机械设计作业题

机械设计作业题

习题一

1.一部机器一般由几部分组成？机械设计课以研究哪一部分为主？

2.机械设计的一般程序是什么？3.机械零件设计应满足哪些

基本准则？

（P4-8五点）（P13-14五点）

⑴强度准则

⑴计划阶段

⑵刚度准则⑵方案设计阶段

⑶寿命准则⑶技术设计阶段

⑷振动稳定性准则⑷技术文件编制阶段

⑸可靠性准则⑸改进设计阶段

4.影响机械零件疲劳强度的主要因素有哪些？原因是什么？

4）零件材料与加工工艺、材料本身的疲劳强度及加工工艺可提高疲

劳强度

5、r=-l变应力，

r=0变应力，

r=l时称为r=变应力。

1、机械是机器与构件的总称

2、静载荷---脆性材料

有冲击一一塑性材料

3、

强制性国标：GBXXXX

推荐性国标:GB/TXXXX

习题二

一、简答题

1、普通三角形螺纹联接有什么特点?P62

答：牙型为等边三角形，牙型角a=60°,内外螺纹旋合后留有径向间

隙。外螺纹牙根允许

有较大的圆角，以减小应力集中。同一公称直径按螺距大小，分为粗

牙和细牙。细牙螺纹的

牙型与粗牙相似，但螺距小，升角小，自锁性较好，强度高，因牙细

不耐磨，容易滑扣。

2、螺栓联接有何特点?P65

螺栓连接的结构特点是被连接件上的通孔和螺栓杆间留有间隙，通孔

的加工精度要求低，结

构简单，拆装方便，使用时不受被连接件材料的限制。

3、螺纹联接的类型有哪些？P64-65（4点）

1）螺栓连接

（2）双头螺柱连接

（3）螺钉连接

4）紧定螺钉连接

4、为什么螺纹联接要采用防松措施?P70

因为当螺纹连接一旦出现松落，轻者会影响机器的正常运转，重者会

造成严重的事故，则螺

纹连接采用防松措施则可以保证连接安全可靠，防止连接脱落。

5、螺纹联接靠摩擦力防松的措施有哪些？6、螺纹联接用机械元件防

松的措施有哪些？

6、P71（3点）

P71（3点）

对顶螺母开口销与六角开槽螺母

使用弹簧垫圈使用止动垫圈

自锁螺母串联钢丝

?8、极限应力线图有何用处？

点）P24

传力螺旋确定零件材料的破坏形式；

传导螺旋确定零件材料的极限应力

调整螺旋计算零件的安全系数。

3.如何提高机械零件的疲劳强度？P32（4点）

影响因素：应力集中、绝对尺寸、表面状态

⑴尽可能降低零件上的应力集中

⑵选用疲劳强度高的材料和规定能够提高材料疲劳强度的热处理及

强化工艺

⑶提高零件表面加工质量

⑷尽可能减小或消除零件表面可能发生的初始裂纹尺寸。

10、提高接触疲劳强度的措施

）控制最大接触应力

）提高接触表面硬度，改善表面加工质量

）增大接触面综合曲率半径

）改外接触为内接触，点接触一线接触

5）采用高粘度润滑油

二、计算题

1、某零件用45Mn2制造，材料的力学性能为：？B=900MPa,?S=

750MPa,??1=410MPa,问该零件受脉动循环变应力作用时，其极限应

力？0C??=0.25,k?=l,??=0,85,?=0.8。为多少？

解：综合影响系数：K

??

k?

?

10.8570.8

?1.47

???

因为，脉动循环时?a??m,和直线A?E?方程联立，

可求得M点的坐标。即：

?

??

?1

?a????O?m?K??O

?a??O?m

??0

?a??0?m?238.37MPa代入已知数据:解得：?0

则：零件受脉动循环变应力作用时;其极限应力为

?m??0?a?2?238.37?476.74MPao?0C??0

2、如题3-51图所示，用6个M16的普通螺栓联接的钢制液压油缸,

螺栓性能为8.8级，

2

?21.5F,求预安全系数S=3,缸内油压p=2.5N/mm,为保证紧密性

要求，剩余预紧力QP

紧力QP的取值范围。（端盖与油缸结合面处采用金属垫片）

液压油缸盖所受的总载荷：F??p?单个螺栓工作载荷：F?查得螺栓的

相对刚度，最小预紧力：

?CL

???l?Qp?QP

?CL?CF?

?

?F?1.5F?0.7F?1.5?4710?0.7?4710?10362N??

2

?D

4

2

?2.5?

3.147120

4

2

?28260N

F?ZCL

?

282606

?4710N

CL?CF

?0.2~0.3,取

CLCL7CF

?0.3

已知螺栓性能等级为8.8级，则?s?640Nmm[?]?

?

S

o螺栓材料的许用应力为：

S

?

6403

?213Nmm

2

1.3Q

查得M16螺栓的小径dl?13.835mm,代入强度条件:

?dl[?]

4?1.3

2

2

?

4

国?]

dl

2

得螺栓许用总拉力：Q?

?

3.14713.835

4?1.3

?213

724619N

则最大预紧力：Qp?Q?

CLCL7CF

F?24619?0.3?4710?23206N

综上，预紧力的取值范围：10362WQpW23206N习题三

一、选择题

1.平键联接的工作面是键的A。A.两个侧面C.两个端

面

B.上下两面D.侧面和上下面

2.一般普通平键联接的主要失效形式是BoA.剪断C.胶

合

B.磨损D.压溃

3.设计普通平键联接时，根据D来选择键的长度尺寸。

A.传递的转矩C.轴的直径

B.传递的功率D.轮毂长度

4.设计普通平键联接时-，根据C来选择键的截面尺寸_A.传

递的力矩C.轴的直径

B.传递的功率D.轮毂长度

5.当采用一个平键不能满足强度要求时，可采用两个错开

D布置。A.90°

B.120°D.180°

C.150°

二、简答题

1.普通平键有那些失效形式？主要失效形式是什么？怎样进行强度

校核？如经校核判断强度不足时，可采取哪些措施？

普通平键的的失效形式有工作面被压溃，个别情况会出现键被剪断。

主要失效形式是工作面被压溃。进行强度校核时，应校核挤压强度和剪切

强度。如经校核判断强度不足时，可在同一连接处错开180°布置两个平

键，强度按1.5个计算。

2.平键和楔键联接在工作原理上有什么不同？P103-104

平键连接：键的两侧面是工作面，工作时，靠键同键槽侧面的挤压来

传递转矩。楔键连接：键的上下两面是工作面，工作时，靠键的楔

紧作用来传递转矩。3.简述疲劳破坏及其特点

疲劳破坏指的是零件在交变应力下的损坏，其特点为：

1、断裂时并无明显的宏观塑性变形，断裂前没有明显的预兆，而是

突然地破坏。2、引起疲劳断裂的应力很低，常常低于静载荷时的屈服强

度

3、疲劳破坏能清楚的显示出裂纹的发生、扩展和最后的断裂这三个

组成部分。

习题四

1.为什么普通车床的第一级传动采用带传动，而主轴与丝杠之间的

传动链中不能采用带传动？

因为带传动适用于中心距较大传动，且具有缓冲、吸振及过载打滑的

特点，能保护其他传动件，电动机和机床1轴之间的距离很远，适合普通

机床的第一级传动要求；不适合使用齿轮传动，而且当负荷超载时，皮带

会打滑，可以保护其他传动零件。这是采用皮带传动的主要目的。而从1

轴到丝杠之间采用齿轮传动，可以精确的保证传动比，而皮带传动不能保

证准确的传动比，这对于车床很重要。而且齿轮传动的结构紧凑，可以在

比较小的空间内合理安排，因此可以减小机床的体积，并且可以实现方便

的变速。虽然齿轮传动不能够打滑保护零件，但为了机床的安全，会在整

个的传动链中加入过载保护装置，比如摩擦片离合器，过载保护器，超越

离合器等。

3.链传动的主要工作特点？P165

答：1、工作原理：通过链轮轮齿与链条链节的啮合来传递动力和运

动

2、组成：主、从动链轮、链条、封闭装置、润滑系统和张紧装置等。

3、特点：

（1）与带传动相比，链传动能保持准确的平均传动比，传动效率较

高，且作用与轴上的径向压力较小，且链传动的整体尺寸较小，结构较为

紧凑，能在高温和潮湿的环境中工作

（2）与齿轮传动相比，链传动的制造与安装精度要求较低，于远距

离传动时，其结构比齿轮传动更轻便。

优点：①平均速比准确，无滑动②张紧力小，轴上压力小③传动效

率高④承载能力高⑤可传递远距离传动⑥可在高温，多灰尘环境下工作⑦

成本低。缺点：①瞬时传动比不恒定②传动不平稳③传动时有噪音、

冲击，不适合于高速传动④对安装精度要求较高。⑤只能用于平行轴间

传动

4.如图所示链传动的布置形式，小链轮为主动轮，中心距a=（30~50）p,

它在图a、b所示布置中应按哪个方向回转才算合理？两轮线布置在同一

铅垂面内有什么缺点？应采取什么措施？

解图（a）,（b）所示布置中链轮按逆时针方向旋转合理。

两轮轴线机具置在同王铅垂面内下垂量增大，下链轮的有效啮合齿数

减少，降低了传动能力。应采取：1、调整中心距；2、加张紧轮；3、两

轮偏置等措施。

机械设计习题5

一、分析计算题

1、已知：V带传递的实际功率P=7.5kW,带速v=10m/s,紧边拉力

是松边拉力的两倍，试求有效圆周力Fe、紧边拉力Fl和初拉力F0。

(1)带的有效圆周力：

Fe?lOOOPv?l000?7.5

10N?750N

(2)带的松边拉力：

根据受力公式有Fl?F2?Fe,由题意有F1?2F2及Fe?750No

联立解以上各式，得

F2?750N

(3)带的紧边拉力：

Fl?2F2?2?750N?1500N

(4)初拉力F0

FO?(F1?F2)/2?1125N

2、已知：V带传动所传递的功率P=7.5kW,带速v=10m/s,现测得

初拉力F0=1125N,试求紧边拉力F1和松边拉力F2

(1)有效圆周Fe

Fe?l000Pv?l000?7.5

10N?750N

（2）紧边拉力Fl与松边拉力F2：

Fl?F2?Fe?750N

（Fl?F2）/2?F0?l125N

联解以上两式，