机械设计习题选讲
《机械设计》习题集
《机械设计》习题集第一章绪论分析与思考题1-1机器的基本组成要素是什么1-2什么是零件什么是构件什么是部件试各举三个实例。
1-3什么是通用零件什么是专用零件试各举三个实例。
1-4机械设计课程研究的内容是什么第二章机械设计总论分析与思考题2-1一台完整的机器通常由哪些基本部分组成各部分的作用是什么2-2设计机器时应满足哪些基本要求设计机械零件时应满足哪些基本要求2-3机械零件主要有哪些失效形式常用的计算准则主要有哪些2-4什么是零件的强度要求强度条件是如何表示的如何提高零件的强度2-5什么是零件的刚度要求刚度条件是如何表示的提高零件刚度的措施有哪些2-6零件在什么情况下会发生共振如何改变零件的固有频率2-7什么是可靠性设计它与常规设计有何不同零件可靠度的定义是什么2-8机械零件设计中选择材料的原则是什么2-9指出下列材料的种类，并说明代号中符号及数字的含义：HTl50，ZG230-450，65Mn，45，Q235，40Cr，20CrMnTi，ZCuSnl0Pb5。
2-10机械的现代设计方法与传统设计方法有哪些主要区别第三章机械零件的强度一、选择与填空题3-1零件表面的强化处理方法有_________________、___________________、_________________等。
3-2零件的截面形状一定，当截面尺寸增大时，其疲劳极限值将随之____________。
(1)增高(2)不变(3)降低3-3机械零件受载时，在_____________________处产生应力集中，应力集中的程度通常随材料强度的增大而___________________。
3-4在载荷和几何形状相同的情况下，钢制零件间的接触应力_____________铸铁零件间的接触应力。
3-5两零件的材料和几何尺寸都不相同，以曲面接触受载时，两者的接触应力值__________。
(1)相等(2)不相等(3)是否相等与材料和几何尺寸有关二、分析与思考题3-6试举例说明什么零件的疲劳破坏属于低周疲劳破坏，什么零件的疲劳破坏属高周疲劳破坏。
机械设计基础_习题集(含答案)
B． ＜ F1 F2
C． ＝ F1 F2
38. 当两渐开线齿轮的中心距略有改变时，该对
齿轮的（ ）。
A．传动比和啮合角都不变 动比有变化，但啮合角不变
B．传
C．传动比不变，但啮合角有变化 D．传 动比和啮合角都有变化
39. 圆柱齿轮传动，当齿轮直径不变而适当减少 模数时，可以（ ）。
A．提高轮齿的弯曲强度 的接触强度
B．角接触
C．圆柱滚子轴承（N 型） 球轴承（51000）
D．推力
52. 6312 轴承内圈的直径是（ ）。
A．12mm D．60mm
B．312mm C ． 6312mm
53. 下列四种轴承中，（ ）必须成对使用。
A．深沟球轴承
B．圆锥滚子轴承
第
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10
页
共
69
页
33. 使渐开线齿廓得以广泛应用的主要原因之 一是（ ）。
A．中心距可分性 重合度大于 1
B．齿轮啮合
C．啮合角为一定值 两齿轮基圆公切线
D．啮合线过
34. 将材料为 45 钢的齿轮毛坯加工成为 6 级精 度硬齿面直齿圆柱外齿轮，该齿轮制造工艺顺
序应是（ ）。
A．滚齿、表面淬火、磨齿 齿、磨齿、表面淬火；
A．梯形螺纹 B．细牙三角螺纹
C．粗牙三角螺纹 D．矩形螺纹 2不5. 变用时铰，制螺孔栓用的螺直栓径联增接加两一块倍钢，板挤，压当应其力他将条减件 少为原来的（ ）。
A．1/2 B．1/4 单头蜗杆 C．3/4
D．3/8
26. 在螺栓联接的结构设计中，被联接件与螺母
和螺栓头接触表面处需要加工，这是为了
B．推程始点 D．推程中点
机械设计(第八版)课后习题答案及解析(_参考答案及解析)
⑥计算应力循环次数
⑦由图10-19取接触疲劳寿命系数
⑧计算接触疲劳许用应力
取失效概率为 ，安全系数
⑨由图10-26查得
⑩计算齿轮的圆周速度
计算尺宽与齿高之比
计算载荷系数
根据 ，8级精度，查图10-8得动载荷系数
由表10-3，查得
按轻微冲击，由表10-2查得使用系数
由表10-4查得 {按 =1查得}
（1）
工作应力点在疲劳强度区，根据变应力的循环特性不变公式，其计算安全系数
（2）
工作应力点在疲劳强度区，根据变应力的平均应力不变公式，其计算安全系数
5-3分析活塞式空气压缩气缸盖联接螺栓在工作时的受力变化情况，它的最大应力，最小应力如何得出当气缸内的最高压 力提高时，它的最大应力，最小应力将如何变化
⑧计算弯曲疲劳许用应力
取弯曲疲劳安全系数
⑨计算大、小齿轮的 ，并加以比较
取
⑩由弯曲强度确定的最大转矩
（4）齿轮传动的功率
取由接触强度和弯曲强度确定的最大转矩中的最小值
即
第十一章 蜗杆传动p272
习题答案
11-1试分析图11-26所示蜗杆传动中各轴的回转方向、蜗轮轮齿的螺旋方向及蜗杆、蜗轮所受各力的作用位置及方向。
[解]受力图如下图：
10-2如图，ABC的材料为中碳钢调制，其硬度：齿轮A为240HBS，B:260HBS，C:220HBS，试确定齿轮B的许用接触应力 和许用弯曲应力 .假定：1）齿轮B为“惰轮”（中间轮）齿轮A为主动轮，齿轮C为从动轮，设 ;2)齿轮B为在主动轮，齿轮A和齿轮C均为从动，设
10-3对于做双向传动的齿轮来说，她的齿面接触应力和齿根弯曲应力各属于什么循环特性在做强度计算时应怎么考虑
机械设计习题与答案
机械设计习题与答案机械设计是工程学科中的一个重要分支，它涉及到机械系统的设计、分析和制造。
以下是一些机械设计习题及其答案，旨在帮助学生更好地理解和掌握机械设计的基本理论和实践技能。
# 习题1：齿轮传动设计题目：设计一个用于传递功率的直齿圆柱齿轮传动系统，已知输入轴的转速为1500转/分钟，扭矩为200N·m，要求输出轴的转速不超过300转/分钟。
解答：1. 首先计算所需的齿轮减速比，即输入转速与输出转速的比值。
减速比 = 1500 / 300 = 5。
2. 根据减速比，设计输入齿轮和输出齿轮的齿数。
假设输入齿轮齿数为z1，输出齿轮齿数为z2，则z2 = 5 * z1。
3. 选择材料和模数，进行齿轮强度校核，确保齿轮在工作时不会发生断裂或过度磨损。
# 习题2：轴承选择与寿命计算题目：设计一个轴承，用于支撑一个重1000kg的机器部件，该部件以5000N的力作用于轴承上，轴承的寿命要求为10000小时。
解答：1. 根据轴承的承载能力选择适当的轴承类型，例如深沟球轴承或圆锥滚子轴承。
2. 计算轴承的基本额定动载荷和基本额定静载荷。
3. 使用寿命计算公式：L10 = (C/P)^3 * (1/e)，其中C是基本额定动载荷，P是实际载荷，e是寿命指数，对于深沟球轴承e=3。
4. 根据计算结果选择满足寿命要求的轴承型号。
# 习题3：联轴器类型选择题目：在设计一个传动系统时，需要选择一个联轴器来连接两个旋转轴，要求能够补偿两轴之间的轴向、径向和角向偏差。
解答：1. 根据要求，选择一个能够补偿多向偏差的联轴器，例如弹性联轴器或膜片联轴器。
2. 确定联轴器的尺寸和材料，确保其能够承受系统的扭矩和负载。
3. 校核联轴器的动态性能，确保在工作过程中不会因为振动或冲击而损坏。
# 结束语机械设计习题的解答需要综合考虑力学、材料学、制造工艺等多方面的知识。
通过解决实际问题，学生可以加深对机械设计原理的理解，并提高解决工程问题的能力。
机械设计习题与答案
机械设计习题与答案机械设计习题与答案在机械设计领域，习题是提高学习效果和能力的重要手段之一。
通过解决习题，可以巩固理论知识，培养分析和解决问题的能力。
本文将介绍一些常见的机械设计习题，并给出相应的答案和解析。
1. 弹簧设计问题：一个弹簧的刚度系数为100 N/m，长度为10 cm。
当施加一个力为10 N 时，弹簧的伸长量是多少？答案与解析：根据胡克定律，弹簧的伸长量与施加的力成正比。
所以伸长量可以通过以下公式计算：伸长量 = 施加的力 / 刚度系数 = 10 N / 100 N/m = 0.1 m = 10 cm2. 齿轮传动问题：一个齿轮传动系统由一个齿轮A和一个齿轮B组成。
齿轮A的直径为20 cm，齿轮B的直径为40 cm。
如果齿轮A以1000 rpm的速度旋转，齿轮B的速度是多少？答案与解析：根据齿轮传动的原理，齿轮的转速与其直径成反比。
所以齿轮B的速度可以通过以下公式计算：齿轮B的速度 = 齿轮A的速度 * 齿轮A的直径 / 齿轮B的直径 = 1000 rpm *20 cm / 40 cm = 500 rpm3. 轴承选型问题：一个旋转设备的负载为1000 N，转速为500 rpm。
根据工程要求，选择一个合适的滚动轴承，其额定负载为2000 N，额定转速为1000 rpm。
答案与解析：首先，需要计算设备的动载荷，即考虑设备负载和转速的影响。
动载荷可以通过以下公式计算：动载荷 = 设备负载 * 转速系数= 1000 N * (500 rpm / 1000 rpm)^0.3 ≈ 707 N然后，需要比较设备的动载荷和轴承的额定负载。
根据比较结果，可以选择一个合适的滚动轴承。
在这个例子中，设备的动载荷小于轴承的额定负载，所以可以选择这个轴承。
4. 轴的弯曲问题：一个直径为20 mm，长度为1000 mm的轴承受一个力为1000 N的弯曲力。
根据轴的弯曲计算公式，轴的最大弯曲应力是多少？答案与解析：轴的最大弯曲应力可以通过以下公式计算：最大弯曲应力 = (32 * 弯曲力 * 轴长度) / (π * 轴直径^3) = (32 * 1000 N * 1000 mm) / (π * (20 mm)^3) ≈ 81.3 MPa5. 轴的轴向载荷问题：一个直径为30 mm，长度为500 mm的轴承受一个轴向力为2000 N。
机械设计基础习题解答(1-5)
机械设计基础教材习题参考解答（第一章~第五章）2012.8目录第1章机械设计概论_______________________________ 2第2章机械零件尺寸的确定_________________________ 3第3章平面机构运动简图及平面机构自由度___________ 4第4章平面连杆机构_______________________________ 6第5章凸轮机构__________________________________ 11第1章机械设计概论思考题和练习题1-1举例说明什么是新型设计、继承设计和变型设计。
解：新型设计通常人们指应用成熟的科学技术或经过实验证明是可行的新技术，设计过去没有过的新型机械，如：新型机械手、动车、扑翼飞机、电动汽车等；继承设计通常指人们根据使用经验和技术发展对已有的机械进行设计更新，以提高其性能、降低其制造成本或减少其运用费用，如：大众系列汽车、大家电产品等。
变型设计通常指人们为适应新的需要对已有的机械作部分的修改或增删而发展出不同于标准型的变型产品，如：。
各种工程机械、农田作业机械等。
1-2解：评价产品的优劣的指标有哪些？解：产品的性能、产品的1-3机械零件常用的材料有哪些？为零件选材时应考虑哪些主要要求？解：制造机械零件的材料目前用得最多的是金属材料，其又分为钢铁材料和非铁材料（如铜、铝及其合金等）；其次是非金属材料（如工程塑料、橡胶、玻璃、皮革、纸板、木材及纤维制品等）和复合材料（如纤维增强塑料、金属陶瓷等）。
从各种各样的材料中选择出合用的材料是一项受到多方面因素制约的工作，通常应考虑下面的原则：1)载荷的大小和性质，应力的大小、性质及其分布状况2)零件的工作条件3)零件的尺寸及质量4)经济性1-4解：机械设计的内容和步骤？解：机械设计的内容包括：构思和方案设计、强度分析、材料的选择、结构设计等。
机械设计的步骤：明确设计任务，总体设计，技术设计，样机试制等。
机械设计章节练习题(含答案)——齿轮机构
第6章齿轮机构【思考题】6-1 什么是齿廓啮合的基本定律？渐开线的性质有哪些？6-2 齿轮正确啮合的条件是什么？6-3 重合度的基本概念是什么？6-4 常见的渐开线齿廓的切齿方法有两种？其特点是什么？6-5 什么是最少齿数？有何对策？6-6 变位齿轮的基本概念是什么？6-7 什么是斜齿轮的当量齿数？如何计算？6-8 什么是圆锥齿轮的背锥？当量齿数如何计算？A级能力训练题1.渐开线齿廓之所以能够保持一定的传动比传动，其传动比不仅与半径成反比，也与其半径成反比，还与半径成反比。
2.一对共轭齿廓，在公法线上的相对速度等于，而相对速度应在。
3.一对渐开线标准直齿轮非正确安装时，节圆与分度圆大小，分度圆的大小取决于，而节圆的大小取决于。
4.渐开线上任一点的法线与其圆，渐开线各点的曲率半径是的。
5.渐开线直齿圆柱齿轮传动的可分性是指________不受中心距变化的影响。
（1）传动比（3）啮合角（4）节圆半径6.标准的渐开线直齿圆柱齿轮的齿根圆______大于基圆。
（1）一定（2）不一定（3）一定不7.渐开线上某点的压力角是指该点所受正压力的方向与该点______方向线之间的锐角。
（1）绝对速度（2）相对速度（3）滑动速度（4）牵连速度8.标准渐开线外齿轮的齿数增加，则齿顶圆压力角αa将______。
（1）不变（2）增大（3）减小（4）增大或减小9.一对相啮合传动的渐开线齿轮，其压力角为______，啮合角为______。
（1）基圆上的（2）节圆上的（3）分度圆上的（4）齿顶圆上的10.对于渐开线齿轮而言，其模数决定齿轮的________，而其分度圆上的压力角，确定了轮齿的________。
（1）长短（2）厚薄（3）大小（4）形状11.标准渐开线直齿圆柱齿轮传动的重合度是实际啮合线段与________的比值。
（1）齿距（2）齿厚（3）齿槽宽（4）基圆齿距12.渐开线齿轮实现连续传动时，其重合度为________。
《机械设计基础习题解》
《机械设计基础习题解》D1.4 请计算图示各机构的自由度。
友情提示：（a）存在局部自由度和两个高副；（b）注意焊接符号和复合铰链；（c）曲柄滑块机构＋杆组、虚约束较多；（d）（e）（f）存在复合铰链。
1.5 请计算图示各机构的自由度。
友情提示：（a）A处存在复合铰链；（b）B、C、D处存在复合铰链。
3.1 根据杆长条件和机架判断铰链四杆机构的类型，分别为双曲柄、双摇杆、双摇杆、不符合机架条件的双摇杆机构。
3.2 液压泵机构。
左为曲柄摇块机构，右为曲柄滑块机构。
图3.23.3 压力机的机构属于曲柄滑块机构。
图3.33.4 请运用四杆机构存在广义曲柄的条件，推导图示偏置导杆机构成为转动导杆机构的条件。
（提示：转动导杆机构可视为双曲柄机构）解：该机构可视为偏置曲柄滑块机构改换机架的演化机构，D 在无穷远处，根据存在广义曲柄的条件，如果BC > AB + e ，则AB 为广义曲柄，该机构为转动导杆机构。
3.8 设计一脚踏轧棉机的曲柄摇杆机构，要求踏板CD 在水平位置上下各摆10度，且500CDl mm =、1000ADl mm=。
（1）请用图解法求曲柄AB 和连杆BC的长度；（2）计算该机构的最小传动角。
解：（1）根据机构在极限位置时曲柄与连杆共线的特点，可得出两者的差与和的长度，从而得出结果。
()()22202220100050021000500cos100100050021000500cos80AB BCAB BC l l l l +=+-⨯⨯⨯-=+-⨯⨯⨯图3.8（2）在从动曲柄与连杆共线的位置处，传动角为0度，压力角为90度；在连杆BC 与B 点轨迹相切的位置处，传动角为90度，传动角为0度。
3.9 设计一曲柄摇杆机构，已知摇杆长度3100l mm=，摆角030ψ=，摇杆的行程速比系数K 为1.2。
（1）用图解法确定其余三杆的尺寸；（2）确定机构最小传动角min γ（若0min35γ<，则应另选铰链A 的位置，重新设计）。
机械设计-习题集答案
第一章绪论1-1机器的基本组成要素是什么？答：机械零件1-2什么是零件？什么是构件？什么是部件？试各举三个实例。
答：零件是组成机器的不可拆的基本单元，即制造的基本单元。
如齿轮、轴、螺钉等。
构件是组成机器的运动的单元，可以是单一整体也可以是由几个零件组成的刚性结构，这些零件之间无相对运动。
如内燃机的连杆、凸缘式联轴器、机械手的某一关节等。
部件是由一组协同工作的零件所组成的独立制造或独立装配的组合体，如减速器、离合器、联轴器。
1-3什么是通用零件？什么是专用零件？答：通用零件在各种机器中经常都能用到的零件，如：齿轮、螺钉、轴等。
在特定类型的机器中才能用到的零件，如：涡轮机的叶片、内燃机曲轴、减速器的箱体等。
1-4机械设计课程研究的内容是什么？答：机械系统设计的基础知识和一般尺寸和参数的通用零件设计方法。
第二章机械设计总论2-1答：一台完整的机器通常由原动机、执行部分和传动部分三个基本部分组成。
原动机是驱动整部机器以完成预定功能的动力源；执行部分用来完成机器的预定功能；传动部分是将原动机的运动形式、运动及动力参数转变为执行部分所需的运动形式、运动及动力参数。
2-2答：设计机器应满足使用功能要求、经济性要求、劳动保护要求、可靠性要求及其它专用要求。
设计机械零件应满足避免在预定寿命期内失效的要求、结构工艺性要求、经济性要求、质量小的要求和可靠性要求。
2-3答：机械零件常见的失效形式：整体断裂、过大的残余变形、零件的表面破坏以及破坏正常工作条件引起的失效等。
常用的计算准则主要有强度准则、刚度准则、寿命准则、振动稳定性准则和可靠性准则。
2-4答：强度要求为确保零件不发生断裂破坏或过大的塑性变形。
强度条件为[]σσ≤。
提高机械零件的强度，可以采取：a、采用强度高的材料，使零件具有足够的截面尺寸；b、合理地设计零件的截面形状，增大截面的惯性矩；c、采用热处理和化学处理方法，提高材料的力学性能；d、提高运动零件的制造精度，降低工作时的动载荷；e、合理配置零件的位置，降低作用于零件上的载荷等。
机械设计习题与答案15键连接
键连接练习题一、单项选择题（从给出的A、B、C、D中选一个答案）1 为了不过于严重削弱轴和轮毂的强度，两个切向键最好布置成。
A.在轴的同一母线上B. 180°C. 120°~ 130°D. 90°2 平键B20×80 GB/T1096—1979中，20×80是表示。
A. 键宽×轴径B. 键高×轴径C. 键宽×键长D. 键宽×键高3 能构成紧连接的两种键是。
A. 楔键和半圆键B. 半圆键和切向键C. 楔键和切向键D. 平键和楔键4 一般采用加工B型普通平键的键槽。
A. 指状铣刀B. 盘形铣刀C. 插刀D. 车刀5 设计键连接时，键的截面尺寸b×h通常根据由标准中选择。
A. 传递转矩的大小B. 传递功率的大小C. 轴的直径D. 轴的长度6 平键连接能传递的最大扭矩T，现要传递的扭矩为1.5T，则应。
A. 安装一对平键B. 键宽b增大到1.5倍C. 键长L增大到1.5倍D. 键高h增大到1.5倍7 如需在轴上安装一对半圆键，则应将它们布置在。
A. 相隔90°B. 相隔120°位置C.轴的同一母线上D. 相隔180°8 花键连接的主要缺点是。
A. 应力集中B. 成本高C. 对中性与导向性差D. 对轴削弱二、填空题9 在平键联接中，静联接应校核强度；动联接应校核强度。
10 在平键联接工作时，是靠和侧面的挤压传递转矩的。
11 花键联接的主要失效形式，对静联接是，对动联接是。
12 键联接，既可传递转矩，又可承受单向轴向载荷，但容易破坏轴与轮毂的对中性。
13 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。
14 半圆键的为工作面，当需要用两个半圆键时，一般布置在轴的。