东北大学机械设计习题及答案

第八章 机械设计概述一、判断题（正确 T，错误 F）1. 强度是指零件抵抗整体断裂、表面接触疲劳及塑性变形的能力。强度准则是零件设计中最基本的准则。 （ ）2. 变应力只能由变载荷产生。 （ ）3. 两接触的金属表面存在相对运动时，就会由于摩擦而产生磨损，因此磨损总是有害的。 （ ）4. 钢制零件采用热处理办法来提高其刚度是非常有效的。 （ ）5. 使零件具有良好的工艺性，应合理选择毛坯，结构简单合理，规定适当的制造精度和表面粗糙度。（ ）二、单项选择题1. 循环特性 时的应力是（ ） 。1rA 对称循环变应力 B 脉动循环变应力 C 非对称循环变应力 D 静应力2. 外形复杂，结构尺寸大，生产批量大的零件的毛坯宜采用（ ）加工工艺。A 铸造 B 锻造 C 焊接 D 轧制3. 两个等宽的圆柱体接触，其直径 ，弹性模量 ，则其接触应力值为（ ） 。21d21EA B C D 218214214. 合金钢对应力集中的敏感性比碳钢（ ） 。A 小 B 大 C 相等 D 不一定三、填空题1. 机械零件设计计算的最基本计算准则是_ 。2. 机械零件的主要失效形式有 _、_、_、_和_。3. 在静应力作用下，塑性材料的极限应力为_，脆性材料的极限应力为_。4. 在静载荷作用下的机械零件，不仅可以产生_应力，也可能产生_应力。5. 零件危险截面处的几何突变、截面尺寸的大小和表面状态等均影响零件的疲劳强度，因此，在机械零件的疲劳强度计算中，引入了_、_和_来 对材料的疲劳极限加以修正。四、简答题1. 试述机械零件的功能失效的含义，并举出两个例子。2. 简述机械零件的主要失效形式有哪些？主要计算准则有哪些？3. 试述机械零件的强度的含义，写出其一般表达式，并解释式中各变量的含义。4. 稳定变应力的五个基本参量指什么？若某零件所有最大应力 ，最小应力MPa30max，试求其他三个参量。MPa120min第九章 联接一、判断题（正确 T，错误 F）1. 三角螺纹比梯形螺纹效率高，自锁性差。 （ ）2. 受相同横向工作载荷的螺纹联接中，采用铰制孔用螺栓联接时的螺栓直径通常比采用普通螺栓2 / 48联接的可小一些。 （ ）3. 铰制孔用螺栓联接的尺寸精度要求较高，不适合用于受轴向工作载荷的螺栓联接。 （ ）4. 双头螺柱联接不适用于被联接件太厚，且需要经常装拆的联接。 （ ）5. 螺纹联接需要防松是因为联接螺纹不符合自锁条件 。 （ ）v6. 松螺栓联接只宜承受静载荷。 （ ）7. 紧螺栓联接在按拉伸强度计算时，将拉伸载荷增加到原来的 1.3 倍，这是考虑螺纹应力集中的影响。 （ ）8. 螺栓强度等级为 6.8 级，则该螺栓材料的最小屈服极限为 680 N/mm2。 （ ）9. 受轴向工作载荷的紧螺栓联接的剩余预紧力必须大于 0。 （ ）10. 平键是利用键的侧面来传递载荷的，其定心性能较楔键好。 （ ）11. 平键的截面尺寸是按照所在轴的直径选择的，如强度角和发现不行，则应加轴的直径以便加大键的截面尺寸。 （ ）12. 同一键联接采用两个平键时应 180布置，采用两个楔键时应 120布置。 （ ）13. 销联接只能用于固定联接件间的相对位置，不能用来传递载荷。 （ ）14. 花键联接中，花键的尺寸按所在轴径根据标准选择。 （ ）15. 采用过盈联接的轴和毂，即使载荷很大或有严重冲击，也不能与键配合使用。 （ ）二、单项选择题1. 用于联接的螺纹牙型为三角形，这是因为（ ） 。A 压根强度高，自锁性能好 B 传动效率高 C 防振性能好 D 自锁性能差2. 螺纹的牙型角为 ，螺纹中的摩擦角为 ，当量摩擦角为 ，螺纹升角伟为 ，则螺纹的自锁v条件为（ ） 。A B C D vv3. 用于薄壁零件联接的螺纹，应采用（ ） 。A 三角形细牙螺纹 B 梯形螺纹C 锯齿形螺纹 D 多线的三角形粗牙螺纹 4. 在受预紧力的紧螺栓连接中，螺栓危险截面的应力状态为（ ） 。A 纯扭剪 B 简单拉伸 C 弯扭组合 D 拉扭组合5. 当铰制孔用螺栓组联接承受横向载荷时，该螺栓组中的螺栓（ ） 。A 必受剪切力作用 B 必受拉力作用C 同时受到剪切和拉伸 D 即可能受剪切，也可能受挤压作用6. 在受轴向变载荷作用的紧螺栓联接中，为提高螺栓的疲劳强度，可采用的措施是（ ） 。A 增大螺栓刚度，减小被联接件刚度 B 减小螺栓刚度，增大被联接件刚度C 增大螺栓刚度，增大被联接件刚度 D 减小螺栓刚度，减小被联接件刚度7. 计算紧螺栓联接时的拉伸强度时，考虑到拉伸与扭转的复合作用，应将拉伸载荷增加到原来的（ ）倍。A 1.1 B 1.25 C 1.3 D 1.48. 在螺栓联接中，有时在一个螺栓上采用双螺母，其目的是（ ） 。A 提高强度 B 提高刚度 C 防松 D 减小每圈螺纹牙上的受力3 / 489. 在同一螺栓组中，螺栓的材料、直径和长度均应相同，这是为了（ ） 。A 受力均匀 B 便于装配 C 外形美观 D 降低成本10. 预紧力为 的单个紧螺栓联接，受到轴向工作载荷 作用后，螺栓受到的总拉力 （ ）pQFQ。FpA 大于 B 等于 C 小于 D 大于或等于11. 若要提高受轴向变载荷作用的紧螺栓的疲劳强度，可采用（ ） 。A 在被联接件间加橡胶垫片 B 增大螺栓长度C 采用精制螺栓 D 加防松装置12. 在螺栓联接设计中，若被联接件为铸件，则有时在螺栓孔处制作沉头座孔或凸台，其目的是（ ） 。A 避免螺栓受附加弯曲应力作用 B 便于安装C 为安装防松装置 D 为避免螺栓受拉力过大13. 有一单个紧螺栓联接，要求被联接件接合面不分离。已知螺栓与被联接件的刚度相同，螺栓的预紧力为 ，当对联接施加轴向载荷，使螺栓的轴向工作载荷 与预紧力 相等时，则（ ） 。pQFpQA 被联接件发生分离，联接失效 B 被联接件即将发生分离，联接不可靠C 联接可靠，但不能在继续加载 D 联接可靠，只要螺栓强度够，可继续加载14. 普通平键的剖面尺寸 通常根据（ ）从标准中选取。hbA 传递的转矩 B 传递的功率 C 轮毂的长度 D 轴的直径15. 普通平键联接工作时，键的主要失效形式为（ ） 。A 键受剪切破坏 B 键侧面受挤压破坏 C 剪切和挤压同时产生 D 磨损和键被剪断16. 采用两个普通平键时，为使轴与轮毂对中良好，两键通常布置成（ ） 。A 相隔 180 B 相隔 120130 C 相隔 90 D 在轴的同一目线上17. 平键 B2080 GB1096-79 中，2080 表示（ ） 。A 键宽轴径 B 键高轴径 C 键宽键长 D 键宽键高18. （ ）不能列入过盈配合联接的优点A 结构简单 B 工作可靠 C 能传递很大的转矩和轴向力 D 装配很方便19. （ ）宜用于盲孔或拆卸困难的场合。A 圆柱销 B 圆锥销 C 带有外螺纹的圆锥销 D 开尾圆锥销三、填空题1. 螺纹联接的自锁条件是_。2. 螺纹联接防松的实质是_。3. 在螺纹联接中，采用悬置螺母或环槽螺母的目的是_。4. 普通紧螺栓联接，受横向载荷作用，则螺栓受_应力和_应力。5. 平键联接中的静联接的主要失效形式为_，动联接的主要失效形式为_；所以，通常只进行键联接的_强度或_计算。四、简答题1. 螺纹联接有哪些基本类型？各适用于什么场合？2. 为什么螺纹联接常需要防松？按防松原理，螺纹联接的防松方法可分为哪几类？试举例说明。3. 提高螺栓联接强度的措施有哪些？4. 对于受轴向变载荷作用的螺栓，可以采用哪些措施来减小螺栓的应力幅？5. 联接的作用是什么？联接一般分为可拆联接和不可拆联接，何为可拆联接？何为不可拆联接？4 / 48对于可拆联接和不可拆联接分别举出三个例子。存在既能做成可拆联接，又能做成不可拆联接的联接形式吗？如果有，请举例。五、计算题1. 图示钢板用四个普通螺栓联接，螺栓许用拉应力为 ，允许传递的横向载荷 2N/m160，被联接件接合面的摩擦系数 ，可靠性系数 ，试求螺栓的最小直N210R2.f .Kf径。2. 图示为一圆锯片，锯片直径 ，用螺母将其夹紧在压板中间，若锯外圆的工作阻力m60D，压板和锯片间的摩擦系数 ，压板的平均直径 。可靠性系数4tF1.f 150D，许用应力为 ，试确定轴端螺纹小径。2.1fK2N/9R 2R /2 /2 题 1 图 题 2 图3. 有一气缸盖与缸体凸缘采用普通螺栓联接（如图所示） ，已知气缸中的压力在 02 MPa 之间变化，气缸内径 ，采用 24 个普通螺栓联接。为保证气密性要求，剩余预紧力m50D（F 为螺栓的轴向工作载荷） 。螺栓材料的许用拉伸应力 ，许用应力幅.Qp8 MPa120。选用铜皮石棉垫片，螺栓相对刚度 。设计此螺栓组联接。MPa2a 8.CFL4. 在图示的夹紧联接中，柄部承受载荷 ，轴径 ，在和到轴径中心的距离N20Qm6d，螺栓中心到轴径中心距离 ，轴与毂配合面之间的摩擦系数 ，可0Lm5l 150.f靠性系数 ，螺栓材料的许用拉伸应力 。试确定联接螺栓的最小直径。21.Kf 2/1题 3 图 题 4 图5. 某普通螺栓联接中，螺栓所受预紧力为 ，轴向工作载荷为 F，剩余预紧力为 ，螺栓总拉pQ/pQ力为 ，螺栓刚度为 ，被联接件刚度为 ， 。QLCFCL试分析：（1）画出受轴向工作载荷的紧螺栓联接工作时的力变形关系图。（2）在 F 和 不变的情况下，如何提高螺栓的疲劳强度？/p5 / 48（3）若 N， N，当 时， 当 时，80pQ0FFLC?QFLC?Q6. 图示为一螺栓组联接的两种方案，其外载荷 R，尺寸 a、 L 均相同， 。试分别计算各方案中受力最大螺栓所受横向载荷？并比较哪个方案好？m60a30L7. 已知轴和带轮的材料分别为钢和铸铁，带轮与轴配合直径 ，轮毂长度 ，m40dm70l传递的功率 ，转速 ，载荷有轻微冲击。试选择带轮与轴联接采用的 AkW10pminr970/型普通平键，并按一定的比例尺绘制联接横断面视图。六、结构题试找出图中螺纹联接结构的错误，说明其原因，并在图上改正。 （被联接件材料已知，联接件均为标准件）（a）普通螺栓联接 （b）螺钉联接 （c）双头螺柱联接 （d）紧定螺钉联接第十章 带传动和链传动一、判断题（正确 T，错误 F）1. 带传动由于工作中存在打滑，造成转速比不能保持准确。 （ ）6 / 482. V 带传动比平带传动允许较大的传动比和较小的中心距，原因是其无接头。 （ ）3. 一般带传动包角越大，其所能传递的功率就越大。 （ ）4. 由于带工作时存在弹性滑动，从动带轮的实际圆周速度小于主动带轮的圆周速度。 （ ）5. 增加带的初拉力可以避免带传动工作时的弹性滑动。 （ ）6. 在带的线速度一定时，增加带的长度可以提高带的疲劳寿命。 （ ）7. 带的离心应力取决于单位长度的带质量、带的线速度和带的截面积三个因素。 （ ）8. 链传动为啮合传动，所以其与齿轮传动一样，理论上瞬时角速度之比为常数。 （ ）9. 链传动平均转速比恒定，瞬时角速度比波动。 （ ）10. 一般链条的节数应为偶数，为了便于磨合、减小磨损，链轮齿数也应为偶数。 （ ）11. 链轮的齿数越大，链条磨损后节距增量就越小，越不容易发生跳齿和脱链现象。 （ ）二、单项选择题1. 普通 V 带传动是依靠（ ）来传递运动和动力的。A 带与带轮接触面之间的正压力 B 带与带轮接触面之间的摩擦力C 带的紧边拉力 D 带的松边拉力2. 带传动工作中张紧的目的是（ ） 。A 减轻带的弹性滑动 B 提高带的寿命C 改变带的运动方向 D 使带具有一定的初拉力3. 在其它条件相同的情况下，普通 V 带传动比平带传动能传递更大的功率，这是因为（ ） 。A 带与带轮的材料组合具有较高的摩擦系数 B 带的质量轻，离心力小C 带与带轮槽之间的摩擦是楔面摩擦 D 带无接头4. 中心距一定的带传动，小带轮上包角的大小主要由（ ）决定。A 小带轮直径 B 大带轮直径 C 两带轮直径之和 D 两带轮直径之差5. 设计 V 带传动时，为了防止（ ） ，应限制小带轮的最小直径。A 带内的弯曲应力过大 B 小带轮上的包角过小C 带的离心力过大 D 带的长度过长6. 带传动在工作时，假定小带轮为主动轮，则带内应力的最大值发生在带（ ） 。A 进入大带轮处 B 紧边进入小带轮处C 离开大带轮处 D 离开小带轮处7. 带传动在工作中产生弹性滑动的原因是（ ） 。A 带与带轮之间的摩擦系数较小 B 带绕过带轮产生了离心力C 带的弹性与紧边和松边存在拉力差 D 带传递的中心距大8. 链传动作用在轴和轴承上的载荷比带传动要小，这主要是因为（ ） 。A 链传动只用来传递较小的功率 B 链速较高，在传递相同功率时，圆周力小C 链传动是啮合传动，无需大的张紧力 D 链的质量大，离心力大7 / 489. 在一定转速下，要减轻链传动的运动不均匀和动载荷，应（ ） 。A 增大链节距和链轮齿数 B 减小链节距和链轮齿数C 增大链节距，减小链轮齿数 D 减小链节距，增大链轮齿数10. 链条的节数宜采用（ ） 。A 奇数 B 偶数 C 5 的倍数 D 10 的倍数11. 链传动张紧的目的是（ ） 。A 使链条产生初拉力，以使链传动能传递运动和动力B 使链条与轮齿之间产生摩擦力，以使链传动能传递运动和动力C 避免链条垂度过大时产生啮合不良D 避免打滑12. 为了限制链传动的动载荷，在链节距河小链轮齿数一定时，应限制（ ） 。A 小链轮的转速 B 传递的功率 C 传递的圆周力 D 传动比三、填空题1. 带传动工作时，由于存在_，主、从动轮的转速比不能保持准确。2. 带传动的有效圆周力为_之差，数值上应与带和带轮接触面上各点摩擦力的总和_。3. 带传动的主要失效形式为_和_。4. 带传动工作时，带中将产生_、_和_三种应力，其中_应力对带的疲劳强度影响最大。5. 链条长度以_表示，链传动设计链节数应选_数，当选奇数时，必须采用过渡链节联接，但此时会产生_。6. 在一般情况下，链传动的_传动比为常数，_传动比不为常数。四、简答题1. 在 V 带传动中，为什么要限制带的速度在 5 m/s25 m/s 范围内？2. 什么是 V 带传动的弹性滑动，它影响 V 带传动的什么性能？是否可以避免？3. 简要叙述在带拉力允许范围内怎样提高带的传动能力？用图示意 V 带在工作中应力沿带长是如何分布的？并指出最大应力点（设小带轮主动，顺时针） 。4. 链传动应该放在传动系统的哪一级上？5. 链传动设计中，链节距 p 的选择原则什么？第十一章 齿轮传动一、判断题（正确 T，错误 F）1. 一对传动齿轮，小齿轮一般应比大齿轮材料好，硬度高。 （ ）2. 一对传动齿轮若大小齿轮选择相同的材料和硬度不利于提高齿面抗胶合能力。 （ ）3. 闭式软齿面齿轮传动应以弯曲强度进行设计，以接触强度进行校核。 （ ）4. 齿面弯曲强度计算中，许用应力应选两齿轮中较小的许用弯曲应力。 （ ）5. 选择齿轮精度主要取决于齿轮的圆周速度。 （ ）8 / 486. 齿根圆直径与轴头直径相近的应采用齿轮轴结构。 （ ）7. 一对渐开线援助齿轮传动，当其他条件不变时，仅将齿轮传动所受载荷增为原载荷的 4 倍，其齿间接触应力亦将增为原应力的 4 倍。 （ ）二、单项选择题1. 一般开始齿轮传动的主要失效形式是（ ） 。A 齿面胶合 B 齿面疲劳点蚀 C 齿面磨损或轮齿疲劳折断 D 轮齿塑性变形2. 一对标准直齿圆柱齿轮，若 ， ，则这对齿轮的弯曲应力（ ） 。18z72A B C D 21F21F21F21F3. 对于齿面硬度 的闭式钢制齿轮传动，其主要失效形式为（ ） 。HS350A 轮齿疲劳折断 B 齿面磨损 C 齿面疲劳点蚀 D 齿面胶合4. 一减速齿轮传动，小齿轮 1 选用 45 号钢调质；大齿轮选用 45 号钢正火，它们的齿面接触应力（ ） 。A B C D 21H2H21H21H5. 在直齿圆柱齿轮设计中，若中心距保持不变，而增大模数 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 弯曲与接触强度均可提高 D 弯曲与接触强度均不变6. 为了提高齿轮传动的接触强度，可采用（ ）的方法。A 采用闭式传动 B 增大传动中心距 C 减少齿数 D 增大模数7. 轮齿弯曲强度计算中的齿形系数 与（ ）无关。FaYA 齿数 B 变为系数 C 模数 D 斜齿轮螺旋角8. 一对圆柱齿轮，通常把小齿轮的齿宽做的比大齿轮宽一些，其主要原因是（ ） 。A 为使传动平稳 B 为了提高传动效率 C 为了提高齿面接触强度 D 为了便于安装，保证接触线长9. 一对圆柱齿轮传动中，当齿面产生疲劳点蚀时，通常发生在（ ） 。A 靠近齿顶处 B 靠近齿根处 C 靠近节线的齿顶部分 D 靠近节线的齿根部分10. 以下（ ）种做法不能提高齿轮传动的齿面接触承载能力。A d 不变而增大模数 B 改善材料 C 增大齿宽 D 增大齿数以增大 d11. 齿轮传动中引起附加动载荷、产生振动、冲击的主要原因是（ ） 。A 齿形误差 B 周节误差 C 基节误差 D 中心距误差12. 设计齿轮传动时，若保持传动比 i 和齿数和 不变，而增大模数 m，则齿轮的（ 21z） 。A 弯曲强度和接触强度均提高 B 弯曲强度不变，接触强度提高C 弯曲强度和接触强度均不变 D 弯曲强度提高，接触强度不变三、填空题1. 在齿轮传动中，齿面疲劳点蚀是由于_反复作用引起的，点蚀通常首先出现在_。2. 在齿轮传动设计中，影响齿面接触应力的主要几何参数是_和_，而影响极限接触应力的主要因素是_和_。3. 在直齿圆柱齿轮强度计算中，当齿面接触强度已足够，而齿根弯曲强度不足时，可采用下列措施_；_；_来提高弯曲强9 / 48度。4. 一对外啮合斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件是_；_；_。四、简答题1. 试写出齿轮传动的主要失效形式有哪些？2. 简单阐述开式、闭式齿轮传动的失效形式及相应的设计准则是什么？3. 载荷系数 K 由哪几部分组成？各考虑什么因素的影响？4. 为什么设