机械设计习题卡及答案

1、龙头、大梁、脚蹬传动部分_、一、零件的表面破刚度准则_、第一章绪论、第二章机械设计总论填空题1 机械零件一般可以分为 通用零件 和 专用零件 两大类。2观察一辆自行车， 螺钉、链轮、链条 等明显属于通用零件，而 则属于专用零件。3 机器通常由三个部分和两个系统组成， 它们是原动机部分 执行部分_、控制系统和辅助系统_。4. 机械零件的主要失效形式包括整体断裂_、过大的残余变形. 坏和破坏正常工作条件引起的失效 。5根据不同失效形式，机械零件的一般的设计准则包括强度准则 寿命准贝叽振动稳定性准贝U和可靠性准贝U。专业：学号：姓名：机械设计习题卡第三章机械零件的强度5、填空题:1. 零件材料的疲劳

2、根据疲劳次数的明显不同可分为低周疲劳和高周疲劳例如材料断裂试件和发动机曲轴_。2. 材料疲劳曲线是表达 疲劳极限 与 应力循环次数 的相对关系。3零件的疲劳强度极限除与材料自身疲劳强度极限有关外，还与零件的应力集中状况、零件具体尺寸_、零件表面质量以及零件的热处理强化方式四个方面有关。4. 对于单向稳定变应力进行分析时，可能发生最常见三种变化规律为r=c、 m=C 和in=C ,例如心轴、大多数底座类零件、举重设备中的吊 臂_。5. 对规律性单向不稳定变应力采用疲劳损伤累积 假说进行计算。6. 极限应力线图是以_为横坐标的，其含义是工作平均应力；以 耳为纵坐 标的，其含义是工作应力幅。二、选择

3、题1、 零件的截面形状一定，当截面尺寸增大时，其疲劳极限将随之C 。A. 增加 B.不变C.降低2、 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A 。A.相等B.不相等C.是否相等与材料和几何尺寸有关3、零件受静载荷作用时，则在其内部 CA.只会产生静应力B.只会产生变应力 C.可能产生静应力，也可能产生变应力三、计算题1.某材料的对称循环弯曲疲劳强度为二4=180MPa，二s =260MPa取循环基数为N。=5 106，m=9，试计算循环次数分别为700次，25000次和620000次时的有限 寿命弯曲疲劳极限。小于1000次，静强度；对中等尺寸零件，No =5 10

4、6700 次时： 6 二兀二 26QMP沁如申聽= 324,2帧因仙钮过畧故沖凳6200000 次时：耳=hL = 14965,则键的工作长度为A 。A. 58mmB. 61mmC.65mmD. 51mm8.下面是几种普通平键联接的剖视面，其中在结构上正确。BC9.楔键联接的主要缺点是 DB.键安装时易损坏D.轴和轴上零件对中性差A.键的斜面加工困难C.键楔紧后在轮毂中产生初应力 10.半圆键和切向键的应用场合是B_。A .前者多用来传递较大扭矩，后者多用来传递较小扭矩B. 前者多用来传递较小扭矩，后者多用来传递较大扭矩C 各种大小扭矩均可传递三、简答题1 根据用途不同，平键分为哪几种类型？指

5、出其中哪些用于静联接，哪些用于动联接。根据用途的不同，平键分为普通平键、薄型平键、导向平键和滑键四种。其中，普通平键和薄型平 键用于静联接，导向平键和滑键用于动联接。2. 薄型平键联接与普通平键联接相比，在使用场合、结构尺寸和承载能力上有何区别？薄型平键与普通平键的主要区别是键的高度为普通平键的60%70%，也分圆头、平头和单圆头三种型式，但传递转距的能力较低，常用于薄壁结构、空心轴及一些径向尺寸受限的场合。3. 采用双键联接时，两个平键应布置在沿圆周方向相隔 180 o的位置，两个半圆键应布 置在轴的同一条母线上，两个楔键应布置在沿圆周方向上相隔 90（120 o的位置。分别 是为什么？同时

6、，在强度计算中，为什么双键只能按 1.5个键计算？平键：对轴的削弱均匀，挤压力对轴平衡，不产生附加力矩，受力状态好，对中性好。 半圆键：半圆键对轴强度削弱大，双键放在同一截面上对轴的强度削弱太大，所以只能 放在同一母线上。楔键：夹角为180o双键相当于一个楔键的承载能力，夹角过小，对做轴的局部削弱过大; 夹角过大，则两个楔键的总承载能力下降。考虑到两个键上载荷分配的不均匀性，在强度较核中只按1.5个键计算。四、计算分析题1. 图示牙嵌离合器的左右两半分别用键与轴1、2相联接，在空载下，通过操纵可使右半离合器沿导向平键在轴1上作轴向移动。该轴传递的转矩 T= 1200N?m轴径d1 = 80mm

7、,右半离合器的轮毂长度 L1 = 130mm,行程h = 60mm,工作中有轻微冲击，离合 器及轴的材料均为钢材。试选择右半离合器的导向平键尺寸，并较核其联接强度。选择导向平键选A型导向平键，对于轴径di= 80mm，查教材P106表6-1得平键的截面尺寸 b = 22mm , h =14mm,取键长 L = 180Li+li= 130+ 60= 190。2.强度校核材料均为钢，工作时有轻微冲击，查教材P106表6-2，取p=40MPa。k=0.5h=0.5 M4=7mm,l = L1-b/2 = 130- 22/2 = 119mm贝V2000T =2000 1200 =36.01MPa _

8、Ip I -40MPakld7119X80故此键联接能满足强度要求。2图示凸缘联轴器，允许传递的最大转矩T为1500N?m（静载荷）， 材料为HT250。联接处轴及轮毂尺寸如图示（单位：mm）。试：1）考虑在轴端采用何种类型的平键较为合适，选择键的类型及尺 寸，并较核键联接的强度。2）若键联接强度不够，请列举两种以上解决方案。1选择普通平键因在轴端，可选 C型普通平键，对于轴径 d = 55mm，查教材P106表6-1得平键的截面尺寸为 16 XI0，即 b = 16mm，h= 10mm，取键长 L = 90100。2.强度校核因联轴器材料为 HT250,静载荷，查教材 P106 表 6-2,

9、取(rp=75MPa。k=0.5h=0.5 M0=5mm , l = L b/2=90 16/2 = 82mm。2000T2000 1500kld5 82 55=133.0MPa . P =75MPa不能满足强度要求。键联接强度不够，列举解决方案：1） 还可适当增加键的长度，满足LW 1002） 采用双键联接，承载能力为单键的1.5倍；以上两种方案组合使用，以提高键联接的承载能力。若仍不满足，可:3）采用花键联接；4）提高联轴器的材料性能，如改为钢材。第八章带传动29、填空题1 带传动主要是依靠带和带轮之间的摩擦（或啮合）来传涕运动和动力的。2. 小带轮主动的 V带传动在工作过程中，带内应力有

10、 拉应力 、弯曲应力 、 离心应 力，最大应力&询乂 = g土型土公发生在紧边绕进小带轮处。3. 带传动的主要失效形式是打滑和疲劳破坏。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。4. 带传动不发生打滑的受力条件是 带的有效拉力小于极限拉力即FeFec时，带与带轮间将发生显著的相对滑动，即打滑。打滑 首先发生在小带轮上，因为小带轮的包角 a小于大带轮的包角，故它的极限拉力也较小，承载能力 低，所以先打滑。两者的区别在于弹性滑动是必然存在的，导致传动比不恒定，但带传动能正常工作。打滑是载 荷超过承载能力之后的失效形式，应尽量避免。2. 在设计带传动时，为什么要限制小带轮的最小

11、直径di？当皮带绕在带轮上时，会产生弯曲应力。带轮直径越小，弯曲应力越大。为因避免弯曲应力过大降 低带传动的寿命，应限制小带轮的最小直径di。3. 简述传动中心距a对带传动性能的影响。若中心距过小，带速不变时，单位时间内皮带绕转次数增多，应力循环次数增多，将加剧带的疲劳 损坏，降低其寿命；且由于中心距小，在传动比不变的情况下，将使小带轮上的包角减小，降低带 传动的承载能力。中心距大，可以增加带轮的包角，减少单位时间内带的循环次数，有利于提高带 的奉命。但中心距过大，则加剧带的波动，降低传动的平稳性，同时增大带传动的整体尺寸。故设 计带传动时，应尽量将中心距确定在经验公式的范围内。四、计算分析题

12、1. 某传动装置中的V带经常出现断带，试分析原因并提出改进方案（至少提供两种）原因1带的承载能力不够。解决方案： 更换皮带型号：增大带的截面面积或换成相应窄V带； 增加带的根数，则同时更换带轮； 加大中心距，同时换较长的皮带；原因2带内弯曲应力过大。解决方案：在保证 i、a不变的情况下，增大带轮直径，同时换较长的 皮带2. 图示一 V带传动，小带轮为主动轮，转向为顺时针 入点和绕出点。试问在上述 4个点中：1) 在哪些点上带速大于所在带轮圆周速度？2) 在哪些点上带速等于所在带轮圆周速度？3) 在哪些点上带速小于所在带轮圆周速度？A、C和B、D分别是V带绕CD1) D点带速大于大带轮圆周速度2

13、) A、C两点带速等于所在带轮圆周速度3 某普通V带传动，其实际紧边拉力为1300N,传递的功率为8KW，小带轮直径为3) B点带速小于小带轮圆周速度170mm,小带轮的工作转速为1450r/min,试求带的预紧力Fo。小带轮圆周速度V：v = n dn/60000=3.14 X 170 X 1450/600209m/s 有效拉力 FeFe= 1000P/V = 1000X8/12.9 = 620.16 N预紧力 F：F0= F1- Fe/2 = 1300 620.16/2 = 989.92 N4. V带传动传递的功率P= 7.5kW，带速v= 10m/s，紧边拉力是松边拉力的两倍，即 F1

14、=2F2，试求紧边拉力F1、有效拉力Fe和预紧力F。有效拉力FeFe= 1000P/V = 1000X7.5/10= 750 N因 F1= 2F2，且 F1 F2= Fe，有 2F2- F2= Fe故有：松边拉力F2：F2 = Fe= 750 N紧边拉力 Fi：Fi= 2Fe= 1500 N：Fi 二 F F2Fe750.FFi=15001125N2234一、填空题1. 滚子链是由滚子、套筒、销轴、内链板和外链板所组成，其中内链板与套筒 之间、处链板与销轴 之间分别为过盈配合,而滚子与套筒之间、套筒与销轴 之间分别为间隙配合。2 链条的磨损主要发生在销轴 与 套筒的接触面上。3. 链条中应尽量

15、避免过渡链节，这主要是因为会产生附加弯矩。4. 在标准套筒滚子链的额定功率曲线图中，应根据小链轮转速n和口额定功率P。来选择 链条的型号。5. 在链传动中，链轮的转速越高、节距越 大、齿数越小，则传动的动载荷越大。二、选择题1. 与带传动相比较，链传动的主要特点之一是 _C。A .工作时平稳无噪音B.过载保护C.能保持准确的传动比D .制造费用低2. 与齿轮传动相比，链传动的主要特点之一是 _C。A .适用于高速B .制造成本高C.安装精度要求较低D .有过载保护3. 多排链的排数不宜过多，这主要是因为排数过多则 B_。A .给安装带来困难B .各排链受力不均严重C.链传动轴向尺寸过大D .链

16、的质量过大4. 节矩是19.05mm、链号12A系列、双列、140节A级滚子链，它的标记是D_。A . BH19.05AX2-120GB1243.1-83B . BH1905AX 2-120GB1243.1-83C. 12AX2-120GB1243.1-83D . 12A-2 X120GB1243.1-835. 在一定转速下，要减轻链传动的运动不均匀性和动载荷，应链条节距及 A 链轮齿数。A.增大B .减小C.不改变6. 在设计链传动时，欲使传动结构紧凑，寿命长，则应尽量选取D 。A .大节距单排链B .小节距多排链C.大节距多排链D .小节距单排链三、简答分析题：1.链条的链节数应选择奇数还

17、是偶数？为什么？滚子链的链轮齿数应选择奇数还是偶 数？为什么？答：链条的链节数应选择偶数，这样可避免过渡链节所产生的附加弯矩。滚子链的链轮齿数应选择奇数。因链条的链节数选择了偶数，为考虑磨损均匀，链轮齿数应选择与链节数互质的奇数。2. 在选择链条的节距时，应如何确定？链条的节距p的大小，反映了链条和链轮各部分尺寸的大小。在一定条件下，链的节距越大，承载 能力就越高，但传动的多边形效应也要相应增大，振动、冲击、噪声也越严重。所以设计时，为使 传动结构紧凑、寿命长，应尽量选取较小节距的单排链。速度高、功率大时，选用小节距多排链。 从经济上考虑，中心距小、传动比大时，选小节距多排链；中心距大、传动比

18、小时，选大节距单排 链。3. 图示传动方案是否合理？为什么？不合理。应将带传动和链传动位置对调。原因：链传动转速越高，多边形效应越严 重，引起的动载荷越大，所以应尽量放在低速轴 上，减少由此引起的振动和冲击；在传递同样的 功率时，带速小，则所需有效拉力大，因而所需 带的根数增多，同时，带传动因有弹性元件皮带 而具有平稳吸振的特点，所以可放在电动机输出 轴上。第十章一,选择懸1 A 2.C 3A 4D 5.6 6.C 7C 86 &A 10 B 11.C 12 A13 D H.A 15.A, D 16.C 17.B 18.D I9 B 2Q D、填空赳1 一为了械小动張荷、为了改善载荷沿齿向的分

19、布不甸2.1%. 脉动 3 歯盘屮点处4 一園损、 保证齿很毒曲曩劳强15王靠近节找的齿眼面.硬度E-、盈枯廿血不Ki匀、 小 、 k “ X7. 30-508. ftlfz _ 趾“专业： 学号： 姓名： 机械设计习题卡三*思苇荀舀iSrcn用増大齿観过直丽及荊母即工刀痕的力住耒耳小齿理中力彙中：2 4AM& 交点刚咚便牠齿接也毘-扯戟域P由匀：3J予电欣迢的找柱昼方沅世吉芯料科山有杲 审的间性：4）采用*丸、讓耳等T芝掃K对齿轍农层进打聲优扯厚.2-Sr当葩齿吐靠进节球辻欧合刊it 1用利璽淫皎眼*成芾談时袈件羞弼附4灵*芳 環力牧樗财吧玄齿坨传説，遽常嚮时1；有 聘就哨骨”蛇齿凳力也蛭上，菽甘“找帳也 先出現住晝蚯节雜的齿痕血卜.就后再向冥它需时處开武成艳