机械设计习题要点.docx

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机械设计习题要点

第一章机械设计概论

一、选择题

1、机械设计课程研究的内容只限于____________。

A.专用零件和部件

B.在高速、高压、环境温度过高或过低等特殊条件下工作的以及尺寸特大或特小的通用零件和部件C.在普通工作条件下工作的一般参数的通用零件和部件

D.标准化的零件和部件

2、下列8种机械零件：

螺旋千斤顶中的螺杆，机床的地脚螺栓，车床的顶尖，减速器中的齿轮，拖拉机发动机的气缸盖螺栓，船舶推进器上的多环推力轴承，颚式破碎机上的V带轮，多气缸内燃机曲柄轴上的盘形飞轮。

其中有__________是通用零件。

A.3种B.4种C.5种D.6种

3、下列8种机械零件：

涡轮的叶片，飞机的螺旋桨，往复式内燃机的曲轴，拖拉机发动机的气门弹簧，起重机的起重吊钩，火车车轮，自行车的链条，纺织机的纱锭。

其中有___________是专用零件。

A.3种B.4种C.5种D.6种

二、分析与思考题

1、一部完整的机器由哪些部分所组成？

各部分的作用是什么？

试以汽车为例说明这些组成部分各主要包括些什么？

2、人们常说的机械含义是什么？

机器和机构各指的是什么？

指出下列设备中哪些是机器，哪些是机构。

铣床，柴油机，龙门刨床，机械钟，机械手表，机械式计算装置，汽车和拖拉机等。

3、什么是部件？

什么是零件？

什么是构件？

指出下列各项分别属于哪一种。

联轴器，减速器，齿轮，弹簧，凸轮机构中的凸轮、键和轴的装配体。

4、什么是通用零件？

什么是专用零件？

试各举三个实例。

5、什么是标准件？

下列零件中哪些是标准件。

减速器中的滚动轴承，自行车的链条，摩擦离合器的摩擦片，车床上的普通V带，发动机的活塞、活塞环，曲轴轴瓦等。

6、机器设计应满足哪些基本要求？

机械零件设计应满足哪些基本设计要求？

分析下列机械零件应满足的基本要求是什么。

电动机轴，普通减速器中的齿轮轴，起重机吊钩，精密机床主轴，气门弹簧，农业机械中的拉曳链。

联合收割机中的普通V带。

7、机械零件的计算可分为哪两种？

它们大致可包含哪些内容？

第二章机械零件的工作能力和计算准则

一、选择题

1、下列四种叙述中___________是正确的。

A.变应力只能由变载荷产生

B.静载荷不能产生变应力

C.变应力是由静载荷产生的

D.变应力是由变载荷产生的，也可能由静载荷产生

2、发动机连杆横截面上的应力变化规律如图2-1所示，则该变应力的应力比r为___________。

图2-1

A.0.24B.－0.24C.－4.17D.4.17

3、变应力特性可用σmax、σmin、σm、σa、r等五个参数中的任意___________来描述。

A.一个B.两个C.三个D.四个

4、零件的工作安全系数为___________。

A.零件的极限应力比许用应力B.零件的极限应力比零件的工作应力

C.零件的工作应力比许用应力D.零件的工作应力比零件的极限应力

5、一用45钢制造的零件，工作时受静拉力，危险截面处的最大应力σmax＝200MPa，许用应力[σ]=250MPa，许用安全系数[S]＝1.28，则该材料的屈服点

＝___________MPa。

A.156B.195C.256D.320

6、在进行疲劳强度计算时，其极限应力应为材料的___________。

A.屈服点B.疲劳极限C.强度极限D.弹性极限

7、两圆柱体相接触，接触面为矩形，接触面宽度中心处的最大接触应力

与载荷F的关系为

∝___________。

A.FB.F2C.F1/3D.F1/2

二、分析与思考题

1、什么是机械零件的失效？

机械零件可能的失效形式主要有哪些？

2、什么是零件的工作能力？

什么是零件的承载能力？

3、什么是静载荷、变载荷、名义载荷、计算载荷？

什么是静应力和变应力？

4、稳定循环变应力的

，

，

，

，r五个参数分别代表什么？

试列出根据已知零件的

，

计算

，

及r的公式。

5、提高零件强度的措施有哪些？

6、两个曲面形状的金属零件互相压紧，其表面接触应力的大小由哪些因素确定？

如果这两个零件的材料、尺寸都不同，其相互接触的各点上彼此的接触应力值是否相等？

7、受交变接触应力作用的零件其失效是何性质？

提高接触疲劳强度的主要措施有哪些？

8、什么是零件的表面挤压应力？

试举一工作时零件表面受挤压应力的例子。

9、零件表面磨损强度的条件性计算包含哪些内容？

提高零件表面磨损强度的主要措施有哪些？

10、什么是机械零件的刚度？

影响零件刚度的因素及提高零件刚度的措施有哪些？

某轴用碳钢制造，经营算刚度不足，问改用合金钢制造而原尺寸保持不变，该轴的刚度能否提高？

为什么？

三、计算题

图2-2示某旋转轴直径d=80mm，受径向力F=2KN，跨距L=2m。

试计算a点的最大、最小弯曲正应力

、

，应力幅

，平均应力

和循环特征系数r，并画出其变应力图谱。

图2-2

第三章机械零件的疲劳强度设计

一、选择题

1、45钢的持久疲劳极限

＝270MPa，设疲劳曲线方程的幂指数m=9，应力循环基数N0=5×106次，当实际应力循环次数N=104次时，有限寿命疲劳极限为____________MPa。

A.539B.135C.175D.417

2、有一根阶梯轴，用45钢制造，截面变化处过渡圆角的疲劳缺口系数

=1.58，表面状态系数

=0.82，尺寸系数

＝0.68，则其疲劳强度综合影响系数

=____________。

A.0.35B.0.88C.1.14D.2.83

3、零件的截面形状一定，如绝对尺寸（横截面尺寸）增大，疲劳强度将随之____________。

A.增高B.不变C.降低

4、零件的形状、尺寸、结果相同时，磨削加工的零件与精车加工相比，其疲劳强度____________。

A.较高B.较低C.相同

5、零件表面经淬火、渗氮、喷丸、滚子碾压等处理后，其疲劳强度____________。

A.增高B.降低C.不变D.增高或降低视处理方法而定

6、影响零件疲劳强度的综合影响系数

或

与____________等因素有关。

A.零件的应力集中、加工方法、过载

B.零件的应力循环特性、应力集中、加载状态

C.零件的表面状态、绝对尺寸、应力集中

D.零件的材料、热处理方法、绝对尺寸。

7、绘制设计零件的σm－σa极限应力简图时，所必须的已知数据是___________。

A.σ－1，σ0，σs，KσB.σ－1，σ0，σs，

C.σ－1，σs,ψσ，KσD.σ－1，σ0，ψσ，

8、在图示（3-1）设计零件的σm－σa极限应力简图中，如工作应力点M所在的ON线与横轴间夹角θ＝45o，则该零件受的是___________。

A.不变号的不对称循环变应力

B.变号的不对称循环变应力

C.脉动循环变应力

D.对称循环变应力图3-1

9、在图3-1所示零件的极限应力简图中，如工作应力点M所在的ON线与横轴之间的夹角θ＝90o时，则该零件受的是___________。

A.脉动循环变应力B.对称循环变应力

C.变号的不对称循环变应力D.不变号的不对称循环变应力

10、已知一零件的最大工作应力

=180MPa，最小工作应力

=－80MPa。

则在图示的极限应力简图中（图3-2），该应力点M与原点的连线OM与横轴间的夹角θ为___________。

A.68o57＇44＇＇B.21o2＇15＇＇C.66o2＇15＇＇D.74o28＇33＇＇

11、图3-3示零件的极限应力简图上，M为零件的工作应力点，若加载于零件的过程中保持最小应力σmin为常数。

则该零件的极限应力点应为__________。

A.M1B.M2C.M3D.M4

图3-2图3-3

12、已知45钢调制后的力学性能为：

=620MPa，

=350MPa，

=280MPa，

=450MPa。

则

为__________。

A.1.6B.2.2C.0.24D.0.26

二、填空题

1、影响机械零件疲劳强度的因素有：

__________、__________、__________。

2、材料的无限寿命是指_______下的寿命，其有限寿命是指在_______下的寿命。

3、机械零件的应力集中系数仅对_______有影响，对_______没有影响。

4、一般说，机械零件的表面质量越_______，应力集中越严重；表面硬度越_______，疲劳强度越低。

三、简答题

1、机械零件疲劳强度的计算方法有哪两种？

其计算准则各是什么？

2、机械零件在变应力条件下工作发生疲劳断裂而失效的过程怎样？

3、什么是应力循环基数？

一般碳钢和高硬度合金钢的循环基数是多少？

4、按疲劳曲线（σ－N）设计零件时，适用的条件是什么？

当循环次数N＜104时，（σ－N）曲线是否适用？

为什么？

在这种情况下应如何处理？

5、影响机械零件疲劳强度的主要因素有哪些？

提高机械零件疲劳强度的措施有哪些？

6、机械零件受载时在什么地方产生应力集中？

应力集中与材料的强度有什么关系？

7、怎样区分变应力是稳定的还是非稳定的？

怎样进行在稳定变应力下的零件强度计算？

怎样进行在规律性非稳定变应力下的零件强度计算？

8、在极限应力简图上，对各种加载情况（即r=常数、σm＝常数、σmin＝常数）如何判断零件是首先产生疲劳破坏还是首先产生塑性变形破坏？

9、

和

的几何意义和物理意义是什么？

材料的强度愈高，

和

的值愈大还是愈小？

10、何谓疲劳损伤累积假说？

线性疲劳损伤累积计算的数学表达式为何？

四、分析计算题

1、一钢制轴类零件的危险剖面承受

200MPa，

100MPa，综合影响系数

=2，材料的

＝400MPa，

＝250MPa，

＝400MPa。

试：

1）画出材料的简化极限应力线图，并判定r=const时零件的破坏形式。

2）试用图解法和安全系数法计算r=const时该零件的安全系数。

2、一钢制零件，危险剖面承受的工作应力

=300MPa，

=-150MPa，有效应力集中系数

=1.4，绝对尺寸系数

=0.91，表面状态系数

=1。

材料的

=800MPa，

=520MPa，

=450MPa，

=0.5，材料常数m=9，循环基数N0=107，求该零件在有限寿命N=105时的计算安全系数。

3、某零件材料在N0＝

次时，

＝300MPa，m＝9。

若零件在

＝500MPa下工作n1＝

次，在

＝400MPa下工作n2＝

次。

试问：

若又在

＝350MPa下工作，允许工作多少次？

第四章摩擦、磨损及润滑概述

一、选择题

1、现在把研究有关摩擦、磨损与润滑的科学与技术统称为__________。

A.摩擦理论B.磨损理论C.润滑理论D.摩擦学

2、两相对滑动的接触表面，依靠吸附的油膜进行润滑的摩擦状态称为____________。

A.流体摩擦B.干摩擦C.混合摩擦D.边界摩擦

3、两摩擦表面被一层液体隔开，摩擦性质取决于液体内部分子间粘性阻力的摩擦状态称为__________。

A.流体摩擦B.干摩擦C.混合摩擦D.边界摩擦

4、通过滑动轴承试验，可得到摩擦系数μ与轴承特性数ηn/p相互关系的摩擦特性曲线，下图4-1中__________是正确的。

图4-1图4-2

5、如图4-2所示，在滑动轴承摩擦特性曲线μ—ηn/p的A区内，摩擦状态属于__________。

A.干摩擦B.混合摩擦C.边界摩擦D.流体摩擦

6、采用含有油性和极压添加剂的润滑剂，主要是为了减小_________。

A.粘着磨损B.表面疲劳磨损C.磨粒磨损D.腐蚀磨损

7、为了减轻摩擦副的表面疲劳磨损，下列措施中_________不是正确的措施。

A.合理选择表面粗糙度B.合理选择润滑油粘度

C.合理选择表面硬度D.合理控制相对滑动速度

8、润滑油的_________又称为绝对粘度。

A.运动粘度B.动力粘度C.恩格尔粘度D.赛氏通用秒

9、动力粘度η的CGS制（绝对单位制）单位为_________。

A.泊（P）B.厘斯（cSt）C.恩氏度（oE）D.帕·秒（Pa·s）

10、动力粘度η的国际单位制（SI）单位为_________。

A.泊（P）B.厘斯（cSt）C.恩氏度（oE）D.帕·秒（Pa·s）

11、运动粘度ν是动力粘度η与同温度下润滑油_________的比值。

A.密度ρB.质量mC.相对密度dD.速度v

12、运动粘度ν的国际单位制（SI）单位为_________。

A.m2/sB.厘斯（cSt）C.厘泊（cP）D.帕·秒（Pa·s）

13、当压力加大时，润滑油的粘度_________。

A.随之加大B.保持不变C.随之减小D.增大还是减小或不变，视润滑油性质而定

14、当温度升高时，润滑油的粘度_________。

A.随之升高B.随之降低C.保持不变D.升高或降低视润滑油性质而定

二、分析与思考题

1、何谓摩擦、磨损和润滑？

它们之间的相互关联如何？

2、按摩擦面间的润滑状况，滑动摩擦可分哪几种？

3、根据磨损机理的不同，磨损通常分为哪几种类型?

它们各有什么主要特点?

4、机械零件的磨损过程分为哪三个阶段？

怎样跑合可以延长零件的寿命？

5、实现液体润滑的方法有哪几种？

它们的工作原理有何不同？

各自特点如何？

6、获得流体动压润滑的必要条件是什么？

7、润滑剂的作用是什么？

常用润滑剂有哪几种？

8、流体动压润滑及弹性流体动压润滑，二者之间的最根本差别是什么？

9、润滑油的主要性能指标有哪些？

润滑脂的主要性能指标有哪些？

在润滑油和润滑脂中加入添加剂的作用是什么?

10、试述润滑油粘度的物理意义。

粘度的表示方法有哪几种？

各种粘度的单位及换算关系是什么？

哪一种适用于流体动压计算中？

第六章螺纹联接及螺旋传动

一、选择题

1、在常用的螺旋传动中，传动效率最高的螺纹是__________。

A.三角形螺纹B.梯形螺纹C.锯齿形螺纹D.矩形螺纹

2、在常用的螺纹联接中，自锁性能最好的螺纹是__________。

A.三角形螺纹B.梯形螺纹C.锯齿形螺纹D.矩形螺纹

3、当两个被联接件不太厚时，宜采用__________。

A.双头螺柱联接B.螺栓联接C.螺钉联接D.紧定螺钉联接

4、当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且需要经常拆装时，往往采用__________。

A.螺栓联接B.螺钉联接C.双头螺柱联接D.紧定螺钉联接

5、在拧紧螺栓联接时，控制拧紧力矩有很多方法，例如__________。

A.增加拧紧力B.增加扳手力臂C.使用测力矩扳手或定力矩扳手

6、螺纹联接防松的根本问题在于__________。

A.增加螺纹联接的轴向力B.增加螺纹联接的横向力

C.防止螺纹副的相对转动D.增加螺纹联接的刚度

7、螺纹联接预紧的目的之一是__________。

A.增强联接的可靠性和紧密性B.增加被联接件的刚性

C.减小螺栓的刚性

8、承受预紧力F′的紧螺栓联接在受工作拉力F时，剩余预紧力为F″，其螺栓所受的总拉力F0为__________。

A.

B.

C.

D.

9、承受横向载荷或旋转力矩的紧螺栓联接，该联接中的螺栓_________。

A.受剪切作用B.受拉伸作用

C.受剪切和拉伸作用D.既可能受剪切作用又可能受拉伸作用

10、对受轴向变载荷的紧螺栓联接，在限定螺栓总拉力的情况下，提高螺栓疲劳强度的有效措施是__________。

A.增大被联接件的刚度B.减小被联接件的刚度C.增大螺栓的刚度

11、为了改善螺纹牙上的载荷分布，通常都以_________的方法来实现。

A.采用双螺母B.采用加高的螺母

C.采用减薄的螺母D.减少螺栓和螺母的螺距变化差

12、被联接件受横向载荷作用时，若采用一组普通螺栓联接，则载荷靠__________来传递。

A.接合面之间的摩擦力B.螺栓的剪切和挤压C.螺栓的剪切和被联接件的挤压

13、设计螺栓组联接时，虽然每个螺栓的受力不一定相等，但对该组螺栓仍均采用相同的材料、直径和长度，这主要是为了__________。

A.外形美观B.购买方便C.便于加工和安装

14、当采用受剪螺栓联接承受横向载荷时，螺栓杆受到_________作用。

A.弯曲和挤压B.拉伸和剪切C.剪切和挤压D.扭转和弯曲

15、滑动螺旋传动，其失效形式多为__________。

A.螺纹牙弯断B.螺纹磨损C.螺纹牙剪切D.螺纹副咬死

16、在螺纹联接中，按防松原理，采用双螺母属于________。

A．摩擦防松B．机械防松

C．破坏螺旋副的关系防松D．增大预紧力防松

17、在螺纹联接设计中，被联接件与螺母和螺栓头的联接表面加工凸台或沉头座是为了________。

A．使工作面均匀接触B．使接触面大些，提高防松能力

C．安装和拆卸时方便D．使螺栓不受附加载荷作用

18、一精致普通螺栓的螺栓头上标记着6.8（强度级别），则该螺栓材料的屈服极限近似为_____MPa。

A．600B．800C．680D．480

二、分析与思考题

1、普通螺纹分为粗牙和细牙螺纹，请问细牙螺纹有什么特点？

用于何处？

2、常用螺纹联接的类型有哪几种？

应用场合是什么？

3、螺纹联接为什么要防松？

防松的根本问题是什么？

4、防松的基本原理有哪几种？

具体的防松方法和装置各有哪些？

5、什么叫螺纹的自锁现象？

自锁条件如何？

螺旋副的传动效率又如何计算？

6、试画出螺纹联接的力－变形图，并说明联接在受到轴向工作载荷后，螺纹所受的总拉力、被联接件的剩余预紧力和轴向工作载荷之间的关系。

7、在承受横向载荷的紧螺栓联接中，螺栓是否一定受剪切作用？

为什么？

8、常用的提高螺纹联接强度的措施有哪些？

9、在螺栓联接中，螺纹牙间载荷分布为什么会出现不均匀现象？

常用哪些结构形式可使螺纹牙间载荷分布趋于均匀？

10、两螺纹联接分别采用厚薄不同的螺母，其中一个可旋合10圈，另一个可旋合20圈。

其它结构和受力条件均相同。

问这两个联接的强度是否一样？

为什么？

三、计算题

1、如图6-1所示用两个M12（小径

，中径

，）的螺钉固定一牵引钩。

若螺钉材料为Q235钢，屈服极限

，装配时控制预紧力（安全系数取

）,考虑摩擦传力的可靠性系数（防滑系数）

接合面摩擦系数

=0.2，求其允许的牵引力

。

图6-1

2、气缸盖连接结构如图6-2所示，气缸内径D=250mm，为保证气密性要求采用12个M18的螺栓，螺纹小径

＝15.294mm、中径

16.376mm，许用拉应力

=120MPa，取残余预紧力为工作拉力的1.5倍，求气缸所能承受的最大压强。

图6-2

3、凸缘连轴器用M16（小径

，中径

，）受拉螺栓连接，以摩擦力来传递转矩T＝2000N.m，螺栓分布圆直径D=200mm，接合面摩擦系数

=0.15，载荷较平稳，传递摩擦力可靠性系数（防滑系数）

。

螺栓材料为45钢，屈服极限

，安装时不控制预紧力，取安全系数

，试确定所需螺栓数z。

4、如图6-3所示，板A用5个普通螺钉固定在机座B上，已知板与机座间摩擦系数

=0.15，防滑系数（可靠性系数）Ks=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。

图6-3

第七章键、花键和销联接

一、选择题

1、普通平键联接与楔键联接相比，最重要的优点是__________。

A．键槽加工方便B．对中性好C．应力集中小D．可承受轴向力

2、平键联接的工作面是键的__________。

A．两个侧面B．上下两面C．两个端面D．侧面和上下面

3、一般普通平键联接的主要失效形式是__________。

A．剪断B．磨损C．胶合D．压溃

4、一般导向键联接的主要失效形式是__________。

A．剪断B．磨损C．胶合D．压溃

5、楔键联接的工作面是键的__________。

A．两个侧面B．上下两面C．两个端面D．侧面和上下面

6、设计普通平键联接时，根据__________来选择键的长度尺寸。

A．传递的转矩B．传递的功率C．轴的直径D．轮毂长度

7、设计普通平键联接时，根据__________来选择键的截面尺寸_

A．传递的力矩B．传递的功率C．轴的直径D．轮毂长度

8、用圆盘铣刀加工轴上键槽的优点是__________。

A．装配方便B．对中性好C．应力集中小D．键的轴向固定好

9、当采用一个平键不能满足强度要求时，可采用两个错开__________布置。

A．90°B．120°C．150°D．180°

10、当轴双向工作时，必须采用两组切向键联接，并错开__________布置。

A．90°B．120°C．150°D．180°

11、楔键联接的主要缺点是__________。

A．轴和轴上零件对中性差B．键安装时易损坏

C．装入后在轮鼓中产生初应力D．键的斜面加工困难

12、花键联接与平键联接相比较，__________的观点是错误的。

A．承载能力较大B．对中性和导向性都比较好

C．对轴的削弱比较严重D．可采用磨削加工提高联接质量

13、通常用来制造键的材料是__________。

A．低碳钢B．中碳钢C．高碳钢D．合金钢

二、填空题

1、普通平键用于________联接，其工作面是________面，工作时靠________传递转矩，主要失效形式是________。

2、楔键的工作面是________，主要失效形式是________。

3、平键的剖面尺寸通常是根据________选择；长度尺寸主要是根据________选择。

4、导向平键和滑键用于_________联接，主要失效形式是________，这种联接的强度条件是_________。

5、同一联接处使用两个平键，应错开_________布置；采用两个楔键或两组切向键时，要错开_________；采用两个半圆键，则应_________。

三、简答题

1、普通平键的公称长度L与工作长度l之间有什么关系？

2、平键联接的工作原理是什么？

主要失效形式有哪些？

平键的剖面尺寸b×h和键的长度L是如何确定的？

3、导向平键联接和滑键联接有什么不同，各适用于何种场合？

4、普通平键的强度条件怎样（用公式表示）？

如何在进行普通平键联接强度计算时，强度条件不能满足，可采用哪些措施？

5、平键和楔键在结构和使用性能上有何区别？

为什么平键应用较广？

6、当使用单键联接不能满足联接的强度要求时，可采用双键联接。

试说明为什么使用两个平键联接时，一般设置在同一轴段上相隔180°布置；采用两个楔键联接时，相隔120°左右；采用两个半圆键联接时则常设置在轴的同一母线上？

7、花键联接和平键联接相比有哪些优缺点？

为什么矩形花键和渐开线型花键应用较广？

三角形花键多用在什么场合？

第十一章带传动

一、选