机械设计基础习题集

机械设计基础习题集
绪论
复习思考题
1、试述构件和零件的区别与联系？
2、何谓机架、原动件和从动件？
第一章平面机构的结构分析
复习思考题
1、两构件构成运动副的特征是什么？
2、如何区别平面及空间运动副？
3、何谓自由度和约束？
4、转动副与移动副的运动特点有何区别与联系？
5、何谓复合铰链？计算机构自由度时应如何处理？
6、机构具有确定运动的条件是什么？
7、什么是虚约束？
习题
1、画出图示平面机构的运动简图，并计算其自由度。

（a）(b) (c)
2、一简易冲床的初拟设计方案如图。

设计者的思路是：动力由齿轮1输入，使轴A连续回转；而固装在轴A上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构将使冲头4上下运动以达到冲压的目的。

试绘出其机构运动简图，分析其运动是否确定，并提出修改措施。

3、计算图示平面机构的自由度；机构中的原动件用圆弧箭头表示。

(a) (b) (c)
(d) (e) (f)
第二章机构运动分析基础习题
1、已知O
1O
2
=20cm,试求如图所示位置，AO
1
以ω
1
=6rad/s(逆时针)运转时，求O
2
A的角
速度ω
2。

2、半径是R的半圆形凸轮沿水平方向向右移动，使推杆AB沿铅直导轨滑动，在图示位置时凸轮具有速度v和加速度a，求这瞬时推杆AB的速度和加速度。

3、图示一铰接四连杆机构在某一瞬时的位置，设作匀角速度转动，利用矢量瞬时分析法求杆和杆的角速度和角加速度。

4、图示机构中，已知杆相对于杆的角速度为，相对角加速度为0，利用瞬时矢量分析法求此瞬时杆的角速度和角加速度。

5、图示一偏心圆盘凸轮机构在某瞬时的位置。

设凸轮以匀角速度转动，求此时杆
的速度和加速度
6、图示一对内接齿轮，齿轮与机座固结，齿轮由连杆带动在齿轮上滚动，已知连杆相对机座（齿轮）的角速度为，齿轮与齿轮的节园半径分别为和。

试求相对于连杆的角速度。

第三章 平面机构的运动分析
复习思考题
1、已知作平面相对运动两构件上两个重合点的相对速度12A A V 及12B B V 的方向，它们的相对瞬心P 12在何处？
2、当两构件组成滑动兼滚动的高副时，其速度瞬心在何处？
3、如何考虑机构中不组成运动副的两构件的速度瞬心？
4、利用速度瞬心，在机构运动分析中可以求哪些运动参数？
5、在平面机构运动分析中，哥氏加速度大小及方向如何确定？
习题
1、 试求出下列机构中的所有速度瞬心。

(a) (b)
(c) (d) 2、图示的凸轮机构中，凸轮的角速度ω1=10s -1，R =50mm ，l A0=20mm ，试求当υ=0°、45°及90°时，构件2的速度v 。

题2图凸轮机构题3图组合机构
3、图示机构，由曲柄1、连杆2、摇杆3及机架6组成铰链四杆机构，轮1′与曲柄1固接，其轴心为B，轮4分别与轮1′和轮5相切，轮5活套于轴D上。

各相切轮之间作纯
滚动。

试用速度瞬心法确定曲柄1与轮5的角速比ω
1/ω
5。

4、在图示的颚式破碎机中，已知：x D=260mm，y D=480mm，x G=400mm，y G=200mm，l AB=l CE=100mm，l BC=l BE=500mm，l CD=300mm，l EF=400mm，l GF=685mm，ϕ1=45°,ω1=30rad/s逆时针。

求ω
5、ε5。

题4图破碎机题5图曲柄摇块机构
5、图示的曲柄摇块机构， l AB=30mm，l AC=100mm，l BD=50mm，l DE=40mm，ϕ1=45°，等角
速度ω
1
=10rad/s，求点E、D的速度和加速度，构件3的角速度和角加速度。

6、图示正弦机构，曲柄1长度l1=0.05m，角速度ω1=20rad/s（常数），试分别用图解法和解析法确定该机构在ϕ1=45°时导杆3的速度v3与加速度a3。

题6图正弦机构题7图六杆机构
7、在图示机构中，已知l AE=70mm，l AB=40mm，l EF=70mm，l DE=35mm，l CD=75mm，l BC=50mm， 1=60°，构件1以等角速度ω1=10rad/s逆时针方向转动，试求点C的速度和加速度。

第四章机构静力分析
复习与思考
1、
2、
3、
4、
习题
1、梁的支承及载荷如图示。

以载荷M、P、q表示支承处的约束力。

2、正立方体上所受的力系如图1所示。

试对该力系作简化，并计算其简化的最后结果，设该正方体的边长为b，，。

(a) (b)
(c)
3、有六个相同大小的力，作用在边长为b的正四边体的棱边上，如图示。

求该力系简化的最简单结果。

４、复梁的支承和荷载如图示。

求支座A、B、D上的约束力。

５、重10KN的重物由杆AC、CD与滑轮支持，如图示。

不计杆与滑轮的重量，求支座A 处的约束力以及CD杆的内力。

６、AB、AC、DE三杆铰接后支承如图示。

求当DE杆的一端有一力偶作用时，杆上D与
F两点所受的力。

设力偶矩的大小为1KN.m，，杆重不计。

７、铰接四连杆的支承及载荷如图所示，求支座A、B处的约束力。

８、判断下列图中的两物体是否平衡？并问这两个物体所受的摩擦力的大小和方向。

已知：
（a）物体重，推力，静滑动摩擦系数
（b）物体重，压力，静滑动摩擦系数
９、轮子B重G=210N，在轮轴上绕有软绳并挂有重物A，设所有接触处的静滑动摩擦系数为0.25，轮子半径为R=200mm，轮轴的半径r=100mm，求平衡时的重物A的最大重量。

１０、试求图示刚架支座A的反力。

１１、用绳索起吊W=5KN的钢管，试求绳索AC及BC的内力。

第五章摩擦与机械效率
复习思考题
1、何谓摩擦圆？怎样确定径向轴颈转动副中总反力作用线位置及方向？
2、何谓摩擦角？如何确定移动副中总反力的方向？
3、当一径向轴颈以相同方向按等速、加速或减速转动时，在载荷不变的情况下，其上作用的摩擦力矩是否一样？为什么？
4、从受力观点分析，移动副在什么条件下自锁？
5、何谓自锁？从受力观点分析，径向轴颈转动副在什么条件下自锁？
6、从效率的观点看，机器自锁的条件是什么？
7、机构具有自锁性能是指什么？试举出二个具有自锁性能的机构实例。

8、机器运动时，一般要经过哪三个时期？各个时期的特征是什么？
习题
1、如图示斜面机构，已知：f（滑块1、2与导槽3相互之间摩擦系数）， =arctg f，λ（滑块1的倾斜角）、Q（工作阻力，沿水平方向），设不计两滑块质量，试确定该机构等速运动时所需的铅重方向的驱动力F。

题1图题2图
2、图示楔形滑块2沿倾斜角为λ的V形槽面1滑动。

已知：λ=35°，θ=60°，f=0.13，载荷Q=1000N。

试求滑块等速上升时所需驱动力F的大小，并分析滑块以Q为驱动力时是否自锁。

3、图示楔块机构中，已知：γ=β=60°，Q=1000N，各接触面摩擦系数f=0.15。

如Q 为有效阻力，试求所需的驱动力F。

题3图题4图
4、图示机构中，如已知转动副A、B的轴颈半径为r及当量摩擦系数f0，且各构件的惯性力和重力均略去不计，试作出各运动副中总反力的作用线。

5、图示一焊接用的楔形夹具。

用楔块3将焊接的工件1和1’夹紧在该楔块与夹具座2之间。

已知各接触面的摩擦系数f，摩擦角 =arctg f。

试问：楔角α在何种条件下可保持楔块3不自动松脱？
题5图题6图
6、图示偏心圆盘凸轮机构中，凸轮半径r1=40mm，其几何中心O与回转中心A的偏距为25mm。

从动件质心在点C，绕质心的转动惯量为0.02kg·m2，有一垂直力F作用于点D，l CD=60mm。

以B为中心装一半径r2=20mm的滚子，l BC=50mm。

凸轮转速ω1=12rad/s，转向如图。

当∠ACB为直角时，∠OBC=60°。

试问如此时要保证凸轮与滚子接触，力F的最小值应为多少（不考虑摩擦力）？
６、在图示钻模夹具中，已知阻力Q，各滑动面间的摩擦系数均为f，楔形块倾斜角为δ。

试求正、反行程中的P和P’，以及此夹具的适用条件（即求δ在什么范围内正行程不自锁而反行程却能自锁的条件）。

题1图题2图
７、在图示的缓冲器中，已知各滑块接触面之间的摩擦系数均为f，弹簧压力为Q，各滑块倾角为α。

试求正、反行程中P力的大小和该机构效率，以及缓冲器的适用条件（即正、反行程不自锁的几何条件）。

８、滑块机构中，滑块1在驱动力P作用下等速运动。

设已知各转动副中轴颈半径r=10mm，当量摩擦系数f v=0.1，移动副中的滑动摩擦系数f=0.176327，l AB=200mm。

各构件的重量略而不计。

当P=500N时，试求所能克服的生产阻力Q以及该机构在此瞬时位置的效率。

第六、七章 平衡和调速
复习思考题
1、 刚性回转件静平衡的充要条件是什么？
2、 刚性回转件动平衡的充要条件是什么？
3、 刚性回转件静平衡与动平衡的关系是什么？
4、 在刚性回转件的平衡问题中，何谓质径积？
5、何谓平衡力或平衡力矩？平衡力是否一定是驱动力？
6、什么要进行机器的速度调节？
7、周期性速度波动”与“非周期性速度波动”的特点，它们各用什么方法来调节？ 8、在飞轮设计求等效力或等效力矩时是否要考虑惯性力？ 9、为减轻飞轮的重量，飞轮最好安装在何处？
习题
1、图示转轴系统，各不平衡质量皆分布在回转线的同一轴向平面内，m 1=2.0kg 、m 2=1.0kg 、m 3=0.5kg ，r 1=50mm 、r 2=50mm 、r 3=100mm ，各载荷间的距离为l L1=100mm 、l 12=200mm 、l 23=100mm ，轴承的跨距l =500mm ，转轴的转速为n =1000r/min ，试求作用在轴承L 和R 中的动压力。

题1图 题2图
2、图示为一行星轮系，各轮为标准齿轮，其齿数z 1=58，z 2=42，z 2'=44，z 3=56，模数均为m =5，行星轮2-2’轴系本身已平衡，质心位于轴线上，其总质量m =2kg 。

问：（1）行星轮2-2’轴系的不平衡质径积为多少kg ·mm ？（2）采取什么措施加以平衡？
３、图示铰链四杆机构，已知l 1=100mm ，l 2=390mm ，l 3=200mm ，l 4=250mm ，若阻力矩
M 3=100N ·m 。

试求：（1）当2
π
ϕ=
时，加于构件1上的等效阻力矩M er 。

（2）当πϕ=时，
加于构件1上的等效阻力矩M er 。

４、在图示的行星轮系中，已知各轮的齿数z 1=z 2'=20，z 2=z 3=40；各构件的质心均在其相对回转轴线上，且J 1=0.01kg ·m 2，J 2=0.04 kg ·m 2，J 2'=0.01 kg ·m 2，J H =0.18 kg ·m 2；行星轮的质量m 2=2kg ，m 2'=4kg ，模数m =10mm 。

求由作用在行星架H 上的力矩M H =60 N ·m 换算到轮1的轴O 1上的等效力矩M 以及换算到轴O 1上的各构件质量的等效转动惯量J 。

题３图题４图
５、在某机械系统中，取其主轴为等效构件，平均转速n m=1000r/min，等效阻力矩M r(ϕ)如图所示。

设等效驱动力矩M d为常数，且除飞轮以外其他构件的转动惯量均可略去不计，求保证速度不均匀系数δ不超过0.04时，安装在主轴上的飞轮转动惯量J F。

设该机械由电动机驱动，所需平均功率多大？如希望把此飞轮转动惯量减小一半，而保持原来的δ值，则应如何考虑？
６、某机械换算到主轴上的等效阻力矩M r(ϕ)在一个工作循环中的变化规律如图所示。

设等效驱动力矩M d为常数，主轴平均转速n m=300r/min。

速度不均匀系数δ≤0.05，设机械中其他构件的转动惯量均略去不计。

求要装在主轴上的飞轮转动惯量J F。

题５图题６图
第八章 平面连杆机构
复习思考题
1、如何依照各杆长度判别铰链四杆机构的型式？
2、平面四连杆机构最基本形态是什么？由它演化为其它平面四杆机构，有哪些具体途径？
3、图示摆动导杆机构中，AB 杆匀角速转动。

该机构存在的几何条件是什么？给定其摆杆的行程速度变化系数K 后，怎么用K 值表达AB 和AC 杆的长度关系？
题3、4图 题5图
4、图示摆动导杆机构中，AB 杆匀角速转动。

若AB AC 2 ，那么，其摆杆的行程速度变化系数为何值？又若摆杆顺时针方向转动为回程，要求有比工作行程较大的平均速度，那么，应如何选择AB 杆的转向？
5、试回答图示曲柄滑块机构存在的几何条件。

若AB 杆等角速转动，而滑块向右移动为回程。

要求回程比工作行程少占用时间，那么，应如何选取AB 杆的转向？
习题
1、图示铰链四杆机构，已知：l BC =50mm ，l CD =35mm ，l AB =30mm ，AD 为机架， （1）若此机构为曲柄摇杆机械，且AB 为曲柄，求l AB 的最大值： （2）若此机构为双曲柄机构，求l AB 的范围； （3）若此机构为双摇杆机构，求l AB 的范围。

（a ） (b)
题1图 题2图
2、图示两种曲柄滑块机构，若已知a =120mm ，b =600mm ，对心时e =0及偏置时e =120mm ，求此两机械的极位夹角θ及行程速比系数K 。

又在对心曲柄滑块机构中，若连杆BC 为二力
杆件，则滑块的压力角将在什么范围内变化？
3、图示六杆机构，已知（单位mm）：l1=20，l2=53，l3=35，l4=40，l5=20，l6=60，试确
题3图题4图
定：1）构件AB能否整周回转？2）滑块行程h；3）滑块的行程速度变化系数K；4）机构DEF中的最大压力角α
max
4、在图示插床的转动导杆机构中，已知l AB=50mm，l AD=40mm及行程速比系数K=1.4，求曲柄BC的长度及插切P的行程。

又若需行程速比系数K=2，则曲柄BC应调整为多长？此时插刀行程是否改变？
5、图示机床变速箱中操纵滑动齿轮的操纵机构，已知滑动齿轮行程H=60mm，l DE=100mm，l CD=120mm，l AD=250mm，其相互位置如图所示。

当滑动齿轮在行程的另一端时，操纵手柄朝垂直方向，试设计此机构。

6、图示用铰链四杆机构作为加热炉炉门的启闭机构。

炉门上两铰链的中心距为50mm，炉门打开后成水平位置时，要求炉门的外边朝上，固定铰链装在xy轴线上，其相互位置的尺寸如图上所示。

试设计此机构。

题5图
题6图
题7图
7、设计一偏置曲柄滑块机构，已知滑块的行程速度变化系数K=1.5，滑块的冲程
l C1C2=50mm，导路的偏距e=20mm，求曲柄长度l AB和连杆长度l BC。

第九章凸轮机构
复习思考题
1、连杆机构和凸轮机构在组成方面有何不同，各有什么优缺点？
2、凸轮机构中，刚性冲击是指什么？举出一种存在刚性冲击的运动规律。

3、凸轮机构中，柔性冲击是指什么？举出一个具有柔性冲击的从动件常用运动规律。

4、何谓凸轮的理论轮廓与实际轮廓？
5、凸轮机构中的力锁合与几何锁合各有什么优缺点？
6、为什么不能为了机构紧凑，而任意减小盘形凸轮的基圆半径？
7、设计滚子从动件盘形凸轮机构时，如实际轮廓上出现尖点，将可能出现什么后果？面对这一实际结果，设计上应如何加以处理？
习题
1、图（a）和图（b）分别为滚子对心直动从动件盘形凸轮机构和滚子偏置直动从动件盘形凸轮机构，已知：R=100mm，OA=20mm，e=10mm，r T=10mm，试用图解法确定；当凸轮自图示位置（从动件最低位置）顺时针方向回转90°时两机构的压力角及从动件的位移值。

（a）(b)
题1图题2图
2、设计一偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构，凸轮回转方向及从动件初始位置如图所示。

已知偏距e=10mm，基圆半径r0=40mm，滚子半径r T=10mm，从动件运动规律如下：Φ=150°，ΦS=30°，Φ’=120°，Φ′S=60°，从动件在推程以简谐运动规律上升，行程h=20mm；回程以等加速等减速运动规律返回原处，试绘出从动件位移线图及凸轮轮廓曲线。

3、设计一平底直动从动件盘形凸轮机构，凸轮回转方向及从动件初始位置如图所示。

已知基圆半径r0=60mm，行程h=20mm，Φ=150°，ΦS=30°，Φ’=120°，Φ′S=60°，从动件在推程以简谐运动规律上升，回程以等加速等减速运动规律返回原处，试绘出该机构凸轮轮廓曲线并决定从动件底面应有的长度。

题3图题4图
4、设计一平底摆动从动件盘形凸轮机构，凸轮回转方向和从动件初始位置如图所示。

已知l OA=75，r0=30mm，从动件运动规律如下：Φ=180°，ΦS=0°，Φ’=180°，Φ′S=0°，从动件推程以简谐运动规律顺时针摆动，ψ
=15°；回程以等加速等减速运动规律返回原处。

max
试绘出凸轮轮廓曲线并确定从动件的长度。

第十章间歇运动机构
复习思考题
1、试阐述联接共平面轴的双万向轴节恒速比传支斩两个条件。

2、试举出双万向联轴节的两个应用场合。

3、何谓槽轮机构的运动系数
习题
求应该设计几个圆销。

第十一章轴向拉神与压缩
习题
1、一等直杆及其受力情况如图所示。

试作此杆的内力图。

２、图示 AC 用圆截面钢杆 AB 斜拉撑起。

承载小车需在 AC 之间移动，设小车及重物对搁架的作用可简化为集中力,材料的许用应力［σ］＝１２０MPa，试设计 AB杆的直径。

３、等直杆受力如图，其横截面面积A=100mm2，求横截面mk上的正应力。

４、两块厚度t＝１０mm、宽度b=８０mm的钢板用两只直径d=16mm的铆钉联接（如下图所示）。

已知拉力P＝１００KN，材料的许用应力［σ］＝１６０MPa,[τ]=140MPa [σ]=320Mpa。

试对此铆钉联接接头进行强度校核。

JY
5、图中AB为刚性杆，CD为钢杆，在B点作用集中力P。

已知CD杆的横截面面积A=1400mm2，许用应力[σ]=160MPa，试求许可载荷[P]。

６、图(a)为矩形截面拉杆，后因结构上的需要，如图(b)切去深为h/2的一个缺口，间杆内最大应力增大到原来的几倍？
７、求m－m截面与轴线的交角为６０°时截面上的正应力。

第十二章剪切与挤压
复习思考题
1、平键联接的可能失效形式为。

①疲劳点蚀；②弯曲疲劳破坏；③胶合；④压溃、摩损、剪切破坏等
2、楔键联接与平键联接相比，前者对中性。

①好；②差；③相同；④无法比较
3、半圆键联接具有特点。

①对轴强度削弱小；②工艺性差、装配不方便；③调心性好；④承载能力大
4、渐开线花键的定心方式有哪些？
5、花键联接与平键联接相比，有哪些特点？
习题
1、如图所示的凸缘半联轴器及圆柱齿轮，分别用键与减速器的低速轴相联接。

试选择两处键的类型及尺寸，并校核其联接强度。

已知轴的材料为45号钢，传递的转矩T=1000N·m，齿轮用锻钢制成，半联轴器用灰铸铁制成，工作时有轻微冲击。

2、矩形截面木拉杆的连接如图，试根据图示尺寸和载荷写出此连接的剪切和挤压强
度条件。

３、如图所示支承杆用三个M12铰制孔螺栓联接在机架上，（铰孔直径d0=13mm）若螺杆与孔壁的挤压强度足够，试求作用于该悬壁梁的最大作用力F。

（不考虑构件本身的强度，
=600MPa，取剪切安全系数nη=2.5）。

螺栓材料的屈服极限ζ
s
４、如图凸缘联轴器，用六个普通螺栓联接，螺栓分布在D=100mm的圆周上，接合面摩擦系数f=0.16，防滑系数K S=1.2，若联轴器传递扭矩为150N·m，试求螺栓螺纹小径。

（螺栓[σ]=120MPa）
第十三章圆轴扭转
１、试绘制图示杆件的内力图。

２、阶梯形圆截面钢轴，已知材料的剪切模量８０GPa，AE 段为空心，外径100mm，
内径60mm；BC 为实心，直径40mm。

若作用其上的外力偶矩，，
，试求杆内的最大剪应力和两端AC 间的相对扭转角。

3、圆轴受力如图，当m
3、m
4
对换以后，试比较哪个方案更合理。

4、图示传动轴，A为主动轮，B、C、D为从动轮，各轮所传递的外力偶矩如图所示。

试重新布置各轮位置，使轴内最大扭矩为最小，画出此时的布置方案，并确定相应的|T|
max
值。

5、传动轴所受的外力偶矩如图，已知材料的[τ]=40MPa,G=80GPa，单位长度许可扭
转角[θ]=0.5°/m，试作扭矩图，并按强度、刚度条件设计此轴的直径d。

第十四章梁的弯曲强度
习题
1、图示吊车梁，梁上小车的每个轮子对梁的作用力均为F ，问：（ 1 ）小车移动到何位置时，梁内的弯矩最大？该最大弯矩等于多少？；（ 2 ）小车移动到何位置时，梁内的剪力最大？该最大剪力等于多少？
２、铸铁梁及横截面尺寸如图所示。

已知材料的抗拉强度极限，抗压
强度极限。

求此梁的安全系数。

3、铸件⊥字形截面梁的许用应力分别为：许用拉应力[σ
+
]=50MPa，许用压应力
[σ
-]=200MPa，（图中C为形心）已知y
2
=70mm,y
1
=130mm,P=30KN，试校核梁的强度。

4、已知圆形截面简支梁受外载荷作用，圆截面直径d=130mm,求该梁横截面上最大的正应力。

５、梁的弯矩图及截面几何量如图，试画出B、C截面上的应力分布图并注明应力值。

6、图示矩形截面悬臂梁受垂直为P
1及水平力P
2
作用，试用图示尺寸和载荷写出最大拉
应力的计算式，并指出其作用点位置。

７、图示简支梁，已知P=10KN,ι=2m,b=40mm,h=80mm,e=210GPa。

求跨中下缘处的纵向应变ε。

８、作图示梁的剪力图和弯矩图。

第十五章梁的弯曲刚度
习题
1、求A点的挠度和转角。

2、试按叠加法求图示结构中、 C两截面间的相对位移。

已知各段的抗弯刚度。

3、图示位于水平面内的折杆，，处为轴承支撑，杆的端在
轴承内可自由转动，但不能上下移动。

试求截面的铅垂位移。

材料的弹性模量为
４、两根材料相同、抗弯刚度相同的悬臂梁I、II如图示，求两梁的绕度和转角。

第十六章杆件的组合变形
习题
1、均质薄壁容器，承受内压力作用，容器内径，壁厚。

材料的弹
性模量，泊松比。

若测得容器外壁周向应变，试求内压值。

2、图示圆筒形压力容器，测得其外表面上某点a 、b 方向的应变为和
，其夹角为未知。

容器的外径，内径，材料的弹性模
量，泊松比。

试求：
（ 1 ）容器壁内的应力和；
（ 2 ）外表面处的主应力；
（ 3 ）容器内的压力；
（ 4 ）如果容器材料的屈服极限为，试求根据第三、第四强度理论，强度失效的安全储备是多少。

3、圆柱形密闭容器，外径，受外压作用。

如材料的许用应力
，试根据第四强度理论确定其壁厚。

若该容器承受内压，大小仍为，则按第四强度理论该容器是否安全？
４、图示薄壁容器承受内压和扭矩作用，实验测得表面沿轴向及与轴线成
方位的线应变分别为和。

试求内压和扭矩T 之值。

已知容器的直径为，壁
厚为t ，材料的弹性模量为及泊松比为。

5、图示微元件处于纯剪切应力状态，求主应力和主单元体。

6、图示圆截面空间折杆，试分析该杆各段的变形形式。

7、图示木梁在自由端受与水平方向成30°角的荷载P的作用。

若[σ]=10MPa，试求P 的许用值。

第十七章 动应力和轴的设计
复习与思考
1、轴上零件的轴向定位方法有哪些？
2、自行车的前轴是 。

①心轴；②转轴；③传动轴；④光轴
3、若不改变轴的结构和尺寸，仅将轴的材料由碳素钢改为合金钢，轴的刚度 。

不变；②降低了；③增加了；④不定
4、轴的强度计算公式22)(T M M ca α+=中α的含意是什么？其大小如何确定？
5、当旋转轴上作用恒定的径向载荷时，轴上某定点所受的弯曲应力是对称循环应力、脉动循环应力还是恒应力？为什么？
6、公式d ≥A 3n
P 有何用处？其中A 取决于什么？计算出的d 应作为轴上哪部分的直
径？
7、按许用应力验算轴时，危险剖面取在哪些剖面上？为什么？
8、轴的刚度计算内容包括哪些？ ９、什么叫刚性轴？什么叫挠性轴？
习题
１、由电机直接驱动的离心水泵，功率3kW ，轴转速为960r/min ，轴材料为45钢，试按强度要求计算轴所需的直径。

２、如图所示为某减速器输出轴的结构图，试指出其设计错误，并画出其改正图。

3、图(a)(b)为用同一种材料制成长度相同的等截面梁与变截面梁，若两梁的最小截面
面积相等，在相同的载荷冲击作用下，求两种情况下梁的最大正应力。

第十八章压杆稳定
习题
１、两端固支的钢管，长度，内径，外径。

在时安装，此时管子不受力，问当温度升高到多少度时，管子将失稳？已知钢材料的弹性模量
，线膨胀系数。

２、图示托架中 CD 杆视为刚性，杆的直径，长度，两端
可视为铰支，材料为钢，。

（ 1 ）试求托架的临界载荷；（ 2 ）
若已知，杆的稳定安全系数为，而梁确保安全，试问此情况下托架是否安全？
3、图示材料相同，直径相等的细长圆杆中，试分析那根杆承受的压力最大。

第十九章 螺纹联接
复习思考题
1、受横向转矩的螺栓组采用铰制孔时，每个螺栓所受的载荷是 。

①相等的；②与到几何中心距离成正比；③与到几何中心距离成反比；④都不变
2、在螺栓联接的结构设计中，被联接件与螺母和螺栓头接触表面处需要加工，这是为了 。

①不致损伤螺栓头和螺母；②增大接触面积，不易松脱；③防止产生附加偏心载荷；④便于装配。

3、在受轴向载荷的紧螺栓强度计算公式
][4
3.121σπσ≤=
d Q ca ，Q 为 。

①工作载荷；②预紧力；③预紧力+工作载荷；④工作载荷+残余预紧力。

4、设计螺栓组时常把螺栓布置成轴对称的均匀的几何形状，这主要是为了 。

①美观；②受力最小；③联接方便；④接合面受力较均匀。

5、在确定紧螺栓联接的计算载荷时，预紧力Q P 比一般值提高30%，这是考虑了 。

①螺纹上的应力集中；②螺栓杆横截面上的扭转应力；③载荷沿螺纹圈分布的不均匀性；④螺纹毛刺的部分挤压。

6、受横向载荷的普通螺栓联接有何缺点？
7、为什么大多数螺纹联接都要预紧？预紧力Q P 过小后果是什么？预紧力Q P 过大有什么结果？
8、简述提高螺纹联接强度的四种措施：
9、若用降低螺栓刚度的办法来提高螺栓联接的疲劳强度，试作力和变形图说明之。

10、举二种常用螺纹联接的类型，并分别说明应用场合？
11、螺纹联接中摩擦防松、机械防松装置各有哪几种？（各举出二例）。

12、螺旋传动有哪些类型？滚珠螺旋传动有何特点？
习题
1、如图所示为某受轴向工作载荷的紧螺栓联接的载荷变形图：（1）当工作载荷为2000N 时，求螺栓所受总拉力及被联接件间残余预紧力。

（2）若被联接件间不出现缝隙，最大工作载荷是多少？。