机械设计习题集第九版(宁夏理工学院)

机械设计测试题

1.变应力可由 产生，变应力特性可用 等五个参数中的任意两个来描述。

2.一优质碳素结构钢零件，其σs=280N/mm2，σ-1=250N/mm2。承受工作变应力σ

max

=155N/mm2 ，σ

min

=30N/mm2 。零件的有效应力集中系数kσ =1.65 ,ε

σ

=0.81

β=0.95,Φσ=0.3 。如取安全系数【S]=1.5。校核此零件的强度是否足够。 3.什么叫静载荷、变载荷、静应力和变应力？试举出一个机械零件在工作时受静载荷作用而产生变应力的例子。

4.通常典型的应力变化规律有哪几种？绝大多数转轴中的应力状态属于哪一种？机械零件的设计准则有哪些?

5.何谓应力零件的静强度、疲劳强度影响是否相同？

一钢制轴类零件受非对称循环稳定变应力作用，已知：最大工作应力σ

max

=250Mpa ，最小工作应力，σ

σ

min

= -100MPa，有效应力集中系数kσ =1.5，绝对

尺寸系数 ε

-1

=0.82，表面状态系数β=1,材料的σb=820MPa,σs=650MPa，σ

=460MPa,σ 0=700MPa8平均应力折算系数Φσ=0.31。试计算零件的静强度安全系

数和无限寿命时的疲劳安全系数。

6.绘图说明对称应力和一般循环应力、脉动循环应力和一般循环应力的σ

max

min、

σ

、σa、σm，并说明r值的定义。

7.采用螺纹联接时，若被联接件的厚度较大，且材料较软，强度较低，但不需要经常拆卸的情况下，一般宜采用（ ）。

A、螺栓联接 B、螺钉联接 C、螺柱联接 D、坚定螺钉联接 9.温度升高时，润滑油的粘度（ ）。

A、随之升高 B、随之降低 C、保持不变 D、可能升高也可能降低

9、指出下列零件的主要失效形式:联接受横向工作载荷的普通螺栓 ；普通平键联接 。 9.螺纹的螺旋升角愈小，螺纹的自锁性能力 。 10.螺纹的公称直径是指它的（ ）。

A、外径d B、中径d2 C、内径d1 12.联接螺纹常采用（ ）。

A、三角螺纹 B、矩形螺纹 C、梯形螺纹 D、锯齿形螺纹 13.图11-11所示一悬臂梁采用四个普通螺栓固定在立柱上，悬臂梁与立柱接触面间的摩擦系数f=0.15,试问：

（1)单个螺栓所需的预紧力是多少？（可靠性系数K=1.2）？

（2）该方案的螺栓布局是否合理？提出

φ100500P=2KN一种改进方案并作定量分析。 14.简述螺栓联接的基本类型和适用的场合。 图11-11 15.受轴向力紧螺栓联接的螺栓刚度为C1=400000N/mm,被联接件刚度为C2=1600000N/mm,螺栓所受预紧力F’=4000。要求： （1）按比例画出螺栓与被联接件变关系图（比例自定）

’。 （2）用计算法求出螺栓所受的总拉力F0和剩余预紧力F’

16. 如图11-12所示，一牵曳钩用2个M10（d1=8.376mm)的普通螺栓固定在机体上，已知接合面间的摩擦系数f=0.15,可靠必系数Kf=1.2，螺栓材料的机械性能等级为6.6级，需用安全系数【S]=3，试计算该螺栓组连接允许的最大牵引力Rmax=?

300FQ牵引力R150

150 图11-12 图11-13

17.图11-13所示螺栓组连接，FQ=4000N。问：四个 铰制孔用螺栓所受的剪力是否相等？若相等，求出各螺栓所受剪力；若不相等，指出哪个螺栓所受剪力最大。

18、如图11-14所示，有一轴承座，由4个螺栓联接，每个螺栓上的预紧力F

‘

=8000N ，被联接件刚度为螺栓刚度的5倍（5C1=C2），试求：（1）接全面不产生

间隙时，轴承座上能承受的极限载荷Q。（2）螺栓直径d1(螺栓许用应力【σ】=140MPa）。

Q 图11-14 图11-15

18.一钢板用4个普通螺栓与立柱相连接，其结构尺寸如图11-15所示。钢板悬臂梁端作用一载荷FP=20KN，接合面间的摩擦系数f=0.16,可靠性系数KF=1.2,螺栓材料的许用拉伸应力【σ】=120MPa，试计算螺栓组螺栓的小径d1。

19.一块钢板用4个普通螺栓固定在支架上，螺栓布置有（a) (b)两种方案，如图11-16所示。已知：螺栓材料为Q235，[σ]=95MPa，接合面间摩擦系数f=0.15，可靠必系数KF=1.2,载荷F∑=12000N，尺寸l=400mm,a=100mm.

(1).试用数值计算结果分析（a) ( b)两种方案哪种螺栓布置更合理？ (2)按照上述螺栓合理的布置方案，确定螺栓直径。

2a2al2a2al

（a） 图11-16 (b)

21.如图11-17所示，某螺栓连接的预紧力为QP=15000N，测得此时螺栓伸长 λb=0.1mm .连接件缩短λm=0.05mm。在交变轴向工作载荷作用下，如要求残余预紧力不小于9000N，试求：（1）所允许交变轴向工作所总载荷的最大值。 22.如图11-18所示，螺栓与被连接件的所受总载荷的最如图所示，用四个普通螺栓将一悬臂梁固定在立墙上的两个夹板间，已知载荷P=1000N,图中尺寸a=50mm,L=500mm.钢板间摩擦系数fe=0.15，连接可靠系数Kn=1.2,螺栓的许用拉

应力【σ】=360MPa，试选择螺栓直径d.

Pa力（N)210001800015000120009000aLλb=0.1λm=0.05O变形（mm) 图11-17 图11-18 注表：

普通螺纹公称直径 第一直径5 系列 小径（mm) 4.134 4.917 6.647 8.376 10.10 13.835 17.29 ... 6 8 10 12 16 20 ... 23、平键的横截面积尺寸根据-（ ）确定。 A、转矩大小 B、轴上零件的直径 C、轴的直径 D、轴上零件的轮毂长度 24平键工作时，依靠 传递扭矩。 25.轴上的键槽通常采用 加工方法获得。

26.判断题：一个平键联接能传递的最大扭矩为T，则安装一对平键能传递的最大扭矩为2T。

27.键连接中，导向平键主要用于 连接，其工作面

e ,X=1,Y=0,A/R>e,X=0.4,Y=1.6,n1=5000r/min,S=R/2Y.

17、如图10-15所示，一轴上装有一对6313型深沟球轴承，左端轴承1双向固定，有端轴承2采用游动式，轴承所受的径向载荷分别为R1=5500N,R2=6500N，轴还受到轴向载荷FA=3000N，轴的转速n=1250r/min运转时有轻微冲击fd=1.2,ft=1,C=72200N,C0=56500N预期寿命Lh≥5000h分析该轴承是否可用？ A/C0 e A/R≤e X 0.028 0.056 0.048 0.28

18、如图10-16所示，一对圆锥滚子轴承30209“面对面”安装，两轴承的径向支反力分别为R1=6000N,R2=3000N，

1 A/R>e X 0.56 Y 1.99 1.71 Y 0 0.22 0.26 1 1.55 轴上两齿轮的轴向力分别为

FAFa1=2500N,Fa2=1000N，轴的转速n=1000r/min，冲击载荷系数

2fd=1.2，力矩载荷系数fm=1或1.5，轴承工作温度低于120℃，试求轴承的寿命L10h。

注（1）30209轴承的参数为C=64200N,Y=1.5. （2）派生轴向力S=R/2Y（3）轴向力影响判定系数e=0.4 （4）当A/R≤e时X=1,Y=0，当A/R>e时,.X=0.4,Y=0.5.

R2R1Fa2Fa2R1R2

19、检修某一机器时，发现如图10-40所示小锥齿轮轴系的一对7311AC轴承已损坏，欲更换，但库存中无该型号的轴承，而只有30311轴承，两轴承基本外形尺寸相同。若要求原轴承继续工作的预期寿命为Lh=40000h，试问30311轴承能否替换，是否满足其寿命要求（通过计算判断替换够轴承的使用寿命是否满足要求）？ 轴承代号 C(kN) Fa/R≤e X Y 7311AC 30311 66.7 86.2 X Y Fd=0.68R Fa/R>e e 派生轴向力Fd 1 0 0.41 0.87 0.68 1 0 0.40 1.8 0.33 Fd=R/(2Y)(Y=1.8) 已知：轴承采用反装结构，轴承径向载荷R1=5000N，R2=4000N，轴向外载荷Fac=900N，轴的转速n=960r/min，温度系数ft=1,载荷系数fp=1.0，球轴承：ε=3，滚子轴承：ε=10/3

【11-5】当转速较高、所传递\\的转矩不大、需频繁启动，且两轴较难对中时，宜选用（）联轴器。

A、凸缘 B、十字滑块 C、弹性套注销 D、齿式 【12-2】为保证轴上的零件紧靠定位端面，轴间圆角半径r必须________相配零件的倒角C或者圆角半径R，轴肩高度h必须_________C或R。（填≤或≥或

＞或＜）

【12-3】只承受弯矩的传动心轴，轴表面一固定点的弯曲应力是（）

A、静压力 B、脉动循环压力 C、对称循环变应力 D、非对称循环变应力 【12-9】判断题：实际的轴多做成阶梯形，主要是为了减轻轴的重量，降低制造费用。

【12-16】轴上___________________________部分叫做轴颈，_________________________部分叫做轴头

【12-18】在轴的初步计算中，轴的直径是按（ ）进行初步确定的。 A、弯曲强度 B、扭转强度 C、轴段的长度 D、轴段上零件的孔径 【12-19】计算表明钢轴的刚度不够，下列措施中能达到提高刚度目的是（ ） A、采用淬火钢 B、减小应力集中 C、用合金钢代替碳钢 D、增加轴的直径尺寸

【12-22】轴的精确校核是校核其危险剖面的计算安全系数，其危险剖面的位置取决于（ ）

A、轴的弯矩图和扭矩图 B、轴的扭矩图和轴的结构 C、轴的弯矩图和轴的结构 D、轴的弯矩图、扭矩图和轴的结构 【12-25】按弯扭合成强度条件来计算转轴时，采用折合系数α，是考虑到（ ） A、弯曲应力可能不是对称循环应力 B、扭转切应力可能不是对称循环应力 C、轴上有应力集中 D、所采用的强度理论与实验结果有偏差 【12-32】按照承受载荷的不同，轴可分为三类，自行车前轴属于（ ），安装齿轮的轴属于（ ）。A、传动轴 B、心轴 C、转轴 【12-33】为提高轴的刚度，采取（ ）的方法，效果不大，不宜采用。 A、用合金钢代替普通钢 B、改变支承间的跨度

C、用滚子轴承代替球轴承 D、增大轴径

【12-35】下列材料中（ ）可用于表面淬火热处理的零件。 A、 45 B 、ZCuSn10P1 C 、20Cr D 、HT300 【12-37】下列材料中（ ）常用于渗碳淬火热处理零件。 A、40Cr B、38CrMoAl C、20CrMnTi D、T10 【12-39】对于高载荷重要的转轴，选（ ）材料最为适宜。 A、钢 Q275 B、45钢 C、40Cr调质 D、20钢 【12-41】如图所示为一转轴的合成弯矩和扭矩图，试画出此轴的当量弯矩图，并在图中注明A、B、C、D各截面的当量弯矩值。

注： τ的循环特性按对称循环，未注单位：N·m。

ABCD200200MTMe500【12-47】12-11所示的轴系结构设计中，箭头所指处存

在设计错误，请用文字指出这10处存在的问题，并提出改进的措施（注：改进措施课写在答题纸上文字阐述，也可采用在答题纸上给出正确的结构图的方式，两者选其一即可）。

图12-26

【12-57】指出图12-26所示轴系零部件结构中的错误，并说明错误原因。 【12-65】请指出图12-36所示轴系结构设计中的明显结构错误及不妥之处，在错误和不合理之处用箭头及数字序号标出，并分别按数字序号一一说明其错误和不合理原因，或在图上改正，已知齿轮用油润滑，

轴承用脂润滑。 图12-36 【12-69】指出图12-43中的结构错误与不合理之处，简单说明原因。

图12-43 【12-71】图12-46所示为一轴系结构图，齿轮用油润滑，轴承用脂润滑。该图结构设计存在错误，请在答题纸上用????序号标出错误，并简要说明

图12-46 图12-54

【12-76】指出图12-54所示轴系结构中的错误或不合理之处，并简要说明理由。

1. 2.

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