机械设计习题
《机械设计习题集》
一、填空题
1．机械是和总称。
2．零件是机械的，而构件是机械的。
3．机械设计中的失效是指，常见的失效形式有、和。4．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。
5．影响零件疲劳强度的因素主要是、、，且由试验知只对影响。
6．对高强度钢制造的零件，必须特别注意减少和。7．按摩擦状态不同，摩擦可分为、、、四种。
8．图示板A用4个铰制孔螺栓固定在板B上，受力F，其中螺栓受力最大。或者
9．用于连接的螺纹应采用螺纹，其原因。10．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C L和C T,其预紧力Q P，则残余预紧力为。10．拧紧螺母时，螺栓的横截面产生应力和应力。11．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。
12．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。13．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。
14．平键连接的主要失效形式为。15．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。16．在平键连接中，静连接应验算强度，动连接应验算强度。
17．齿轮的齿面接触疲劳强度计算通常以为计算点。18．计算齿轮强度时引进的寿命系数Z N和Y N的原因是
。
19．有一对直齿圆柱齿轮传动m＝4，Z1＝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。
20．齿形系数Y Fa是表示；它的大小与有关，与无关，Y Fa越小，抗弯强度越。
21．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
。
22．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。23．一对齿轮啮合，齿面接触应力，齿根弯曲应力。24．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。25．设计某减速器齿轮传动（齿面硬度HB S≤350），则该齿轮应按
设计，按校核。26．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
。
27．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。
28．斜齿圆柱齿轮传动中，螺旋角β过小，会使得，
β过大又会使得；在设计过程中，β的取值应为；两齿轮的可通过调整β来圆整。
29．在圆柱蜗杆传动的参数中，、和为标准值，、必须取整数。
30．在蜗杆传动中，规定特性系数q（或选刀系数）主要是为了
。
31．阿基米德蜗杆传动正确啮合条件是、
和。
32．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。33．V型带传动的传动比随的变化而变化。34．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
。
35．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。
36．带传动的设计准则是。37．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。
38．选择V型三角带型号的依据是和。
39．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。40．套筒滚子链传动具有和，因此一般用于低速级传动。
41．根据载荷性质的不同，轴可分为、和。42．在轴的结构设计中，起定位作用的轴肩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。43．按弯扭组合应力校核轴的强度时，当量弯矩的计算中α是根据
而引入的应力折合系数；对于不变的转矩，α＝；对于对称循环的转矩，α＝。
44．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。
45、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。46．与滚动轴承7118相配合的轴颈尺寸是mm。
47．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。48．滚动轴承的基本额定寿命是指。基本额定动载荷是表示。
49．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。
50．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。
51．轴的支承结构型式有三种、、和。
52．滚动轴承预紧的目的是；预紧结构的原则是。53．滚动轴承常用密封方法有和两种。54．设计联轴器时，在确定类型后，选择具体型号应考虑：、、。
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（）。
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H σ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Fa Y 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12z z i =
中，蜗杆头数z1相当于齿轮的齿数，故传动比也可以表示为12
d d i =。 （ ）
20．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。（ ）
27．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。（ ）
28．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。（ ）
29、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。（ ）
30．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。（ ）
31．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。（ ）
32．轴的计算弯矩最大处可能是危险截面，必须进行强度校核。（ ）
33、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
1．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？
3．图示两种传动方案中，哪种方案较合理？试分析说明原因。
4．简述带传动中的弹性滑动和打滑的异同点。
5．简述带传动产生弹性滑动的主要原因，它会引起什么后果？
6．圆柱齿轮设计中，齿数和模数的选择原则是什么？
7．简述齿轮传动的主要失效形式及其设计计算准则。
8．简述齿轮传动中，为什么两齿轮齿面要有一定的硬度差？
9．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？
10．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。
（1）斜齿圆柱齿轮3、4和蜗轮2、6的旋向；
（2）标注出蜗杆1的转动方向；
（3）标出Ⅱ轴上各齿轮的受力图。
2．图示为一手动绞车的传动示意图，（斜齿轮－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i12＝3，蜗杆传动的传动比i34＝50，设蜗轮传动的效率η＝0.4，其余功率损失忽略不计。（1）已知蜗杆3旋向如图，试确定蜗轮的旋向；
（2）提升重物时，在轴1上用箭头表示出手柄的转动方向；
（3）为使轴Ⅱ上的轴向力最小，在图示画出两个斜齿轮的旋向；
（4）提升重物时，在图中标出蜗杆3所受各力的方向；
※（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？
3．用图示传动装置提升重物，试分析确定：
（1）为使轴Ⅱ上蜗杆的轴向力F a4与斜齿轮的轴向力F a3部分抵消，试确定蜗杆、蜗轮和各斜齿轮的旋向；
（2）标出轴Ⅱ上各啮合点处作用力；
（3）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Ⅲ上的轴向力
能相互抵消一部分。
（1）确定Ⅱ、Ⅲ轴的转向；
（2）确定3、4、5、6齿轮的旋向；
（3）画出Ⅲ轴上各齿轮的受力方向。
5．图示为某直齿圆锥－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：
（1）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。
（2）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。（3)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。
6．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。
7．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15o，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 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。
8、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
1．一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 ，σ-1=388MPa ，（K σ）D =2.7。
[S σ]=1.3，循环基数N 0=107,m=9。求寿命系数K N ，转化为等效稳定变应力时的疲劳极限σ-1e 和实际安全系数S σ，轴的强度是否满足要求？
2．一零件用合金钢制成，其危险截面上的最大工作应力σmax =240MPa ，最小工作
t σ1
应力σmin =-40MPa ，该合金钢的机械性能σ-1=450MPa ，σs =800MPa ，ψσ=0.1，σb =900MPa 。零件危险截面的系数为K σ=1.3，εσ=0.78，β=1，要求：
（1）绘制材料的简化极限应力图；
（2）求极限值a σ'，m σ'，m ax σ'；
（3）取[s]=1.3，校核此轴是否安全。
3．45钢经调质后的性能为σ-1=307MPa, m=9, No=5×106, 以此材料作试件 进行实验, 先以对称循环变应力σ1=500MPa 作用104次，再以σ2=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： 。
4．一个受弯曲稳定变应力作用的轴类零件，最大工作应力σ
max ＝400MPa ，最小工作应力σmin ＝－100MPa ，已知材料的对称循环疲劳极限σ
－1＝450MPa ，脉动循环疲劳极限σo ＝700MPa ，屈服极限σs ＝800MPa ，
试求：（1）绘制材料的简化极限应力图；
（2）在简化极限应力图上标明工作应力点N ；
（3）说明零件可能的失效形式。
5．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[σ]=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 L =0.8，进行下列计算：
（1）、求单个螺栓所受的工作载荷Q 、总拉力Q 0和被联接件间的残余预紧力Qp ’；；
（2）、校核螺栓的强度是否满足；
（3）、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δL ，δT 和Qp ，Q ，Qp ’， Q 0。
6．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）。
7．如图所示以厚度δ=12mm的钢板用四个普通螺栓固联在厚度δ1=30mm的铸铁支架上，已知载荷F=12000N,L=400mm,α=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 S=1.2，螺栓性能等级4.6，材料普通碳素结构钢，屈服极限σs=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F r=1000N，F a=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，X=1，Y=0；A/R>e，X=0.4，Y=1.7。求：
1）两轴承所承受的径向力；
3）危险轴承的寿命。
10．图示一蜗杆轴上正安装一对30208型圆锥滚子轴承，
根据蜗杆轴的受力，求得两支承的径向反力F r1=2600N,F r2=2000N,蜗杆转速为n1=960r/min，蜗杆的轴向力F A=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；F a/F r>e时，X=0.4，Y=1.6；
F a/F r≤e，X=1，Y=0；派生轴向力F s ＝F r /2Y ；轴承基本额定动载荷C=63 kN ，ε＝10/3 。
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。
11．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 t =1890N,径向力F r =700N,轴向力F a =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;
12．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F r1＝6000N ，F r2＝8000N ，轴向力F A ＝1000N ，载荷系数f p ＝1，试求轴承寿命为多少小时？
13．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F t ＝1200N ，径向力F R ＝415N ，轴向力F A ＝135N ，载荷有轻微冲击；已知：载荷系数f p ＝1.2,e ＝0.68，F S ＝0.7F r 。 。＝，＝时，；当＝，＝时，当0.870.4101Y X e F F Y X e F F r a r a
≥≤
试分析哪个轴承更危险？
14、图示为一12mm厚度的薄板，用三个普通螺栓固定在机架上。已知R＝6000N，螺栓、板和机架材料许用拉应力〔σ〕＝120MPa，许用剪切应力〔τ〕＝90MPa，许用挤压应力〔σp〕＝150MPa,板间摩擦系数f c＝0.2，
求：（1）确定合理的螺栓直径。（2）如改用铰制孔螺栓，直径怎样变化？※应如
何计算。
六、轴系结构改错题
1、在图中齿轮轴系结构中至少找出10处错误，用序号在图中标出错误所在位置
并简要说明错误理由。轴承为脂润滑。
2、至少找出图中齿轮轴系结构的10处错误，用序号在图中标出错误所在位置并说明错误理由。
3、至少找出图中齿轮轴系结构的10处错误，用序号在图中标出错误所在位置并说明错误理由。轴承为脂润滑
4、至少找出图中齿轮轴系结构的10处错误，用序号在图中标出错误所在位置并说明错误理由。轴承为脂润滑。
5、至少找出图中齿轮轴系结构的10处错误，用序号在图中标出错误所在位置并说明错误理由。
机械设计练习题
第三章(1) 一般参数的闭式硬齿面齿轮传动的主要失效形式是。 A 齿面点蚀 B 轮齿折断 C 齿面磨损 D 齿面胶合 (2) 在闭式齿轮传动中，高速重载齿轮传动的主要失效形式是。 A 轮齿疲劳折断 B 齿面疲劳点蚀 C 齿面胶合 D 齿面磨粒磨损 E 齿面塑性变形 (3) 对齿轮轮齿材料性能的基本要求是。 A 齿面要硬，齿心要韧 B 齿面要硬，齿心要脆 C 齿面要软，齿心要脆 D 齿面要软，齿心要韧 (4) 斜齿轮和锥齿轮强度计算中的齿形系数和应力修正系数按查图。 A 实际齿数 B 当量齿数 C 不发生根切的最少齿数 (5) 一减速齿轮传动，主动轮1用45钢调质，从动轮2用45钢正火，则它们齿面接触应力的关系是。 A σH1 < σH2 B σH1 = σH2 C σH1 > σH2 D 可能相同，也可能不同 （6) 一对标准圆柱齿轮传动，已知z1＝20，z2＝50，则它们的齿根弯曲应力是。 A σF1 < σF2 B σF1 = σF2 C σF1 > σF2 D 可能相同，也可能不同 (7) 提高齿轮的抗点蚀能力，不能采用的方法。 A 采用闭式传动 B 加大传动的中心距 C 提高齿面的硬度 D 减小齿轮的齿数，增大齿轮的模数 (8) 在齿轮传动中，为了减小动载荷系数KV，可采取的措施是。 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 降低齿轮的圆周速度 （9) 直齿锥齿轮传动的强度计算方法是以的当量圆柱齿轮为计算基础。 A 小端 B 大端 C 齿宽中点处 (10) 直齿圆柱齿轮设计中，若中心距不变，增大模数m，则可以。 A 提高齿面的接触强度 B 提高轮齿的弯曲强度 C 弯曲与接触强度均不变 D 弯曲与接触强度均可提高 (11) 一对相互啮合的圆柱齿轮，在确定轮齿宽度时，通常使小齿轮比大齿轮宽5～10mm，其主要原因是。 A 为使小齿轮强度比大齿轮大些 B 为使两齿轮强度大致相等 C 为传动平稳，提高效率 D 为了便于安装，保证接触线承载宽度 （12) 闭式软齿面齿轮传动的设计方法为。 A 按齿根弯曲疲劳强度设计，然后校核齿面接触疲劳强度 B 按齿面接触疲劳强度设计，然后校核齿根弯曲疲劳强度 C 按齿面磨损进行设计 D 按齿面胶合进行设计 (13) 下列措施中，不利于提高齿轮轮齿抗疲劳折断能力。 A 减轻加工损伤 B 减小齿面粗糙度值 C 表面强化处理 D 减小齿根过渡圆角半径 (1) 钢制齿轮，由于渗碳淬火后热处理变形大，一般须进过加工。 （2) 对于开式齿轮传动，虽然主要实效形式是，但目前尚无成熟可靠的计算方法，目前仅以作为设计准则。这时影响齿轮强度的主要几何参数是。 (3) 闭式软齿面齿轮传动中，齿面疲劳点蚀通常出现在处，提高材料可以增强轮齿抗点蚀的能力。 (4) 在齿轮传动中，若一对齿轮采用软齿面，则小齿轮材料的硬度比大齿轮的硬度高HBS。 (5) 在斜齿圆柱齿轮设计中，应取模数为标准值，而直齿锥齿轮设计中，应取模数
机械设计习题集
第1章机械设计概论 思考题 1. 什么是部件？什么是零件？什么是构件？什么是通用零件？什么 是专用零件？机械设计课程研究的是哪类零件？从哪几个方面来研究这类零件？ 2. 机械设计应满足哪些基本要求？机械零件设计应满足哪些基本要求？ 3. 机械设计的一般步骤是怎样的？ 第2章机械零件的工作能力和计算准则 一、填空题 1. 在压力作用下，以点、线相接触的两物体在接触处产生的应力称为应力。 2. 零件在变应力作用下的强度计算属于强度计算，它不同于静强度计算。 3. 零件的计算载荷及名义载荷的关系是。 4. 零件的名义载荷是指载荷。 5. 零件的实际载荷及计算载荷的差异对零件的强度影响，将在中考虑。
二、简答及思考题 1. 解释下列名词：静载荷、变载荷、稳定循环变载荷、动载荷、工作 载荷、额定载荷、计算载荷、静应力、变应力、疲劳及疲劳极限。 静载荷是否一定产生静应力？变载荷是否一定产生变应力？ 2. 什么是变应力的循环特性r？对于静应力、脉动循环变应力和对称循 环变应力，其r值各等于多少？ 3. 在一定的循环特性r下工作的金属试件，其应力循环次数及疲劳极 限之间有怎样的内在联系？怎样区分试件的无限工作寿命和有限工作寿命？怎样计算在有限寿命下工作的试件的疲劳极限？ 4. 两个曲面形状的金属零件相互压紧，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？ 三、计算题 1. 图示为对心直动滚子从动件凸轮机构。从动件顶端承受压力 F=12kN。当压力角α达到最大值αmax=250时，相应的凸轮轮廓在接触点上的曲率半径为R=75mm。已知：滚子半径r=15mm，凸轮及滚子的宽度b=20mm；两者材料的弹性模量和泊松比均为E=2.1×105Mpa和μ=0.3；许用接触应力[σ]H=1500Mpa。试校核凸轮及滚子的表面接触强度。
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机械设计课后习题答案 3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限MPa 1801=-σ，取循环基数60105?=N ，9=m ，试求循环次数N 分别为7 000、25 000、620 000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。 [解] MPa 6.373107105180936910111=???==--N N σσN MPa 3.324105.2105180946920112=???==--N N σσN MPa 0.227102.61051809569 30113=???==--N N σσN 3-2已知材料的力学性能为MPa 260=s σ，MPa 1701=-σ，2.0=σ Φ，试绘制此 材料的简化的等寿命寿命曲线。 [解] )170,0('A )0,260(C 00 12σσσΦσ-=- σΦσσ+= ∴-1210 MPa 33.2832 .0117021210=+?=+=∴-σΦσσ 得)233.283,233.283(D '，即)67.141,67.141(D ' 根据点)170,0('A ，)0,260(C ，)67.141,67.141(D '按比例绘制该材料的极限应力图如下图所示
3-4 圆轴轴肩处的尺寸为：D=72mm，d=62mm，r=3mm。如用题3-2中的材料，设其强度极限σB=420MPa，精车，弯曲，βq=1，试绘制此零件的简化等寿命疲劳曲线。 [解] 因2.1 45 54 = = d D，067 .0 45 3 = = d r，查附表3-2，插值得88.1= α σ ，查附 图3-1得78.0≈ σ q，将所查值代入公式，即 ()()69.1 1 88 .1 78 .0 1 1 1 k= - ? + = - α + = σ σ σ q 查附图3-2，得75.0= σ ε；按精车加工工艺，查附图3-4，得91.0=σβ， 已知1= q β，则 35 .2 1 1 1 91 .0 1 75 .0 69 .1 1 1 1 k = ?? ? ? ? ? - + = ?? ? ? ? ? - + = q σ σ σ σβ β ε K ()()() 35 .2 67 . 141 , 67 . 141 ,0, 260 , 35 .2 170 ,0D C A ∴ 根据()()() 29 . 60 , 67 . 141 , 0, 260 , 34 . 72 ,0D C A按比例绘出该零件的极限应力线图如下图 3-5 如题3-4中危险截面上的平均应力MPa 20 m = σ，应力幅MPa 20 a = σ，试分别按①C r=②C σ= m ，求出该截面的计算安全系数 ca S。 [解] 由题3-4可知35.2 ,2.0 MPa, 260 MPa, 170 s 1- = = = = σ σ K Φ σ σ
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第一章绪论 分析与思考题 1-1 机器的基本组成要素是什么? 1-2 什么是零件?什么是构件?什么是部件?试各举三个实例。 1-3 什么是通用零件?什么是专用零件?试各举三个实例。 1-4 机械设计课程研究的内容是什么? 第二章机械设计总论 分析与思考题 2-1 一台完整的机器通常由哪些基本部分组成?各部分的作用是什么? 2-2 设计机器时应满足哪些基本要求?设计机械零件时应满足哪些基本要求? 2-3 机械零件主要有哪些失效形式?常用的计算准则主要有哪些? 2-4 什么是零件的强度要求?强度条件是如何表示的?如何提高零件的强度? 2-5 什么是零件的刚度要求?刚度条件是如何表示的?提高零件刚度的措施有哪些? 2-6 零件在什么情况下会发生共振?如何改变零件的固有频率? 2-7 什么是可靠性设计?它与常规设计有何不同?零件可靠度的定义是什么? 2-8 机械零件设计中选择材料的原则是什么? 2-9 指出下列材料的种类，并说明代号中符号及数字的含义：HTl50，ZG230-450，65Mn，45，Q235，40Cr，20CrMnTi，ZCuSnl0Pb5。 2-10 机械的现代设计方法与传统设计方法有哪些主要区别? 第三章机械零件的强度 一、选择与填空题 3-1 零件表面的强化处理方法有_________________、___________________、_________________等。 3-2 零件的截面形状一定，当截面尺寸增大时，其疲劳极限值将随之____________。 (1)增高(2)不变(3)降低 3-3 机械零件受载时，在_____________________处产生应力集中，应力集中的程度通常随材料强度的增大而___________________。 3-4在载荷和几何形状相同的情况下，钢制零件间的接触应力_____________铸铁零件间的接触应力。 3-5 两零件的材料和几何尺寸都不相同，以曲面接触受载时，两者的接触应力值__________。 (1)相等(2)不相等(3)是否相等与材料和几何尺寸有关 二、分析与思考题 3-6 试举例说明什么零件的疲劳破坏属于低周疲劳破坏，什么零件的疲劳破坏属高周疲劳破坏。
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《机械设计》习题库 一、是非题 1、设计机器的基本原则是：美观、大方、造型优美。（） 2、起重机的抓斗、气轮机的叶轮、车床变速箱中的齿轮、飞机的螺旋桨、自行车的链条以及颚式破碎机上的V带传动都是通用零件。（） 3、单侧工作面齿轮的齿根受脉动循环的弯曲应力作用。（） 4、过桥轮的齿根受对称循环的弯曲应力作用。（） 5、疲劳曲线表示屈服极限σs与循环次数N之间的关系曲线。。（） 5、某材料的一条疲劳曲线可用于分析该材料所制成的零件在不同循环特征系数r下的应力极限。（） 7、通常，楔键联接用于轴和轮毂要求定心精度较高的场合。（） 8、为了改善螺纹牙间载荷分布不均匀现象可以采用环槽螺母的方法。（） 9、带传动中的弹性滑动可以用增大包角等措施予以避免。（） 11、通常，轴采用阶梯轴形式，其目的主要是为了加工方便。（） 12、一般软齿面的闭式齿轮传动，齿轮轮齿最常见的失效是疲劳点蚀。（） 13、圆柱滚子轴承既可以承受较大的径向力,同时也可承受一定的轴向力。（） 14、楔键和轮毂上键槽的底面，两者的接触面都具有1/100的斜度。（） 15、万向联轴器可以补偿较大的角位移，并且还具有减振缓冲功能。（） 16、在轴的初步设计计算中，轴的最小直径是按弯曲强度来初步计算的。（） 17、蜗杆传动的蜗杆导程角γ一定等于蜗轮的螺旋角β。（） 18、用于联接的螺纹要求传动效率高。（） 19、轴承代号“61206”的含义是：轴承内径是30mm，直径系列是轻系列，公差等级是普通级，类型 是深沟球轴承。（） 20、在轴上同一处，安装两个半圆键时，一般最好使它们隔180°布置。〔〕 21、在公称直径相同时，因为粗牙螺纹的螺距比细牙螺纹的大，所以粗牙螺纹的自锁性好，因此粗牙螺纹是常用螺纹。〔〕 22、弹性柱销联轴器具有减振缓冲、补偿位移的功能。〔〕 23、润滑油的粘度越大，内摩擦阻力越大，即流动性越差。〔〕 24、因为三角形螺纹的牙形角相对较大，所以三角形螺纹常用于传动螺纹〔〕 25、两带轮的直径一定时，减小中心距会导致小带轮上的包角减小。〔〕 26、疲劳点蚀是开式齿轮传动常见的失效形式。〔〕
机械设计基础习题集
一、填空题 1.螺纹连接预紧的目的在于增强联接的刚性、紧密性、防松性，以防止振动、噪声。 2.链转动的速比是不变的，而速比是变化的。 3.滚动轴承代号为3615，其类型为圆锥滚子轴承，内径为 75 mm，直径系列为 6 系列 4.球轴承比滚子轴承的承载能力低，抗冲击能力低。 5.V带传动中，若小带轮包角过小，易出现打滑。 6.滚动轴承2310、2410、2210、2110都是调心滚子轴承，其中承载能力最高的是 2410 ，极限转速最高的是。 7.用于连接的螺纹牙型有普通螺纹和管螺纹，用于传动的螺纹牙型有矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹。 8.在带链和齿轮合成的多级传动中，带宜布置在高速级 9.带传动的失效形式为带的过载打滑和疲劳破坏。 10.工作中只受弯矩不受扭矩的轴叫作心轴，只受扭矩不受弯矩的轴叫做传动轴，同时受弯矩和扭矩的轴叫做转轴 11.在包角a=180，特定长度，工作载荷平稳条件下，影响单根普通带的许用功率p的因素有小带轮直径、小带轮转速、带型号。 12.齿轮传动的的主要失效形式有轮齿折断、齿面磨损、齿面点蚀、齿面胶合和齿面塑性变形五种 13.一对外啮合斜齿轮的正确啮合条件是、、和、。 14.当两个被连接件不太厚时，宜采用螺栓联接，两个被连接件之一比较厚，往往采用双头螺柱联接。 15.螺纹连接的主要类型有螺栓联接、双头螺柱联接和螺钉联接。 16.带传动工作时，带中的应力有拉应力、弯曲应力和离心应力。 17.带传动的主要失效形式为过载打滑和疲劳破坏。因此，主要设计依据为在保证不打滑的前提下，具有一定的疲劳强度和寿命。 18.链传动中，链轮转速，链节距，链轮齿数，动载荷逾大。
机械设计练习题_(6)
1、为什么轮齿的弯曲疲劳裂纹首先发生在齿根受拉伸一侧？ 解题要点： （1）齿根弯曲疲劳强度计算时，将轮齿视为悬臂梁，受载荷后齿根处产生的弯曲应力最大。 （2）齿根过渡圆角处尺寸发生急剧变化，又由于沿齿宽方向留下加工刀痕产生应力集中。 （3）在反复变应力的作用下，由于齿轮材料对拉应力敏感，故疲劳裂纹首先发生在齿根受拉伸一侧。 2、有一闭式齿轮传动，满载工作几个月后，发现硬度为200~240HBS 的齿轮工作表面上出现小的凹坑。试问：（1）这是什么现象？（2）如何判断该齿轮是否可以继续使用？（3）应采取什么措施？ 解题要点： （1）已开始产生齿面疲劳点蚀，但因“出现小的凹坑”，故属于早期点蚀。 （2）若早期点蚀不再发展成破坏性点蚀，该齿轮仍可继续使用。 （3）采用高粘度的润滑油或加极压添加剂于没中，均可提高齿轮的抗疲劳点蚀的能力。 3、一对齿轮传动，如何判断大、小齿轮中哪个齿面不易产生疲劳点蚀？哪个轮齿不易产生弯曲疲劳折断？并简述其理由。 解题要点： （1） 大、小齿轮的材料与热处理硬度及循环次数N 不等，通常21HP HP σσ>， 而21H H σσ=，故小齿轮齿面接触强度较高，则不易出现疲劳点蚀。 （2）比较大、小齿轮的 1 11 Sa Fa FP Y Y σ与 2 22 Sa Fa FP Y Y σ，若 1 11 Sa Fa FP Y Y σ< 2 22 Sa Fa FP Y Y σ，则表明小齿的弯 曲疲劳强底低于大齿轮，易产生弯曲疲劳折断；反之亦然。 4、图为两级斜齿圆柱齿轮减速器，已知条件如图所示。试问： （1） 低速级斜齿轮的螺旋线方向应如何选择才能使中间 轴Ⅱ上两齿轮所受的轴向力相反？ （2） 低速级小齿轮的螺旋角β2应取多大值，才能使 轴Ⅱ轴上轴向力相互抵？
机械设计课后习题答案 徐锦康 top
机械设计答案 第1章机械设计概论 1－2 设计机器时应满足哪些基本要求？ 答：1、功能要求 满足机器预定的工作要求，如机器工作部分的运动形式、速度、运动精度和平稳性、需要传递的功率，以及某些使用上的特殊要求（如高温、防潮等）。 2、安全可靠性要求 （1）使整个技术系统和零件在规定的外载荷和规定的工作时间内，能正常工作而不发生断裂、过度变形、过度磨损、不丧失稳定性。 （2）能实现对操作人员的防护，保证人身安全和身体健康。 （3）对于技术系统的周围环境和人不致造成危害和污染，同时要保证机器对环境的适应性。 3、经济性 在产品整个设计周期中，必须把产品设计、销售及制造三方面作为一个系统工程来考虑，用价值工程理论指导产品设计，正确使用材料，采用合理的结构尺寸和工艺，以降低产品的成本。设计机械系统和零部件时，应尽可能标准化、通用化、系列化，以提高设计质量、降低制造成本。 4、其他要求 机械系统外形美观，便于操作和维修。此外还必须考虑有些机械由于工作环境和要求不同，而对设计提出某些特殊要求，如食品卫生条件、耐腐蚀、高精度要求等。 1－4 机械零件的计算准则与失效形式有什么关系？常用的设计准则有哪些？它们各针对什么失效形式？ 答：在设计中，应保证所设计的机械零件在正常工作中不发生任何失效。为此对于每种失效形式都制定了防止这种失效应满足的条件，这样的条件就是所谓的工作能力计算准则。它是设计机械零件的理论依据。 常用的设计准则有： 1、强度准则：确保零件不发生断裂破坏或过大的塑性变形，是最基本的设计准则。 2、刚度准则：确保零件不发生过大的弹性变形。 3、寿命准则：通常与零件的疲劳、磨损、腐蚀相关。 4、振动稳定性准则：高速运转机械的设计应注重此项准则。 5、可靠性准则：当计及随机因素影响时，仍应确保上述各项准则。 1－7 机械零件设计的一般步骤有哪些？其中哪个步骤对零件尺寸的确定起决定性的作用？
机械设计课后习题答案
第9章 齿轮传动设计 习题解答 9.2 有一渐开线直齿轮如题图所示，用卡尺测量得两个齿和三个齿反向渐开线之间的法向距离(称为公法线长度)分别为mm 11.382=W 和mm 73.613=W ，齿顶圆直径mm 208=a d ，齿根圆直径mm 172=f d ，数得齿数其24=z 。试求： （1）该齿轮的模数m 、分度圆压力角α、齿顶高系数? a h 和顶隙系数?c ； （2）分度圆直径d 、、基圆直径b d 、齿厚s 及齿顶厚a s 。 题9.2图 解：（1）απcos 23m p W W b ==?。 取°=20α进行试算，则mm 001.820cos 11 .3873.61=° ?=πm ， 考虑测量误差，可知该齿轮的模数应为mm 8=m 。 因)2(?+=a a h z m d ，即)224(8208?+=a h ，故1=? a h 因)22(????=c h z m d a f ，即)224(8172???=c ，故25.0=?c （2）mm 192248=×==mz d ，mm 421.18020cos 248cos =°×==αmz d b 以下按标准齿轮进行计算：mm 566.122/82/===ππm s )(2ααinv inv r r r s s a a a a ??=，°===842.29)104/21.90arccos()/arccos(11a b a r r α 052838.0180/842.29842.29tan tan =°°?°=?==παααθa a a a inv （也可查表9.2） 014904.0180/2020tan tan =°°?°=?==παααθinv mm 723.5)014904.0052838.0(104296 104 566.12=?×?×=a s 9.3 试问渐开线标准直齿轮的齿根圆与基圆重合时，其齿数应为多少？又问当齿数大于求得的齿数时，齿根圆与基圆哪一个大？ 解：)22(?? ??=c h z m d a f ，αcos mz d b =， )](2)cos 1([cos )22(?? ??+??=???=?c h z m mz c h z m d d a a b f αα 当齿根圆与基圆重合时：b f d d =，4145.4120cos 1) 25.01(2cos 1)(2≈=° ?+= ?+=?? αc h z a （按正常齿制进行计算） 因此，当41=z 时，齿根圆和基圆接近重合，实际是齿根圆略小于基圆。 而当45.41>z 时，齿根圆将大于基圆。
机械设计习题集(新)
机械设计习题集(新) 第1章机械设计概论 思考题 1. 什么是部件？什么是零件？什么是构件？什么是通用零件？什么是专用零件？机械设计 课程研究的是哪类零件？从哪几个方面来研究这类零件？ 2. 机械设计应满足哪些基本要求？机械零件设计应满足哪些基本要求？ 3. 机械设计的一般步骤是怎样的？ 第2章机械零件的工作能力和计算准则 一、填空题 1. 在压力作用下，以点、线相接触的两物体在接触处产生的应力称为应力。 2. 零件在变应力作用下的强度计算属于强度计算，它不同于静强度计算。 3. 零件的计算载荷与名义载荷的关系是。 4. 零件的名义载荷是指载荷。 5. 零件的实际载荷与计算载荷的差异对零件的强度影响，将在中考虑。 二、简答与思考题 1. 解释下列名词：静载荷、变载荷、稳定循环变载荷、动载荷、工作载荷、额定载荷、计算 载荷、静应力、变应力、疲劳及疲劳极限。静载荷是否一定产生静应力？变载荷是否一定产生变应力？ 2. 什么是变应力的循环特性r？对于静应力、脉动循环变应力和对称循环变应力，其r值各等 于多少？ 3. 在一定的循环特性r下工作的金属试件，其应力循环次数与疲劳极限之间有怎样的内在联 系？怎样区分试件的无限工作寿命和有限工作寿命？怎样计算在有限寿命下工作的试件的疲劳极限？ 4. 两个曲面形状的金属零件相互压紧，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？ 三、计算题 1. 图示为对心直动滚子从动件凸轮机构。从动件顶端承受压力F=12kN。当压力角α达到最大 值αmax=250时，相应的凸轮轮廓在接触点上的曲率半径为R=75mm。已知：滚子半径r=15mm，凸轮与滚子的宽度b=20mm；两者材料的弹性模量和泊松比均为E=2.1×105Mpa和μ=0.3； 许用接触应力[ζ]H=1500Mpa。试校核凸轮与滚子的表面接触强度。
机械设计习题
机械设计习题 机械设计总论习题 1- 1、设计机器时应满足哪些基本要求？设计机械零件时应满足哪些基本要求？ 1- 2、机械零件主要有哪些失效形式？常用的计算准则主要有哪些？ 1- 3、什么是零件的强度要求？强度条件是如何表示的？如何提高零件的强度？ 1- 4、机械的现代设计方法与传统设计方法有哪些主要区别？ 零件的强度习题 2- 1、已知循环特性r=0.125, (T m= -225MPa,求max、、c min、c a。 2- 2、弯曲疲劳极限的综合影响系数K。的含义是什么？它与哪些因素有关？它对零件的疲劳 强度和静强度各有何影响？ 2- 3、在单向稳定变应力下工作的零件，如何确定其极限应力？ 2- 4、疲劳损伤线性累积假说的含义是什么？写出其数学表达式。 摩擦、磨损及润滑习题 3- 1、机械中有几种摩擦？各有何特点？ 3- 2、磨损过程分为几个阶段？怎样跑合可以延长零件的寿命？ 3- 3、边界摩擦的特征为摩擦表面间形成一层很薄的边界膜，问有几种边界膜？它们之间的区别是什么？ 3- 4、获得流体动压润滑的基本条件是什么？ 螺栓联接与螺旋传动习题 5-1如图所示的底板螺栓组联接爱外力 F E的作用。外力F E作用在包含x轴并垂直于底板接合 面的平面内。试分析底板螺栓组的受力情况，并判断哪个螺栓受力最大？保证联接安全工作的必要条件有哪些？
题5-1图 5-2题目图示刚性联轴器取4个M16小六角头铰制孔用螺栓，螺栓材料为45钢，受剪面处螺栓直径为o 1mm，其许用最大扭矩T=1.5kN?m （设为静载荷），试校核其强度。联轴器材料 HT250。 5-3:上题的刚性联轴器中，若采用M16受拉螺栓，靠两半联轴器的接合面间产生的摩擦力来传递扭矩，螺栓材料为45钢，接合面间的摩擦系数f=0.16，安装时不控制预紧力，试决定螺栓数 （螺栓数应为双数）。 5-4、如图，缸径D=500mm，蒸汽压力p=1.2MPa，螺栓分布圆直径D0=640mm。为保证气密性要求，螺栓间距不得大于150mm。试设计此汽缸盖螺栓组联接。 题5-4图 5-5、图中是由两块边板和一块承重板焊成的龙门起重机导轨托架。两块边板各用4个螺栓与立柱相联接，托架所承受的最大载荷为20KN，载荷有较大的变动。试问：此螺栓联接采用普通螺 栓联接还是铰制孔用螺栓联接为宜？为什么？
机械设计习题册
《机械设计》习题册班级： 姓名： 学号： 机械设计教研室 2013年8月
第三章机械零件的强度 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．变应力只能由静载荷产生 C．静载荷不能产生变应力 D．变应力也可能由静载荷产生 2．在进行材料的疲劳强度计算时，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 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 D．提高或不变 4．当形状、尺寸、结构相同时，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 D．相同或较低 5．在图示的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 =45°，则该零件受的是________。 A．不变号的非对称循环变应力 B．变号的非对称循环变应力 C．对称循环变应力 D．脉动循环变应力 6．零件表面经淬火、氮化、喷丸及滚子碾压等处理后、其疲劳强度__________。 A．提高 B．不变 C．降低 D．高低不能确定 二、填空题 1．影响机械零件疲劳强度的因素有：__________、__________、__________。 2．根据是否随时间变化，将载荷分为_________和________两类。同理，应力也分为_________ 和________两大类。 3．变载荷一定产生_________应力。变应力既可能由载荷产生，也可能由_________载荷产生。但是静应力一定是由载荷产生的。 4．应力幅与平均应力之和等于_________，应力幅与平均应力之差等于_________，最小应力与最大应力之比称为_________。 5．r = -1 的变应力称为________变应力，r = 0 的变应力称为________变应力，当r = 1 时称为________应力，当r = 其它值时称为________变应力。 三.计算题 1 某轴受稳定交变应力作用，最大应力σmax =250 MPa，最小应力σmin = -50 MPa，已知轴的材料为合金调质钢，其对称循环疲劳极限σ?1=450MPa，脉动循环疲劳极限σ0 =700MPa，屈服极限σS =800MPa，危险截面的kσ=1.40，σε=0.78，β=0.9，试求： (1) 绘制材料的简化疲劳极限应力线图，并在图上标出工作应力点的位置。 (2) 材料疲劳极限的平均应力σrm和极限应力副σra值（按简单加载）。 (3) 若取[S ]=1.3，校核此轴疲劳强度是否安全。
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第一章绪论 1-2 现代机械系统由哪些子系统组成，各子系统具有什么功能？ 答：组成子系统及其功能如下： （1）驱动系统其功能是向机械提供运动和动力。 （2）传动系统其功能是将驱动系统的动力变换并传递给执行机构系统。 （3）执行系统其功能是利用机械能来改变左右对象的性质、状态、形状或位置，或对作业对象进行检测、度量等，按预定规律运动，进行生产或达到其他预定要 求。 （4）控制和信息处理系统其功能是控制驱动系统、传动系统、执行系统各部分协调有序地工作，并准确可靠地完成整个机械系统功能。 第二章机械设计基础知识 2-2 什么是机械零件的失效？它主要表现在哪些方面？ 答：（1）断裂失效主要表现在零件在受拉、压、弯、剪、扭等外载荷作用时，由于某一危险截面的应力超过零件的强度极限发生的断裂，如螺栓的断裂、齿轮轮齿根部的折断等。 （2）变形失效主要表现在作用在零件上的应力超过了材料的屈服极限，零件产生塑性变形。 （3）表面损伤失效主要表现在零件表面的腐蚀、磨损和接触疲劳。 2-4 解释名词：静载荷、变载荷、名义载荷、计算载荷、静应力、变应力、接触应力。答：静载荷大小、位置、方向都不变或变化缓慢的载荷。 变载荷大小、位置、方向随时间变化的载荷。 名义载荷在理想的平稳工作条件下作用在零件上的载荷。 计算载荷计算载荷就是载荷系数K和名义载荷的乘积。 静应力不随时间变化或随时间变化很小的应力。 变应力随时间变化的应力，可以由变载荷产生，也可由静载荷产生。 2-6 机械设计中常用材料选择的基本原则是什么？ 答：机械中材料的选择是一个比较复杂的决策问题，其基本原则如下： （1）材料的使用性能应满足工作要求。使用性能包含以下几个方面： ①力学性能 ②物理性能 ③化学性能 （2）材料的工艺性能应满足加工要求。具体考虑以下几点： ①铸造性 ②可锻性 ③焊接性 ④热处理性 ⑤切削加工性 （3）力求零件生产的总成本最低。主要考虑以下因素： ①材料的相对价格 ②国家的资源状况 ③零件的总成本 2-8 润滑油和润滑脂的主要质量指标有哪几项？ 答：衡量润滑油的主要指标有：粘度（动力粘度和运动粘度）、粘度指数、闪点和倾点等。 衡量润滑脂的指标是锥入度和滴度。
《机械设计》习题集
《机械设计》习题集 第一章绪论 分析与思考题 1-1 机器的基本组成要素是什么 1-2 什么是零件什么是构件什么是部件试各举三个实例。 1-3 什么是通用零件什么是专用零件试各举三个实例。 1-4 机械设计课程研究的内容是什么 第二章机械设计总论 分析与思考题 2-1 一台完整的机器通常哪些基本部分组成各部分的作用是什么 2-2 设计机器时应满足哪些基本要求设计机械零件时应满足哪些基本要求 2-3 机械零件主要有哪些失效形式常用的计算准则主要有哪些 2-4 什么是零件的强度要求强度条件是如何表示的如何提高零件的强度 2-5 什么是零件的刚度要求刚度条件是如何表示的提高零件刚度的措施有哪些 2-6 零件在什么情况下会发生共振如何改变零件的固有频率 2-7 什么是可靠性设计它与常规设计有何不同零件可靠度的定义是什么 2-8 机械零件设计中选择材料的原则
是什么 2-9 指出下列材料的种类，并说明代号中符号及数字的含义：HTl50，ZG230-450， 65Mn，45，Q235，40Cr，20CrMnTi，ZCuSnl0Pb5。 2-10 机械的现代设计方法与传统设计方法有哪些主要区别 第三章机械零件的强度 一、选择与填空题 3-1 零件表面的强化处理方法有_________________、___________________、_________________等。 3-2 零件的截面形状一定，当截面尺寸增大时，其疲劳极限值将随之____________。 (1)增高(2)不变(3)降低 3-3 机械零件受载时，在_____________________处产生应力集中，应力集中的程度通常随材料强度的增大而___________________。 3-4 在载荷和几何形状相同的情况下，钢制零件间的接触应力_____________铸铁零件间的接触应力。 3-5 两零件的材料和几何尺寸都不相同，以曲面接触受载时，两者的接触应力值__________。 (1)相等(2)不相等 (3)是否相等与材料和几何尺寸有关
机械设计练习题(含答案)
机械设计练习题 填空题 1. 机构具有确定运动的条件是 自由度F>0 且 原动件数等于自由度F 。 2. 在曲柄摇杆机构中，以摇杆为主动件，曲柄为从动件，则曲柄与连杆处于共线位置时称为 死点 ，此时机构的传动角为 0°，压力角为 90°。 3. 在凸轮机构四种常用的推杆运动规律中， 等速 运动规律有刚性冲击； 正弦加速度 运动规律无冲击。 4. 带传动工作时，最大应力发生在 紧边进入小带轮处 ，最大值为 c b σσσ++11。 5. 带传动的设计准则为：在保证带传动不发生 打滑 的前提下，带具有一定的 疲劳 强度和使用寿命。 6. 一对渐开线齿轮正确啮合条件为： 模数相等 、 压力角相等 及 21ββ±=，齿轮连续啮合条件为：重合度大于1 。 7. 图示减速器中，1为蜗杆，2为蜗轮，3、4均为斜齿轮，主动轴蜗杆为顺时针旋转，蜗轮为右旋，则蜗杆螺旋线方向为 右旋 ，若希望蜗轮2和小齿轮3的轴向力能抵消一部分，则齿轮3的螺旋线方向为右旋 ，齿轮4的轴向力方向为 向上 。 8. 按轴工作时所承受的载荷不同，可把轴分成 心轴 ， 转轴 ， 传动轴 。 9. 代号为7312C 的滚动轴承，其类型名称为 角接触球轴承 ，内径为 60 mm ，宽度系列代号为 0 ，直径系列代号为 3 。 10. 螺纹连接中，按其工作原理不同，螺纹防松方法有 摩擦防松 、 机械防松 和 破坏螺纹副关系防松 等。 11. 轴承的基本额定动载荷是指轴承的 基本额定寿命 恰好为 106 r 时，轴承所能承受的载荷值。
问答题 1．请说明平面机构速度瞬心的概念，并简述三心定理。 答：瞬心是指互相作平面相对运动的两构件在任一瞬时，其相对速度为0的重合点，或者是绝对速度相等的重合点。三心定理：作平面运动的三个构件共有三个瞬心（1.5分），它们位于同一直线上。 2．简述闭式齿轮传动的设计准则 答：1）对于软齿面闭式齿轮传动，通常先按齿面接触疲劳强度进行设计，然后校核齿根弯曲疲劳强度。2）对于硬齿面闭式齿轮传动，通常先按齿根弯曲疲劳强度进行设计，然后校核齿面接触疲劳强度。 3．平键连接的工作原理是什么？主要失效形式有哪些?平键的截面尺寸bxh是如何确定的? 答：平键的工作面为两侧面，工作时靠键与键槽侧面的挤压来传递转矩。主要失效形式是工作面的压溃和键的剪断。截面尺寸根据轴径d由标准查出。 4．简述形成流体动压油膜的必要条件。 答：形成动压油膜的必要条件是：1）相对运动表面之间必须形成收敛形间隙； 2）要有一定的相对运动速度，并使润滑油从大口流入，从小口流出；3）间隙间要充满具有一定粘度的润滑油。
机械设计(第八版)课后习题答案及解析(最新_参考答案及解析)
3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限MPa 1801=-σ，取循环基数6 0105?=N ，9=m ，试求循环次数N 分别为7 000、25 000、620 000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。 [解] MPa 6.37310 710518093 6 9 10111=???==--N N σσN MPa 3.324105.210 51809469 20112=???==--N N σσN MPa 0.227102.610 518095 69 30113=???==--N N σσN 3-2已知材料的力学性能为MPa 260=s σ，MPa 1701=-σ，2.0=σΦ，试绘制此材料的简化的等寿命寿命曲线。 [解] )170,0(' A )0,260(C 0 12σσσΦσ-= -Θ σ Φσσ+= ∴-121 MPa 33.2832 .01170 21210=+?=+= ∴-σΦσσ 得)2 33.283,233.283(D ' ，即)67.141,67.141(D ' 根据点)170,0('A ，)0,260(C ，)67.141,67.141(D ' 按比例绘制该材料的极限应力图如下图所示
3-4 圆轴轴肩处的尺寸为：D =72mm ，d =62mm ，r =3mm 。如用题3-2中的材料，设其强度极限σB =420MPa ，精车，弯曲，βq =1，试绘制此零件的简化等寿命疲劳曲线。 [解] 因 2.14554 ==d D ，067.045 3==d r ，查附表3-2，插值得88.1=ασ，查附图3-1得78.0≈σq ，将所查值代入公式，即 ()()69.1188.178.0111k =-?+=-α+=σσσq 查附图3-2，得 75.0=σε；按精车加工工艺，查附图3-4，得91.0=σβ，已知1=q β，则 35.21 1191.0175.069.1111k =???? ??-+=? ??? ??-+=q σσσσββεK ( )()()35.267.141,67.141,0,260,35 .2170 ,0D C A ∴ 根据()()()29.60,67.141,0,260,34.72,0D C A 按比例绘出该零件的极限应力线图如下图 3-5 如题3-4中危险截面上的平均应力MPa 20m =σ，应力幅MPa 20a =σ，试分别按①C r =②C σ=m ，求出该截面的计算安全系数ca S 。 [解] 由题3-4可知35.2,2.0MPa,260MPa,170s 1-====σσK Φσσ （1）C r = 工作应力点在疲劳强度区，根据变应力的循环特性不变公式，其计算安全系数 28.220 2.03035.2170 m a 1-=?+?=+= σΦσK σS σσca （2）C σ=m 工作应力点在疲劳强度区，根据变应力的平均应力不变公式，其计算安全系数 ()()()() 81 .1203035.220 2.035.2170m a m 1-=+??-+=+-+= σσσσca σσK σΦK σS
机械设计习题集(带答案)
齿轮传动习题 1.问：常见的齿轮传动失效有哪些形式？ 答：齿轮的常见失效为：轮齿折断、齿面磨损、齿面点蚀、齿面胶合、塑性变形等。 2.问：在不改变材料和尺寸的情况下，如何提高轮齿的抗折断能力？ 答：可采取如下措施：1)减小齿根应力集中;2)增大轴及支承刚度;3)采用适当的热处理方法提高齿芯的韧性;4)对齿根表层进行强化处理。 3.问：为什么齿面点蚀一般首先发生在靠近节线的齿根面上？ 答：当轮齿在靠近节线处啮合时，由于相对滑动速度低形成油膜的条件差，润滑不良，摩擦力较大，特别是直齿轮传动，通常这时只有一对齿啮合，轮齿受力也最大，因此，点蚀也就首先出现在靠近节线的齿根面上。 4.问：在开式齿轮传动中，为什么一般不出现点蚀破坏？ 答：开式齿轮传动，由于齿面磨损较快，很少出现点蚀。 5.问：如何提高齿面抗点蚀的能力？ 答：可采取如下措施：1)提高齿面硬度和降低表面粗糙度;2)在许用范围内采用大的变位系数和,以增大综合曲率半径;3)采用粘度高的润滑油;4)减小动载荷。 6.问：什么情况下工作的齿轮易出现胶合破坏？如何提高齿面抗胶合能力？ 答：高速重载或低速重载的齿轮传动易发生胶合失效。措施为：1)采用角度变位以降低啮合开始和终了时的滑动系数;2)减小模数和齿高以降低滑动速度;3)采用极压润滑油;4)采用抗校核性能好的齿轮副材料;5)使大小齿轮保持硬度差;6)提高齿面硬度降低表面粗糙度。 7.问：闭式齿轮传动与开式齿轮传动的失效形式和设计准则有何不同？ 答：闭式齿轮传动：主要失效形式为齿面点蚀、轮齿折断和胶合。目前一般只进行接触疲劳强度和弯曲疲劳强度计算。开式齿轮传动：主要失效形式为轮齿折断和齿面磨损，磨损尚无完善的计算方法，故目前只进行弯曲疲劳强度计算，用适当增大模数的办法考虑磨损的影响。 8.问：硬齿面与软齿面如何划分？其热处理方式有何不同？ 答：软齿面：HB≤350，硬齿面：HB>350。软齿面热处理一般为调质或正火，而硬齿面则是正火或调质后切齿，再经表面硬化处理。 9.问：在进行齿轮强度计算时，为什么要引入载荷系数K？ 答：在实际传动中，由于原动机及工作机性能的影响，以及齿轮的制造误差，特别是基节误差和齿形误差的影响，会使法向载荷增大。此外在同时啮合的齿对间，载荷的分配并不是均匀的，即使在一对齿上，载荷也不可能沿接触线均匀分布。因此实际载荷比名义载荷大，用载荷系数K 计入其影响 10.问：齿面接触疲劳强度计算公式是如何建立的？为什么选择节点作为齿面接触应力的计算点？ 答：齿面接触疲劳强度公式是按照两圆柱体接触的赫兹公式建立的；因齿面接触疲劳首先发
机械设计习题集
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__________。 （1）三角形螺纹（2）梯形螺纹（3）锯齿形螺纹（4）矩形螺纹 2 在常用的螺纹联接中，自锁性能最好的螺纹是__________。 （1）三角形螺纹（2）梯形螺纹（3）锯齿形螺纹（4）矩形螺纹 3 当两个被联接件不太厚时，宜采用__________。 （1）双头螺柱联接（2）螺栓联接（3）螺钉联接（4）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__________。 （1）螺栓联接（2）螺钉联接（3）双头螺柱联接（4）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__________。 （1）螺栓联接（2）螺钉联接（3）双头螺柱联接（4）紧定螺钉联接 6 普通螺纹的牙型角α为60o，当摩擦系数μ＝0.10时，则该螺纹副的当量摩擦系数μv＝__________。
（1）0.105 （2）0.115 （3）0.1115 （4） 0.104 7 在拧紧螺栓联接时，控制拧紧力矩有很大方法，例如__________。 （1）增加拧紧力（2）增加扳手力臂（3）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__________。 （1）增加螺纹联接的轴向力（2）增加螺纹联接的横向力 （3）防止螺纹副的相对转动（4）增加螺纹联接的刚度 9 螺纹联接预紧的目的之一是__________。 （1）增强联接的可靠性和紧密性（2）增加被联接件的刚性（3）减小螺栓的刚性 10 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__________。 （1） （2） （3） （4）
机械设计期末习题
江苏师范大学连云港校区机械设计期末复习 一、选择题 1.为了保证轴承内圈与轴肩端面的良好接触，轴承的圆角半径r与轴肩处的圆角半径r l应有 2 关系。 ①r=r l；②r>r1；③r