机械设计试题库

《机械设计习题集》一、填空题1.机械是和总称。零件是机械的，而构件是机械的。机械设计中的失效是指,常见的失效形式有、和。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。影响零件疲劳强度的因素主要是、、，且由试验知只对影响。对高强度钢制造的零件，必须特别注意减少和。按摩擦状态不同，摩擦可分为、、、四种。图示板A用4个铰制孔螺栓固定在板B上，受力「，其中螺栓受力最大。或者用于连接的螺纹应采用螺纹,其原因。受力最大。或者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。拧紧螺母时，螺栓的横截面产生应力和应力。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。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。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。平键连接的主要失效形式为。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。在平键连接中，静连接应验算强度，动连接应验算强度。齿轮的齿面接触疲劳强度计算通常以为计算点。计算齿轮强度时引进的寿命系数ZN和Yn的原因是有一对百齿圆柱齿轮传动m=4,Z=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。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。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。一对齿轮啮合，齿面接触应，齿根弯曲应力。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。设计某减速器齿轮传动（齿面硬度HBSW350），则该齿轮应按_设计，按校核。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O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O斜齿圆柱齿轮传动中，螺旋角0过小，会使得,B过大又会使得；在设计过程中，B的取值应为；两齿轮的可通过调整B来圆整。在圆柱蜗杆传动的参数中，、和为标准值，、必须取整数。在蜗杆传动中，规定特性系数q（或选刀系数）主要是为了阿基米德蜗杆传动正确啮合条件是、和。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。V型带传动的传动比随的变化而变化。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。带传动的设计准则是。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。选择V型三角带型号的依据是和。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。套筒滚子链传动具有和,因此一般用于低速级传动。根据载荷性质的不同，轴可分、和。在轴的结构设计中，起定位作用的轴眉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。按弯扭组合应力校核轴的强度时，当量弯矩的计算中a是根据_而引入的应力折合系数；对于不变的转矩，a=;对于对称循环的转矩，a=。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。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。与滚动轴承7118相配合的轴颈尺寸是mm。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。滚动轴承的基本额定寿命是指。基本额定动载荷是表示。

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。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。轴的支承结构型式有三种、、和。滚动轴承预紧的目的是；预紧结构的原则是。滚动轴承常用密封方法有和两种。设计联轴器时，在确定类型后，选择具体型号应考虑：、TOC\o"1-5"\h\z、。二、判断题1、机械是机构和机器的总称。（）2、静载荷既可以产生静应力，也能产生变应力。（）3、三角形螺纹由于具有自锁性所以常用于联接螺纹。（）4、双头螺柱联接用于两个被联接零件之一较厚且经常拆装的场合下。（）5、一个零件也可以是一个构件。（）6、细牙普通螺纹，牙细不耐磨，容易滑扣，所以自锁性能不如粗牙普通螺纹。（）7、采用加厚螺母是提高螺纹联结强度的一个有效办法。（）8、螺钉联接用于两被联接零件之一较厚且不能经常拆装的场合下。（）9、三角形螺纹比矩形螺纹的传动效率高。（）10、梯形螺纹由于传动效率高常用于传动螺纹。（）11、平键联接不能够实现轴和轴上零件的周向固定（）。11、平键联接不能够实现轴和轴上零件的周向固定（）。12、平键连接一般应按不被剪断而进行剪切强度计算。（）13、半圆键联接不能实现轴上零件的周向固定。（）14、疲劳点蚀是软齿面齿轮的主要失效形式，原因是节点处aH最大。（）15、齿轮传动设计时，直齿轮的中心距可以圆整成整数。（）16、传动比不等于1的一对齿轮传动，两齿轮齿面接触应力不等。（）17、齿形系数丫乩表示轮齿几何形状对抗弯能力的影响系数。（）18、圆锥齿轮传动中，两齿轮的圆周力与轴向力互为作用力与反作用力。（）19、在蜗杆传动比公式i=勺中，蜗杆头数z1相当于齿轮的齿数，故传动比也z1可以表示为i=—^。（）d120、为了提高蜗杆轴的刚度，应提高蜗杆轴的直径系数q。（）21、蜗杆传动中，蜗杆与蜗轮的径向力与轴向力互为作用力与反作用力。（）22、蜗杆传动中蜗杆与蜗轮的旋向相反。（）23、带传动中，为防止打滑，常将它放在多级传动的高速级上，并且紧边在下、松边在上。（）24、在传动系统中，带传动往往放在高速级是因为它可以传递较大的扭矩。（）25、V型带的公称长度是指它的内周长。（）。26、弹性滑动是带传动的固有现象，不可避免。（）在一定的转速下，想要减小链传动的运动不均匀性，在设计时应选择较小节距的链。（）链传动设计要解决的一个主要问题是消除其运动的不均匀性。（）起定位作用的轴肩处的圆角半径应小于轮毂孔的圆角半经或倒角。（）承受弯矩的转轴容易发生疲劳断裂，是由于其最大弯曲应力超过材料的强度极限。（）当零件的尺寸由刚度条件决定时，为了提高零件的刚度，应选用高强度合金钢制造。（）轴的计算弯矩最大处可能是危险截面，必须进行强度校核。（）按扭转强度式计算的轴径是轴最细处的轴径。（）34、采用滚动轴承轴向预紧措施的主要目的是提高支承刚度和旋转精度。（）

35、滚动轴承装拆时，装拆力应施加于外圈端面上。（）36、滚动轴承内圈与轴颈配合为基孔制、过盈配合。（）37、滚动轴承外圈与轴承座孔的配合为基轴制。（）38、联轴器、离合器都是用于接合、分离两轴，应用完全相同。（）39、刚性可移式联轴器不具有位移补偿能力。（）40、选择联轴器的型号应主要考虑轴的直径、轴的转速和计算转矩。（）三、简答题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？图示两种传动方案中，哪种方案较合理？试分析说明原因。电动机电动机(b)简述带传动中的弹性滑动和打滑的异同点。简述带传动产生弹性滑动的主要原因，它会引起什么后果？圆柱齿轮设计中，齿数和模数的选择原则是什么？简述齿轮传动的主要失效形式及其设计计算准则。简述齿轮传动中，为什么两齿轮齿面要有一定的硬度差？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？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。斜齿圆柱齿轮3、4和蜗轮2、6的旋向；标注出蜗杆1的转动方向；标出II轴上各齿轮的受力图。图示为一手动绞车的传动示意图，(斜齿轮一蜗杆传动)，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i]2=3,蜗杆传动的传动比i34=50，设蜗轮传动的效率n=0.4，其余功率损失忽略不计。已知蜗杆3旋向如图，试确定蜗轮的旋向；提升重物时，在轴1上用箭头表示出手柄的转动方向；为使轴II上的轴向力最小，在图示画出两个斜齿轮的旋向；提升重物时，在图中标出蜗杆3所受各力的方向；淤(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？

用图示传动装置提升重物，试分析确定：为使轴II上蜗杆的轴向力膈与斜齿轮的轴向力Fa3部分抵消，试确定蜗杆、蜗轮和各斜齿轮的旋向；标出轴II上各啮合点处作用力；在图中标出斜齿轮、蜗杆及电机的转向。4、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111上的轴向力能相互抵消一部分。确定II、III轴的转向;

确定3、4、5、6齿轮的旋向；画出111轴上各齿轮的受力方向。图示为某直齿圆锥一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：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。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。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。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。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15。，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。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。V8、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，b「388MPa，（、）侦2.7。[S°]=1.3，循环基数N°=107,m=9。求寿命系数K『转化为等效稳定变应力时的疲劳极限b1e和实际安全系数S。，轴的强度是否满足要求？一零件用合金钢制成，其危险截面上的最大工作应力bmax=240MPa，最小工作应力b.=-40MPa,该合金钢的机械性能b=450MPa,b=800MPa,%=0.1，b=900MPa。零件危险截面的系数为K=1.3,如二0.78,0=1；要求：°绘制材料的简化极限应力图；""求极限值b，,b，,br；取[s]=1.3,校核此轴是否安全。45钢经调质后的性能为O-1=307MPa,m=9,No=5X106,以此材料作试件进行实验，先以对称循环变应力O1=500MPa作用104次，再以O2=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：。一个受弯曲稳定变应力作用的轴类零件，最大工作应力Omax=400MPa，最小工作应力Omin=-100MPa,已知材料的对称循环疲劳极限O—1=450MPa，脉动循环疲劳极限Oo=700MPa，屈服极限Os=800MPa,试求：(1)绘制材料的简化极限应力图；在简化极限应力图上标明工作应力点N；说明零件可能的失效形式。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[b]=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=0.8，进行下列计算：L、求单个螺栓所受的工作载荷Q、总拉力Q和被联接件间的残余预紧力0Qp’；；、校核螺栓的强度是否满足；、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8「q和Qp,Q,Qp’，Q0。图示一起重机卷筒，钢丝绳起重量W=60000N，利用双头螺柱夹紧产生的摩擦力矩使转矩由齿轮传到卷筒上。由8个螺柱均匀分布在直径D=500mm的圆周上。连接件接触面间的摩擦系数为f=0.12，且希望摩擦力矩比计算值大20%,螺柱材料为6.6级，45钢，控制预紧力，取安全系数〔S）=2,试求：螺柱所需最小直径（或计算直径）。如图所示以厚度8=12mm的钢板用四个普通螺栓固联在厚度q=30mm的铸铁支架上，已知载荷F=12000N,L=400mm,a=100mm，试确定螺栓的小径的计算值。已知结合面间的摩擦系数为f=0.15,防滑安全系数k=1.2,螺栓性能等级4.6,材S料普通碳素结构钢，屈服极限b「240MPa,安全系数S=2.2。8、（在最后一页）

9.图示某转轴两端各用一个30204轴承支承，轴上载荷Fr=1000N,Fa=300N,轴转速为100r/min，载荷系数fp=1.2，常温下工作。已知：30204轴承基本额定动载荷C=28.2kN，轴承内部派生轴向力S=R/2Y（Y是A/R>e时的轴向系数），e=0.35，A/R<e=0.35，A/R<e，X=1，Y=0；A/R>e,X=0.4，Y=1.7。求:10.图示一蜗杆轴上正安装两轴承所承受的径向力;两轴承的当量动载荷；10.图示一蜗杆轴上正安装两轴承所承受的径向力;两轴承的当量动载荷；危险轴承的寿命。1)2)3)根据蜗杆轴的受力，求得两支承的径向反力Fr1=2600N,Fr2=2000N，蜗杆转速为n1=960r/min，蜗杆的轴向力FA=1000N，方向如图所示；轴承载荷系数fp=1.1，轴承工作温度<120°；其它数据为：e=0.38,Y=1.6；FJFr>e时，X=0.4,Y=1.6；Fa/Fr<e，X=1，Y=0；派生轴向力Fs=耳/2丫；轴承基本额定动载荷C=63kN，&=10/3。S1试计算：（1）两轴承承受的当量动载荷;（2）计算危险轴承的寿命。图示斜齿圆柱齿轮由一对反装的7307AC型滚动轴承支承，轴转速为n=200r/min，齿轮受到圆周力F=1890N,径向力F=700N,轴向力F=360N，方向如图所示，齿轮分度圆直径d=188mm，轴承跨距L=200mm，轴承载荷系数fp=1，其它数据为:S=0.7R；A/R>e时，X=0.41，Y=0.87；A/R<e，X=1，Y=0；e=0.7。计算：(1)、两轴承承受的径向力;(2)、两轴承承受的当量动载荷;某减速器轴上安装有一对30312轴承，查表得该轴承的基本额定动载荷C=101KN；判别系数e=0.3,X=0.4,Y=2，轴的转速n=10000r/min，受力如图，已求出两轴承径向反力Fr1=6000N，Fr2=8000N，轴向力Fa=1000N，载荷系数fp=1，试求轴承寿命为多少小时？图示锥齿轮轴，转向如图。其由一对角接触轴承支承，轴承代号为7210AC，传动时啮合点B所受三个力的大小分别为：圆周力Ft=1200N，径向力Fr=415N，轴向力Fa=135N，载荷有轻微冲击；已知：载荷系数fp=1.2,e=0.68，Fs=0.7Fr。当F<《时，X=1，Y=0；当F>e时，