机械设计习题及答案.docx

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机械设计习题及答案

机械设计习题及答案

第一篇总论

第一章绪论

一．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。

第二章机械设计总论

一．选择题

2-1机械设计课程研究的内容只限于_______。

（1）专用零件的部件

（2）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（3）在普通工作条件下工作的一般参数的通用零件和部件（4）标准化的零件和部件

2-2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。

（1）3种

（2）4种（3）5种（4）6种

2-3变应力特性可用σmax,σmin,σm,σa,r等五个参数中的任意_____来描述。

（1）一个

（2）两个（3）三个（4）四个

2-4零件的工作安全系数为____。

（1）零件的极限应力比许用应力

（2）零件的极限应力比零件的工作应力

（3）零件的工作应力比许用应力（4）零件的工作应力比零件的极限应力

2-5在进行疲劳强度计算时，其极限应力应为材料的____。

（1）屈服点

（2）疲劳极限（3）强度极限（4）弹性极限

二．分析与思考题

2-1一台完整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?

2-2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?

2-3什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?

2-4什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?

2-5机械零件设计中选择材料的原则是什么?

2-6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，

2-7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．选择题

3-1零件的截面形状一定，如绝对尺寸（横截面尺寸）增大，疲劳强度将随之_____。

（1）增高

（2）不变（3）降低

3-2零件的形状，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______。

（1）较高

（2）较低（3）相同

3-3零件的表面经淬火，渗氮，喷丸，滚子碾压等处理后，其疲劳强度_______。

（1）增高

（2）降低（3）不变（4）增高或降低视处理方法而定

二．分析与思考题

3-1图示各零件均受静载荷作用，试判断零件上A点的应力是静应力还是变应力；并确定应力比r的大小或范围。

题3-1图

3-2弯曲疲劳极限的综合影响系数Kσ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?

3-3零件的等寿命疲劳曲线与材料试件的等寿命疲劳曲线有何区别?

在相同的应力变化规律下，零件和材料试件的失效形式是否总是相同的?

为什么?

3-4试说明承受循环变应力的机械零件，在什么情况下可按静强度条件计算?

什么情况下需按疲劳强度条件计算?

3-5在单向稳定变应力下工作的零件，如何确定其极限应力?

3-6疲劳损伤线性累积假说的含义是什么?

写出其数学表达式。

3-7在双向稳定变应力下工作的零件，怎样进行疲劳强度计算?

3-8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?

3-9导致机械结构发生低应力断裂的原因有哪些?

3-10机械结构的裂纹是否会失稳扩展是如何判定的?

第四章摩擦，磨损及润滑概述

一．选择题

4-1现在把研究有关摩擦，磨损与润滑的科学与技术统称为_______。

（1）摩擦理论

（2）磨损理论（3）润滑理论（4）摩擦学

4-2两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_______。

（1）液体摩擦

（2）干摩擦（3）混合摩擦（4）边界摩擦

4-3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。

（1）合理选择表面粗糙度

（2）合理选择润滑油粘度

（3）合理选择表面硬度

（4）合理控制相对滑动速度

4-4当压力加大时，润滑油的粘度_______。

（1）随之加大

（2）随之降低（3）保持不变（4）升高或降低视润滑油性质而定

二．分析与思考题

4-5按照摩擦面间的润滑状态不同，滑动摩擦可分为哪几种?

4-6膜厚比的物理意义是什么?

边界摩擦、混合摩擦和液体摩擦所对应的膜厚比范围各是多少?

4-7在工程中，常用金属材料副的摩擦系数是如何得来的?

4-8什么是边界膜?

边界膜的形成机理是什么?

如何提高边界膜的强度?

4-9零件的磨损过程大致可分为哪几个阶段?

每个阶段的特征是什么?

4-10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?

4-11润滑油的粘度是如何定义的?

什么是润滑油的粘性定律?

什么样的液体称为牛顿液体?

4-12粘度的表示方法通常有哪几种?

各种粘度的单位和换算关系是什么?

4-13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?

4-14在润滑油和润滑脂中加入添加剂的作用是什么?

4-15流体动力润滑和流体静力润滑的油膜形成原理有何不同?

流体静力润滑的主要优缺点是什么?

4-16流体动力润滑和弹性流体动力润滑两者间有何本质区别?

所研究的对象有何不同?

第二篇联接

第五章

5-1（4）5-2

（1）5-3

（2）5-4（3）5-5

（2）

5-6（3）5-7（3）5-8

（1）5-9

（2）5-10（3）

5-11

（1）5-12（4）5-13

（1）5-14

（2）

第五章螺纹联接和螺旋传动

一．选择题

5-1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

5-2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

5-3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

5-4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

5-5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

5-6在拧紧螺栓联接时，控制拧紧力矩有很多方法，例如_________。

（1）增加拧紧力

（2）增加扳手力臂（3）使用指针式扭力扳手或定力矩扳手

5-7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

5-8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

5-9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________。

（1）螺栓中总拉力的变化幅度愈大

（2）螺栓中总拉力的变化幅度愈小（3）螺栓中总拉力变化幅度不变（4）螺栓中的疲劳强度降低

5-10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______。

（1）对称循环变应力

（2）脉动循环变应力（3）非对称循环变应力（4）非稳定循环变应力

5-11拧紧可以使一定公称直径的普通螺栓取得一定大小的预紧力。

如果要以比较小的拧紧力距T来得到所要求的预紧力F′可采用_______。

（1）细牙螺纹

（2）双线螺纹（3）加弹簧垫圈

5-12为了改善螺纹牙上的载荷分布，通常都以______的方法来实现。

（1）采用双螺母

（2）采用加高的螺母（3）采用减薄螺母（4）减少螺栓和螺母的螺距变化差

5-13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。

（1）接合面之间的摩擦力

（2）螺栓的剪切和挤压（3）螺栓的剪切和被联接件的挤压

5-14滑动螺旋传动，其失效形式多为______。

（1）螺纹牙弯断

（2）螺纹磨损（3）螺纹牙剪切（4）螺纹副咬死

二．分析与思考题

5-1常用螺纹有哪几种类型?

各用于什么场合?

对联接螺纹和传动螺纹的要求有何不同?

5-2在螺栓联接中，不同的载荷类型要求不同的螺纹余留长度，这是为什么?

5-3联接螺纹都具有良好的自锁性，为什么有时还需要防松装置?

试各举出两个机械防松和摩擦防松的例子。

5-4普通螺栓联接和铰制孔用螺栓联接的主要失效形式是什么?

计算准则是什么?

5-5计算普通螺栓联接时，为什么只考虑螺栓危险截面的拉伸强度，而不考虑螺栓头、螺母和螺纹牙的强度?

5-6普通紧螺栓联接所受到的轴向工作载荷或横向工作载荷为脉动循环时，螺栓上的总载荷是什么循环?

5-7试指出下列图中的错误结构，并画出正确的结构图。

a）螺钉联接b）双头螺柱联接c）铰制孔用螺栓联接

d）紧定螺钉联接e）吊环螺钉联接f）螺钉联接

5-8螺栓的性能等级为8.8级，与它相配的螺母的性能等级应为多少?

性能等级数字代号的含义是什么?

5-9在什么情况下，螺栓联接的安全系数大小与螺栓直径有关?

试说明其原因。

5-10紧螺栓联接所受轴向变载荷在0～F间变化，当预紧力F0一定时，改变螺栓或被联接件的刚度，对螺栓联接的疲劳强度和联接的紧密性有何影响?

5-11在保证螺栓联接紧密性要求和静强度要求的前提下，要提高螺栓联接的疲劳强度，应如何改变螺栓和被联接件的刚度及预紧力大小?

试通过受力变形线图来说明。

5-12为什么螺母的螺纹圈数不宜大于10?

通常采用哪些结构形式可使各圈螺纹牙的载荷分布趋于均匀?

5-13滑动螺旋的主要失效形式是什么?

其基本尺寸（即螺杆直径及螺母高度）通常是根据什么条件确定的?

5-14滚动螺旋传动与滑动螺旋传动相比较，有何优缺点?

第六章键，花键，无键联接和销联接

一．选择题

6-1普通平键联结的主要用途是使轴与轮毂之间______。

（1）沿轴向固定并传递轴向力

（2）沿轴向可作相对滑动并具有导向作用

（3）沿周向固定并传递转矩（4）安装与拆卸方便

6-2键的剖面尺寸通常是根据_____按标准选择。

（1）传递转矩的大小

（2）传递功率的大小（3）轮毂的长度（4）轴的直径

6-3键的长度主要是根据______来选择。

（1）传递转矩的大小

（2）轮毂的长度（3）轴的直径

6-4常用来制造键的材料是_____。

（1）低碳钢

（2）中碳钢（3）高碳钢（4）合金钢

6-5能够构成紧键联结的两种键是______。

（1）楔键和半圆键

（2）平键和切向键（3）半圆键和切向键（4）楔键和切向键

6-6楔键和_____，两者的接触面都具有1：

100的斜度。

（1）轴上键槽的底面

（2）轮毂上键槽的底面（3）键槽的侧面

6-7楔键联结的主要缺点是_____。

（1）键的斜面加工困难

（2）键安装时易损坏（3）键装入键槽后，在轮毂中产生初应力（4）轴和轴上的零件对中性差

6-8切向键联结的斜度是做在______上。

（1）轮毂键槽的底面

（2）轴的键槽底面（3）一对键的接触面（4）键的侧面

6-9平键联结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_______。

（1）90o

（2）120o（3）135o（4）180o

6-10平键联结与楔键联结相对比，它只能传递转矩，不能传递轴向力，这是因为____。

（1）楔键端部具有钩头

（2）平键摩擦力小于楔键的摩擦力（3）楔键的工作表面有斜度而键槽没有斜度，接触时可以卡紧（4）在安装时，楔键可沿轴向楔紧

6-11半圆键联结的主要优点是_____。

（1）对轴的强度削弱较轻

（2）键槽的应力集中较小（3）工艺性好，安装方便

6-12应用较广的花键齿形是______。

（1）矩形与三角形

（2）渐开线与三角形（3）矩形与渐开线（4）矩形，渐开线与三角形

二．分析与思考题

6-1薄型平键联接与普通平键联接相比，在使用场合、结构尺寸和承载能力上有何区别?

6-2半圆键联接与普通平键联接相比，有什么优缺点?

它适用于什么场合?

6-3采用两个平键（双键联接）时，通常在轴的圆周上相隔180°位置布置；采用两个楔键时，常相隔90°～120°；而采用两个半圆键时，则布置在轴的同一母线上；这是为什么?

6-4与平键、楔键、半圆键相配的轴和轮毂上的键槽是如何加工的?

6-5在材料和载荷性质相同的情况下，动联接的许用压力比静联接的许用挤压应力小，试说明其原因。

6-6花键联接的主要失效形式是什么?

如何进行强度计算?

6-7在胀紧联接中，胀套串联使用时引入额定载荷系数ol是为了考虑什么因素的影响?

6-8销有哪几种类型?

各用于何种场合?

销联接有哪些失效形式?

6-9一般联接用销、定位用销及安全保护用销在设计计算上有何不同?

6-10试指出下列图中的错误结构，并画出正确的结构图。

a）平键联接b）双楔键联接c）传递双向转矩的切向键联接

d）楔键联接e）半圆键联接f）圆锥销定位

第七章铆接，焊接，胶接和过盈联接

一．分析与思考题

7-1铆缝有哪些类型?

各应用在什么场合?

7-2铆钉联接的破坏形式有哪些?

怎样校核铆缝的强度?

7-3什么叫焊缝的强度系数?

怎样才能使对接焊缝的强度不低于母板的强度?

7-4在什么情况下采用不对称侧面焊缝?

如何分配两侧焊缝的长度?

7-5胶粘剂通常分为哪几类?

各适用于什么场合?

7-6与铆接和焊接相比较，胶接的主要优缺点是什么?

7-7过盈联接有哪几种装配方法?

当过盈量相同时，哪种装配方法的联接紧固性好?

7-8过盈联接的承载能力是由哪些因素决定的?

7-9在对过盈联接进行验算时，若发现包容件或被包容件的强度不够时，可采取哪些措施来提高联接强度?

第三篇机械传动

第八章带传动

一．选择题

8-1平带，V带传动主要依靠______传递运动和动力。

（1）带的紧边拉力

（2）带和带轮接触面间的摩擦力（3）带地预紧力

8-2在一般传递动力的机械中，主要采用______传动。

（1）平带

（2）同步带（3）V带（4）多楔带

8-3带传动工作时产生弹性滑动是因为_____。

（1）带的预紧力不够

（2）带的紧边和松边拉力不等（3）带绕过带轮时有离心（4）带和带轮间摩擦力不够

8-4带传动打滑总是____。

（1）在小轮上先开始

（2）在大轮上先开始3）在两轮上同时开始

8-5带传动中，带每转一周，拉应力是_____。

（1）有规律变化的

（2）不变的（3）无规律变化的

8-6带传动中，若小带轮为主动轮，则带的最大应力发生在带______处。

（1）进入主动轮

（2）进入从动轮（3）退出主动轮（4）退出从动论

8-7V带传动设计中，限制小带轮的最小直径主要是为了_____。

（1）使结构紧凑

（2）限制弯曲应力（3）保证带和带轮接触面间有足够摩擦力

（4）限制小带轮上的包角

8-8V带传动设计中，选取小带轮基准直径的依据是______。

（1）带的型号

（2）带的速度（3）主动轮转速（4）传动比

8-9带传动采用张紧装置的目的是____。

（1）减轻带的弹性滑动

（2）提高带的寿命（3）改变带的运动方向（4）调节带的预紧力

二．分析与思考题

8-1带传动常用的类型有哪几种?

各应用在什么场合?

8-2与普通V带相比，窄V带的截面形状及尺寸有何不同?

其传动有何特点?

8-3同步带传动的工作原理是什么?

它有何独特的优点?

8-4V带轮的基准直径以及V带的基准长度是如何定义的?

8-5某带传动由变速电动机驱动，大带轮的输出转速的变化范围为500～1000r/min。

若大带轮上的负载为恒功率负载，应该按哪一种转速设计带传动?

若大带轮上的负载为恒转矩负载，应该按哪一种转速设计带传动?

为什么?

8-6带传动工作时，带与小带轮间的摩擦力和带与大带轮间的摩擦力两者大小是否等，?

为什么?

带传动正常工作时的摩擦力与打滑时的摩擦力是否相等?

为什么?

8-7带与带轮间的摩擦系数对带传动有什么影响?

为了增加传动能力，将带轮工作面加工得粗糙些以增大摩擦系数，这样做是否合理?

为什么?

8-8带传动中的弹性滑动是如何发生的?

打滑又是如何发生的?

两者有何区别?

对带传动各产生什么影响?

打滑首先发生在哪个带轮上?

为什么?

8-9在设计带传动时，为什么要限制小带轮最小直径和带的最小、最大速度?

8-10试分析带传动中心距a、预紧力F0及带的根数z的大小对带传动的工作能力的影响。

第九章链传动

一．选择题

9-1按链传动的用途，套筒滚子链和齿形链属于_____。

（1）传动链

（2）起重链（3）曳引链

9-2相比而言，_____传动时具有工作平稳，噪声小，允许链速较高，承受冲击载荷能力较好和轮齿受力较均匀的优点。

（1）套筒链

（2）齿形链（3）套筒滚子链

9-3链传动中，限制链轮最少齿数的目的之一是为了______。

（1）减少传动的运动不均匀性和动载荷

（2）防止链节磨损后脱链

（3）使小链轮轮齿受力均匀（4）防止润滑不良时轮齿加速磨损

9-4设计链传动时，链节数最好取______。

（1）偶数

（2）奇数（3）质数（4）链轮齿数的整数倍

9-5链传动设计中，当载荷大，中心距小，传动比大时，宜选用_____。

（1）大节距单排练

（2）小节距多排练

（3）小节距单排练（3）大节距多排练

9-6链传动的张紧轮应装在_____。

（1）靠近主动轮的松边上

（2）靠近主动轮的紧边上

（3）靠近从动轮的松边上（4）靠近从动轮的紧边上

9-7链传动人工润滑时，润滑油应加在______。

（1）紧边上

（2）链条和链论啮合处（3）松边上

二．分析与思考题

9-1与带传动相比，链传动有何优缺点?

9-2在多排链传动中，链的排数过多有何不利?

9-3对链轮材料的基本要求是什么?

对大、小链轮的硬度要求有何不同?

9-4齿形链与滚子链相比，有何优缺点?

9-5国家标准对滚子链齿形是如何规定的?

目前流行的是哪种齿形?

9-6为什么链传动的平均传动比是常数，而在一般情况下瞬时传动比不是常数?

9-7链传动的额定功率曲线是在什么条件下得到的?

当所设计的链传动与上述条件不符合时，要进行哪些项目的修正?

9-7若只考虑链条铰链的磨损，脱链通常发生在哪个链轮上?

为什么?

9-8为什么小链轮齿数不宜过多或过少?

9-9链节距的大小对链传动有何影响?

在高速、重载工况下，应如何选择滚子链?

9-10链传动的中心距一般取为多少?

中心距过大或过小对传动有何不利?

9-11什么情况下按功率曲线来选择链条?

什么情况下按静强度计算来选择链条?

9-12有一链传动，小链轮主动，转速n1=900r/min，齿数z1=25，z2=75。

现因工作需要，拟将大链轮的转速降低到n2≈250r/min，链条长度不变，试问：

（1）若从动轮齿数不变，应将主动轮齿数减小到多少?

此时链条所能传递的功率有何变化?

（2）若主动轮齿数不变，应将从动轮齿数增大到多少?

此时链条所能传递的功率有何变化?

第十章齿轮传动

一．选择题

10-1在机械传动中，理论上能保证瞬时传动比为常数的是______。

（1）带传动

（2）链传动（3）齿轮传动（4）摩擦轮传动

10-2在机械传动中，传动效率高，结构紧凑，功率和速度适用范围最广的是______。

（1）带传动

（2）摩擦轮传动（3）链传动（4）齿轮传动

10-3成本较高，不宜用于轴间距离较大的单级传动是_____。

（1）带传动

（2）链传动（3）齿轮传动

10-4能缓冲减振，并能起到过载安全保护作用的传动是____。

（1）带传动

（2）链传动（3）齿轮传动

10-5要实现两平行轴之间的传动，可采用____。

（1）圆柱齿轮传动

（2）直齿锥齿轮传动（3）准双曲面齿轮传动

（4）曲线齿锥齿轮传动

10-6要实现两相交轴之间的传动，可采用____。

（1）圆柱直齿轮传动

（2）圆柱斜齿轮传动（3）直齿锥齿轮传动

（4）准双曲面齿轮传动

10-7一般参数的闭式软齿面齿轮传动主要失效形式是______。

（1）齿面点蚀

（2）软齿折断（3）齿面磨粒磨损（4）齿面胶合

10-8一般参数的闭式硬齿面齿轮传动的主要失效形式是______。

（1）齿面点蚀

（2）软齿折断（3）齿面塑性变形（4）齿面胶合

10-9高速重载且散热条件不良的闭式齿轮传动，其最可能出现的失效形式是____。

（1）轮齿折断

（2）齿面磨粒磨损（3）齿面塑性变形（4）齿面胶合

10-10一般参数的开式齿轮传动，其主要失效形式是______。

（1）齿面点蚀

（2）齿面磨粒磨损（3）齿面胶合（4）齿面塑性变形

二．分析与思考题

10-1在不改变齿轮的材料和尺寸的情况下，如何提高轮齿的抗折断能力?

·

10-2为什么齿面点蚀一般首先发生在靠近节线的齿根面上?

在开式齿轮传动中，为什么一般不出现点蚀破坏?

如何提高齿面抗点蚀的能力?

10-3在什么工况下工作的齿轮易出现胶合破坏?

胶合破坏通常出现在轮齿的什么部位?

如何提高齿面抗胶合的能力?

10-4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?

为什么?

10-5通常所谓软齿面与硬齿面的硬度界限是如何划分的?

软齿面齿轮和硬齿面齿轮在加工方法上有何区别?

为什么?

10-6导致载荷沿轮齿接触线分布不均的原因有哪些?

如何减轻载荷分布不均的程度?

10-7在进行齿轮强度计算时，为什么要引入载荷系数K?

载荷系数K由哪几部分组成

各考虑了什么因素的影响?

10-8齿面接触疲劳强度计算公式是如何建立的?

为什么要选择节点作为齿面接触应力的计算点?

第十一章蜗杆传动

一．选择题

11-1当两轴线____时，可采用蜗杆传动。

（1）平行

（2）相交（3）垂直交错

11-2在蜗杆传动中，通常_____为主动件。

（1）蜗杆

（2）蜗轮（3）蜗杆或蜗轮都可以

11-3在蜗杆传动中，应用比较广泛的是_____。

（1）圆柱蜗杆

（2）环面蜗杆（3）锥蜗杆

11-4根据蜗杆螺旋面的形成原理和加工方法，______磨削困难，精度较