机械设计习题解答

机械设计习题解答第2章机械设计总论一、填空题1．当机械零件出现疲劳断裂时，应按A准则计算。A．强度；B.刚度；C.寿命；D.振动稳定性2.零件的工作安全系数为B。A．零件的极限应力比许用应力；B.零件的极限应力比工作应力C.零件的工作应力比许用应力；D.零件的工作应力比极限应力3.对大量生产、强度要求高、尺寸不大、形状不复杂的零件，应选择D。A．铸造；B.冲压；C.自由锻造；D.模锻二、是非题1.当零件可能出现塑性变形时，应按刚性准则计算。（×）2．调质钢的回火温度越高，其硬度和强度将越低，塑性越好。（√）3.机器的设计阶段是决定机器好坏的关键。（√）4.疲劳破坏是引起大部分机械零件破坏的主要原因。（√）5.随着工作时间的延长，零件的可靠度总是不变。（×）第3章机械零件的强度一、简答题1.弯曲疲劳极限的综合影响系数的含义是什么？它与那些因素有关？它对零件疲劳强度与静强度各有何影响？答：①综合影响系数的含义：在对称循环时，是试件与零件疲劳极限的比值；在非对称循环时，是试件与零件极限应力幅的比值。②与零件的有效应力集中系数、尺寸系数、表面状态系数有关。③对零件的疲劳强度有影响，对零件的静强度没有影响。2.零件的等寿命疲劳曲线与材料试件的等寿命疲劳曲线有何区别？零件和材料试件的失效形式是否总是相同的？为什么？答：①零件的等寿命疲劳曲线相对于材料试件的等寿命疲劳曲线下移了一段距离。②在相同变应力作用下，两者的失效规律并不总是相同的，因为零件疲劳曲线中疲劳破坏的范围增大了。3.试说明承受循环变应力的机械零件，在什么情况下可按静条件强度计算？在什么情况下按疲劳强度条件计算？答：承受循环变应力的机械零件，当应力循环次数时，按静强度条件计算；当极限应力点与疲劳极限应力曲线中的屈服曲线相交时，也按静强度计算。当时，按疲劳强度条件计算。二、计算题1.某材料的对称循环弯曲疲劳极限，取循环基数，试求循环次数N分别为7000，25000，62000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。2.某合金钢制的轴受弯曲稳定应力（应力循环特性r为常数）作用。已知该轴危险截面的该轴材料的，轴危险截面处的综合影响系数，寿命系数。试：（1）绘制该零件的简化疲劳极限应力图；（2）分别用图解法和解析法计算该轴的安全系数。第6章螺纹连接和螺旋传动一、选择与填空题1.若螺纹的直径与螺旋副的摩擦系数一定，则拧紧螺母时的效率取决于螺纹的C。A．螺距和牙型角B.升角和头数C.导程和牙型斜角D.螺距和升角2.计算采用三角形螺纹的紧螺栓连接的拉伸强度时，考虑到拉伸与扭转的复合作用，应将拉伸载荷增加到原来的B倍。A．1.1B.1.3C.1.25D.0.33.采用普通螺栓连接的凸缘联轴器，在传递扭矩时，D。A．螺栓的横截面受剪切B.螺栓与螺栓的配合面受挤压C．螺栓同时受挤压和剪切D.螺栓受拉伸与扭转作用。4.螺旋副的自锁条件是。5.三角形的牙型角适用于联接，梯形的牙型角适用于传动。6.受轴向工作载荷F作用的紧螺栓连接，螺栓所受的总拉力等于工作载荷和剩余预紧力之和。7.螺纹连接的防松实质是防止螺旋副的相对转动。8.当两个被连接件之一太厚，不易制成通孔且连接不需要经常拆卸时，往往采用B连接。A．螺栓连接B.螺钉连接C.双头螺柱连接D.紧定螺钉连接9.相同公称尺寸的细牙螺纹与粗牙螺纹相比，因细牙螺纹的螺距小，内径大，故细牙螺纹B。A．自锁性好，强度低B.自锁性好，强度高C.自锁性差，强度高D.自锁性差，强度低10.采用凸台或沉孔作为螺栓头或螺母的支撑面是为了避免螺栓受弯曲应力。11.下列三种具有相同公称直径和螺距，并采用相同材料配对的螺旋副中，传动效率最高的是C。A．单线矩形螺旋副B。单线梯形螺旋副C。双线矩形螺旋副二、计算题1.在图示夹紧螺栓中，已知螺栓数为2，螺栓材料许用应力为，轴径D=65mm，杠杆长L=420mm，轴与夹壳间的摩擦系数f=0.15，可靠性系数取k=1.2，W=240N，试计算螺栓小径d1的计算值。2.一牵曳钩用两个M10（d1=8.376mm）的普通螺栓固定于机体上，已知接合面间摩擦系数f=0.15，可靠性系数k=1.2，螺栓材料强度级别为6.6级，安全系数S=3，试计算该螺栓组允许的最大牵引力Rmax=？3.由两块边板和一块承重板焊成的龙门导轨托架。两块边板各用4个螺栓与立柱相连接，托架所承受的最大载荷为20KN，摩擦系数f=0.15，可靠性系数k=1.2。试计算所需螺栓直径。当用受剪螺栓时；当用受拉螺栓时。（螺栓材料均为45钢，取6.8级，边板厚度为25mm）第7章键、花键、销、成形联接一、选择题1.普通平键联接工作时，键的主要失效形式为B。A．键受剪切破坏B.键侧面受挤压破坏C．剪切与挤压同时产生D.磨损和键被剪断2.普通平键连接强度校核的内容主要是A。A．键侧面的挤压强度B.键的剪切强度C．A、B均校核D.校核磨损3.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C。A在轴的同一母线上B.1800C.1200～1300D.4.切向键连接的斜度是做在C上的。A．轮毂键槽底面B.轴的键槽底面C．一对键的接触面D.键的侧面5.半圆键连接的主要优点是C。A．对轴的强度削弱较轻B.键槽的应力集中较小C.工艺性好，安装方便二、简答题1.花键连接与平键连接比较有哪些优点和缺点？答：优点：定心精度高；承载能力大。缺点：成本高，需专门设备加工。2.销的功用有哪些？答：①定位、联接；③安全保护功能。第11章带传动一．选择填空题1.V带传动主要依据B传递运动和动力。A．紧边拉力B.带和带轮接触面间的摩擦力C.带的预紧力2.在一般传递动力的机械中，主要采用C传动。A．平带B.同步带C.V带D.多楔带3.V带传动中，带截面楔角为400，带轮的轮槽角应C400。A．大于B.等于C.小于4.带正常工作时，不能保证准确的传动比是因为D。A．带的材料不符合胡克定律B.带容易变形和磨损C．带在带轮上打滑D.带的弹性滑动5.带传动中，V1为主动轮圆周速度，V2为从动轮圆周速度，V为带的速度，这些速度之间的关系是B。A．B.C.D.6.带传动时，产生弹性滑动的原因是B。A．带的预紧力不够B.带的紧边拉力与松边拉力不等C．带绕过带轮时有离心力D.带和带轮间有摩擦力7.带传动打滑总是A。A．在小轮上先开始B.在大轮上先开始C.在两轮上同时开始8.带传动中，若小轮为主动轮，则带的最大应力发生在带A处。A．进入主动轮B。进入从动轮C。退出主动轮D。退出从动轮9.用C提高带的传递功率是不合适的。A．适当增加预紧力B。增大轴间距C．增加带轮表面粗糙度D。增大小带轮基准直径。二、计算题1.已知一V带传动，传递功率P=10KW，带速v=12.5m/s，现测得预紧力F0=700N。求紧边拉力F1和松边拉力F22.设单根V带所能传递的额定功率P1=4.2KW，主动带轮直径D1=160mm，转速n1=1450r/min，包角α=1400，带和带轮间的摩擦系数f=0.2。求有效拉力F和紧边拉力F1第12章齿轮传动一．选择题1.在闭式齿轮传动中，高速重载齿轮传动的主要失效形式为D。A．轮齿疲劳折断B.齿面磨损C.齿面疲劳点蚀D.齿面胶合2.对于HBS≤350的齿轮传动，当采用同一钢材制造时，一般将进行C处理。A．小齿轮表面淬火，大齿轮调质B.大齿轮表面淬火，小齿轮调质C．小齿轮调质，大齿轮正火D.小齿轮正火，大齿轮调质3.在齿轮传动中，为减小动载系数，可采取的措施有A、D。A．提高齿轮的制造精度B.减小齿轮的平均单位载荷C．减小外加载荷的变化幅度D.减低齿轮的圆周速度4.计算齿轮传动时，选择许用应力与D没关系。A．材料硬度B.应力循环次数C.安全系数D.齿形系数5.直齿圆锥齿轮强度计算时，是以C为计算依据的。A．大端当量直齿圆柱齿轮B.大端分度圆柱齿轮C．平均分度圆处的当量直齿圆柱齿轮D.平均分度圆柱齿轮6.在圆柱齿轮传动中，材料与齿宽系数、齿数比、工作情况一定的情况下，轮齿的接触疲劳强度主要取决于C，而弯曲强度主要取决于A。A．模数B.齿数C.中心距D.压力角7.斜齿圆柱齿轮的齿形系数与相同齿数的直齿圆柱齿轮相比是C。A．相等B.较大C.较小8.选择齿轮传动的平稳性精度等级时，主要依据是A。A．圆周速度B.转速C.传递功率D.承受的转矩二、计算题1.试分析下列齿轮传动中各齿轮所受的力（用受力图表示出各力作用位置和方向）（a）（b）2.如图所示两级斜齿轮减速器。已知齿轮1的旋向，齿轮2的参数为。齿轮3的参数为求：为使中间轴Ⅱ所受的轴向力最小，齿轮3的旋向应是左旋还是右旋？画出齿轮2和3所受各分力的方向？（3）如果为使中间轴Ⅱ不受轴向力，则齿轮3的螺旋角β3应为多大？（忽略滚动轴承的摩擦损失）。3.相同中心距a＝120mm情况下，齿轮有两种参数方案如下（材料相同）：（1）Z1＝19，Z2＝41，m＝4mm，α＝200，b＝40mm；（2）Z1＝38，Z2＝82，m＝2mm，α＝200，b＝40mm。试问：1）接触强度哪个方案高，为什么？2）弯曲强度哪个方案高，为什么？3）哪个方案运转较平稳？第13章蜗杆传动一．选择题1．对于传递动力的蜗杆传动，为了提高传动效率，在一定限速内可采用B。A．较大的蜗杆直径系数B.较大的蜗杆分度圆导程角C．较小的模数D.较少的蜗杆头数2.蜗杆传动中，是以蜗杆的B参数，蜗轮的A的参数为标准值。A．端面B.轴向C.法向3.蜗杆传动的正确啮合条件中，应除去C。A．B.C.D.且旋向相同4.设计蜗杆传动时，通常选蜗杆材料为A，蜗轮材料为C，以减小摩擦力。A．钢B.铸铁C.青铜D.非金属材料5.为了限定蜗轮滚刀的数目，有利于滚刀标准化，规定D为标准值。A．蜗轮齿数B.蜗轮分度圆直径C.蜗杆头数D.蜗杆分度圆直径6.闭式蜗杆传动的主要失效形式是B。A．点蚀B.胶合C.轮齿折断D.磨损7.为提高蜗杆的刚度，应A。A．增大蜗杆直径系数B．采用高强度合金做蜗杆材料C．增加蜗杆硬度，减小表面粗糙值。8.在蜗杆传动中，对于滑动速度的重要传动，应该采用D作为蜗轮齿圆的材料。A．HT200B.18CrMnTi渗碳淬火C.45钢调质D.ZCuSn10Pb19.起吊重物用的手动蜗杆传动，宜采用A。A．单头，小导程B.单头，大导程C.多头，小导程D.多头，大导程10.图所示蜗杆传动中，图C的转向是正确的。DCBADCBA二、分析、设计题1.图示某电梯装置中采用蜗杆传动，电动机功率P=11kw，转速n1=970r/min，蜗杆传动参数z1=2，z2=60，q=8，η=0.8，m=8，右旋蜗杆。试计算：（1）起升重物时，标出电动机转向。（2）计算蜗轮所受各力大小。2.图示为二级蜗杆传动，已知蜗杆3为右旋，蜗轮4的转向如图所示，轴Ⅰ为输入轴。试求：（1）轴Ⅰ、轴Ⅱ的转向。（2）蜗杆、蜗轮的螺旋线方向（所有的）（3）蜗轮2和蜗杆3所受各力的方向（要求蜗轮2和蜗杆3的轴向力方向相反）。第14章链传动一．选择填空题1.与齿轮传动相比，链传动的主要特点之一是C。A．适合于高速B.制造成本高C.安装精度要求低2.滚子链由滚子、套筒、销轴、内链板和外链板组成，其套筒与内链板之间、销轴与外链板之间分别为过盈配合，滚子与套筒之间、销轴与套筒之间分别为间隙配合。3.链条的磨损主要发生在销轴与套筒的接触面上。4.在链传动中，链轮的传速越高，节距越大，齿数越少，则传动的动载荷越大。5.链传动转速越高，运动不均匀性越严重，故链传动常用于低速传动。6.链传动时，当链节距P增大时，优点是承载能力强，缺点是多边形效应严重。7.链传动应尽量布置在水平平面内，尽量避免布置在铅垂平面内。8.链传动中，当两链轮的轴线在同一水平面时，应将紧边布置在上面，松边布置在下面。二．链轮传动时中心距取值过大或过小对传动有何不利？三、计算题1.有一链传动，小链轮为主动轮，转速n1=900r/min，齿数z1=25，z2=75，现因工作需要，拟将大链轮的转速降低至n2=250r/min，链条长度不变，试问：（1）若从动轮齿数不