机械设计习题
第六章螺纹联接及螺旋传动
一、选择题
6－1 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
6－2 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
6－3 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
6－4 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
6－5 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
6－6 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
6－7 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
6－8 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
6－9 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
6－10 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）'
+
=F
F
F
0（2）"
+
=F
F
F
（3）"
'
=F
F
F＋
0（4）F
C
C
C
F
F
m
b
b
+
+
=
6－11 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的最大值和被联接件的刚度C m不变时，螺栓的刚度C b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）螺栓中总拉力的变化幅度不变（4）螺栓中的疲劳强度降低
6－12 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C b不变时，被联接件的刚度C m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）螺栓中总拉力的变化幅度不变（4）螺栓疲劳强度愈高
6－13 承受横向载荷或旋转力矩的紧螺栓联接，该联接中的螺_________。
（1）受剪切作用（2）受拉伸作用（3）受剪切和拉伸作用（4）既可能受剪切作用又可能受拉伸作用
6－14 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__________。
（1）增大被联接件的刚度（2）减小被联接件的刚度（3）增大螺栓的刚度
6－15 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C b与被联接的刚度C m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__________。
（1）被联接发生分离，联接失败（2）被联接件即将发生分离，联接不可靠
（3）联接可靠，但不能再继续加载（4）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
6－16 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
6－17 在下列四种具有相同公称直径和螺距并采用相同的配对材料的传动螺旋副中，传动效率最高的是__________。
（1）单线矩形螺纹（2）单线梯形螺纹（3）双线矩形螺纹（4）双线锯齿形螺纹
6－18 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矩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
6－19 利用D≤M1002的圆螺母（GB812—88）和d≤100mm的止动垫圈（GB858—88）固定轴上的零件时，螺母在轴上最多旋转__________度就能碰上止动垫圈上的一个齿。
（1）20o（2）25o（3）15o（4）30o
6－20 当一个承受变载荷的螺栓联接，其螺栓的静强度足够而疲劳强度不足时，应首先考虑采用__________来提高其疲劳强度。
（1）增加螺栓直径（2）提高螺栓材料的屈服极限
（3）改用双螺（4）柔性螺母
6－21 为了改善螺纹牙上的载荷分部，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）采用减薄的螺（4）减少螺栓和螺母的螺距变化差
6－22 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
6－23 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__________。
（1）外形美观（2）购买方便（3）便于加工和安装
6－24 设计紧螺栓联接时，其直径愈小，则许用安全系数应取得愈大，这是由于直径愈小时，__________。
（1）螺纹部分的应力集中愈严重（2）加工螺纹时愈易产生缺陷
（3）拧紧时愈易拧断（4）材料的力学性能愈不易保证
6－25 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。
（1）第一强度理论（2）第二强度理论（3）第三强度理论
（4）第四强度理论
6－26 就螺栓的破坏性质而言，根据统计分析，大约有90％的螺栓属于__________。
（1）静强度破坏（2）疲劳破坏（3）螺纹副松脱（4）剪切破坏
6－27 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。
（1）弯曲和挤压（2）拉伸和剪切（3）剪切和挤压（4）扭转和弯曲
6－28 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
6－29 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？
6－30 常用的螺纹牙型有哪几种？试说明各自的特点及主要用途。
6－31试画出普通三角螺纹、梯形螺纹、矩形螺纹和锯齿形螺纹的牙型角，并注明各自的度数。
6－32按用途螺旋副分为哪两大类？
6－33根据螺纹线数的不同，螺纹可以分为哪几种？它们各有何特点？
6－34为什么单线普通三角螺纹主要用以联接？而多线梯形、矩形和锯齿形螺纹主要用以传动？
6－35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？
6－36常见螺栓的螺纹是右旋还是左旋？是单线还是多线？为什么？
6－37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？
6－38管螺纹的公称直径指的是哪个直径？为什么管子上的螺纹通常采用细牙螺纹？
6－39为什么螺纹联接大多数要预紧？什么叫螺纹联接的预紧力？
6－40常用的控制预紧力的方法有哪些？它们有哪些优缺点？为了克服这些缺点可采用什么方法？
6－41在拧紧螺母时，拧紧力矩T要克服哪些摩擦力矩？这时螺栓和被联接件各受到什么样的载荷？
6－42为什么对重要的螺栓联接不宜使用直径小于M12～M14的螺栓？一般情况下，螺栓所受到的预紧力大约是扳手上施加的力的多少倍？
6－43螺纹联接为什么要防松？防松的根本问题是什么？
6－44 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？
6－45 相同的公称直径的粗牙普通螺纹与细牙普通螺纹相比，哪个自锁性能好？哪个强度高？为什么？为什么薄壁零件的联接常采用细牙螺纹？
6－46 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？
6－47 为什么有自锁性能的螺旋传动其效率η小于50％？
6－48 试问螺纹的升角为多大时，螺旋副的效率可达到最高值？
6－49 螺纹联接的主要失效形式和计算准则是什么？
6－50 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？
6－51 为什么紧螺纹联接计算中，螺纹的直径愈小则其许用应力取值愈小？
6－52 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。
6－53 螺栓组联接结构设计的目的是什么？应该考虑的问题有哪些？
6－54 螺栓组联接中螺栓的附加应力是怎样产生的？为避免此附加应力，应从结构和工艺上采取哪些措施？
6－55 进行螺栓组联接受力分析的目的是什么？
6－56 在承受横向载荷的紧螺栓联接中，螺栓是否一定受剪切作用？为什么？
6－57 承受横向载荷的普通螺栓联接，其预紧力是如何决定的？螺栓受到什么载荷的作用？产生什么应力？
6－58 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？
6－59 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1.3倍来计算？若采用铰制孔用螺栓时是否也这样考虑？为什么？
6－60 在设计受倾覆力矩作用的底板螺栓组联接时，应满足哪些条件？如何保证？
6－61 常用的提高螺纹联接强度的措施有哪些？
6－62 对于受变载荷作用的螺栓联接，可采用哪些措施来减小螺栓的应力幅σa？
6－63 两螺纹联接分别采用厚薄不同的螺母，其中一个可旋合10圈，另一个可旋合20圈。其它结构和受力条件均相同。问这两个联接的强度是否一样？为什么？
6－64 常用的螺栓、双头螺柱、螺钉、螺母、垫圈等有哪些形式？
6－65 螺旋传动的用途是什么？按其用途的不同螺旋传动可分为哪几类？
6－66 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。
6－67 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）主要根据哪些计算准则来确定？
三、设计计算题
6－68 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。
题6－68图题6－69图6－69 如图示某吊钩螺纹的直径d=36mm，若吊钩材料未35钢，试求吊钩的最大起重量、
6－70 如图示某机构的拉杆端部采用普通粗牙螺纹联接。已知，拉杆所受的最大载荷
F＝15kN，载荷很少变动，拉杆材料为Q235钢，试确定拉杆螺纹直径。
题6－70图题6－71图题6－72图6－71 如图示的起重滑轮的松联接螺栓。已知起吊重物的重量F＝20kN，螺栓材料为Q235钢，试求该螺栓的直径。
6－72 如图示一弓形夹钳，用M30的螺杆来夹紧工作，压紧力F＝40kN，螺杆材料
为45钢，d0=20mm，该螺纹副和螺杆末端与工件的摩擦系数均为μ＝0.15。试验算螺杆的强
度。
6－73 如图示为一铣刀盘的装夹装置，铣刀靠两圆盘夹紧随主轴转动，已知最大切削
力F＝4kN圆盘与铣刀间的摩擦系数μs＝0.1，轴材料为45钢，其他尺寸如图，试求轴端的螺纹直径d？
6－74 如图示，已知作用在轴承盖上的力F＝10kN,轴承盖用四个螺钉固定于铸铁箱
体上，螺钉材料为Q235钢，今取剩余预紧力F″＝0.4F，不控制预紧力。求所需的螺钉直
径。
题6－73图题6－74图题6－75图6－75 设图示螺栓刚度C b，被联接件的刚度C m，若C m＝8C b，预紧力
F′＝1kN，外载荷F＝1.1kN，试求螺栓中的总拉力F0和被联接件中的剩余预紧力F″。
6－76 图示为一液压油缸，油压p＝3MPa,缸径D＝160mm，为保证气密性要求，螺柱间距不得大于100mm。试计算其缸盖的螺柱联和螺柱分布圆直径D0。
（提示：现先按气密性要求假设螺柱数目）
6－77 图示为一气缸盖螺栓联接，缸径D＝500mm，蒸气压力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，试设计此联接。
题6－76图题6－77图题6－78图6－78 如图示螺栓联接的力－变形图。若保证剩余预紧力F″的大小等于其预紧力F′的一半。试求该联接所能承受的最大工作载荷。
6－79 如图示为一吊环与机架用一单个螺栓联接，已知机架的重量为5kN装配螺栓时的预紧力F′＝5kN，问吊环将机架吊起后纸垫A能否抽出？
题6－79图题6－80图
6－80 如图示为一盛水容器，载重为G（自重不计），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？
6－81 图示为一齿轮用八个性能等级为4.6的螺栓与卷筒连成一体，螺栓的分布圆直径D0＝500mm，若卷筒上的钢丝绳拉力F＝50kN，卷筒直径D＝400mm，齿轮与卷筒接触面间的摩擦系数μs＝0.12，装配时不控制预紧力。试确定螺栓的直径，并列出螺纹联接件的标准代号。
6－82 图示为一凸缘轴，通过凸缘上的六个35钢制螺栓与另一凸缘轴相联接。轴的转速n=720r/min，额定功率P＝30kW，短期作用的最大功率为额定规律的2.5倍。试按普通螺栓和铰制孔用螺栓的直径并比较两者的优缺点。已知凸缘接触面间的摩擦系数μs＝0. 2，可靠系数K＝1.2，螺栓材料的屈服点σs＝320MPa，拉应力的安全系数Sσ＝1.5，剪应力的安全系数S t＝2.5，挤压应力的安全系数S p＝1.2。
6－83 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＝1.2。求所允许的牵曳力F R为多少？
题6－81图题6－82图题6－83图6－84 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F Q＝20kN，尺寸如图示。要求：1）当取剩余预紧力F″=0.6F（F为工作拉力）、螺钉材料的性能等级为6.6级装配不控制预紧力时，校核螺钉的强度；2）由于制造误差吊环由O点移至对角线上O′点，且OO′＝52mm，问哪个螺栓的受力最大？并校核其强度。
6－85 某钢制吊架用螺栓组固定在水平钢梁上，螺栓组由四个普通螺栓组成，它们的螺纹直径均为d，长度为l，每个螺栓的预紧力为F′，螺栓布置形式如图。试问：1）吊架承受垂直拉力F时，螺栓组中的每个螺栓承受的载荷为多大？2）在强度足够以及d、F′和被联接件的刚度C m一定时，为提高该螺栓组联接的工作可靠性，螺栓用细长些好？还是粗短些好？（用螺栓组联接的力－变形图来说明）
题6－84图题6－85图
6－86 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？
6－87 如图示厚度为δ的钢板拟用三个铰制孔用螺栓紧固于18号槽钢上，已知作用力F＝9kN，钢板及螺栓材料均为Q235钢，许用弯曲应力[σ]＝158MPa，许用剪切应力[τ]＝98MPa，许用挤压应力[σ]p＝240MPa，试求钢板厚度δ并确定螺栓的尺寸。
题6－86图题6－87图6－88 如图示的扳手柄，用两个普
通螺栓联接，已知手柄上的推力F＝200N，
两个被联接件之间的摩擦系数μs＝0. 15，
若螺栓材料为Q235钢，可靠系数K＝1.2，
装配时不控制预紧力。试求普通螺栓的直
径。若改为铰制孔用螺栓，计算所需直径。
6－89 有一托架的边板用六个螺
栓与相邻的机架相联接，托架承受为60kN，题6－88图
设载荷与边板螺栓组的铅垂对称轴线相平行，与对称轴向的距离为300mm。现有图示的三
种螺栓布置形式，若采用铰制孔用螺栓，其许用剪应力为34MPa试问哪种螺栓布置形式所需的螺栓直径最小？直径各为多少？应选哪种布置形式？为什么？
题6－89图
6－90 如图示为轴承托架紧固到钢立柱上，托架材料为铸铁，螺栓材料的性能等级为6.6级，载荷为F＝6kN，α＝30o，尺寸如图示，螺栓数为4个。试设计此螺栓联接。
题6－90图题6－91图
题6－92图
6－91 图示为一铸铁滑动轴承，受作用力F＝1.3kN，用两个M12的普通螺栓固定在钢
板上。已知螺栓材料的屈服点σs ＝240MPa ，安全系数S ＝1.5，铸铁的许用挤压应力[σ]p ＝60MPa ，摩擦系数μs ＝0. 2。尺寸如图。试校核该螺栓的强度、结合面是否会出现间隙和压溃？设1≈+m b m
C C C ，
并知：d ＝30mm ，L=38mm ，D=110mm ，h=25mm ，H=145mm ，H1=35mm ，d0=14mm ，底板宽B ＝35mm 。
6－92 试分析图示的螺栓联接中螺栓的受力情况，判断哪个螺栓受力最大，并列出其载荷计算表达式。
6－93 一铸铁支架用四个M16的普通螺栓安装在混凝土立柱上，尺寸如图示，已知载荷F ＝8kN ，结合面摩擦系数μs ＝0. 3，可靠系数S ＝1.2，螺栓材料的屈服点σs ＝360MPa ，安全系数S ＝3，取螺栓的预紧力F ′＝9kN 。要求：1）校核所取螺栓的预紧力能否满足支架不滑移的条件；2）校核螺栓强度；3）若取混凝土的许用挤压应力[σ]p =2.5MPa ，结合面的承载面积A ＝4×104mm 2，抗弯截面模量W ＝5×106mm 3。校核联接的结合面能否保证不出现间隙和不压溃。
6－94 图示为五铧犁上的安全联轴器。试求拧紧两个M12的普通螺栓后所能承受的最大牵引力F 。已知钢板间的摩擦系数μs ＝0. 25，螺栓材料为Q235钢，屈服点σs ＝240MPa ，取安全系数S ＝1.5。
题6－93图 题6－94图
四、结构设计题
6－95 试按下列某一方案的数据设计一起重螺旋传动。要求绘制装配图、编写设计计算说明书。
题6－95表
6－96 查手册确定下列各螺纹联接的主要尺寸，并按M1：1比例画出联接结构的装配关系：
1）用M16的六角头螺栓（GB5782—86）联结两块厚度各为30mm的钢板，两块钢板上钻φ17mm的通孔，采用弹簧垫圈（GB93—87）防松。
2）用M8的沉头螺钉（GB68—85）联接厚15mm的钢板和另一个很厚的钢制零件。
3）用M24的双头螺钉（GB898—88）联接厚40mm的钢板和一个很厚的铸铁零件。
6－97 请读者找一个螺栓组联接的实例，量出必要的尺寸并画出螺栓布置和联接结构图。（标准件需查手册）
题6－98图题6－99图
6－98 如图所示的串连钢丝防松装置，为什么图a是正确的，而图b是不正确的。
6－99 如题图6－99a）、b）、c）分别为蜗轮轮缘与轮芯、支撑减速器轴的轴承箱座与盖、轴承端盖与箱座凸缘的组件或部件，它们均采用螺纹联接把零件联接在一起。试问：它们分别应采用何种螺纹联接的类型才比较合理，为什么？
6－100 试找出图中螺纹联接结构设计中的错误a）为普通螺栓联接，b）为螺钉联接，c）为双头螺柱联接，d）为紧定螺钉联接，并就图改正。已知被联接件的材料均为Q235钢，标准联接零件（螺栓、螺母、垫圈等）的尺寸可查手册。
题6－100图
6－101 如图示为输水管道法兰盘螺纹联接的两种布置形式。问哪种布置形式好？为什么？
6－102 如图示高压容器螺纹联接的a）、b）、c）三种方案，问哪种比较合理？并说明其它方案为什么不合理。
题6－101图题6－102图6－103 如图示为青铜材料的蜗轮轮缘与钢制轮芯的铰制孔用螺栓联接。试指出结构中的错误。
题6－103图
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
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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。
机械设计课后习题答案完整版
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。
(完整版)机械设计课后习题答案
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