机械设计复习题65882.docx
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机械设计复习题65882
第一篇
一、复习思考题
1.机器应具有什么特征？
机器通常由哪三部分组成？
各部分的功能是什么？
2．什么叫零件？
什么叫通用零件和专用零件？
试各举二个实例。
3.设计机器时应满足哪些基本要求？
试选取一台机器，分析设计时应满足的基本要求。
螺纹连接习题与参考答案
一、单项选择题（从给出的A、B、C、D中选一个答案）
1.当螺纹公称直径、牙型角、螺纹线数相同时，细牙螺纹的自锁性能比粗牙螺纹的自锁性能。
A.好B.差C.相同D.不一定
2.用于连接的螺纹牙型为三角形，这是因为三角形螺纹。
A.牙根强度高，自锁性能好B.传动效率高C.防振性能好D.自锁性能差
3.若螺纹的直径和螺旋副的摩擦因数一定，则拧紧螺母时的效率取决于螺纹的。
A.螺距和牙型角B.升角和头数C.导程和牙形斜角D.螺距和升角
4.对于连接用螺纹，主要要求连接可靠，自锁性能好，故常选用螺纹。
A.升角小，单线三角形B.升角大，双线三角形C.升角小，单线梯形D.升角大，双线矩形
5.用于薄壁零件连接的螺纹，应采用螺纹。
A.三角形细牙B.梯形C.锯齿形D.多线的三角形粗牙
6.当铰制孔用螺栓组连接承受横向载荷或旋转力矩时，该螺栓组中的螺栓。
A.必受剪切力作用B.必受拉力作用C.同时受到剪切与拉伸D.既可能受剪切，也可能受挤压作用
7.计算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倍。
A.1.1B.1.3C.1.25D.0.3
8.采用普通螺栓连接的凸缘联轴器，在传递转矩时，。
A.螺栓的横截面受剪切B.螺栓与螺栓孔配合面受挤压
C.螺栓同时受剪切与挤压D.螺栓受拉伸与扭转作用
9.在下列四种具有相同公称直径和螺距，并采用相同配对材料的传动螺旋副中，传动效率最高的是。
A.单线矩形螺旋副B.单线梯形螺旋副C.双线矩形螺旋副D.双线梯形螺旋副
10.在螺栓连接中，有时在一个螺栓上采用双螺母，其目的是。
A.提高强度B.提高刚度C.防松D.减小每圈螺纹牙上的受力
11.在同一螺栓组中，螺栓的材料、直径和长度均应相同，这是为了。
A.受力均匀B.便于装配.C.外形美观D.降低成本
12.螺栓的材料性能等级标成6.8级，其数字6.8代表要求。
A.对螺栓材料的强度B.对螺栓的制造精度C.对螺栓材料的刚度D.对螺栓材料的耐腐蚀性
13.螺栓强度等级为6.8级，则螺栓材料的最小屈服点近似为。
A.480MPaB.600MPaC.800MPaD.680MPa
14.不控制预紧力时，螺栓的安全系数选择与其直径有关，是因为。
A.直径小，易过载B.直径小，不易控制预紧力C.直径大，材料缺陷多D.直径大，安全
15.对工作时仅受预紧力F0作用的紧螺栓连接，其强度校核公式为
≤
≤[σ]，式中的系数1.3是考虑。
A.可靠性系数B.安全系数C.螺栓在拧紧时，同时受拉伸与扭转联合作用的影响D.过载系数
16.预紧力为F0的单个紧螺栓连接，受到轴向工作载荷
作用后，螺栓受到的总拉力F2F0+
A.大于B.等于C.小于D.大于或等于
17.在受轴向变载荷作用的紧螺栓连接中，为提高螺栓的疲劳强度，可采取的措施是。
A.增大螺栓刚度Cb，减小被连接件刚度CmB.减小Cb，增大CmC.增大Cb和CmD.减小Cb和Cm
18.若要提高受轴向变载荷作用的紧螺栓的疲劳强度，则可。
A.在被连接件间加橡胶垫片B.增大螺栓长度C.采用精制螺栓D.加防松装置
19.有一单个紧螺栓连接，要求被连接件接合面不分离，已知螺栓与被连接件的刚度相同，螺栓的预紧力为F0，当对连接施加轴向载荷，使螺栓的轴向工作载荷
与预紧力F0相等时，则。
A.被连接件发生分离，连接失效B.被连接件将发生分离，连接不可靠C.连接可靠，但不能再继续加载D.连接可靠，只要螺栓强度足够，可继续加载，直到轴向工作载荷F接近但小于预紧力F0的两倍。
20.对于受轴向变载荷作用的紧螺栓连接，若轴向工作载荷F在0～1000N之间循环变化，则该连接螺栓所受拉应力的类型为。
A.非对称循环应力B.脉动循环变应力C.对称循环变应力D.非稳定循环变应力
21.螺纹的牙型角为
，升角为
，螺纹副当量摩擦角为v，则螺纹副的自锁条件为_______________。
A.
≤B.≤vC.
≤vD.v≤
22.在螺栓连接设计中，若被连接件为铸件，则有时在螺栓孔处制作沉头座孔或凸台，其目的是。
A.避免螺栓受附加弯曲应力作用B.便于安装C.为安置防松装置D.为避免螺栓受拉力过大
23．零件受交变应力时，N次循环时的疲劳极限为
，其中代号注脚“r”代表_________。
A.
B.
C.
D.
二、填空题
1.三角形螺纹的牙型角α=，适用于，而梯形螺纹的牙型角α=，适用于。
2.螺旋副的自锁条件是。
3.常用螺纹的类型主要有、、、和。
4.传动用螺纹（如梯形螺纹）的牙型斜角比连接用螺纹（如三角形螺纹）的牙型斜角小，这主要是为了。
5.若螺纹的直径和螺旋副的摩擦因数一定，则拧紧螺母时的效率取决于螺纹的和。
6.螺纹连接的拧紧力矩等于和之和。
7.螺纹连接防松的实质是。
8.普通紧螺栓连接受横向载荷作用，则螺栓中受应力和应力作用。
9.被连接件受横向载荷作用时，若采用普通螺栓连接，则螺栓受载荷作用，可能发生的失效形式为。
10.有一单个紧螺栓连接，已知所受预紧力为F0，轴向工作载荷为F，螺栓的相对刚度为Cb/（Cb+Cm），则螺栓所受的总拉力F2=，而残余预紧力F1=。
若螺栓的螺纹小径为d1，螺栓材料的许用拉伸应力为[σ]，则其危险剖面的拉伸强度条件式为。
11.受轴向工作载荷F的紧螺栓连接，螺栓所受的总拉力F2等于和之和。
12.对受轴向工作载荷作用的紧螺栓连接，当预紧力F0和轴向工作载荷F一定时，为减小螺栓所受的总拉力F2，通常采用的方法是减小的刚度或增大的刚度。
13.采用凸台或沉头座孔作为螺栓头或螺母的支承面是为了。
14.在螺纹连接中采用悬置螺母或环槽螺母的目的是。
15.在螺栓连接中，当螺栓轴线与被连接件支承面不垂直时，螺栓中将产生附加应力。
16.螺纹连接防松，按其防松原理可分为防松、防松和防松。
三、问答题
1.常用螺纹的类型主要有哪些？
答：
普通螺纹、米制锥螺纹、管螺纹、梯形螺纹、矩形螺纹和锯齿形螺纹。
2.哪些螺纹主要用于连接？
哪些螺纹主要用于传动？
答：
普通螺纹、米制锥螺纹、管螺纹主要用于连接。
梯形螺纹、矩形螺纹和锯齿形螺纹主要用于传动。
3.螺纹连接的基本类型有哪些？
答：
螺栓连接、双头螺柱连接、螺钉连接、紧定螺钉连接。
其它还有地脚螺栓连接、吊环螺钉连接和T型槽螺栓连接等。
4.螺纹连接预紧的目的是什么？
答：
预紧的目的在于增强连接的可靠性和紧密性，以防止受载后被连接件间出现缝隙或发生相对滑移。
5.螺纹连接防松的方法按工作原理可分为哪几种？
答：
摩擦防松、机械防松（正接锁住）和铆冲防松（破坏螺纹副关系）等。
6.受拉螺栓的主要破坏形式是什么？
答：
静载荷下受拉螺栓的损坏多为螺纹部分的塑性变形和断裂。
变载荷下多为栓杆部分的疲劳断裂。
7.受剪螺栓的主要破坏形式是什么？
答：
螺栓杆和孔壁的贴合面上出现压溃或螺栓杆被剪断。
8.为了提高螺栓的疲劳强度，在螺栓的最大应力一定时，可采取哪些措施来降低应力幅？
并举出三个结构例子。
答：
可采取减小螺栓刚度或增大被连接件刚度的方法来降低应力幅。
1）适当增加螺栓的长度；2）采用减小螺栓杆直径的腰状杆螺栓或空心螺栓；3）在螺母下面安装弹性元件。
9.螺纹连接设计时均已满足自锁条件，为什么设计时还必须采取有效的防松措施？
答：
在静载荷及工作温度变化不大时，连接一般不会自动松脱。
但在冲击、振动、载荷变化、温度变化较大或高温下均造成连接间摩擦力减小或瞬时消失或应力松驰而发生连接松脱。
10.横向载荷作用下的普通螺栓连接与铰制孔用螺栓连接两者承受横向载荷的机理有何不同？
当横向载荷相同时，两种
答：
前者靠预紧力作用，在接合面间产生的摩擦力来承受横向力；后者靠螺栓和被连接件的剪切和挤压来承载。
前者由于靠摩擦传力，所需的预紧力很大，为横向载荷的很多倍，螺栓直径也较大。
11.承受预紧力F0和工作拉力F的紧螺栓连接，螺栓所受的总拉力F2是否等于F0+F？
为什么？
答：
不等于。
因为当承受工作拉力F后，该连接中的预紧力F0减为残余预紧力F1，故F2=F1+F
12.对于紧螺栓连接，其螺栓的拉伸强度条件式中的系数1.3的含义是什么？
答：
系数1.3是考虑到紧连接时螺栓在总拉力F2的作用下可能补充拧紧，故将总拉力增加30%以考虑此时扭转切应力的影响。
四、分析计算题
1.有一受预紧力F0和轴向工作载荷F=1000N作用的紧螺栓连接，已知预紧力F0=1000N，螺栓的刚度Cb与被连接件的刚度Cm相等。
试计算该螺栓所受的总拉力F2和残余预紧力F1。
在预紧力F0不变的条件下，若保证被连接件间不出现缝隙，该螺栓的最大轴向工作载荷Fmax为多少?
2.题4-52图所示为一圆盘锯，锯片直径D=500mm，用螺母将其夹紧在压板中间。
已知锯片外圆上的工作阻力Ft=400N，压板和锯片间的摩擦因数f=0.15，压板的平均直径D0=150mm，可靠性系数Ks=1.2，轴材料的许用拉伸应力[σ]=60MPa。
试计算轴端所需的螺纹直径。
（提示：
此题中有两个接合面，压板的压紧力就是螺纹连接的预紧力。
）
3.题4-53图所示为一支架与机座用4个普通螺栓连接，所受外载荷分别为横向载荷FR=5000N，轴向载荷FQ=16000N。
已知螺栓的相对刚度Cb/（Cb+Cm）=0.25，接合面间摩擦因数，f=0.15，可靠性系数Ks=1.2，螺栓材料的机械性能级别为8.8级，最小屈服点σmin=640MPa，许用安全系数[S]=2，试计算该螺栓小径d1的计算值。
题4-52图题4-53图
4.一牵曳钩用2个M10（dl=8.376mm）的普通螺栓固定于机体上，如题4-54图所示。
已知接合面间摩擦因数f=0.15，可靠性系数Ks=1.2，螺栓材料强度级别为6.6级，屈服点σs=360MPa，许用安全系数[S]=3。
试计算该螺栓组连接允许的最大牵引力FRmax。
五、结构题
1.试画出普通螺栓连接结构图。
已知条件：
（1）两被连接件是铸件，厚度各约为15mm和20mm；
（2）采用M12普通螺栓；（3）采用弹簧垫圈防松。
要求按1：
1的比例画出。
2.试画出铰制孔用螺栓连接结构图。
已知条件：
（1）两被连接件是厚度约为20mm的钢板；
（2）采用M10铰制孔用螺栓。
要求按1：
1的比例画出。
例解
1.有一气缸盖与缸体凸缘采用普通螺栓连接，如图所示。
已知气缸中的压力P在0~2MPa之间变化，气缸内径D=500mm，螺栓分布圆直径D0=650mm。
为保证气密性要求，剩余预紧力
（F为螺栓的轴向工作载荷），螺栓间距
（d为螺栓的大径）。
螺栓材料的许用拉伸应力
=120MPa，许用应力幅
MPa。
选用铜皮石棉垫片，螺栓相对刚度
，试设计此螺栓组连接。
解题分析：
本题是典型的仅受轴向载荷作用的螺栓组连接。
但是，螺栓所受载荷是变化的，因此应先按静强度计算螺栓直径，然后校核其疲劳强度。
此外，为保证连接的气密性，不仅要保证足够大的剩余预紧力，而且要选择适当的螺栓数目，保证螺栓间间距不致过大。
解题要点：
1）初选螺栓数目Z
因为螺栓分布圆直径较大，为保证螺栓间间距不致过大，所以应选用较多的螺栓，初取Z=24。
2）计算螺栓的轴向工作载荷F
（1）螺栓组连接的最大轴向载荷FQ：
FQ=
N
（2）螺栓的最大轴向工作载荷F：
F=
16362.5N
3）计算螺栓的总拉力F2
16632.5=45815N
4）计算螺栓直径
mm=25.139mm
查GB196-81，取M30（d1=26.211mm>25.139mm）。
5）校核螺栓疲劳强度
故螺栓满足疲劳强度。
6）校核螺栓间距
实际螺栓间距为
故螺栓间距满足连接的气密性要求。
2.试找出图中螺纹连接结构中的错误，说明原因，并绘图改正。
已知被连接件材料均为Q235，连接件为标准件。
（a）普通螺栓连接；（b）螺钉连接；（c）双头螺栓连接；（d）紧定螺钉连接。
解题要点：
（1）普通螺栓连接（图a），主要错误有：
1）螺栓安装方向不对，装不进去，应掉过头来安装；
2）普通螺栓连接的被连接件孔要大于螺栓大径，而下部被连接件孔与螺栓杆间无间隙；
3）被连接件表面没加工，应做出沉头座并刮平，以保证螺栓头及螺母支承面平整且垂直于螺栓轴线，避免拧紧螺母时螺栓产生附加弯曲应力；
4）一般连接；不应采用扁螺母；
5）弹簧垫圈尺寸不对，缺口方向也不对；
6）螺栓长度不标准，应取标准长l=60mm；
7）螺栓中螺纹部分长度短了，应取长30mm。
改正后的结构见图解a。
（2）螺钉连接（图b）主要错误有：
1）采用螺钉连接时，被连接件之一应有大于螺栓大径的光孔，而另一被连接件上应有与螺钉相旋合的螺纹孔。
而图中上边被连接件没有做成大地螺栓大径的光孔，下喧被连接件的螺纹孔又过大，与螺钉尺寸不符，而且螺纹画法不对，小径不应为细实践；
2）若上边被连接件是铸件，则缺少沉头座孔，表面也没有加工。
改正后的结构见图解b。
（3）双头螺柱连接（图c）。
主要错误有：
1）双头螺柱的光杆部分不能拧进被连接件的螺纹孔内，M12不能标注在光杆部分；
2）锥孔角度应为120°，而且应从螺纹孔的小径（粗实线）处画锥孔角的两边；
3）若上边被连接件是铸件，则缺少沉头座孔，表面也没加工；
4）弹簧垫圈厚度尺寸不对。
改正后的结构见图解c。
（4）紧定螺钉连接（图d）。
主要错误有：
1）轮毂上没有做出M6的螺纹孔；
2）轴上未加工螺纹孔，螺钉拧不进去，即使有螺纹孔，螺钉能拧入，也需作局部剖视才能表达清楚。
改正后的结构见图解d。
习题参考答案
1.单项选择题1A2A3B4A5A6D7B8D9C10C11B12A13A14A15C16B17C18B19D20A21C22A23D
2.填空题
1.60°；连接；30°；传动2.螺旋升角γ小于当量摩擦角
3.三角螺纹；管螺纹；矩形螺纹；梯形螺纹和锯齿形螺纹4.提高传动效率5.升角与头数
6.螺纹副间摩擦力矩；螺母（或螺栓头）端面与被连接件支承面间的摩擦力矩之和
7.防止螺杆与螺母（或被连接件螺纹孔）间发生相对转动（或防止螺纹副间相对转动）
8.拉伸；扭剪33.拉伸；螺栓发生塑性变形或断裂
9.
；
；
≤
10.预紧力F0；部分轴向工作载荷△F0；或残余预紧力F1；轴向工作载荷F
11.螺栓；被连接件12.减小和避免螺栓受附加弯曲应力的作用
13.均匀各旋合圈螺纹牙上的载荷39.弯曲40.摩擦；机械；永久性
四、分析计算题
1.解题要点：
或
为保证被连接件间不出现缝隙，则
≥0。
由
≥0
得F≤
所以
2.解题要点：
（1）计算压板压紧力
。
由
得
（2）确定轴端螺纹直径。
由
≥
查GB196—81，取M16（d113.835mm＞12.30mm）
3.解题要点：
（1）螺栓组连接受力分析
这是螺栓组连接受横向载荷FR和轴向载荷FQ联合作用的情况，故可按结合面不滑移计算螺栓所需的预紧力F0，按连接的轴向载荷计算单个螺栓的轴向工作载荷F，然后求螺栓的总拉力F2。
计算螺栓的轴向工作载荷F。
根据题给条件，每个螺栓所受轴向工作载荷相等，故有
2）计算螺栓的预紧力F0。
由于有轴向载荷的作用，接合面间的压紧力为残余预紧力F1，故有
而
联立解上述两式，则得
3）计算螺栓的总拉力F2。
（2）计算螺栓的小径d1
螺栓材料的机械性能级别为8.8级，其最小屈服点
，故其许用拉伸应力
所以
4.解题要点：
（1）计算螺栓允许的最大预紧力
由
≤
得
而
，所以
（2）计算连接允许的最大牵引力FRmax
由不得
得
键连接考试复习与练习题
一、单项选择题（从给出的A、B、C、D中选一个答案）
1.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。
A.在轴的同一母线上B.180°C.120°~130° D.90°
2.平键B20×80GB/T1096—1979中，20×80是表示。
A.键宽×轴径B.键高×轴径C.键宽×键长D.键宽×键高
3.能构成紧连接的两种键是。
A.楔键和半圆键B.半圆键和切向键C.楔键和切向键D.平键和楔键
4.一般采用加工B型普通平键的键槽。
A.指状铣刀B.盘形铣刀C.插刀D.车刀
5.设计键连接时，键的截面尺寸b×h通常根据由标准中选择。
A.传递转矩的大小B.传递功率的大小C.轴的直径D.轴的长度
6.平键连接能传递的最大扭矩T，现要传递的扭矩为1.5T，则应。
A.安装一对平键B.键宽b增大到1.5倍C.键长L增大到1.5倍D.键高h增大到1.5倍
7.如需在轴上安装一对半圆键，则应将它们布置在。
A.相隔90°B.相隔120°位置C.轴的同一母线上D.相隔180°
8.普通平键是（由A、B中选1个）_______，其剖面尺寸一般是根据（由C、D、E、F中选1）_____按标准选取的。
A.标准件B.非标准件C.传递转矩大小D.轴的直径E.轮毂长度F.轴的材料
二、填空题
9.在平键连接中，静连接应校核强度；动连接应校核强度。
10.在平键连接工作时，是靠和侧面的挤压传递转矩的。
11.花键连接的主要失效形式，对静连接是，对动连接是。
12.键连接，既可传递转矩，又可承受单向轴向载荷，但容易破坏轴与轮毂的对中性。
13平键连接中的静连接的主要失效形式为，动连接的主要失效形式为；所以通常只进行键连接的强度或计算。
14.半圆键的为工作面，当需要用两个半圆键时，一般布置在轴的。
三、简答题
1.键连接的功能是什么？
答：
键是一种标准零件，通常用来实现轴与轮毂之间的周向固定以传递转矩，有的还能实现轴上零件的轴向固定或轴向滑动的导向。
2.键连接的主要类型有些？
答：
键连接的主要类型有：
平键连接、半圆键连接、楔键连接和切向键连接。
3.平键分为哪几种？
答：
根据用途的不同，平键分为普通平键、薄型平键、导向平键和滑键四种。
4.导向平键与滑键的区别是什么？
答：
导向平键是一种较长的平键，用螺钉固定在轴上的键槽中，为了便于拆卸，键上制有起键螺孔，以便拧入螺钉使键退出键槽。
轴上的传动零件则可沿键作轴向滑动。
当零件需滑移的距离较大时，因所需导向平键的长度过大，制造困难，固宜采用滑键。
滑键固定在轮毂上，轮毂带动滑键在轴
5.半圆键连接与普通平键连接相比，有什么优缺点？
答：
优点是工艺性较好，装配方便，尤其适用于锥形轴端与轮毂的连接。
缺点是轴上键槽较深，对轴的强度削弱较大，一般只用于轻载静连接中。
6.普通平键连接的主要失效形式是什么？
答：
其主要失效形式是工作面被压溃。
四、设计题
19.一齿轮装在轴上，采用A型普通平键连接。
齿轮、轴、键均用45钢，轴径d=80mm，轮毂长度L=150mm，传递传矩T=2000N·m，工作中有轻微冲击。
试确定平键尺寸和标记，并验算连接的强度。
参考答案
一、单项选择题1C2C3C4B5C6A7C8AC
二、填空题9.挤压；耐磨10.键；键槽11.齿面压溃；齿面磨损12.楔键
13.较弱零件的工作面被压溃；磨损；挤压；耐磨性14.两侧面；同一母线上
四、设计题
19.解答：
1.确定平键尺寸
由轴径d=80mm查得A型平键剖面尺寸b=22mm，h=14mm。
参照毂长
=150mm及键长度系列选取键长L=140mm。
2.挤压强度校核计算
——键与毂接触长度
查得
～120pa，故
，安全。
带传动习题与参考答案
一、单项选择题（从给出的A、B、C、D中选一个答案）
1.带传动是依靠来传递运动和功率的。
A.带与带轮接触面之间的正压力B.带与带轮接触面之间的摩擦力C.带的紧边拉力D.带的松边拉力
2.带张紧的目的是。
A.减轻带的弹性滑动B.提高带的寿命C.改变带的运动方向D.使带具有一定的初拉力
3.与链传动相比较，带传动的优点是。
A.工作平稳，基本无噪声B.承载能力大C.传动效率高D.使用寿命长
4.与平带传动相比较，V带传动的优点是。
A.传动效率高B.带的寿命长C.带的价格便宜D.承载能力大
5.选取V带型号，主要取决于。
A.带传递的功率和小带轮转速B.带的线速度C.带的紧边拉力D.带的松边拉力
6.V带传动中，小带轮直径的选取取决于。
A.传动比B.带的线速度C.带的型号D.带传递的功率
7.中心距一定的带传动，小带轮上包角的大小主要由决定。
A.小带轮直径B.大带轮直径C.两带轮直径之和D.两带轮直径之差
8.两带轮直径一定时，减小中心距将引起。
A.带的弹性滑动加剧B.带传动效率降低C.带工作噪声增大D.小带轮上的包角减小
9.带传动的中心距过大时，会导致。
A.带的寿命缩短B.带的弹性滑动加剧C.带的工作噪声增大D.带在工作时出现颤动
10.若忽略离心力影响时，刚开始打滑前，带传动传递的极限有效拉力
elim与初拉力
0之间的关系为。
A.
elim
B.
elim
C.
elim
D.
elim
11.设计V带传动时，为防止，应限制小带轮的最小直径。
A.带内的弯曲应力过大B.小带轮上的包角过小C.带的离心力过大D.带的长度过长
12.一定型号V带内弯曲应力的大小，与成反比关系。
A.带的线速度B.带轮的直径C.带轮上的包角D.传动比
13.一定型号V带中的离心拉应力，与带线速度。
A.的平方成正比B.的平方成反比
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