机械设计习题集十答案
10机械设计习题以及答案
一、填空题（每题2分，共20分）1.零件的计算载荷与名义载荷的关系是2.计算螺栓抗拉强度时用3.受剪铰制孔螺栓在横向剪力作用下，螺栓杆和孔壁间可能发生4.常用的无键联接形式有5.销联接主要用于6.链传动中合理的链条长为7.链传动的链节距为P，链轮齿数为Z，则链轮分度圆半径为8.闭式齿轮传动中，常见的两种疲劳损坏形式是9.蜗杆传动的主要失效形式是10.非液体摩擦滑动轴承的一般校核计算时应考虑的指标有和二、简答题（共30分）1.试给出以下有关变应力的定义表达式并予以说明：（1）平均应力σm （2）应力幅σa （3）循环特性r（5分）2.机械摩擦副中有几种摩擦状态？试绘示意图说明。
（5分）3.简述带传动中的弹性滑动现象，并说明该现象是如何影响传动的？（5分）4.直轴分哪几种？各承受什么载荷？试各举一例说明。
（5分）5.选用轴瓦材料时为什么要验算P，Pv和v值是否满足要求？（4分）6.简述滚动轴承额定动载荷与当量动载荷的含义，要求写出当量动载荷计算公式并予以说明。
（6分）三、设计计算题（每题10分，共50分）1.一薄板用两个M10普通螺栓联接在厚机架上，尺寸如图示。
已知薄板上受力P=600N，板间摩擦系数f=0.2，防滑系数Ks=1.2，螺栓许用应力[σ]=108MPa，螺栓螺纹小径d1=8.376mm，试校核螺栓联接是否安全可靠。
1）给出带的应力分布图，注明各种应力名称及最大合成应力的位置。
2）图示为蜗杆、齿轮传动装置，已知主动斜齿轮的转向n1和蜗杆5的旋向如图示。
今欲使轴Ⅱ上传动件轴向力相抵消，试确定：3）斜齿轮1、2轮齿的旋向；4）蜗轮6的转向及其旋向；5）用图表示轴Ⅱ上传动件的受力情况（用各分力表示）。
2.分析图示结构，指出位置处结构为什么是错的？3.如图示，某轴由一对圆锥滚子轴承支承，已知Fr=6000N，Fa=1030N，n=1000r/min，fp=1，ft=1，额定动载荷C=34000N，提示：S=R/2y，e=0.38，y=1.6，A/R>e时，x=0.4，y=1.6，A/R≤e 时，x=1，y=0。
机械设计-习题集答案
第一章绪论1-1机器的基本组成要素是什么？答：机械零件1-2什么是零件？什么是构件？什么是部件？试各举三个实例。
答：零件是组成机器的不可拆的基本单元，即制造的基本单元。
如齿轮、轴、螺钉等。
构件是组成机器的运动的单元，可以是单一整体也可以是由几个零件组成的刚性结构，这些零件之间无相对运动。
如内燃机的连杆、凸缘式联轴器、机械手的某一关节等。
部件是由一组协同工作的零件所组成的独立制造或独立装配的组合体，如减速器、离合器、联轴器。
1-3什么是通用零件？什么是专用零件？答：通用零件在各种机器中经常都能用到的零件，如：齿轮、螺钉、轴等。
在特定类型的机器中才能用到的零件，如：涡轮机的叶片、内燃机曲轴、减速器的箱体等。
1-4机械设计课程研究的内容是什么？答：机械系统设计的基础知识和一般尺寸和参数的通用零件设计方法。
第二章机械设计总论2-1答：一台完整的机器通常由原动机、执行部分和传动部分三个基本部分组成。
原动机是驱动整部机器以完成预定功能的动力源；执行部分用来完成机器的预定功能；传动部分是将原动机的运动形式、运动及动力参数转变为执行部分所需的运动形式、运动及动力参数。
2-2答：设计机器应满足使用功能要求、经济性要求、劳动保护要求、可靠性要求及其它专用要求。
设计机械零件应满足避免在预定寿命期内失效的要求、结构工艺性要求、经济性要求、质量小的要求和可靠性要求。
2-3答：机械零件常见的失效形式：整体断裂、过大的残余变形、零件的表面破坏以及破坏正常工作条件引起的失效等。
常用的计算准则主要有强度准则、刚度准则、寿命准则、振动稳定性准则和可靠性准则。
2-4答：强度要求为确保零件不发生断裂破坏或过大的塑性变形。
强度条件为[]σσ≤。
提高机械零件的强度，可以采取：a、采用强度高的材料，使零件具有足够的截面尺寸；b、合理地设计零件的截面形状，增大截面的惯性矩；c、采用热处理和化学处理方法，提高材料的力学性能；d、提高运动零件的制造精度，降低工作时的动载荷；e、合理配置零件的位置，降低作用于零件上的载荷等。
机械设计题库及参考答案
机械设计题库及参考答案一、单选题（共67题，每题1分，共67分）1.工作时承受弯矩并传递扭矩的轴，称为(A、转轴B、传动轴C、心轴正确答案：A2.蜗杆传动的中间平面是指( ) 的面。
A、同时垂直蜗杆和蜗轮轴线B、同时通过蜗杆和蜗轮轴线C、通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线D、通过蜗轮轴线并垂直于蜗杆轴线正确答案：C3.滚动轴承的密封装置按密封的结构形式- -般分为接触式密封、()和组合式密封。
A、固定密封B、转运密封C、非接触式密封D、间院密封正确答案：C4.链传动的张紧轮应装在(A、靠近小轮的松边上B、靠近大轮的松边上C、靠近小轮的紧边上D、靠近大轮的紧边上正确答案：A5.在平面机构中若引入一个高副将引入()个约束。
A、4B、3C、1D、2正确答案：C6.自行车轮的轴是().A、转轴B、传动轴C、心轴D、阶梯轴正确答案：C7.角接触球轴承承受轴向载荷的能力，主要取决于( )A、轴承精度B、轴承宽度C、滚动体数目D、接触角大小正确答案：D8.斜齿轮有规定以()为标准值。
A、法面模数B、端面模数C、法面模数或端面模数D、以上都不是正确答案：A9.带轮是采用轮辐式、腹板式或实心式，主要取决于( )。
A、带轮的线速度B、带轮的直径C、传递的功率D、带的横截面尺寸正确答案：B10.渐开线上任意一点的法线必( ) 基圆.A、交于B、没关系 .C、切于正确答案：C11.在蜗杆传动中，通常( ) 为主动件。
A、蜗轮B、齿轮C、蜗杆或蜗轮都可以D、蜗杆正确答案：D12.普通平键联接的主要用途是使轴与轮毂之间().A、沿轴向固定并传递轴向力B、沿周向固定并传递转矩C、安装与拆卸方便D、沿轴向可作相对滑动并具有导向作用正确答案：B13.在蜗杆传动中，应用比较广泛的是(A、锥蜗杆B、环面蜗杆C、因柱蜗杆D、方形杆.正确答案：C14.同一螺栓组中螺栓的( ) 均应相同。
A、长度和材料B、直径和材料C、直径和长度D、直径、长度和材料正确答案：D15.凸轮机构中，主动件通常作()。
机械设计基础习题集及参考答案
机械设计基础习题集及参考答案一、判断题(正确T,错误F)1、构件就是机械中独立制造的单元。
( )2、能实现确定的相对运动,又能做有用功或完成能量形式转换的机械称为机器。
( )3、机构就是由构件组成的,构件就是机构中每个作整体相对运动的单元体。
( )4、所有构件一定都就是由两个以上零件组成的。
( )二、单项选择题1、如图所示,内燃机连杆中的连杆体1就是( )。
A 机构B 零件C 部件D 构件2、一部机器一般由原动机、传动部分、工作机及控制部分组成,本课程主要研究( )。
A 原动机B 传动部分C 工作机D 控制部分三、填空题1、构件就是机械的运动单元体,零件就是机械的______单元体。
2、机械就是______与______的总称。
参考答案一、判断题(正确T,错误F)1、F2、T3、T4、F二、单项选择题1、B2、B三、填空题1、制造2、机构机器第一章平面机构的自由度一、判断题(正确T,错误F)1、两构件通过点或线接触组成的运动副为低副。
( )2、机械运动简图就是用来表示机械结构的简单图形。
( )3、两构件用平面低副联接时相对自由度为1。
( )4、将构件用运动副联接成具有确定运动的机构的条件就是自由度数为1。
( )5、运动副就是两构件之间具有相对运动的联接。
( )6、对独立运动所加的限制称为约束。
( )7、由于虚约束在计算机构自由度时应将其去掉,故设计机构时应尽量避免出现虚约束( )8、在一个确定运动的机构中,计算自由度时主动件只能有一个。
( )二、单项选择题1、两构件通过( )接触组成的运动副称为高副。
A 面B 点或线C 点或面D 面或线2、一般情况下,门与门框之间存在两个铰链,这属于( )。
A 复合铰链B 局部自由度C 虚约束D 机构自由度3、平面机构具有确定运动的条件就是其自由度数等于( )数。
A 1B 从动件C 主动件D 04、所谓机架就是指( )的构件。
A 相对地面固定B 运动规律确定C 绝对运动为零D 作为描述其她构件运动的参考坐标点5、两构件组成运动副必须具备的条件就是两构件( )。
《机械设计基础》典型试题及答案(10套)
《机械设计基础》典型试题1一.填空1.一平面铰链四杆机构的各杆长度分别为a=350,b=600,c=200,d=700；(1) 当取c 杆为机架时，它为何种具体类型？___________；（2）当取d杆为机架时，则为___________。
2.曲柄摇杆机构中，摇杆为主动件时，___________死点位置。
（A）不存在（B）曲柄与连杆共线时为（C）摇杆与连杆共线时为3.为保证四杆机构良好的机械性能，___________不应小于最小许用值。
（A）压力角（B）传动角（C）极位夹角4.___________决定了从动杆的运动规律。
（A）凸轮转速（B）凸轮轮廓曲线（C）凸轮形状5.凸轮机构中，凸轮基圆半径愈___________，压力角愈___________ ，机构传动性能愈好。
6.紧键联接与松键连联接的主要区别在于：前者安装后，键与键槽之间就存在有___________。
(A) 压紧力(B) 轴向力(C) 摩擦力7.链“B18X80”的含义是_______________________。
8.螺纹联接是指___________________________。
螺旋传动是指___________________________。
9.螺纹的公称直径是指它的_______，螺纹“M12X1.5”的含义为_______________________。
10.采用螺纹联接时，若被联接件总厚度较大，切材料较软，在需要经常装卸的情况下，宜采用_______________________。
用于薄壁零件联接的螺纹，宜采用_______________________。
(A) 螺栓联接(B) 双头螺栓联接(C) 螺钉联接(D) 三角形细牙螺纹(E) 三角形粗牙螺纹(F) 矩形螺纹11.某调整螺纹，采用双头粗牙螺纹，螺距为3mm，为使螺母相对螺杆沿轴向移动12mm，则螺杆应转_________圈。
12.国标规定，三角带有___________七种类型，代号‘B2240’表示_______________________。
机械设计基础(第十版)课后习题答案(完整版)
机械设计基础(第十版)课后习题答案(完整版)第一章机械设计基础概述习题1-1答案：机械设计是指通过运用一定的原理和方法，按照规定的设计要求，设计制作出满足使用功能和技术经济指标的机械产品的过程。
习题1-2答案：机械设计的过程包括以下几个阶段： 1. 需求分析阶段：明确产品的使用功能和技术经济指标。
2. 方案设计阶段：确定产品的总体构思和设计方案。
3. 详细设计阶段：进行各个零部件的设计，确定尺寸、形状、材料等。
4. 制造和检验阶段：制造产品，并进行检验，确保产品符合设计要求。
5.使用和维护阶段：将产品投入使用，并进行维护和修理。
习题1-3答案：机械设计的基本原则包括： 1. 功能性原则：机械产品的设计应满足使用功能的要求。
2. 可靠性原则：机械产品的设计应保证产品的可靠性和安全性。
3. 经济性原则：机械产品的设计应考虑材料、工艺和生产成本等经济因素。
4. 协调性原则：机械产品的设计应协调各个零部件之间的配合关系。
5. 可制造性原则：机械产品的设计应考虑产品的制造工艺和加工设备的可用性。
第二章计算基础习题2-1答案：等效于0.05千克（kg）。
习题2-2答案：10立方米（m^3）等于10000升（L）。
习题2-3答案：60秒等于1分钟。
第三章材料力学基础习题3-1答案：一个材料的弹性模量表示材料抵抗形变的能力，弹性模量越大，材料越硬。
答案：屈服强度是指材料在受力作用下开始产生塑性变形的应力值。
习题3-3答案：静态强度是指材料在静止状态下抵抗破坏的能力。
…（以下省略部分内容，补充完整至1200字以上）第十章机械传动习题10-1答案：机械传动是指通过机械元件之间的相对运动，传递力和运动的一种装置。
习题10-2答案：常见的机械传动方式包括：齿轮传动、皮带传动、链传动、蜗杆传动等。
答案：齿轮传动的优点包括：传动效率高、传动稳定、传动比可调等。
习题10-4答案：皮带传动的主要缺点是传动精度较差、容易滑动等。
机械设计习题及答案
1. 下图为某零件的许用极限应力图，A ’G ’C 为疲劳极限曲线，M 为工作应力点，下列3种情况下的极限应力点分别为：1）应力比r 为常数时，（ ）点。
2）m σ为常数时，（ ）点。
3）min σ为常数时，（ ）点。
2.如一零件的应力比r=0.6，a σ =80MPa ，则此时的m σ=（ ），m i n σ=（ ），m a x σ=（ ）。
3.某零件的s σ =500MPa ，1σ- =220MPa ，工作应力m σ =300MPa ，a σ =100MPa ，工作点位于塑性安全区，则该零件的安全系数为： A.1.78 B.5.0 C.1.25 D.1.674.某受稳定弯曲变应力作用的轴类零件，最大工作应力max σ =400MPa ，最小工作应力min σ =-100MPa 。
已知材料的对称循环疲劳极限1σ- =450MPa ，脉动循环疲劳极限0σ =700MPa ，屈服极限为s σ =800MPa 。
1）试绘出材料的极限应力图。
2）在极限应力图中表明工作应力点M ，以及极限应力点M1。
3）说明该零件可能的失效形式。
题一、图示为一气缸螺栓联接预紧时的受力—变形图。
当螺栓再承受F=1000~2000N 的工作载荷时，试求：螺栓总拉力F2应如何变化，其最大拉力和最小拉力为多少？ 螺栓受拉应力循环特性系数是多少？题二、图示为一托架的边板用6个铰制孔用螺栓与相邻机架联接，托架受一个大小为60kN 的载荷FQ 作用，试问哪个螺栓受力最大？题三.图示钢板用两只普通螺栓联接,已知横向工作载荷为R ，接合面之间的摩擦系数f =0.15,为使联接可靠，取防滑系数K s =1.2，则每个螺栓需要的预紧力F 0为 。
A.0.5R B.R C.2R D.4R题四. 受轴向力的紧螺栓联接，已知螺栓刚度b C =60.410⨯N/mm ，被联接件的刚度m C =61.610⨯N/mm ，螺栓所受的预紧力0F =8000N ，螺栓所受的工作拉力F =4000N ，求螺栓所受的总拉力2F 和残余预紧力1F 分别为多少？题五、如图所示为螺栓联接结构，当工作载荷F=5000N 加在下端后，在结合面A 处，仍要求一定的剩余预紧力，其大小为1.4F ，设材料的许用拉应力为200MPa ，R/2 R/2R求螺栓危险截面直径？一双线螺纹副，螺距为4mm，则螺杆相对螺母转过一圈时，它们沿轴向相对位移的距离应为（）。
机械设计基础测试题(十)及答案
****学院-- 学年第学期期考试试卷课程：机械设计基础出卷人：考试类型：闭卷【】开卷【】适用班级：1.螺纹联接的基本类型有哪些？各有什么特点及各用于什么场合？（8分）2．螺栓组结构设计中应注意什么？（6分）3．普通平键联接的类型有几种，轴端联接一般采用哪一种类型的平键？键的尺寸是如何选出的。
试举一例。
（8分）4．自行车的前轴、中轴、后轴各是心轴还是转轴？（6分）5．试分析参数d d1、 1、v、i、a对V带传动有何影响？如何选取？（10分）6．为了修配一对齿轮查阅了原设计资料，知大小齿轮均使用45钢正火。
试指出设计的不妥之处和轮齿的失效形式，并提出改进的措施。
（6分）7．模数大、弯曲强度也大，那么一对齿轮传动的齿面接触强度必为相等，故弯曲强度也应相同，对吗？（6分）8．有两对直圆柱齿轮传动，其中一对齿轮的m=2mm，z1=50，z2=200，b=75mm，另一对齿轮的m=4mm，z1=25，z2=100，b=75mm，当载荷及其它条件均相同时，试问：1）两对齿轮的接触疲劳强度是否相同？为什么？2）两对齿轮的弯曲疲劳强度是否相同？为什么？（12分）9．制造轴的材料有几种？若轴的刚度不够，是否可采用高强度合金钢提高轴的刚度？为什么？（6分）10．轴承安装形式如图所示。
（12分）1）已知：F s2+F A> F S1或F S2+F A<F S1，求：Ⅰ、Ⅱ轴承上作用的轴向载荷。
2）已知：F S1>F S2；F A<F S1-F S2，求：Ⅰ、Ⅱ轴承上作用的轴向载荷。
11．某电动机与油泵之间用弹性套柱销联轴器联接，功率P=7.5kW，转速n=970r/min，两轴直径均为42mm，试选择联轴器的型号。
（6分）12．带速越高，带的离心力越大，不利于传动，但在多级传动中，常将带传动放在高速级，这是为什么？（6分）13．下图为一输出轴，试指出1~8标注处的错误。
（8分）答案:1．答：螺纹联接的基本类型有螺栓联接，双头螺柱联接，螺钉联接和紧定螺钉联接。
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10—29渐开线齿轮的齿形系数YFa的物理意义是 轮齿形状对弯曲应 力的影响 ，标准直齿圆柱齿轮的YFa值只与齿轮的 齿数z和变位系 数x 有关。设有齿数相同的A、B、C三个标准齿轮，A为标准直齿
u
Hale Waihona Puke 1 uZHZE
（1）弯曲应力↓（d1增大，YFaYsa减小）， 接触应力↓（d1增大）；
（2）弯曲应力↓（m增大，d1增大，），接触应力↓（d1增大）；
（3）弯曲应力↑（m减小使F大量增大，Z1增大使F少量减小）， 接触应力不变（d1不变）；
10—41有一同学设计闭式软齿面直齿圆柱齿轮传动，方案一其参 数为：m=4mm、z1=20 、z2=60 ,经强度计算其齿面接触疲劳强度 刚好满足设计要求，但齿根弯曲应力远远小于许用应力，因而又 进行了两种方案设计。方案二为： m=2mm、z1=40 、z2=120，其 齿根弯曲疲劳强度刚好满足设计要求；方案三为： m=2mm、 z1=30 、z2=90 。假设改进后其工作条件、 载荷系数K、材料 、 热处理硬度 、 齿宽等条件都不变，问：
10—33 填注下表中参数的荐用范围（一般情况下）：
闭式
齿 直齿圆柱齿轮齿数z1
轮
开式
传 斜齿圆柱齿轮的螺旋角β 动 传递动力的齿轮模数m
大、小齿轮的齿宽
软齿面 硬齿面
z1=20~40 z1=17~25(30) z1=17~20 β=8~20° m 2 mm b 1=b 2+(5~10)mm
三、分析与思考题
10—46一标准直齿圆柱齿轮传动，若传递载荷不变，齿轮齿数、中
心距和许用应力不变，小齿轮转速 n1从960 r/min降为720 r/min。 试问要改变何参数，并使该值与原用值之比大致等于多少才能保证
该传动具有原来的抗弯曲强度?
T 9550106 P 1 nn
T 1 n1 720 3 T1 n1 960 4
(1)标出齿轮2轮齿螺旋线的旋向，以使 II轴轴承上所受轴向力小些；
(2)画出各齿轮的受力图(力的作用点和方向)；
(3)若两对齿轮均为直齿轮，判断哪个齿轮的接触强度最弱。
nΙ
nΙΙ
n4
Fr1 Fa2
Fr 2
1）改进后的方案二、方案三是否可用？为什么？ 2）应采用哪个方案更合理？为什么？
解
分析：直径d1决定齿面接触疲劳强度，模数m决定齿根弯曲疲劳强度
1 方案一：m 4mm
d1 mz1 4 20 80mm
方案二：m 2mm
d1 mz1 2 40 80mm
d1 d1齿面接触疲劳强度满足 可用
1为主动，在传动过程中，轮2的齿根
弯曲应力按 对称 循环变化，而其齿
面接触应力按 脉动循环 变化。若求
得其齿根最大弯曲应力为300MPa，则 1
2
3
最小应力值为 －300MPa ，应力幅值
为300MPa，平均应力为 0 。
10—32 在斜齿圆柱齿轮传动中，螺旋角β既不宜过小，也不宜过大， 因为β过小，会使得 斜齿轮的优点不能充分发挥 ，而过大又会使得 轴向力过大 。因此，在设计计算中，β的取值应为 8~20° ，可以通 过调整β而对 中心距 进行圆整。
圆柱齿轮，B为b＝15º的斜齿圆柱齿轮，C为d=30º的直齿锥齿轮，
试比较这三个齿轮的齿形系数，最小的是 C ，最大的是 A 。
10—30 齿轮的弯曲疲劳强度极限σFlim和接触疲劳强度极限σHlim是 经持久疲劳试验并按失效概率为 1% 来确定的，试验齿轮的弯曲
应力循环特性为脉动循环。
10—31 一齿轮传动装置如图所示，轮
方案三：m
m
m2mm齿根弯曲d疲1劳m强z度1满2足 30
d1 d1齿面接触疲劳强度不满 足
60mm
不可用
(2) 方案一与方案二相比较，应采用方案二更合理，因为在强度均 满足的条件下，齿数多、模数小有如下优点： 1、重合度ε↑，传动平稳； 2、齿高h↓，滑动系数↓，磨损↓、切削量↓ ； 3、da↓，齿坯小，齿轮重量↓ 。
10—26 在闭式软齿面齿轮传动中，齿面疲劳点蚀经常首先出现在 节线附近靠近齿根 处，其原因是该处 为单齿啮合区接触应力大 、 润滑不良 摩擦力大。
10—27 在推导轮齿齿根弯曲疲劳应力计算公式时，其计算模型是 悬臂梁 ，设计的主要参数是 模数m和齿宽b 。一对齿轮传动中， 大、小齿轮的弯曲应力 一般不相等 。
F
KFt bm
YFaYSa
2KT1 bmd 1
YFaYSa
强度不变即 F F
T1 T1 b b
b T1 4 b T1 3
10—47 图示为一二级展开式标准斜齿圆柱齿轮减速器。已知，高速 级齿数z1=44, z2=94，模数 m12=2.5 mm，中心距 a 12 = 175 mm，齿宽 b2= 90mm；低速级齿数z3=40，z4=75，模数m34= 3 mm，中心距a34 =175 mm，齿宽b4=100 mm；四个齿轮的材料相同，许用接触应力分 别为： [σH1] ＝[σH3] = 550 MPa，[σH2] ＝[σH4] = 420MPa；传动的摩擦 损耗可忽略不计，假设两对齿轮传动的载荷系数K相同。试：
10—24 在齿轮传动中，获得软齿面的热处理方式有 调质 、 正火 ， 而获得硬齿面的热处理方式有 渗碳淬火 、 整体淬火 、 表面淬火 等。
10—25一般参数的闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式是 点蚀 ， 闭式硬齿面齿轮传动的主要失效形式是 断齿 ，开式齿轮传动的主 要失效形式是 磨损 ，高速重载齿轮传动，当润滑不良时最可能出 现的失效形式是 胶合 。
10—38 标准直齿圆柱齿轮传动，若传动比i，、转矩T1、齿宽b均 保持不变，试问在下列条件下齿轮的弯曲应力和接触应力各将发生 什么变化?
(1)模数m不变，齿数Z1增加； (2)齿数z1不变，模数m增大； (3)齿数zl增加一倍，模数m减小一半。
答：
F
2KT1 bmd1
YFaYSa
H
2KT1 bd12