机械设计期末总复习

河北工业大学

机械设计基础

第一章机械设计概论

复习思考题

1.机械设计的基本要求包括哪些方面？

2.机械设计的一般程序如何？

3,对机械零件设计有哪些一般步骤？

4、对机械零件设计有哪些常用计算准则？

5.对机械零件材料的选择应考虑哪些方面的要求？

习题

1.何谓机械零件的失效？何谓机械零件的工作能力？

2.机械零件常用的计算准则有哪些？

第二章机械零件的强度

复习思考题

1.静应力与变应力的区别？静应力与变应力下零件的强度计算有

何不同？

2,稳定循环变应力的种类有哪些？画出其应力变化曲线，—并分别写

出最大应力。max、最小应力。min、平均应力。m、应力幅oa与应

力循环特性Y的表达式。

3,静应力是否一定由静载荷产生？变应力是否一定由变载荷产

生？

4.机械零件疲劳破坏的特征有哪些？机械零件疲劳强度与哪些因

素有关？

5、如何由。、。。和。s三个试验数据作出材料的简化极限应力

图？

6•相对于材料，影响机械零件疲劳强度的主要因素有哪些？综合影

响因素K。的表达式为何？如何作零件的简化极限应力图？

7、应力集中、零件尺寸和表面状态是否对零件的平均应力。m和

应力幅均有影响？

8、按Hertz公式，两球体和圆柱体接触时的接触强度与哪些因素

有关？

习题

1.某材料的对称循环弯曲疲劳极限MPa。取循环基数N0=5X

106,m=9,试求循环次数N分别为7000、25000、62000次时的有限

寿命弯曲疲劳极限。

2.已知材料的机械性能为。s=260MPa,o-1=170MPa,c=0.2,试

绘制此材料的简化根限应力线图。

3.圆轴轴肩处的尺寸为：D=54mm,d=45mm,r=3mmo如用上题中的

材料，设其强度极限B=420MPa,试绘制此零件的简化极限应力线图，

零件的B。=Bq=1o

4.如上题中危险剖面上的平均应力。m=20MPa,应力幅oa=30MPa,

试分别按①=C,②。m=C,求出该载面的计算安全系数Sea。

第三章摩擦、磨损与润滑

复习思考题

1.滑动摩擦为哪几种类型？各有何特点？

2,典型的磨损分哪三个阶段？磨损按机理分哪几种类型？

3.润滑油和润滑脂的主要性能指标有哪些？

4.什么是流体的粘性定律？

5,粘度的常用单位有哪些？影响粘度的主要因素是什么？如何

影响？

6、流体润滑有哪些类型？各有何特点？

习题

1.根据摩擦面间存在润滑剂的状况，滑动摩擦分为哪几种？

2.获得流体动力润滑的基本条件是什么？

评价润滑脂和润滑油性能的指标各有哪几个？

第四章螺纹联接和螺旋传动

复习思考题

1.受横向转矩的螺栓组采用较制孔时，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，。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QP比一股值提高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QP过小后果是什

么？预紧力QP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？

Mmm)

2.如图所示支承杆用三个M12较制孔螺栓联接在机架上，（较孔直

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。

s=600MPa,取剪切安全系数nr=2.5）。

3.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KS=1.2,若联轴器传递

扭矩为150N・m,试求螺栓螺纹小径。（螺栓[o]=120MPa）

第五章键、花键、无键联接及销联接

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。

©对轴强度削弱小；②工艺性,美、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

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。

第六章钟接、焊接与胶接

复习思考题

1.按工作要求钟缝分哪些类型？

2,常用焊接方法有哪些？焊缝的类型有哪些？

3、胶接接头应如何设计？如何选择粘胶剂？

第七章带传动

复习思考题

1.带传动正常工作时，小带轮上的滑动角小带轮的包角0

①大于；②小于；③小于或等于；④大于或等于。

2•设计中限制小带轮的直径D1^D1min是为了。

①限制带的弯曲应力；②限制相对滑移量；③保证带与轮面间的摩

擦力；④带轮在轴上安装需要。

3,带传动的设计准则是。

①保证带具有一定寿命；②保证带不被拉断；③保证不发生滑动情

况下，带又不被拉断；④保证传动不打滑条件下，带具有一定的疲劳强

度。

4.在相同的条件下，为什么三角胶带比平型带的传动能力大？

5、带传动为什么要限制其最小中心距？

6.在三角胶带传动中，为什么一般推荐使用的带速vW25m/s?

7、带传动的弹性滑动是什么原因引起的？它对传动的影响如何？

8、带传动的打滑经常在什么情况下发生？打滑多发生在大轮上还是

小轮上？刚开始打滑时，紧边拉力松边拉力有什么关系？

9、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？

习题

1.V带传动传递的功率P=7.5kW,平均带速v=10m/s,紧边拉力是

松边拉力的两倍（F1=2F2）。试求紧边拉力F1,有效圆周力Fe和预紧

力F0。

2.V带传动传递的功率P=5kW,小带轮直径D1=140mm,转速

n1=1440r/min,大带轮直径D2=400mm,V带传动的滑动率&=2%,①

求从动轮转速n2；②求有效圆周力Feo

3.C618车床的电动机和床头箱之间采用垂直布置的V型带传动。

已知电动机功率P=4.5kW,转速n=1440r/min,传动比i=2.1,二班制

工作，根据机床结构，带轮中心距a应为900mm左右。试设计此V带

传动。

第八章链传动

复习思考题

1,链传动设计中限制小链轮齿数不小于9齿是为了。

①防止脱链现象；②防止小链轮转速过高；③提高传动平稳性；④

保证链轮轮齿的强度。

2.链传动中当其它条件不变的情况下，传动的平稳性随链条节距P

的。

①减小而提高；②减小而降低；③增大而提高；④增大而不变。

3.链传动中合理的链条长。

①应等于奇数倍链节距；②应等于偶数倍链节距；③可以为任意值;

④按链轮齿数来决定

4.链传动为何小链轮齿数Z1不宜过少？而大链轮齿数Z2又不宜过

多？

5.影响链传动不平稳的因素有哪些？

6、链传动有哪几种主要的失效形式？

习题

一链式运输机驱动装置采用套筒滚子链传动，链节距p=25.4mm,

主动链轮齿数z1=17,从动链轮齿数z2=69,主动链轮转速

n1=960r/min,试求：

(1)链条的平均速度v；

(2)链条的最大速度Umax和最小速度/min；

(3)平均传动比i。

第九章齿轮传动

复习思考题

1.锥齿轮弯曲强度计算中的齿形系数YFa应按确定：

①max｛［。］HI,［O］H2｝；②min｛［o3｝；③［。］用；④［。］也

2.由直齿和斜齿圆柱齿轮组成的减速器，为使传动平稳，应将直齿

圆柱齿轮布置在。

①高速级；②低速级；③高速级或低速级；④哪一级，无法判断。

3、齿轮传动中，当齿轮分度圆直径不变时，将模数加大，其接触疲

劳强度将，弯曲强度将。

①提高；②降低；③不变；④无法判明变动情况。

4.一对齿轮啮合传动时，大、小齿轮上齿面的接触应力。

①。H1=0H2；②。H1>0H2；(§)OH1<°H2；④不能判明大小关系。

5,开式齿轮传动中，保证齿根弯曲应力。F〈［O］F,主要是为了避

免齿轮的失效。

①轮齿折断；②齿面磨损；③齿面胶合；④齿面点蚀。

6.在齿轮传动中，提高其抗点蚀能力的措施之一是。

①提高齿面硬度；②降低润滑油粘度；③减小分度圆直径；④减少

齿数。

k在齿轮传动中，为减少动载，可采取的措施是。

①改用好材料；②提高齿轮制造精度；③降低润滑油粘度；④加大

模数。

8、在齿轮传动中，为改善齿端偏载现象，可采取的措施之一

是。

①增加齿宽；②将齿轮轮齿作成鼓形齿；③把齿轮悬臂布置；④加

大齿面硬度。

9、在齿轮传动的载荷计算中，为什么要引入动载荷系数Kv?

Kv与哪些因素有关？

10、为提高齿面的抗点蚀能力，试至少举出三种办法。

11.为提高齿轮轮齿抵抗弯曲折断的能力，试至少举出三种措施。

12、在齿轮传动中，为减少动载荷，试至少举出三种措施。

13、在齿轮传动中，为减轻齿轮的齿端偏载，试至少举出三种措施。

习题

1.齿轮传动主要有哪几种失效？

2.齿轮传动强度计算中引入的载荷系数K考虑了哪几方面的影

响？分别加以说明。

3.图示为蜗杆、齿轮传动装置。右旋蜗杆।为主动件，为使轴n、

m上传动件的轴向力能相抵消，试确定：

（D蜗杆的转向1；

（2）一对斜齿轮3.4轮齿的旋向；

（3）用图表示轴n上传动件的受力（用各分力表示）情况。

4.图示两级斜齿轮传动，已知第一对齿轮：z1=20,z2=40,

mn1=5mm,°；第二对齿轮；z3=175z4=52,mn2=7mmo今使轴H

上传动件的轴向力相互抵消，试确定：

（1）斜齿轮3.4的螺旋角82的大小及轮齿的旋向；

（2）用图表示轴H上传动件的受力情况（用各分力表示）。

第十章蜗杆传动

复习思考题

1,磨削时没有理论误差精度较高的普通圆柱蜗杆是

①延伸渐开线蜗杆；②渐开线蜗杆；③阿基米德蜗杆；④圆弧面蜗

2.标准蜗杆传动的中心距计算公式应力

①

a=+z2)»+z?）；

③

a+z2)»

3.蜗杆蜗轮啮合面间的滑动速度Va与蜗杆的圆周速度V1之间有如

下关系

①Va=%;②；Va>Vi;③VaV%;④Va与%没关系

4.蜗杆传动的主要失效形式是

①齿面疲劳点蚀；②齿根的弯曲折断；③齿面的胶合和磨损；④齿

面的塑性变形

5.蜗杆传动的油温最高不应超过

①30℃；②50℃；③80C；@120℃

6.其他条件相同时，若增加蜗杆头数，则滑动速度

①增加；②减小；③保持不变；④不一定

7、蜗杆传动为什么要引入直径系数q?

8、蜗杆的热平衡核算不满足要求时可采取哪些措施。

习题

1.闭式蜗杆传动为什么要进行热平衡计算？

2.试分析图示蜗杆传动中各轴的回转方向、蜗轮轮齿的螺旋线方向

及蜗杆、蜗轮所受各力的作用位置及方向(用各分力表示)。

3.图中所示为手动绞车。已知：m=8,q=8,z1=1,z2=40,

D=200mmo问:

(1)欲使重物W上升1m,手柄应转多少转？转向如何？

(2)若当量摩擦系数fv=0.2,该传动啮合效率n1是多少？该机构

能否自锁？

第十一章轴

复习思考题

1.轴上零件的轴向定位方法有哪些？

2•自行车的前轴是。

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.轴的强度计算公式中a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deA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。

第十二章滑动轴承

复习思考题

1.滑动轴承的宽径比B/d愈小，则。

①轴承温升愈大；②摩擦功耗愈小；③承载能力愈大；④端泄

愈小。

2.流体动压润滑地承进行P、v、Pv的验算是因为。

①启动时属于液体润滑状态；②运行时属于液体润滑状态：③运行时会发生金属过

度磨损；④启动时会发生金属过度磨损。

3.影响流体动力润滑后滑动轴承承载能力因素有：

①轴承的直径；②宽径比B/d；③相对间隙；④轴承包角

4.流体动力润滑轴承在稳定运转工作时，油膜不致被破坏的条件是

什么？

5.流体动压轴承的工作过程可分为哪三个阶段？

6、向心滑动轴承有哪几种结构类型？

7、简要说明设计非液体摩擦向心滑动轴承时，计算p、V值是解决

了什么问题？

8、试分析滑动轴承相对间隙的大小对承载能力有什么影响？

9、试说明单油楔圆柱形流体动压滑动轴承的工作过程如何？并绘

图说明其轴颈中心位置的变化。

10、形成流体动压润滑的基本条件是什么？

习题

1.非全液体润滑滑动轴承验算p、v、pv三项指标的物理本质是什么？

为什么液体动力润滑滑动轴承设计时首先也要验算此三项指标？

2.某不安全液体润滑径向滑动轴承，已知：轴径直径d=200mm,轴承

宽度B=200mm,轴颈转速n=300r/min,轴瓦材料为ZCuSn10P1,试

问它可以承受的最大径向载荷是多少？

第十三章滚动轴承

复习思考题

1.向心推力滚动轴承承受轴向载荷的能力是随接触角的增大

而。

①增大；②减小；③不变；④不一定

2.典型的滚动轴承由哪四部分组成？

3,什么是滚动轴承的接触角？

4.滚动轴承最常见的失效形式是什么？

5,安装滚动轴承时为什么要施加预紧力？

6,增加滚动轴承刚度的办法有哪些？

7、什么是轴承的寿命？什么是轴承的额定寿命？

8、为什么向心推力轴承必须成对安装使用？

9、什么是滚动轴承的当量动载荷P?P应如何计算？

10、轴向载荷是如何影响角接触滚动轴承滚动体的载荷分布的？

11.滚动轴承的支承形式有哪些？各有何特点？

12、选择滚动轴承配合的原则有哪些？

习题

1.试说明下列各轴承的内径有多大？哪个轴承的公差等级最高？

哪个允许的极限转速最高？哪个承受径向载荷能力最大？哪个不能

承受径向载荷？

6208/P2・30208、5308/P6.N2208

2.设某斜齿轮轴根据工作条件在轴的两端