机械设计基础习题..

《机械设计基础》习题

机械设计部分

目录

8 机械零件设计概论

9 联接

10 齿轮传动

11 蜗杆传动

12 带传动

13 链传动

14 轴

15滑动轴承

16 滚动轴承

17 联轴器、离合器及制动器

18 弹簧

19机械传动系统设计

8机械零件设计概论

思考题

8-1 机械零件设计的基本要求是什么？

8-2 什么叫失效？机械零件的主要失效形式有几种？各举一例说明。

8-3 什么是设计准则？设计准则的通式是什么？

8-4 复习材料及热处理问题。复习公差与配合问题。

8-5 什么是零件的工艺性问题？主要包含哪几方面的问题？

8-6 什么是变应力的循环特性？对称循环应力和脉动循环应力的循环特性为多少？8-7 什么是疲劳强度问题？如何确定疲劳极限和安全系数？

8-8 主要的摩擦状态有哪四种？

8-9 磨损过程分几个阶段？常见的磨损有哪几种？

8-10 常见的润滑油加入方法有哪种？

9 联 接

思 考 题

9-1 螺纹的主要参数有哪些？螺距与导程有何不同？螺纹升角与哪些参数有关？

9-2 为什么三角形螺纹多用于联接，而矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹多用于传动？为

什么多线螺纹主要用于传动？

9-3 螺纹副的自锁条件是什么？理由是什么？

9-4 试说明螺纹联接的主要类型和特点。

9-5 螺纹联接为什么要预紧？预紧力如何控制？

9-6 螺纹联接为什么要防松？常见的防松方法有哪些？

9-7 在紧螺栓联接强度计算中，为何要把螺栓所受的载荷增加30%？

9-8 试分析比较普通螺栓联接和铰制孔螺栓联接的特点、失效形式和设计准则。

9-9 简述受轴向工作载荷紧螺栓联接的预紧力和残余预紧力的区别，并说明螺栓工作时所

受的总拉力为什么不等于预紧力和工作载荷之和。

9-10 简述滑动螺旋传动的主要特点及其应用。

9-11 平键联接有哪些失效形式？普通平键的截面尺寸和长度如何确定？

9-12 为什么采用两个平键时，一般布置在沿周向相隔180°的位置，采用两个楔键时，相

隔90°～120°，而采用两个半圆键时，却布置在轴的同一母线上？

9-13 试比较平键和花键的相同点和不同点。

9-14 简述销联接、焊接、粘接、过盈联接、弹性环联接和成形联接的主要特点和应用场合。

习 题

9-1 试证明具有自锁性螺旋传动的效率恒小于50%。

9-2 试计算M24、M24×1.5螺纹的升角，并指出哪种螺纹的自锁性好。

9-3 图示为一升降机构，承受载荷F =150 kN ，采用梯形螺纹，d = 60 mm ，d 2 = 56 mm ，P

= 8 mm ，线数n = 3。支撑面采用推力球轴承，升降台的上下移动处采用导向滚轮，它们的摩擦阻力近似为零。试计算：

(1)工作台稳定上升时的效率（螺纹副当量摩擦系数为0.10）。

(2)稳定上升时加于螺杆上的力矩。

(3)若工作台以720 mm/min 的速度上升，试按稳定运转条件求螺杆所需转速和功率。

(4)欲使工作台在载荷F 作用下等速下降，是否需要制动装置？加于螺杆上的制动力矩是多少？

题9-3图

题9-4图

题9-5图 9-4 图示起重吊

钩最大起重

量F = 50

kN ，吊钩材

料为35钢。牵曳力F R F

F 导向滚轮

齿轮

制动轮

推力球轴承

试确定吊钩尾部螺纹直径。

9-5 图示为一用两个M12螺钉固定的牵曳钩，若螺钉材料为Q235钢，装配时控制预紧力，

结合面摩擦系数f = 0.15，求其允许的最大牵曳力。

9-6 图示为一刚性凸缘联轴器，材料为Q215钢，传递的最大转矩为1400 N.m （静载荷）。

联轴器用4个M16的铰制孔用螺栓联接，螺栓材料为Q235钢，试选择合适的螺栓长度，并校核该联接的强度。

题9-6图 题9-7图

9-7 图示为一用两个螺栓联接的钢制扳手。已知扳紧力F = 200 N ，有关尺寸如图所示。试

分别采用普通螺栓联接和铰制孔螺栓联接两种方案设计此螺栓组，并分析比较设计结果。

9-8 在图示夹紧螺栓中，已知螺栓数为2，螺纹为M20，螺栓材料为35钢，轴径d =50 mm ，

杆长l =300 mm,轴与夹壳之间的摩擦系数f =0.15,试求杆端部作用力F 的最大允许值。 9-9 图示为一钢制液压油缸，采用双头螺柱联接。已知油压p = 8 MPa ，油缸内径D = 250

mm ，为保证气密性要求，螺柱间距l 不得大于4.5d （d 为螺纹大径），试设计此双头

螺柱联接。

题9-8图 题9-9图

9-10 受轴向载荷的紧螺栓联接，被联接件间采用橡胶垫片。已知螺栓预紧力F = 15000 N ，

当受轴向工作载荷F = 10000 N 时，求螺栓所受的总拉力及被联接件之间的残余预紧力。

F

F

d

9-11 图示为一差动螺旋机构。螺杆与机架固联，其螺纹为右旋，导程S A =4 mm ，滑块在机

架上只能左右移动。差动杆内螺纹与螺杆形成螺纹副A ，外螺纹与滑块形成螺纹副B ，当沿箭头方向转动5圈时，滑块向左移动5 mm 。试求螺纹副B 的导程S B 和旋向。

题9-11图 题9-12图

9-12 图示为一小型压床，最大压力为F = 30 kN ，采用梯形螺纹，螺杆材料为45钢正火处

理，螺母材料为ZCuAl10Fe3。设压头支撑面平均直径D m 等于螺纹中径，操作时螺纹副当量摩擦系数f ˊ=0.12，压头支撑面摩擦系数f c =0.10，操作人员每只手用力约200 N ，试求该压床的螺纹参数（要求自锁）和手轮直径D 。

9-13 在题9-6中，已知轴的材料为45钢，工作时有轻微冲击。试为该联轴器选择平键，

确定键的尺寸，并校核其强度。

F

螺杆

滑块 差动杆 机架