机械设计习题

机械设计习题集目录第一章绪论一、分析与思考题第二章机械零件的工作能力和设计准则一、分析与思考题二、选择与填空题第三章机械零件的疲劳强度一、分析与思考题二、设计计算题第四章摩擦、磨损及润滑概述一、分析与思考题第五章螺纹联接和螺旋传动一、分析与思考题二、选择与填空题三、设计计算题四、结构分析题第六章键、花键、无键联接和销联接一、分析与思考题二、选择与填空题三、设计计算题四、结构设计与分析题第七章带传动一、分析与思考题二、选择与填空题三、设计计算题第八章齿轮传动一、分析与思考题二、选择与填空题三、计算题(一)五、计算题(二)第九章蜗杆传动一、分析与思考题二、选择题与填空题三、设计计算题第十章链传动一、分析与思考题二、选择题三、计算题第十一章轴一、分析与思考题二、选择题与填空题三、设计计算题第十二章滑动轴承一、分析与思考题二、选择与填空题三、设计计算题第十三章滚动轴承一、 分析与思考题二、 选择与填空题三、 设计计算题第十四章 联轴器和离合器一、 分析与思考题二、 选择与填空题三、 设计计算题第十五章 弹 簧一、 分析与思考题二、 选择与填空题三、 设计计算题自测题（一）自测题（二）第一章 绪 论一、 分析与思考题1–1 机械设计的内容和一般程序是什么？其各阶段大致需要完成哪些任务？1-2 什么是零件?什么是构件?什么是部件?1-3 为什么说机械零件是组成机器的基本要素？根据什么原则把机械零件划分为通用零件和专用零件？什么叫做一般尺寸和参数的通用零件？1-4 试述机械零件设计的一般步骤。

1–5 机械零件的主要失效形式有哪些？什么是机械零件的工作能力？工作能力准则有哪些？1-6 何谓工作载荷、名义载荷和计算载荷？名义载荷与计算载荷有何关系？1-7 降低机器成本主要有哪些措施？1-8 何谓机械零件的失效？何谓机械零件的工作能力？第二章 机械零件的工作能力和设计准则一、 分析与思考题2-1 什么是机械零件的失效？机械零件的主要失效形式有那些？试结合日常接触的机械举出其中几种零件的失效形式并分析其原因。

2-2 安全系数选择时应该考虑那些方面的因素？2-3 什么是静载荷、变载荷，静应力和变应力？试举出两个机械零部件在工作时受静载荷作用而产生变应力的例子。

2-4稳定循环变应力的σmin ，σmax ，σa ，σm ，γ五个参数分别代表什么？试列出根据已知零件的σmin ，σmax 计算σa ，σm 及γ的公式。

2-5 怎样区分表面挤压应力和表面接触应力？试说明两圆柱体接触应力计算公式σHmin = L F n π221121/)1(/)1(/1/122E E μμρρ-+-±∙中各符号的意义。

二、 选择与填空题2-6 安全系数选择时，应考虑_______、_______、和_______三方面因素。

2-7 材料的无限寿命是指_______下的寿命，其有限寿命是指在_______下的寿命。

2-8 机械零件的应力集中系数仅对_______有影响，对_______没有影响。

2-9 一般说，机械零件的表面精读越_______，应力集中越严重；表面硬度越_______，疲劳强度越低。

2-10 图示某旋转轴直径d=80mm ，受径向力F=2Kn,跨距L=2m 。

试计算A 点的最大、最小弯曲正应力max σ、min σ，应力幅ασ，平均应力m σ和循环特征系数r ，并画出其变应力图谱。

第三章 机械零件的疲劳强度一、 分析与思考题3-1 试述金属材料的疲劳断裂过程。

3-2 试根据材料的疲劳曲线（σ-N 曲线），说明什么叫循环基数N 0，条件疲劳极限σrN 和疲劳极限σr ，并根据疲劳曲线方程导出σrN 的计算式。

3-3 影响机械零件疲劳强度的主要因素有哪些？原因是什么？为什么影响因素中的K σ、εσ、β只对变应力的应力幅部分有影响？3-4如何绘制考虑K σ、εσ和β影响的极限应力图？它有何用途？二、设计计算题3-5 某合金钢材制成的零件，其材料性能为：$MPa s 800=σ,MPa 4501=-σ,3.0=σψ。

已知工作应力为MPa 80min -=σ，MPa 280max =σ，应力变化规律为r=常数，弯曲疲劳极限的综合影响系数62.1=σK 。

若设计安全系数是 S=1.3，并按无限寿命考虑，试用解析法校核该零件是否安全。

3-8 某试件材料的应力循环基数N 0＝6105⨯次，σ-1＝170Mpa ，m ＝9。

试问：当工作应力σN ＝300Mpa 时，试件寿命为多少？绘制试件的lg σ—lgN 图。

3-9 某零件材料在N 0＝6105⨯次时，σ-1＝300Mpa ，m ＝9。

若零件在σ1＝500Mpa 下工作n 1＝410次，在σ2＝400Mpa 下工作n 2＝4104⨯次。

试问：若又在σ3＝350Mpa 下工作，允许工作多少次？$第四章 摩擦、磨损及润滑概述一、 分析与思考题4-1 试述摩擦，磨损，润滑对现代机器设计有何意义？4-2 各种磨擦（润滑）状态与摩擦系数及摩擦特性曲线有何关系？4-3 在工程中，常用金属材料副的摩擦系数是如何得来的?4-4 零件的正常磨损分为几个阶段？每阶段各有何特点？4-5 润滑油，润滑脂各有何主要性能指标？如何理解粘度的概念？4-6 润滑油常用的粘度单位有几种？彼此之间如何换算？压力，温度对粘度有何影响？第五章 螺纹联接和螺旋传动一、分析思考题5-1 螺母材料选择与螺栓有何不同？为什么？5-2 为什么螺纹联接常需要防松？防松的实质是什么？有哪几类防松措施？5-3 在螺栓联接中，螺纹牙间载荷分布为什么会出现不均匀现象？常用哪些结构形式可使螺纹牙间载荷分布趋于均匀？5-4 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? 5-5 简述提高螺纹联接强度的四种措施：5-6 试述螺纹升角ψ和牙型角α与联接的自锁性和传动的效率之间的关系。

5-7 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）。

5-8 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?5-9 滚动螺旋传动与滑动螺旋传动相比较，有何优缺点?二、选择与填空题5-10 普通螺纹的公称直径指的是螺纹的__________，计算螺纹的摩擦力矩时使用的是螺纹的_______，计算螺纹危险截面时使用的是螺纹的_______ 。

5-11 若螺纹的直径和螺纹副的摩擦系数一定，则拧紧螺母时的效率取决于螺纹的__________和__________。

5-12 紧螺栓联接受轴向外载荷。

假定螺栓的刚度Cb与被联接件的刚度Cm相等，联接的预紧力为F0，要求受载后接合面不分离，当外载荷F等于预紧力F0时，则_______________。

(1)被联接件分离，联接失效 (2)被联接件即将分离，联接不可靠 (3)联接可靠，但不能继续再加载 (4)联接可靠，只要螺栓强度足够，还可以继续加大外载荷F5-13 螺栓的材料性能等级标成6.8级，其数字6.8代表_______ 。

(1)对螺栓材料的强度要求； (2)对螺栓的制造精度要求；(3)对螺栓材料的刚度要求； (4)对螺栓材料的耐蚀性要求。

三、设计计算题5-14 图示螺栓连接中采用2个M20的螺栓，其许用拉应力为[σ]=160Mpa，被连接件结合面的摩擦系数μ=0.2，若考虑摩擦传力的可靠系数f k=1.2，试计算该连接允许传递F。

的静载荷Q图5—3—15-15 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，螺栓材料的屈服极限σs=600MPa，取剪切安全系数nτ=2.5）。

图5—3—25-16 图示一圆盘锯片用一个20M 的螺纹联接夹紧，锯片和锯盘的摩擦系数15.0=s u ，螺纹轴的许用拉应力[]MPa 144=σ，若切削力N F 1280=，螺栓强度是否足够？（可靠性系数2.1=f k ，mm d 294.171=）图5—3—35-17 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 ）图5—3—45-18 如图所示的气缸盖连接中，已知：气缸中的压力在0到1.5MPa 间变化，气缸内径D=250mm ，螺栓分布圆直径0D =346mm ，凸缘与垫片厚度之和为50mm 。

为保证气密性要求，螺栓间距不得大于120mm 。

试选择螺栓材料，并确定螺栓数目和尺寸。

图5—3—5四 结构分析题5-19 请指出图5—4—1所示结构错误或设计不合理的地方，并改正。

图5—4—1第六章 键、花键、无键联接和销联接一、分析与思考题6-1 如何选取普通平键的尺寸b×h×L ？它的公称长度L 与工作长度l 之间有什么关系？ 6-2 平键和楔键在结构和使用性能上有何异同？为何平键使用较广？6-3 花键联接和平键联接相比有哪些优缺点？6-4 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? 6-5 花键联接的主要失效形式是什么?如何进行强度计算?6-6 销有哪几种类型?各用于何种场合?销联接有哪些失效形式?6-7 铆钉联接的破坏形式有哪些?怎样校核铆缝的强度?6-8 过盈联接的承载能力是由哪些因素决定的?二、 选择与填空题6-9 当轴作单向回转时，平键的工作面为 ；花键的工作面为 ；半圆键的工作面为 ；楔键的工作面为 ；切向键的工作面为 。

（a . 上、下两面； b . 上表面或下表面； c . 一侧面； d . 两侧面）6-10下列各种键的失效形式：普通平键为 ；导向平键为 ；滑键为 ；钩头楔键为 ；切向键为 。

（a . 剪断； b . 压溃 ； c . 磨损； d . 胶合）三、设计计算题6-11 有一公称尺寸Z D d b -⨯⨯为840367-⨯⨯的45钢矩形花键，齿长80 mm l =，经调质处理，使用和制造条件中等，能否用来传递11600 N m T =⋅的转矩？6-12 某减速器输出轴上装有连轴器，用图6-3-1所示A 型平键联接。

已知输出轴直径为60 mm ，输出转矩为1200 N·m ，键的需用挤压应力为150 MPa,，试求所需销钉的直径d 。

图6-3-1四、结构设计与分析题6-13 改正下列错误结构并说明理由。

6-4-1图示普通平键联接6-4-2图示楔键联接6-4-3图示双键联接7-4 V 带传动的主要失效形式是什么？单根V 带所能传递的效率是根据什么准则确定的？7-5 在V 带传动设计中，为什么要限制带的根数？限制条件如何？7-6 为了避免带打滑，将带轮和带接触的工作表面加工粗糙些，以增大摩擦，这样解决是否合理？为什么？7-7 带传动为什么必须安装张紧装置？常用的张紧装置有哪些？二、选择与填空题7-8 V 带传动的中心距和小带轮的直径一定时，若增大传动比，则带在小带轮上的包角将_______，带在大带轮上的弯曲应力将________。