机械设计期末考试题

机械设计习题集一、填空题3．机械设计中的失效是指，常见的失效形式有、和。

4．静应力强度计算时，塑性材料的极限应力为，脆性材料的极限应力为，而变应力强度计算时，材料的极限应力为。

4．在静载荷作用下的机械零件，可能产生的是应力，也可能产生的是应力。

5．影响零件疲劳强度的因素主要是、、，且由试验知只对影响。

6．对高强度钢制造的零件，必须特别注意减少和。

7．按摩擦状态不同，摩擦可分为、、、四种。

8．图示板A用4个铰制孔螺栓固定在板B上，受力F，其中螺栓受力最大。

或者9．用于连接的螺纹应采用螺纹，其原因。

10．受轴向工作载荷的紧螺栓连接，螺栓和被连接件的刚度分别为CL和CT,其预紧力QP，则残余预紧力为。

10．拧紧螺母时，螺栓的横截面产生应力和应力。

11．变载荷下工作的紧螺栓连接，当螺栓总拉力F。

不变的情况下，减小螺栓长度而不改变直径，螺栓的应力幅将，其连接强度将。

12．螺纹联接防松的关键是，按工作原理，主要分为防松、防松和防松。

13．对于承受变载荷的受拉螺栓连接，在工作载荷和残余预紧力不变的情况下，通过和可以达到减小应力幅的目的。

14．平键连接的主要失效形式为。

15．键连接中，和用于动连接。

当轴向移动距离较大时，宜采用，其失效形式为。

16．在平键连接中，静连接应验算强度，动连接应验算强度。

17．齿轮的齿面接触疲劳强度计算通常以为计算点。

18．计算齿轮强度时引进的寿命系数ZN和YN 的原因是。

19．有一对直齿圆柱齿轮传动m＝4，Z1＝25，Z2＝75；若另一对齿轮m＝2，Z1＝50，Z2＝150，当两对齿轮齿宽及其它条件相同时，则两对齿轮的接触强度；弯曲强度。

20．齿形系数YFa是表示；它的大小与有关，与无关，YFa越小，抗弯强度越。

21．为防止齿轮轮齿疲劳折断，除进行齿根弯曲疲劳强度计算外，还可采取的两种措施是：和。

22．在圆柱齿轮传动中，齿轮直径不变而减小模数，则轮齿的弯曲强度，接触强度将；传动平稳性将。

23．一对齿轮啮合，齿面接触应力，齿根弯曲应力。

24．设计一对圆柱齿轮传动时，通常把小齿轮的宽度做得比大齿轮宽一些，其主要原因是。

25．设计某减速器齿轮传动（齿面硬度HB S≤350），则该齿轮应按设计，按校核。

26．在一个减速器中，有一对齿轮的齿面硬度HBS＞350，其主要失效形式是；其设计准则是。

27．斜齿圆柱齿轮传动螺旋角常用的范围是，螺旋角太小则，螺旋角太大则。

28．斜齿圆柱齿轮传动中，螺旋角β过小，会使得，β过大又会使得；在设计过程中，β的取值应为；两齿轮的可通过调整β来圆整。

29．在圆柱蜗杆传动的参数中，、和为标准值，、必须取整数。

30．在蜗杆传动中，规定特性系数q（或选刀系数）主要是为了。

31．阿基米德蜗杆传动正确啮合条件是、和。

32．带传动工作时受、和应力，最大应力发生在。

当时会产生打滑现象，该现象一般发生在。

33．V型带传动的传动比随的变化而变化。

34．带传动正常工作时传动比不恒定的原因是由于，带传动的主要失效形式是和，故设计准则是。

35．带传动的弹性滑动是由产生的，可引起、等后果，可以通过来降低。

36．带传动的设计准则是。

37．带传动中，限制小带轮的最小直径是因为，限制带传动过大的传动比是因为。

38．选择V型三角带型号的依据是和。

39．V型带传动设计中最后算出的中心距a与初选中心距a。

不一致，这是由于。

40．套筒滚子链传动具有和，因此一般用于低速级传动。

41．根据载荷性质的不同，轴可分为、和。

42．在轴的结构设计中，起定位作用的轴肩处的圆角半径应该轴配合轮毂孔的倒角。

该段轴的长度应比轮毂长度2～3mm。

43．按弯扭组合应力校核轴的强度时，当量弯矩的计算中α是根据而引入的应力折合系数；对于不变的转矩，α＝；对于对称循环的转矩，α＝。

44．对于单向运转的转轴，进行疲劳强度校核时，其弯曲应力应按循环应力考虑；而扭转剪应力通常按循环应力考虑。

45、7309C轴承的精度等级是；类型是；直径及宽度系列是；轴承内径是。

46．与滚动轴承7118相配合的轴颈尺寸是mm。

47．从手册中查出某滚动轴承的基本额定动载荷值为：C＝38500N，其含义是。

48．滚动轴承的基本额定寿命是指。

基本额定动载荷是表示。

49．在基本额定动载荷作用下，滚动轴承可以工作转而不发生点蚀失效，其可靠度为。

50．载荷一定的角接触球轴承当工作转速由850r/min下降为425r/min时，其寿命是原来的。

51．轴的支承结构型式有三种、、和。

52．滚动轴承预紧的目的是；预紧结构的原则是。

53．滚动轴承常用密封方法有和两种。

54．设计联轴器时，在确定类型后，选择具体型号应考虑：、、。

三、简答题1．简述提高机械零件疲劳强度的措施有哪些？2．常用的联接螺纹为什么采用三角形螺纹？而梯形螺纹则用于传递动力和运动？3．图示两种传动方案中，哪种方案较合理？试分析说明原因。

4．简述带传动中的弹性滑动和打滑的异同点。

5．简述带传动产生弹性滑动的主要原因，它会引起什么后果？6．圆柱齿轮设计中，齿数和模数的选择原则是什么？7．简述齿轮传动的主要失效形式及其设计计算准则。

8．简述齿轮传动中，为什么两齿轮齿面要有一定的硬度差？9．某一普通V带传动装置工作时可有两种输入转速：300r/min和600r/min，若传递的功率不变，试问：该带传动应按哪一种转速设计？为什么？10．螺纹连接的防松方法，按其工作原理可分为哪几种？针对每一种试举一例。

四、综合分析题1．如图传动系统中，1、5为蜗杆，2、6为蜗轮，3、4为斜齿轮，7、8为直齿圆锥齿轮。

已知蜗杆1为主动，锥齿轮8转动方向如图。

（1）斜齿圆柱齿轮3、4和蜗轮2、6的旋向；（2）标注出蜗杆1的转动方向；（3）标出Ⅱ轴上各齿轮的受力图。

2．图示为一手动绞车的传动示意图，（斜齿轮－蜗杆传动），重物Q；钢丝绳绕在D＝200mm的卷筒上，卷筒与蜗轮4联为一体。

已知斜齿轮的传动比i12＝3，蜗杆传动的传动比i34＝50，设蜗轮传动的效率η＝0.4，其余功率损失忽略不计。

（1）已知蜗杆3旋向如图，试确定蜗轮的旋向；（2）提升重物时，在轴1上用箭头表示出手柄的转动方向；（3）为使轴Ⅱ上的轴向力最小，在图示画出两个斜齿轮的旋向；（4）提升重物时，在图中标出蜗杆3所受各力的方向；（5）若Q＝21KN，要匀速提升重物，则加在手柄上的切向力F至少需要多大？3．用图示传动装置提升重物，试分析确定：（1）为使轴Ⅱ上蜗杆的轴向力Fa4与斜齿轮的轴向力Fa3部分抵消，试确定蜗杆、蜗轮和各斜齿轮的旋向；（2）标出轴Ⅱ上各啮合点处作用力；（3）在图中标出斜齿轮、蜗杆及电机的转向。

3 44、在图示轮系中，已知轴1的转向，1、2为一对锥齿轮，3、4为一对斜齿轮，5、6为蜗杆传动，蜗轮6上悬挂一重物。

现要重物上升，且要轴Ⅲ上的轴向力能相互抵消一部分。

（1）确定Ⅱ、Ⅲ轴的转向；（2）确定3、4、5、6齿轮的旋向；（3）画出Ⅲ轴上各齿轮的受力方向。

5．图示为某直齿圆锥－斜齿轮二级减速器简图，此减速器用于重载、中速。

其输入轴I轴的转向如图所示。

试问：（1）此减速器中斜齿轮宜选齿面为宜，轮齿材料可以是，轮齿的主要失效形式为，故先按设计计算，求出参数，再按校核。

（2）请在简图上画出有利于改善轴II轴向受力情况的各斜齿轮的旋向。

（3)在图上画出锥齿轮2、斜齿轮3在啮合点处所受各分力的方向。

5 66．图示为提升重物的传动装置，蜗轮旋向为左旋。

试分析：（1）、为使轴II 所受轴向力最小，试在图中画出各斜齿轮的轮齿旋向和蜗杆的旋向。

（2）、画出轴II 上各齿轮在啮合点处的径向力、轴向力和圆周力的方向。

（3）、若斜齿轮采用软齿面齿轮传动，试述其设计准则。

（4）、按承载性质进行分类时，II 轴属于那种类型，简述其设计步骤。

7．图示为某两级斜齿轮减速器简图，此减速器用于重载、有冲击处。

其输入轴I 轴转速较高，转向如图所示。

斜齿轮1的螺旋角为15º，左旋。

试问：1)此减速器斜齿轮宜选 齿面为宜，轮齿的主要失效形式为 ， 故先按 设计计算，求出参数 ，再按 校核 。

2）请在简图上画出有利于改善轴II 轴向受力情况的各个齿轮的旋向。

3)在图上画出齿轮3指定点A 的受力图。

8、图示为二级减速器，已知轴I 为输入轴，轴Ⅲ为输出轴且转向如图所示，为使II 轴的轴向力尽可能小，试求：1、试在图中画出斜齿轮的轮齿旋向和各轴转向2、画出齿轮2、3在啮合点处的径向力、轴向力和圆周力的方向。

3、若齿轮采用软齿面齿轮传动，试述其设计准则。

4、按承载性质进行分类时，II 轴属于那种类型，简述其设计步骤。

五、计算题1．一转轴受规律性非稳定对称循环变应力如图所示，转轴工作的总时间t=300h ，转速n=150r/min ，材料为40Cr 调质，硬度为200HBS ，σ-1=388MPa ，（K σ）D =2.7。

[S σ]=1.3，循环基数N 0=107,m=9。

求寿命系数K N ，转化为等效稳定变应力时的疲劳极限σ-1e 和实际安全系数S σ，轴的强度是否满足要求？2．一零件用合金钢制成，其危险截面上的最大工作应力σmax =240MPa ，最小工作应力σmin =-40MPa ，该合金钢的机械性能σ-1=450MPa ，σs =800MPa ，ψσ=0.1，σb =900MPa 。

零件危险截面的系数为K σ=1.3，εσ=0.78，β=1，要求：t σ1D （1）绘制材料的简化极限应力图；（2）求极限值a σ'，m σ'，max σ'；（3）取[s]=1.3，校核此轴是否安全。

3．45钢经调质后的性能为σ-1=307MPa, m=9, No=5×106, 以此材料作试件进行实验, 先以对称循环变应力σ1=500MPa 作用104次，再以σ2=400N/mm2作用于试件，求还能循环多少次才会使试件破坏。

（要点分析：这是属于不稳定变应力作用下的疲劳强度计算问题，应根据疲劳损伤累积假说（Miner 定理）进行计算： 。

4．一个受弯曲稳定变应力作用的轴类零件，最大工作应力σmax ＝400MPa ，最小工作应力σmin ＝－100MPa ，已知材料的对称循环疲劳极限σ－1＝450MPa ，脉动循环疲劳极限σo ＝700MPa ，屈服极限σs ＝800MPa ， 试求：（1）绘制材料的简化极限应力图；（2）在简化极限应力图上标明工作应力点N ；（3）说明零件可能的失效形式。

5．液压缸盖螺栓组选用6个Ｍ16的螺栓。

若已知螺栓的小径d1=13.835ｍｍ，螺栓材料许用拉应力[σ]=110Mpa,液压缸直径D=150mm ，液压缸压强p=2Mpa ，预紧力Qp=11000N ，螺栓的相对刚度K L =0.8，进行下列计算：（1）、求单个螺栓所受的工作载荷Q 、总拉力Q 0和被联接件间的残余预紧力Qp ’；；（2）、校核螺栓的强度是否满足；（3）、按比例画出螺栓与被联接件间的受力变形图，并在图中标出螺栓和被联接件的初始变形量δL ，δT 和Qp ，Q ，Qp ’， Q 0。