳强度，因此，在机械零件的疲劳强度计算中，引入了________________、________________和________________来 对材料的疲劳极限加以修正。

四、简答题1. 试述机械零件的功能失效的含义，并举出两个例子。

2. 简述机械零件的主要失效形式有哪些？主要计算准则有哪些？3. 试述机械零件的强度的含义，写出其一般表达式，并解释式中各变量的含义。

4. 稳定变应力的五个基本参量指什么？若某零件所有最大应力MPa 300max =σ，最小应力MPa 120min -=σ，试求其他三个参量。

第九章 联接一、判断题（正确 T ，错误 F ）1. 三角螺纹比梯形螺纹效率高，自锁性差。

（ ）2. 受相同横向工作载荷的螺纹联接中，采用铰制孔用螺栓联接时的螺栓直径通常比采用普通螺栓联接的可小一些。

（ ）3. 铰制孔用螺栓联接的尺寸精度要求较高，不适合用于受轴向工作载荷的螺栓联接。

（ ）4. 双头螺柱联接不适用于被联接件太厚，且需要经常装拆的联接。

（ ）5. 螺纹联接需要防松是因为联接螺纹不符合自锁条件v ρλ≤。

（ ）6. 松螺栓联接只宜承受静载荷。

（ ）7. 紧螺栓联接在按拉伸强度计算时，将拉伸载荷增加到原来的1.3倍，这是考虑螺纹应力集中的影响。

（ ）8. 螺栓强度等级为6.8级，则该螺栓材料的最小屈服极限为680 N/mm 2。

（ ）9. 受轴向工作载荷的紧螺栓联接的剩余预紧力必须大于0。

（ ）10. 平键是利用键的侧面来传递载荷的，其定心性能较楔键好。

（ ）11. 平键的截面尺寸是按照所在轴的直径选择的，如强度角和发现不行，则应加轴的直径以便加大键的截面尺寸。

（ ）12. 同一键联接采用两个平键时应180°布置，采用两个楔键时应120°布置。

（ ）13. 销联接只能用于固定联接件间的相对位置，不能用来传递载荷。

（ ）14. 花键联接中，花键的尺寸按所在轴径根据标准选择。

（ ）15. 采用过盈联接的轴和毂，即使载荷很大或有严重冲击，也不能与键配合使用。

（ ）二、单项选择题1. 用于联接的螺纹牙型为三角形，这是因为（ ）。

A 压根强度高，自锁性能好B 传动效率高C 防振性能好D 自锁性能差2. 螺纹的牙型角为α，螺纹中的摩擦角为ρ，当量摩擦角为v ρ，螺纹升角伟为λ，则螺纹的自锁条件为（ ）。

A αλ≤B αλ>C v ρλ≤D v ρλ>3. 用于薄壁零件联接的螺纹，应采用（ ）。

A 三角形细牙螺纹B 梯形螺纹C 锯齿形螺纹D 多线的三角形粗牙螺纹4. 在受预紧力的紧螺栓连接中，螺栓危险截面的应力状态为（ ）。

A 纯扭剪B 简单拉伸C 弯扭组合D 拉扭组合5. 当铰制孔用螺栓组联接承受横向载荷时，该螺栓组中的螺栓（ ）。

A 必受剪切力作用B 必受拉力作用C 同时受到剪切和拉伸D 即可能受剪切，也可能受挤压作用6. 在受轴向变载荷作用的紧螺栓联接中，为提高螺栓的疲劳强度，可采用的措施是（ ）。

A 增大螺栓刚度，减小被联接件刚度B 减小螺栓刚度，增大被联接件刚度C 增大螺栓刚度，增大被联接件刚度D 减小螺栓刚度，减小被联接件刚度7. 计算紧螺栓联接时的拉伸强度时，考虑到拉伸与扭转的复合作用，应将拉伸载荷增加到原来的（ ）倍。

A 1.1B 1.25C 1.3D 1.48. 在螺栓联接中，有时在一个螺栓上采用双螺母，其目的是（ ）。

A 提高强度B 提高刚度C 防松D 减小每圈螺纹牙上的受力9. 在同一螺栓组中，螺栓的材料、直径和长度均应相同，这是为了（ ）。

A 受力均匀B 便于装配C 外形美观D 降低成本10. 预紧力为p Q 的单个紧螺栓联接，受到轴向工作载荷F 作用后，螺栓受到的总拉力Q （ ）F Q p +。

A 大于B 等于C 小于D 大于或等于11. 若要提高受轴向变载荷作用的紧螺栓的疲劳强度，可采用（ ）。

A 在被联接件间加橡胶垫片B 增大螺栓长度C 采用精制螺栓D 加防松装置12. 在螺栓联接设计中，若被联接件为铸件，则有时在螺栓孔处制作沉头座孔或凸台，其目的是（ ）。

A 避免螺栓受附加弯曲应力作用B 便于安装C 为安装防松装置D 为避免螺栓受拉力过大13. 有一单个紧螺栓联接，要求被联接件接合面不分离。

已知螺栓与被联接件的刚度相同，螺栓的预紧力为p Q ，当对联接施加轴向载荷，使螺栓的轴向工作载荷F 与预紧力p Q 相等时，则（ ）。

A 被联接件发生分离，联接失效B 被联接件即将发生分离，联接不可靠C 联接可靠，但不能在继续加载D 联接可靠，只要螺栓强度够，可继续加载14. 普通平键的剖面尺寸h b ⨯通常根据（ ）从标准中选取。

A 传递的转矩B 传递的功率C 轮毂的长度D 轴的直径15. 普通平键联接工作时，键的主要失效形式为（ ）。

A 键受剪切破坏B 键侧面受挤压破坏C 剪切和挤压同时产生D 磨损和键被剪断16. 采用两个普通平键时，为使轴与轮毂对中良好，两键通常布置成（ ）。

A 相隔180°B 相隔120°~130°C 相隔90°D 在轴的同一目线上17. 平键B20×80 GB1096-79中，20×80表示（ ）。

A 键宽×轴径B 键高×轴径C 键宽×键长D 键宽×键高18. （ ）不能列入过盈配合联接的优点A 结构简单B 工作可靠C 能传递很大的转矩和轴向力D 装配很方便19. （ ）宜用于盲孔或拆卸困难的场合。

A 圆柱销B 圆锥销C 带有外螺纹的圆锥销D 开尾圆锥销三、填空题1. 螺纹联接的自锁条件是_____________________________________________________________。

2. 螺纹联接防松的实质是_____________________________________________________________。

3. 在螺纹联接中，采用悬置螺母或环槽螺母的目的是_____________________________________。

4. 普通紧螺栓联接，受横向载荷作用，则螺栓受___________应力和___________应力。

5. 平键联接中的静联接的主要失效形式为_______________，动联接的主要失效形式为________________；所以，通常只进行键联接的____________强度或____________计算。

四、简答题1. 螺纹联接有哪些基本类型？各适用于什么场合？2. 为什么螺纹联接常需要防松？按防松原理，螺纹联接的防松方法可分为哪几类？试举例说明。

3. 提高螺栓联接强度的措施有哪些？4. 对于受轴向变载荷作用的螺栓，可以采用哪些措施来减小螺栓的应力幅？5. 联接的作用是什么？联接一般分为可拆联接和不可拆联接，何为可拆联接？何为不可拆联接？对于可拆联接和不可拆联接分别举出三个例子。

存在既能做成可拆联接，又能做成不可拆联接的联接形式吗？如果有，请举例。

五、计算题1. 图示钢板用四个普通螺栓联接，螺栓许用拉应力为[]2N/mm 160=σ，允许传递的横向载荷 N 21000=R ，被联接件接合面的摩擦系数20.f =，可靠性系数21.K f =，试求螺栓的最小直 径。

2. 图示为一圆锯片，锯片直径mm 600=D ，用螺母将其夹紧在压板中间，若锯外圆的工作阻力N 400=t F ，压板和锯片间的摩擦系数12.0=f ，压板的平均直径m m 1501=D 。

可靠性系数2.1=f K ，许用应力为[]2N/m m 90=σ，试确定轴端螺纹小径。

题1图 题2图3. 有一气缸盖与缸体凸缘采用普通螺栓联接（如图所示），已知气缸中的压力在0~2 MPa 之间变化，气缸内径mm 500=D ，采用24个普通螺栓联接。

为保证气密性要求，剩余预紧力F .Q p 81='（F 为螺栓的轴向工作载荷）。

螺栓材料的许用拉伸应力[]MPa 120=σ，许用应力幅[]MPa 20=a σ。

选用铜皮石棉垫片，螺栓相对刚度80.C C F L L =+。

设计此螺栓组联接。

4. 在图示的夹紧联接中，柄部承受载荷N 2000=Q ，轴径mm 60=d ，在和到轴径中心的距离mm 200=L ，螺栓中心到轴径中心距离mm 50=l ，轴与毂配合面之间的摩擦系数150.f =，可靠性系数21.K f =，螺栓材料的许用拉伸应力[]2N/mm 100=σ。

试确定联接螺栓的最小直径。

题3图 题4图5. 某普通螺栓联接中，螺栓所受预紧力为p Q ，轴向工作载荷为F ，剩余预紧力为/p Q ，螺栓总拉力为Q ，螺栓刚度为L C ，被联接件刚度为F C ，F C C C F FL L +=∆。

试分析：（1）画出受轴向工作载荷的紧螺栓联接工作时的力——变形关系图。