机械设计机械优化设计综合练习.docx
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机械设计机械优化设计综合练习
机械设计机械优化设计综合练习
[填空题]
1产品设计中的“三化”是指（）。
参考答案：
标准化、系列化、通用化
[判断题]
2、齿宽系数Φd是齿宽b与齿轮直径d2比值。
参考答案：
错
[填空题]
3直齿圆锥齿轮的强度可近似按（）强度进行计算。
参考答案：
齿宽中点处的当量直齿轮
[填空题]
4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7 000、25 000、620 000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。
参考答案：
[填空题]
5我国国标规定，渐开线直齿圆柱齿轮的分度圆压力角等于（）。
参考答案：
20°
[填空题]
6轴肩与轴环的作用是（）。
参考答案：
对零件轴向定位和固定
[判断题]
7、由于盘形凸轮制造方便，所以最适用于较大行程的传动。
参考答案：
错
[多项选择题]
8、当曲柄为主动件时，下述哪些机构有急回特性？
（）
A.曲柄摇杆机构
B.对心曲柄滑块机构
C.摆动导杆机构
参考答案：
A,C
[单项选择题]
9、在蜗杆传动中，当其他条件相同时，增加蜗杆头数，则传动效率η（）。
A.降低
B.提高
C.不变
参考答案：
B
[填空题]
10闭式软齿面的齿轮传动齿轮主要失效形式是什么，其设计准则又是什么？
参考答案：
主要失效形式：
齿面点蚀、胶合，设计准则即在保证齿面接触疲劳强度前提下，满足齿根弯曲疲劳强度。
[单项选择题]
11、平面四杆机构无急回特性时（），行程速比系数（）。
A.压力角α=0°；k＞1
B.传动角β=0°；k＜1
C.极位夹角θ=0°；k=1
参考答案：
C
[填空题]
12一钢制液压油缸，缸内油压P＝2.5MPa（静载），油缸内径D＝125mm，缸盖由6个M16的螺钉联接在缸体上.螺钉刚度Cb与缸体缸盖的刚度Cm之比为l/4，螺钉材料的性能等级为5.6级，安全系数取S＝1.5，M16螺钉的小径d1=13.835mm。
若根据联接的紧密性要求，要求残余预紧力QP′＞1.5F，试分析预紧力QP应控制在什么范围内才能满足此联接的要求？
参考答案：
1.计算单个螺钉的工作拉力F
油缸盖联接所受的载荷FΣ=ppD2/4，每个螺钉的工作拉力F＝FΣ／6＝p×pD2/4/6＝2.5p（125）2／4/6＝5113.27N
2.计算允许的螺钉最大总拉力Q
螺钉材料性能等级为5.6级，ss＝300MPa，许用应力[s]=ss/S＝300/1.5＝200MPa，由强度条件sca＝1.3Q/（pd2/4）≤[s]
Q≤pd2[s]/4/1.3＝p×13.8352×200/4/1.3＝23127.83N
3.求预紧力Qp的允许范围
1）按螺钉强度条件求允许的最大预紧力
Q=Qp十Cb/（Cb+Cm）F≤23127.83N
∴Qp≤23127.83-0.2F＝23127.83-0.2×5113.27=22105.17N
2）按联接紧密性条件求最小的预紧力，根据联接紧密性要求，QP′≥1.5F
∴QP′＝Qp-Cm /（Cb+Cm）F=Qp-0.8F≥1.5F
即Qp≥1.5F十0.8F＝2.3F＝l1760.52N
由以上计算结果可知，预紧力Qp应控制为
11760.52N≤Qp≤22105.17N
[填空题]
13机械被定义为：
（）。
机器不同于机构的主要特点是（）。
参考答案：
人为的具有能量转换及能完成特定功能的装置；有能量转换
[填空题]
14在铸、锻件等的粗糙表面上安装螺栓时，为何应制成凸台或沉头座？
参考答案：
1）降低表面粗造度，保证连接的紧密性；
2）避免螺栓承受偏心载荷；
3）减少加工面，降低加工成本。
[填空题]
15两零件的材料和几何尺寸都不相同，以曲面接触受载时，两者的接触应力是否相同？
参考答案：
两零件的接触应力始终相同（与材料和几何尺寸无关）。
[填空题]
16两个零件以点、线接触时应按何种强度进行计算？
若为面接触时（如平键联接），又应按何种强度进行计算？
参考答案：
点、线接触时应按接触强度进行计算；面接触应按挤压强度计算。
[填空题]
17机械零件上的哪些位置易产生应力集中？
参考答案：
零件几何尺寸突变（如：
沟槽、孔、圆角、轴肩、键槽等）及配合零件边缘处易产生应力集中。
当一个截面有多处应力源时，则分别求出其有效应力集中系数，从中取最大值。
[填空题]
18疲劳损伤线性累积假说的含义是什么？
参考答案：
该假说是：
在每一次应力作用下，零件寿命就要受到一定损伤率，当损伤率累积达到100%时（即达到疲劳寿命极限）便发生疲劳破坏。
通过该假说可将非稳定变应力下零件的疲劳强度计算折算成等效的稳定变应力疲劳强度。
[填空题]
19零件的等寿命疲劳曲线与材料试件的等寿命疲劳曲线是否相同？
参考答案：
两者不同，零件的等寿命疲劳曲线需考虑零件上应力集中对材料疲劳极限的影响。
[填空题]
20试述零件的静应力与变应力是在何种载荷作用下产生的？
参考答案：
静应力只能在静载荷作用下产生，变应力可能由变载荷产生，也可能由静载荷产生。
[单项选择题]
21、向心角接触轴承的派生轴向力的大小与（）无关。
A.轴向外载荷
B.轴承内部结构
C.径向载荷
D.轴承的接触角
参考答案：
A
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[单项选择题]
22、非液体摩擦滑动轴承，验算是为了防止轴承（）。
A.过渡磨损
B.过热产生胶合
C.产生塑性变形
D.发生疲劳点蚀
参考答案：
B
[多项选择题]
23、下列哪些选项可看作脉动循环变应力？
（）。
A.在大小和方向均不变的转矩作用下，轴所产生的扭转切应力
B.齿轮轮齿的表面接触应力
C.轮齿双侧工作时齿根处弯曲应力
D.轮齿单侧工作时齿根处弯曲应力
E.在大小和方向均不变的弯矩作用下，静止轴所产生的弯曲应力
参考答案：
B,D,E
[单项选择题]
24、链条的节数宜采用（）。
A.奇数
B.偶数
C.5的倍数
D.10的倍数
参考答案：
B
[单项选择题]
25、为提高轴的刚度，措施（）是无效的。
A.加大阶梯轴各部分直径
B.碳钢改为合金钢
C.改变轴承之间的距离
D.改变轴上零件的位置
参考答案：
B
[单项选择题]
26、提高蜗杆传动效率的最有效方法是（）。
A.增加蜗杆头数
B.增加直径系数
C.增大模数
D.减小直径系数
参考答案：
A
[判断题]
27、设计变量的个数即为设计空间的维数。
参考答案：
对
[判断题]
28、机械设计学强调从功能的观点来看机器的组成，因为这更有利于和设计过程中的工作特点相协调。
参考答案：
对
[判断题]
29、一个由独立单元组成的串联系统的故障率是所有单元故障率之和，单元数越多，系统故障率越高，可靠度也就越高。
参考答案：
错
[判断题]
30、机械设计过程就是绘制机械产品图纸的过程。
参考答案：
错
[判断题]
31、直流电动机适用于不需要频繁起动、制动、反转以及在宽广范围内平滑调速的机械。
参考答案：
错
[判断题]
32、并联系统的可靠度是个单元可靠度之和。
参考答案：
错
[判断题]
33、执行系统的运动分析一定要通过建立复杂的运动方程才能进行。
参考答案：
错
[判断题]
34、执行构件的作用是传递和变换运动和动力。
参考答案：
错
[多项选择题]
35、利用形态学矩阵进行功能原理设计具有以下中的哪些特点？
（）
A.能得到所有的方案解
B.能得到具体的设计方案
C.所得到的解具有形式化的性质
D.所得到的解皆为可行解
参考答案：
A,D
[多项选择题]
36、机械产品的方案设计阶段，应完成如下主要工作（）。
A.产品的市场需求分析
B.产品设计的可靠性报告
C.产品的功能原理设计
D.产品的结构方案设计
E.产品的装配草图绘制
F.产品的零件图和其他技术文件
参考答案：
C,D
[多项选择题]
37、操纵系统基本设计问题是（）以及（）等问题。
A.人工操作方面的问题
B.人与机器之间的分工问题
C.人与机器相互交流的问题
D.机器的工作效率问题
参考答案：
B,C
[多项选择题]
38、以下有关机械系统特点的描述哪些是正确的（）。
A.整体性
B.系统性
C.独立性
D.相关性
参考答案：
A,B,D
[单项选择题]
39、系统总体布局的一般过程为以下哪一种？
（）
A.执行系统、传动系统、操纵系统及支承形式
B.传动系统、执行系统、操纵系统及支承形式
C.操纵系统、传动系统、执行系统及支承形式
D.操纵系统、执行系统、传动系统及支承形式
E.执行系统、操纵系统、传动系统及支承形式
参考答案：
A
[单项选择题]
40、利用对未知系统的外部观测，分析该系统与环境之间的输入和输出，通过输入和输出的转换关系确定系统的功能、特性所需具备的工作原理与内部结构，这种方法称为（）。
A.黑箱法
B.列举法
C.移植法
D.筛选法
参考答案：
A
[单项选择题]
41、（）执行系统，要求执行系统实现预期精度的动作（位移、速度、加速度等），而对执行系统中各构件的强度、刚度无特殊要求。
A.动作型
B.动力型
C.动作——动力型
参考答案：
A
[单项选择题]
42、在全部功能或主要功能的实现原理和结构未知的情况下，运用成熟的科学技术成果所进行的新型的机械产品设计，属于（）。
A.开发性设计
B.适应性设计
C.变型性设计
参考答案：
A
[单项选择题]
43、动力机的容量通常是指其（）的大小。
A.转矩
B.功率
C.转速
D.传动比
参考答案：
B
[填空题]
44为什么要进行轴的静强度校核计算？
校核计算时为什么不考虑应力集中等因素的影响？
参考答案：
静强度校核的目的在于评定轴抵抗塑性变形的能力。
这对那些瞬时载荷很大或应力循环不对称较为严重时的轴是很必要的。
校核计算时不考虑应力集中等因素的影响，因为应力集中不影响静应力的大小，只影响轴的疲劳强度。
[填空题]
45若轴的强度不足或刚度不足时，可分别采取哪些措施？
参考答案：
轴的强度不足时，可采取：
增大轴的直径；改变材料类型；增大过渡圆角半径；对轴的表面进行热处理和表面硬化加工处理；提高表面加工质量；用开卸载槽等方法降低过盈配合处的应力集中程度；改进轴的结构形状等措施。
刚度不足时只能采取增大轴径，改变轴外形等措施。
[填空题]
46轴的常用周向和轴向定位方式有哪些？
参考答案：
轴的常用周向定位方式有：
键、花键、销、紧定螺钉以及过盈配合等。
轴的常用轴向定位方式有：
轴肩、套筒、轴端挡圈、轴承端盖和圆螺母等。
[填空题]
47何谓传动轴、心轴和转轴？
自行车的前轴、中轴和后轴各属于什么轴？
参考答案：
工作中既承受弯矩又承受扭矩的轴称为转轴。
只承受弯矩而不承受扭矩的轴称为心轴。
只承受扭矩而不承受弯矩（或弯矩很小）的轴称为传动轴。
自行车的前轴是支撑零件，不传递转矩，是心轴。
中轴为转轴，既受弯矩又受扭矩。
自行车的后轴为心轴，只受弯矩。
[填空题]
48何时需要进行滚动轴承的静载荷计算？
参考答案：
对于在工作载荷下基本上不旋转的轴承（例如起重机吊钩上用的推力轴承），或者慢慢地摆动以及转速极低的轴承，需要进行滚动轴承的静载荷计算。
[填空题]
49滚动轴承的主要失效形式是什么？
参考答案：
滚动轴承的正常失效形式是滚动体或内外圈滚道上的点蚀破坏。
对于慢慢摆动及转速极低的轴承，主要失效形式是滚动轴承接触面上由于接触应力过大而产生的永久性过大的凹坑。
除点蚀和永久性变形外，还可能发生其它多种形式的失效，如：
润滑油不足使轴承烧伤，润滑油不清洁使轴承接触部位磨损，装配不当使轴承卡死、内圈涨破、挤碎内外圈和保持架等。
这些失效形式都是可以避免的。
[填空题]
50液体动压润滑的必要条件是什么？
简述向心滑动轴承形成动压油膜的过程？
参考答案：
形成流体动力润滑（即形成动压油膜）的必要条件是：
1）相对滑动的两表面间必须形成收敛的楔形间隙；
2）被油膜分开的两表面必须有足够的相对滑动速度（亦即滑动表面带油时要有足够的油层最大速度），其运动方向必须使润滑油由大口流进，从小口流出；
3）润滑油必须有一定的粘度，供油要充分。
向心滑动轴承形成动压油膜的基本过程为：
1）轴颈静止时，轴颈处于轴承孔的最低位置，并与轴瓦接触，两表面间自然形成一收敛的楔形空间；
2）轴颈开始转动时，速度极低，带入轴承间隙中的油量较少，这时轴瓦对轴颈摩擦力的方向与轴颈表面圆周速度方向相反，迫使轴颈在摩擦力的作用下沿孔壁爬升；
3）随着转速的增大，轴颈表面的圆周速度增大，带入楔形空间的油量也逐渐增多。
这时楔形油膜产生了一定的动压力，将轴颈浮起。
当轴颈达到稳定运转时，轴颈便稳定在一定的偏心位置上。
这时，轴承处于流体动力润滑状态，油膜产生的动压力与外载荷相平衡。
由于轴承内的摩擦阻力仅为液体的内阻力，故摩擦系数达到最小值。
[填空题]
51非液体润滑轴承的设计依据是什么？
限制p和pv的目的是什么？
参考答案：
非液体润滑轴承常以维持边界油膜不遭破坏作为设计的最低要求。
限制p的目的是保证润滑油不被过大的压力挤出，间接保证轴瓦不致过度磨损。
轴承的发热量与其单位面积上的摩擦功耗fpv成正比，限制pv的目的就是限制轴承的温升，防止吸附在金属表面的油膜发生破裂。
[填空题]
52滑动轴承材料应具备哪些性能？
是否存在着能同时满足这些性能的材料？
参考答案：
滑动轴承材料性能应具有以下性能：
（1）良好的减摩性、耐磨性和抗咬粘性。
（2）良好的摩擦顺应性、嵌入性和磨合性。
（3）足够的强度和抗腐蚀能力。
（4）良好的导热性、工艺性、经济性等。
不存在一种轴承材料能够同时满足以上这些性能。
[填空题]
53滑动轴承的失效形式有哪些？
参考答案：
滑动轴承的失效形式有：
磨粒磨损、刮伤、咬合（胶合）、疲劳剥落和腐蚀，还可能出现气蚀、流体侵蚀、电侵蚀和微动磨损等损伤。
[填空题]
54蜗杆传动的主要失效形式是什么？
相应的设计准则是什么？
参考答案：
蜗杆传动的失效形式主要有齿面点蚀、齿根折断、齿面胶合及过度磨损等。
在开式传动中多发生齿面磨损和轮齿折断，因此应以保证齿根弯曲疲劳强度作为开式传动的主要设计准则。
在闭式传动中，蜗杆副多因齿面胶合或点蚀而失效。
因此，通常是按齿面接触疲劳强度进行设计，而按齿根弯曲疲劳强度进行校核。
对于闭式传动，由于散热较为困难，还应作热平衡核算。
[填空题]
55为什么蜗轮的端面模数是标准值？
蜗杆传动的正确啮合条件是什么？
参考答案：
1）在中间平面上，普通圆柱蜗杆传动就相当于齿条与齿轮的啮合传动。
所以在设计蜗杆传动时，均取中间平面上的参数（如模数、压力角等）和尺寸（如齿顶圆、分度圆等）为基准，并沿用齿轮传动的计算关系。
对于蜗轮来说，端面模数等于中间平面上的模数。
2）蜗杆传动的正确啮合条件是：
蜗杆的轴向模数等于蜗轮的端面模数，蜗杆的轴向压力角等于蜗轮的端面压力角，蜗杆中圆柱上螺旋线的导程角等于蜗轮分度圆上的螺旋角，且螺旋线方向相同。
[填空题]
56简述蜗杆传动的特点和应用场合？
参考答案：
蜗杆传动的主要特点有：
（1）传动比大，零件数目少，结构紧凑；
（2）冲击载荷小、传动平稳，噪声低；
（3）当蜗杆的螺旋升角小于啮合面的当量摩擦角时，蜗杆传动具有自锁性；
（4）摩擦损失较大，效率低；当传动具有自锁性时，效率仅为0。
4左右；
（5）由于摩擦与磨损严重，常需耗用有色金属制造蜗轮（或轮圈），以便与钢制蜗杆配对组成减摩性良好的滑动摩擦副。
蜗杆传动通常用于空间两轴线交错，要求结构紧凑，传动比大的减速装置，也有少数机器用作增速装置。
[填空题]
57对于做双向传动的齿轮来说，它的齿面接触应力和齿根弯曲应力各属于什么循环特性？
在做强度计算时应怎样考虑？
参考答案：
齿面接触应力是脉动循环，齿根弯曲应力是对称循环。
在作弯曲强度计算时应将图中查出的极限应力值乘以0.7。
[填空题]
58齿轮传动设计时，为何小齿轮的齿宽应比大齿轮的齿宽大5～10mm？
参考答案：
将小齿轮的齿宽在圆整值的基础上人为地加宽5~10mm，以防止大小齿轮因装配误差产生轴向错位时导致啮合齿宽减小而增大轮齿的工作载荷。
[填空题]
59软齿面齿轮传动设计时，为何小齿轮的齿面硬度应比大齿轮的齿面硬度大30～50HBS？
参考答案：
金属制的软齿面齿轮配对的两轮齿中，小齿轮齿根强度较弱，且小齿轮的应力循环次数较多，当大小齿轮有较大硬度差时，较硬的小齿轮会对较软的大齿轮齿面产生冷作硬化的作用，可提高大齿轮的接触疲劳强度。
所以要求小齿轮齿面硬度比大齿轮大30~50HBS。
[填空题]
60简要分析说明齿轮轮齿修缘和做成鼓形齿的目的。
参考答案：
齿轮轮齿修缘是为了减小齿轮传动过程中由于各种原因引起的动载荷。
做成鼓形是为了改善载荷沿接触线分布不均的程度。
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