第四版 邱宣怀 机械设计复习题.docx

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第四版邱宣怀机械设计复习题

第四版邱宣怀机械设计复习题

　　第一章机械设计概论

　　第二章机械零件的工作能力和计算准则

　　1.

　　一、选择题

　　1机械设计课程研究的内容只限于____________。

　　专用零件和部件　　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　　在普通工作条件下工作的一般参数的通用零件和部件　　标准化的零件和部件

　　2下列四种叙述中___________是正确的。

　　变应力只能变载荷产生　　静载荷不能产生变应力

　　变应力是静载荷产生的变应力是变载荷产生的，也可能静载荷产生3变应力特性可用ζmax、ζmin、ζm、ζa、r等五个参数中的任意___________来描述。

一个　　两个　　三个　　四个4零件的工作安全系数为___________。

　　零件的极限应力比许用应力零件的极限应力比零件的工作应力零件的工作应力比许用应力零件的工作应力比零件的极限应力5机械零件的强度条件可以写成___________。

ζ≤[ζ]，η≤[η]或Sζ≤[S]ζ，Sη≤[S]ηζ≥[ζ]，η≥[η]或Sζ≥[S]ζ，Sη≥[S]ηζ≤[ζ]，η≤[η]或Sζ≥[S]ζ，Sη≥[S]ηζ≥[ζ]，η≥[η]或Sζ≤[S]ζ，Sη≤[S]η

　　式中ζ、η是危险截面处的最大应力；[ζ]、[η]是许用应力；Sζ、Sη是危险截面处的实际安全系数；[S]ζ、[S]η分别为正应力和切应力时的许用安全系数。

　　6一直径d=18mm的等截面直杆，杆长为800mm，受静拉力F=36kN，杆材料的屈服点ζs=360MPa，取许用安全系数[S]ζ=，则该杆的强度___________。

　　不足　　刚好满足要求　　足够

　　7一直径d=25mm的等截面直杆，受静拉力F=40kN,杆的材料45钢，ζs＝320MPa，许用安全系数[S]ζ＝，则该零件的许用载荷为___________kN。

　　25　　

　　8在进行疲劳强度计算时，其极限应力应为材料的___________。

　　屈服点　　疲劳极限　　强度极限　　弹性极限

　　9两圆柱体相接触，接触面为矩形，接触面宽度中心处的最大接触应力ζHmax与载荷F的关系为ζHmax∝___________。

　　F　　F2　　F1/3　　F1/2　　二、分析与思考题

　　1、机械设计的基本要求包括哪些方面？

2、机械设计的一般程序如何？

3、对机械零件设计有哪些一般步骤？

4、对机械零件设计有哪些常用计算准则？

　　5什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？

6什么是零件的工作能力？

什么是零件的承载能力？

　　7什么是静载荷、变载荷、名义载荷、计算载荷？

什么是静应力和变应力？

　　8什么是变应力的应力比r？

静应力、脉动循环变应力和对称循环变应力的r值各是多少？

9图示各应力随时间变化的图形分别表示什么类型的应力？

它们的应力比分别是多少？

　　10什么是零件的工作应力、计算应力、极限应力和许用应力？

　　11在静应力下工作的零件其失效形式有哪些？

用塑性材料制造的零件和用脆性材料、低塑性材料制造的零件，其极限应力各应是什么？

　　12.如图所示，各轴均受静载荷的作用，试判断零件上A点的应力是静应力还是变应力，并确定应力循环特性r的大小或范围。

　　（b）　　（c）

　　第三章机械零件的疲劳强度设计一、选择题

　　145钢的持久疲劳极限ζ-1＝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。

539　　135　　175　　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Kζ=，表面状态系数β＝，尺寸系数εζ＝，则其疲劳强度综合影响系数KζD=____________。

　　3零件的截面形状一定，如绝对尺寸增大，疲劳强度将随之____________。

增高　　不变　　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____________。

较高　　较低　　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____________。

增高降低不变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KζD或KηD与____________等因素有关。

零件的应力集中、加工方法、过载

　　零件的应力循环特性、应力集中、加载状态　　零件的表面状态、绝对尺寸、应力集中零件的材料、热处理方法、绝对尺寸。

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

　　ζ－1，ζ0，ζs,Kζ　　ζ－1，ζ0，ζs,KζDζ－1，ζs,ψζ，Kζ　　ζ－1，ζ0，ψζ,KζD8在图示设计零件的ζm－ζa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___________。

不变号的不对称循环变应力　　变号的不对称循环变应力脉动循环变应力　　对称循环变应力　　

　　9在题8图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___________。

　　脉动循环变应力　　对称循环变应力

　　变号的不对称循环变应力　　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ζmax=180MPa，最小工作应力ζmin=－80MPa。

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

　　68o57＇44＇＇21o2＇15＇＇66o2＇15＇＇74o28＇33＇＇

　　题3－13图　　题3－14图

　　11在图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ζmin为常数。

则该零件的极限应力点应为__________。

M1　　M2　　M3　　M4

　　12上题若在对零件加载的过程中保持应力比r为常数。

则该零件的极限应力点应为__________。

M1　　M2　　M3　　M4

　　1311题若在对零件的加载过程中保持平均应力ζm＝常数。

则该零件的极限应力点应为__________。

M1　　M2M3　　M

　　14一零件40Cr制成，已知材料的ζb=980MPa，ζs=785MPa，ζ-1=440MPa，ψζ=。

零件的最大工作应力ζmax=240MPa，最小工作应力ζmin=－80MPa，疲劳强度综合影响系数KζD=。

则当应力比r=常数时，该零件的疲劳强度工作安全系数S为__________。

　　1545钢经调制后的疲劳极限ζ-1=300MPa，应力循环基数N0=5×106次，疲劳曲线方程的幂指数m=9，若用此材料做成的试件进行试验，以对称循环应力ζ1=450MPa作用104次，ζ2=400MPa作用2×104次后，再以ζ3=350MPa作用于此试件，直到它破坏为止，试件还能承受的应力循环次数为__________次。

×105　　×105　　×106　　×106二、分析与思考题

　　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试区分金属材料的几种应力极限：

ζB、ζs、ζ－1、ζ0和ζr。

在零件设计中确定许用应力时，应当怎样根据具体工作情况选取这些应力极限？

　　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疲劳强度的综合影响系数KζD，KηD的意义是什么？

其计算公式是什么？

　　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何谓疲劳损伤累积假说？

疲劳损伤累积计算的数学表达式为何？

　　9零件在非稳定变应力下工作的安全系数如何计算？

要求写出计算步骤和计算公式并加以必要的说明。

10怎样求复合应力状态下的安全系数？

　　三、设计计算题　　

　　1如图所示某旋转轴受径向载荷F=12kN作用，已知跨距L=，直径d=55mm，轴的角速度为ω，求中间截面上A点的应力随时间变化的表达式，并求A点的ζmax、ζmin、ζa和ζm。

　　2一阶梯轴轴肩处的尺寸为D=60mm，d=50mm，r=4mm，如材料的力学性能为：

ζB=650MPa，ζs=360MPa，ζ-1=200MPa，ζ0=320MPa。

试绘制此零件的简化极限应力线图。

　　3一钢制零件，工作应力为：

ζmax=250MPa，ζmin=－50MPa。

零件的疲劳强度综合影响系数KζD=，材料的力学性能为ζB=630MPa，ζs=455MPa，ζ-1=285MPa，ζ0=510MPa。

若许用安全系数对变应力取[Sζ]=、对静应力取[Sζ]＇=，并按无限寿命考虑，试分别用解析法和图解法校核该零件的安全系数。

　　题4图

　　4一滑轮轴在一个周期内的载荷和转速变化情况如图所示。

若使用寿命预期为8年，每年工作240天，每天累计工作2h；轴材料的疲劳曲线方程的幂指数m=9，应力循环基数N0=107。

试计算轴的寿命系数KN。

　　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__________。

三角形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹矩形螺纹2在常用的螺纹联接中，自锁性能最好的螺纹是__________。

三角形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹矩形螺纹3当两个被联接件不太厚时，宜采用__________。

　　双头螺柱联接螺栓联接螺钉联接紧定螺钉联接

　　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__________。

螺栓联接螺钉联接双头螺柱联接紧定螺钉联接

　　5当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且联接不需要经常拆装时，往往采用__________。

螺栓联接螺钉联接双头螺柱联接紧定螺钉联接

　　6普通螺纹的牙型角α为60o，当摩擦系数μ＝时，则该螺纹副的当量摩擦系数μv＝__________。

　　7在拧紧螺栓联接时，控制拧紧力矩有很大方法，例如__________。

增加拧紧力增加扳手力臂使用测力矩扳手或定力矩扳手8螺纹联接防松的根本问题在于__________。

　　增加螺纹联接的轴向力　　增加螺纹联接的横向力防止螺纹副的相对转动　　增加螺纹联接的刚度9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__________。

　　10承受预紧力和轴向变载荷的紧螺栓联接，当其螺栓的总拉力F0的最大值和被联接件的刚度Cm不变时，螺栓的刚度Cb愈小，则__________。

　　螺栓中总拉力的变化幅度愈大　　螺栓中总拉力的变化幅度愈小螺栓中总拉力的变化幅度不变　　螺栓中的疲劳强度降低

　　11承受预紧力和轴向变载荷的紧螺栓联接，当其螺栓的总拉力F0的最大值和螺栓的刚度Cb不变时，被联接件的刚度Cm愈小，则__________。

　　螺栓中总拉力的变化幅度愈大　　螺栓中总拉力的变化幅度愈小螺栓中总拉力的变化幅度不变　　螺栓疲劳强度愈高

　　12承受横向载荷或旋转力矩的紧螺栓联接，该联接中的螺_________。

　　受剪切作用　　受拉伸作用　　受剪切和拉伸作用既可能受剪切作用又可能受拉伸作用

　　13现有一单个螺栓联接，要求被联接件的结合面不分离，假定螺栓的刚度Cb与被联接的刚度Cm相等，联接的预紧力为F′，现开始对联接施加轴向载荷，当外载荷达到与预紧力F′的大小相等时，则__________。

被联接发生分离，联接失败被联接件即将发生分离，联接不可靠

　　联接可靠，但不能再继续加载联接可靠，只要螺栓强度足够，外载荷F还可继续增加到接近预紧力的两倍

　　14有一气缸盖螺栓联接，若气缸内气体压力在0～2MPa之间循环变化，则螺栓中的应力变化规律为__________。

　　对称循环变应力脉动循环变应力非对称循环变应力非稳定循环变应力15为了改善螺纹牙上的载荷分部，通常都以_________的方法来实现。

采用双螺母　　采用加高的螺母　　

　　采用减薄的螺　　减少螺栓和螺母的螺距变化差

　　16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。

接合面之间的摩擦力螺栓的剪切和挤压螺栓的剪切和被联接件的挤压

　　17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__________。

　　外形美观　　购买方便　　便于加工和安装

　　18确定紧联接螺栓中拉伸和扭转复合载荷作用下的当量应力时，通常是按__________来进行计算的。

第一强度理论　　第二强度理论　　第三强度理论第四强度理论

　　19当采用铰制孔用螺栓联接承受横向载荷时，螺栓杆受到_________作用。

弯曲和挤压拉伸和剪切剪切和挤压扭转和弯曲20滑动螺旋传动，其失效形式多为__________。

　　螺纹牙弯断螺纹磨损　　螺纹牙剪切螺纹副咬死二、分析与思考题

　　1.螺纹的主要参数有哪些？

各参数间的关系如何？

在设计中如何应用？

2根据螺纹旋向的不同，螺纹可以分为哪几种？

如何判断螺纹的旋向？

3常见螺栓的螺纹是右旋还是左旋？

是单线还是多线？

为什么？

　　4圆柱螺纹的公称直径指的是哪个直径？

计算螺纹的摩擦力矩时使用哪个直径？

计算螺纹危险截面时使用的是哪个直径？

　　5螺纹联接为什么要防松？

防松的根本问题是什么？

　　6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？

　　7什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？

8螺纹联接的主要失效形式和计算准则是什么？

　　9何为松螺纹联接？

何为紧螺栓联接？

它们的强度计算方法有何区别？

　　10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。

11进行螺栓组联接受力分析的目的是什么？

　　12承受横向载荷的铰制孔用螺栓联接，其工作原理是什么？

螺栓的危险截面在哪里？

螺栓受到什么力的作用？

产生什么应力？

　　13对承受横向载荷或传递力矩的紧螺栓联接采用普通螺栓时，强度计算公式中为什么要将预紧力提高到

　　倍来计算？

若采用铰制孔用螺栓时是否也这样考虑？

为什么？

　　14按螺旋副摩擦性质的不同，螺旋传动可分为哪几类？

试说明它们的优缺点。

　　15滑动螺旋的主要失效形式是什么？

其基本尺寸主要根据哪些计算准则来确定？

　　16．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　　

　　三、设计计算题

　　1试推导如图所示受转距T作用的螺栓组联接的螺栓受力计算式：

　　1.当用普通螺栓时；2.当用铰制孔用螺栓时。

　　2设图示螺栓刚度C1，被联接件的刚度C2，若C2＝8C1，预紧力

　　F′＝1kN，外载荷F＝，试求螺栓中的总拉力F0和被联接件中的剩余预紧力F″。

　　3如图示为一盛水容器，载重为G，缸与盖之间用螺栓联接，总的预紧力∑F′＝G，容器中的水为常压。

问：

1）水缸吊起后，水会不会从结合面处漏出？

所用垫片是软些好还是硬些好？

为什么？

2）若盛水容器的自重为载重的一半，则为保证结合面处不漏水，螺栓的相对刚度系数应为多大？

　　4图示用两个M10的螺钉固定一牵曳环，若螺钉材料为Q235钢，装配时控制预紧力，结合面为毛面，摩擦系数μs＝0.3，可靠系数K＝。

求所允许的牵曳力FR为多少？

　　5如图示的方形盖板用四个M16的螺钉与箱体相联接，盖板中心O点装有吊环，已知FQ＝20kN，尺寸如图示。

要求：

1）当取剩余预紧力F″=、螺钉材料的性能等级为级装配不控制预紧力时，校核螺钉的强度；2）于制造误差吊环O点移至对角线上O′点，且OO′＝5个螺栓的受力最大？

并校核其强度。

　　6

　　螺栓组联接的三种方案如图示。

已知L＝300mm，a＝60mm，试求螺栓组三个方案中，受力最大的螺栓所受的力各为多少？

哪个方案较好？

　　mm，问哪

　　7．有一储气罐，罐盖用12个M20的普通螺栓均布联接。

安装时每个

　　螺栓的预紧力F=18000N，气罐内径D=400mm，气压p=1MPa，螺栓采用45钢，许用拉应力〔σ〕＝

　　C1C2160Mpa，螺栓的相对刚度1，试求单个螺栓的总拉力F0试校核螺栓强度。

　　8.图示一铸铁吊架用两只普通螺栓固定在梁上。

吊架承受的载荷FQ＝10000N，螺栓材料为Q235。

　　S400MPa，安装时不控制预紧力，取安全系数SS4，取剩余预紧力为工作拉力的

　　倍，求计算螺栓的总拉力F0确定螺栓所需最小直径d1。

　　第七章　　键、花键和销联接

　　一、选择题

　　1普通平键联接的主要用途是使轴与轮毂之间____________。

　　沿轴向固定并传递轴向力　　沿轴向可作相对滑动并具有导向作用沿周向固定并传递力矩　　安装与拆卸方便2设计键联接的几项主要内容是：

　　a）按轮毂长度选择键的长度b）按使用要求选择键的主要类型c）按轴的直径选择键的剖面尺寸d）对联接进行必要的强度校核。

在具体设计时，一般顺序是___________。

b→a→c→db→c→a→da→c→b→dc→d→b→a3楔键和_________，两者的接触面都具有1：

100的斜度。

轴上键槽的底面　　轮毂上键槽的底面　　键槽的侧面

　　4平键联接如不能满足强度条件要求时，可在轴上安装一对平键，使它们沿圆周相隔_________。

90o　　120o　　135o　　180o

　　5花键联接与平键联接相比较，_________的观点是错误的。

　　承载能力比较大　　旋转零件在轴上有良好的对中性和沿轴移动的导向性　　对轴的削弱比较严重　　可采用研磨加工来提高联接质量和加工精度

　　6.普通平键工作中，其工作面是　　，其主要的失效形式是　　和　　。

　　二、分析与思考题

　　1键联接有哪些主要类型？

各有何主要特点？

　　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

　　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？

　　5什么叫无键联接？

它有何优缺点？

　　6销有哪几种？

其结构特点是什么？

各用在何种场合？

　　第十一章　　带传动一、选择题

　　1平带、V带传动主要依靠___________传递运动和动力。

（1）带的紧边拉力带和带轮接触面间的摩擦力带的预紧力2在一般传递动力的机械中，主要采用___________传动。

平带　　同步带　　V带　　多楔带

　　3平带传动要实现两平行轴同方向回转，可采用___________传动。

交叉　　半交叉　　开口　　角度

　　4V带传动中，带轮的基准直径是图上的___________。

d1　　d2　　d3　　d4

　　5下列普通V带中以___________型带的截面尺寸最小。

A　　C　　E　　Z　　

　　6带传动中，在预紧力相同的条件下，V带比平带能传递较大的功率，是因为V带___________。

强度高　　尺寸小有楔形增压作用　　没有接头7V带传动中，带截面楔角为40o，带轮的轮槽角应__________40o。

大于　　等于　　小于

　　8带传动中，v1为主动轮圆周速度、v2为从动轮圆周速度、v为带速，这些速度之间存在的关系是___________。

　　v1=v2=v　　v1＞v＞v2　　v1＜v＜v2　　v1=v＞v29带传动正常工作时不能保证准确的传动比是因为___________。

带的材料不符合虎克定律　　带容易变形和磨损　　带在带轮上打滑　　带的弹性滑动10带传动工作时产生弹性滑动是因为___________。

带的预紧力不够　　带的紧边和松边拉力不等　　带绕过带轮时有离心力　　带和带轮间摩擦力不够

　　11带传动打滑总是___________。

　　在小轮上先开始　　在大轮上先开始　　在两轮上同时开始12带传动中，带每转一周，拉应力是___________。

有规律变化的　　不变的　　无规律变化的

　　13带传动中，若小带轮为主动轮，则带的最大应力发生在带___________处。

进入主动轮进入从动轮退出主动轮退出从动轮14V带传动设计中，限制小带轮的最小直径是为了___________。

　　使结构紧凑　　限制弯曲应力　　保证带和带轮接触面间有足够摩擦力　　限制小带轮上的包角

　　15V带传动设计中，选取小带轮基准直径的依据是___________。

带的型号　　带的速度　　主动轮转速　　传动比16带传动采用张紧装置的目的是___________。

　　减轻带的弹性滑动　　提高带的寿命　　改变带的运动方向　　调节带的预紧力17下列V带传动中，___________图的张紧轮位置是最合理的。

　　18同一V带和传动，若主动轮转速不变，用于减速比用于增速所能传递的功率___________。

　　大　　相等　　小　　

　　19下列V带传动中，上图___________的回转方向是合理的。

　　20实践证明，带传动传递载荷时，带的弹性滑动发生在___________。

全部接触弧上带离开主、从动轮以前的那一部分接触弧上带进入主、从动轮的那一部分接触弧上

　　21．同一V带传动用在减速时和用在增速时相比较，若主动轮转速不变，则传动所传递的功率较大的是___________。

　　22．带传动在工作过程中，带内所受的应力有___________、___________和___________，带的最大应力发生在___________。

　　二、分析与思考题

　　1普通V带传动和平带传动相比，有什么优缺点？

　　2说明带传动中紧边拉力F1、松边拉力F2和有效拉力F、张紧力F0之间的关系。

3在推导单根V带传递的额定功率和核算包角时，为什么按小带轮进行？

4带传动中，弹性滑动是怎样产生的？

造成什么后果？

　　5带传动中，打滑是怎样产生的？

打滑的有利有害方面各是什么？

6弹性滑动率的物理意义是什么？

如何计算弹性滑动率？

　　7带传动工作时，带上所受应力有哪几种？

如何分布？

最大应力在何处？

8带传动的主要失效形式是什么？

带传动设计的主要依据是什么？

　　9试说明带传动设计中，如何确定下列参数：

带轮直径；带速v；小带轮包角α1；张紧力F0；带的根数z；传动比i。

10带的楔角θ与带轮的轮槽角θ是否一样？

为什么？

　　11在图示的V带塔轮传动结构示意图中，d1=d4，d2=d5，d3=d6，轴1为主动轴，若从动轴2上的阻力矩T2不变，问哪对轮组合输出功率最小？

为什么？

　　12有一双速电动机与V带组成的传动装置，改变电动机转速可使从动轴得到300r/min和600r/min两种转速。

若从动轴输出功率不变，试问在设计带传动时