机械设计复习题及答案 前8章

1、第三章 强度1. 零件的应力变化规律(工作应力增长规律)通常分为几种?并对每种举出一个实例。工程设计中难以确定应力变化规律时，可采用何种类型？分为简单加载(r=常数，或=常数) ，复杂加载（sm=常数及smin=常数）r=常数：转轴弯曲应力；sm=常数：车辆减振弹簧smin=常数：气缸盖螺栓难以判定类型时，一般按r=常数处理。2. 在图示某零件的许用极限应力图中，AES为疲劳极限曲线，M为零件的工作应力点，下列三种情况下的极限应力点分别为：a)应力循环特性r=常数时_ M3_点；b)平均应力sm=常数时_ M1_点；c)最小应力smin=常数时_ M2_点。3. 如图所示，试分析图中A、B、C

2、三点是否能安全工作或者发生何种破坏(按简单加载情况，即r=常数)。A点：安全；B点：疲劳破坏；C点：塑性变形；(对应于B、C点的疲劳应力为B、C；B、C分别位于疲劳安全区和塑性安全区外；A点位于安全区内)4. 试在下列极限应力图上分别标出三种不同加载情况下的疲劳安全区及塑性安全区。 5.已知塑性材料的极限应力图如下：试在图上标出：1)对称循环疲劳极限s-1；2)屈服极限sS；3)脉动循环疲劳极限s0；4)arctanys 。 图计算题1.某受稳定弯曲变应力作用的轴类零件，最大工作应力，最小工作应力。已知材料的对称循环疲劳极限，脉动循环疲劳极限，屈服极限。1）试绘出材料的按折线简化的极限应力图；

3、2）在简化极限应力图上标明工作应力点M；3）说明该零件可能的失效形式（简单加载）。解：1）折线ABES；2工作应力点M；M(150,250)3）M点位于疲劳安全区，可能的失效形式为疲劳破坏。2.某零件受稳定交变弯曲应力作用，最大工作应力，最小工作应力，屈服极限，对称循环疲劳极限，脉动循环疲劳极限，略去危险截面处应力集中系数等影响，试求：（1）作极限应力图；（2）材料特性系数（等效系数）值；（3）安全系数S值解：1).作极限应力图,见图: 标明工作点M；(r=常数)，2). ：由图可知：材料特性系数:表示材料对循环不对称性的敏感程度，材料强度越高，其值越大。3). S：延长0M得(极限应力点)，

4、由直线方程: ；直线0M方程：， 联解:x=220，y=20 由作图法:(r=常数) 3. 一个由40Cr制成的零件，其力学性能如下：屈服极限，对称循环疲劳极限，脉动循环疲劳极限，已知最大工作应力，最小工作应力，r=常数，综合影响系数，试绘制该零件的许用极限应力图（折线图），并用作图法计算它的安全系数，指出该零件可能发生的破坏形式。解：(1) 许用极限应力图：许用疲劳极限曲线为折线。(2) 计算安全系数简单加载情况：图解法：工作应力点；（按比例量）计算法： (3) 可能发生的破坏形式：疲劳断裂。 第五章 螺纹连接一、判断01. 一个双线螺纹副,螺距为4mm,则螺杆相对螺母转过一圈时,它们沿轴向

5、相对移动的距离应为4mm。( F )02. 三角形螺纹由于当量摩擦系数大，强度高，所以是常用的连接螺纹。( T )03. 设计外载荷是轴向变载荷的紧螺栓连接，除考虑螺栓的静强度外，还必须验算其疲劳强度。( T )04. 普通螺栓连接的强度计算，主要是计算螺栓的剪切强度。( F )05. 对受轴向变载荷的普通螺栓连接适当增加预紧力可以提高螺栓的抗疲劳强度。( T )06. 受横向载荷的螺栓组连接中的螺栓必须采用有铰制孔的精配合螺栓。( F )07. 受轴向载荷的紧螺栓连接的螺栓所受的总拉力是预紧力与工作拉力之和。 ( F )08. 在受轴向变载荷的紧螺栓连接中，使用柔性螺栓，其主要作用是降低螺栓

6、的应力幅。( T )09. 受翻转（倾覆）力矩作用的螺栓组连接中，螺栓的位置应尽量远离接合面的几何形心。( F )10. 在受轴向变载荷的紧螺栓连接结构中，在两个被连接件之间加入橡胶垫片，可以提高螺栓疲劳强度。( F )二、选择1.常见的连接螺纹是_C_。A.左旋单线 B.右旋双线 C.右旋单线 D.左旋双线2. 相同公称尺寸的三角形细牙螺纹和粗牙螺纹相比，因细牙螺纹的螺距小，小径大，故细牙螺纹的_B_。A.自锁性好，钉杆受拉强度低B.自锁性好，钉杆受拉强度高C.自锁性差，钉杆受拉强度高D.自锁性差，钉杆受拉强度低（强度指螺纹杆的承载能力。）3. 用作调节或阻塞的螺纹，应采用_D_。A.三角形

7、粗牙螺纹 B.矩形螺纹 C.锯齿形螺纹 D.三角形细牙螺纹4. 标注螺纹时_A_。A.右旋螺纹不必注明B.左旋螺纹不必注明C.左、右旋螺纹都必须注明D.左、右旋螺纹都不必注明5. 连接用的螺母、垫圈的尺寸(型号)是根据螺栓的_C_选用的。A.中径d2 B.小径d1 C.大径d D.钉杆直径6. 管螺纹的公称直径是指_D_。A.螺纹的外径 B.螺纹的内径C.螺纹的中径 D.管子的内径三、填空1. 普通螺栓的公称直径为螺纹_大_径。2. 用于薄壁零件连接的螺纹,应采用_三角形细牙螺纹_。3. 受单向轴向力的螺旋传动宜采用_矩形齿_螺纹。4. 普通三角形螺纹的牙型角为_60_度。5. 常用连接螺纹的

8、旋向为_右_旋。6. 图示板A用4个铰制孔用螺栓固定在板B上，受力为F，则4个螺栓中受力最大为_3_。试改正下图中的错误结构（另画出一正确结构图即可）。 四、简答1. 常用螺纹的主要类型有哪些？其主要用途是什么？常用螺纹的主要类型有普通螺纹、管螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹。前两种主要用于连接，后三种主要用于传动。2. 与粗牙螺纹相比，细牙螺纹有什么特点？公称直径相同时，细牙螺纹的螺距小，因而细牙螺纹小径较大，升角和导程较小，细牙螺纹强度较高，自锁性较好，多应用于薄壁零件，或受变载、冲击及振动的连接中。3. 管螺纹的公称直径是指什么直径？为什么管子上的螺纹通常采用细牙螺纹或圆锥螺纹？管螺

9、纹的公称直径指管子的通径（内径）。管螺纹采用细牙螺纹主要是考虑薄壁。管螺纹采用圆锥螺纹主要是保证紧密性，无需填料，密封简单。4. 按螺纹的旋向不同，螺纹分为哪几种？如何判别螺旋的旋向？要求各画一简图。按螺纹的旋向不同，螺纹分为右螺纹和左螺纹。使外螺纹轴线铅垂，观察其螺纹方向，向右向上者为右螺纹，向左向上者为左螺纹。简图如下。5. 螺纹连接主要有哪几种类型？试简述其特点及适用场合。（不要求画图。）1.）螺栓连接螺栓穿过被连接件的钉孔再用螺母锁紧。无需在被连接件上切制螺纹，构造简单，装拆方便，适用于被连接件不是很厚可制通孔的场合。2.）螺钉连接不用螺母而将螺钉穿过被连接件之一的通孔，再旋入另一被连

10、接件的螺纹孔中。它用于被连接件之一较厚不宜穿通的场合，但这种连接不宜用于经常装拆的地方，以免损坏被连接件的螺纹孔。3.）双头螺柱连接双头螺柱座端穿过被连接件之一的通孔并旋入和紧定在被连接件之一的螺纹孔中，另一端用螺母拧紧。用于受结构限制、不能用贯穿螺栓而又常需装拆的场合。4.）紧定螺钉连接将螺钉旋入被连接件之一的螺纹孔中，其末端顶住另一被连接件的表面或顶入相应的坑中以固定两个零件的相互位置，并可传递不大的力或转矩。五、计算题01.图示某机构上的拉杆端部采用普通螺纹连接。已知拉杆所受最大载荷F16kN，载荷很少变动。螺钉和拉杆材料为Q235钢，屈服极限，试确定拉杆螺纹的最小直径（安全系数可取）。

11、许用拉应力松连接，拉杆螺纹小径02. 图示轴承盖用4个螺钉固定于铸铁箱体上，已知作用于轴承盖上的力FQ10.4kN，螺钉材料为Q235钢，屈服极限，取剩余预紧力F为工作拉力的0.4倍，不控制预紧力，取安全系数，求螺栓所需最小直径。许用拉应力4个螺钉，z4，每个螺钉的工作载荷F=FQ/z =10400/4=2600 N剩余预紧力F0.4F=0.42600=1040 N故得螺钉中总拉力按强度条件，螺栓小径 。03. 图示吊钩起重量W20kN，吊钩材料为Q235，起重用，取安全系数，试求吊钩螺纹部分所需最小直径。许用拉力应螺栓受拉力FW20 kN按强度条件，螺栓小径04： 板A用5个普通螺钉固定在机

12、座B上，已知板与机座间摩擦系数m=0.15，防滑系数（可靠性系数）Kf=1.2，螺钉许用应力，试指出哪个螺钉是危险螺钉？并按强度计算该螺钉联接中螺钉所需的小径（或计算直径）尺寸。1）将力向形心简化：FQ2000N；2）FQ使每一个螺钉产生作用力M使每个螺钉产生作用力方向如图（中间螺钉)。3）第2个螺钉受力最大，为危险螺钉，设其受力为FR。4），。式中： 预紧力； 螺纹小径（亦可用计算直径计算）。第八章 带传动一、填空1V带（三角带）传动因为有_弹性滑动_的影响，其传动比不恒定。2带传动的主要失效形式为_打滑_和_疲劳破坏_。3V带（三角带）的截面尺寸越大，则带轮的最小直径应越_ 大_。4限制小

13、带轮的最小直径是为了保证带中_弯曲应力_不致过大。5当采用张紧轮装置将带张紧时，为了带只受单向弯曲，张紧轮一般放在_ _松 _边_ _内_ _侧，同时张紧轮应尽量靠近_ _大_ _轮，以免过分地影响带在小带轮上的包角。若主要考虑增大包角，则张紧轮应放在靠近_小_ 轮处的_松_边_外_侧。6为了使V带（三角带）与带轮轮槽更好地接触，轮槽角应_小_于V带截面的楔角f，随带轮直径减小，角度的差值越_大_。7举出三种带轮材料_铸铁，铸钢，铸铝，塑料_。8带传动工作时，带上应力由_拉应力_、_离心应力_、_弯曲应力_三部分组成。二、判断1. 为了避免打滑，可将带轮上与带接触的表面加工得粗糙些以增大摩擦。

14、( F )2.通常V带（三角带）传动的中心距都做成不可调的。( F )3. V带（三角带）传动的效率比平带传动的效率高，所以V带（三角带）应用更为广泛。( F )4. V带（三角带）传动的平均传动比是准确的。( F )5. 与齿轮传动相比，V带（三角带）传动具有过载保护的优点。( T )三、简答1带传动的设计准则是什么？带传动的设计准则是：在保证带传动不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命。2带传动的打滑经常在什么情况下发生？打滑多发生在大带轮上还是小带轮上？当工作载荷超过一定限度时发生打滑。由于小带轮包角总是小于大带轮包角，故打滑通常发生在小带轮上。3带传动为什么要限制其最小中心距和最大传

15、动比？1）中心距愈小，带长愈短。在一定速度下，单位时间内带的应力变化次数愈多，会加速带的疲劳破坏；如在传动比一定的条件下，中心距越小，小带轮包角也越小，传动能力下降，所以要限制最小中心距。2）传动比较大且中心距小时，将导致小带轮包角过小，传动能力下降，故要限制最大传动比。4带传动的弹性滑动与打滑的主要区别是什么？带传动的弹性滑动与打滑的主要区别：1）弹性滑动是由于带传动在工作时，带受到拉力后要产生弹性变形，但因紧边和松边的拉力不同，带两边弹性变形也不同,故带与带轮轮缘之间发生相对滑动；而打滑是由于工作载荷过大，使带传动传递的有效圆周力超过了最大（临界）值而引起的。2）弹性滑动只发生在带由主、从

16、动轮上离开以前那一部分接触弧上，而打滑发生在相对于全部包角的接触弧上，即前者静弧0，后者静弧0。3）弹性滑动是带传动正常工作时固有特性，避免不了的，而打滑则使传动失效，应该避免。四、计算题：1. 已知V带（三角带）传递的实际功率P7kW，带速v10m/s，紧边拉力是松边拉力的2倍，试求有效圆周力Fe和紧、松边拉力F1、 F2的值。1）带的有效圆周力2）带的松边拉力由题意有：联解3）带的紧边拉力2. 单根V带（三角带）传动的初拉力F0354N，主动带轮的基准直径dd1=160mm，主动轮转速n1=1500r/min，主动带轮上的包角a1150，带与带轮之间的摩擦系数f=0.485。求：1）V带（三角带）紧边、松边的拉力F1、F2；2）V带（三角带）传动能传递的最大有效圆周力Fe及最大功率P。1)带速