机械设计精选题100例- 副本

第三章 机械零件强度

2、某零件的工作应力变化如图所示，求最大应力?max,，最小应力?min，平均应力?m，应力幅?a，循环特性r。 4、已知材料??1?260MPa，?0?360MPa，数，用图解法及计算法求安全系数S。 注：简化疲劳极限线图采用折线图法。

6、一个由40Cr制成的零件，其力学性能如下：屈服极限?S?550MPa，对称循环疲劳极限

K?????2.5，?a?50MPa，?m?40MPa，r?常

??1?320MPa，脉动循环疲劳极限?0?540MPa，已知最大工作应力?max?185MPa，最小工作应

力?min??75MPa，r=常数，综合影响系数(K?)D?2，试绘制该零件的许用极限应力图（折线图），并用作图法计算它的安全系数，指出该零件可能发生的破坏形式。

7、某零件的材料?B?1000MPa，?S?800MPa，??1?400MPa，???0.25，试画出其简化极限应力图；当工作应力?max?300MPa，?min??100MPa，试在该图上标出此点K，并说明是否在安全区。

9、某钢制零件已知材料的极限应力图，其??1?256MPa，?0?456MPa，?S?0.6?B，.，尺寸系数???0.91，表面状态系数??1，?B?800MPa，该零件的有效应力集中系数K??141寿命系数kN?12.，工作应力的循环特性r??0268.。

1.试用作图法求当安全系数为1.5情况下的最大工作应力?max值； 2.该零件过载时的可能破坏形式；

3.绘出工作应力??t图(图上标出?min，?max，?a，?m)。

m10、有一材料?S?360MPa，??1?220MPa，在?N?C式中m?9，N0?10，问当N??时，

7疲劳强度?rN≥?S，此时会出现什么现象？是否可按此应力设计。

11、如已知材料的对称循环疲劳极限??1=240MPa，脉动循环疲劳极限?0＝420MPa，屈服极限?S=570MPa，试画出按折线简化的极限应力图。如有一应力状态K(?Km，?Ka)为已知，其应力变化规律为r＝

?min?max=常数=0.75，?m＝180MPa，试在极限应力图上标出K点的极限应力点。

12、图示为一塑性材料的简化极限应力图，1)请标出图中点A、B、S的坐标；2)设用该材料制造机械零件，其综合影响系数(K?)D＝2，则考虑综合影响系数时点A?、B?在图上何处，请标出。

13、已知极限应力图中某应力状态C(?Cm,?Ca),试在该图上标出C点按三种应力变化(r??min?max=常数、?m=常数及?min=常数)时的极限应力点。

第5章 螺纹连接 14、图示某机构上的拉杆端部采用普通螺纹联接。已知拉杆所受最大载荷F＝16kN，载荷很少变动。螺钉和拉杆材料为Q235钢，屈服极限?S?240MPa，试确定拉杆螺纹的最小直径（安全系数可取.)。 ?SS??16 15、图示吊钩起重量W＝20 kN，吊钩材料为5.8级，Q235，起重用，取安全系数?SS??5，?S?400MPa，试求吊钩螺纹部分所需最小直径。

16、刚性凸缘联轴器用6个普通螺栓联接，螺栓均匀分布在D＝155 mm的圆周上，接合面摩擦系数?=0.12，

.。若联轴器传递的转矩T＝1500 N?m，问每个螺栓预紧力摩擦传力的可靠性系数（防滑系数）Kf?12F?应为多大？

17、图示螺栓联接中，采用两个M16（小径d1?13835）的普通螺栓，螺栓材.mm，中径d2?14.701mm，料为45钢，8.8级，?S?640MPa，联接时不严格控制预紧力（取安全系数?SS??4，被联接件接合

面间的摩擦系数?=0.2。若考虑摩擦传力的可靠性系数（防滑系数）Kf?12.，试计算该联接允许传递的静载荷FR（取计算直径dc=d1）。 19、图示一铸铁吊架用两只普通螺栓固定在梁上。吊架承受的载荷FQ＝100000N，螺栓材料为5.8级，Q235，?S?400MPa，安装时不控制预紧力，取安全系数?SS??4，取剩余预紧力为工作拉力的0.4倍，试确定螺栓所需最小直径。 21、气缸盖联接结构如图所示，气缸内径D=250mm，为保证气密性要求采用12个M18的螺栓，螺纹内径15.294mm、中径16.376mm，许用拉应力???=120MPa，取剩余预紧力为工作拉力的1.5倍，求气缸所能承受的最大压强（取计算直径dc=d1）。 23、如图所示的夹紧联接柄承受静载荷FQ＝720N，螺栓个数z＝2，联接柄长度L＝250mm，轴直径dB?60mm，夹紧接合面摩擦系数?＝0.15，螺栓材料为4.6级、Q235钢、?S?240MPa，拧紧时不严格控制预紧力，取安全系数?SS??4,试求螺栓所需最小直径（或计算直径）。

24、图示为一气缸盖螺栓联接预紧时的受力-变形图。当螺栓再承受F=+2000～+1000N的工作载荷时，试求：

1）螺栓总拉力F0应如何变化，其最大拉力和最小拉力为多少？ 2）螺栓受拉应力循环特性系数是多少？ 25、板A用5个普通螺钉固定在机座B上，已知板与机座间摩擦系数?=0.15，防滑系数（可靠性系数）Kf=1.2，螺钉许用应力????60MPa，试指出哪个螺钉是危险螺钉？并按强度计算该螺钉联接中螺钉所需的小径（或计算直径）尺寸。 26、图示方形盖板用4个螺钉与箱体联接，吊环作用10 kN的力，吊环因制造误差，中心O?与螺栓组形心O偏离42mm，求受力最大的螺栓所受的工作拉力。

.?10N/mm，27、受轴向力紧螺栓联接，已知螺栓刚度C1?0.4?10N/mm，被联接件刚度C2?16螺栓所受预紧力F??8000N，螺栓所受工作载荷为F＝4000N。要求：

1）按比例画出螺栓与被联接件受力-变形图（比例尺自定）。

2）在图上量出螺栓所受的总拉力F0和剩余预紧力F?，并用计算法求出此二值，互相校对。 3）若工作载荷在0～4000 N之间变化，螺栓的危险截面面积为96.6mm，求螺栓的应力幅?a和平均应力?m（按计算值F0等求?m、?a，不按作图求值)。

用螺栓将板A固定在B上，试确定图示铰制孔用螺栓组联接中受力最大的螺栓所受的力。 266 28、如图所示气缸内径D＝400mm，蒸汽压力p=0～0.5MPa，采用16个M22普通螺栓联接（螺栓小径），螺栓均匀分布在D1的圆周上。螺栓的相对刚度d1?19.294mm，中径d2?20.376mm，

C1?0.8，联接剩余预紧力为工作载荷的1.5倍。若螺栓的许用拉应力????60MPa，许用应力幅

C1?C2。 ??a??20MPa，试校核该螺栓组的强度（取计算直径dc=d1）

29、试改正下图螺钉联接的错误结构。（另画一正确图即可。） 30、下图是R．B．Heywood为了提高螺栓联接疲劳寿命设计的?～?个结构特点，试说明各自提高寿命的原因。 第6章 键、销 32、如图所示，齿轮与轴用普通A型平键联接，轴径d=70mm，齿轮分度圆直径d1=200mm，圆周力

Ft?5kN，键宽b=20mm，键高h=12mm，键长L=80mm，求键侧挤压应力?p。 34、电瓶车牵引板与拖车挂钩间用圆柱销联接。已知t?8 mm，销材料为20钢，许用切应力????30 MPa，许用挤压应力????100 MPa，牵引力F＝15 kN，求销的直径d。 p（圆柱销直径系列：…，6，8，10，12，16，20，25，30，40，50） （牵引板及拖车挂钩材料为45钢。） 35、用手柄1转动轴2，在手柄与轴之间有?88的孔与轴相配，配合为H7/h6，问： 1）若使轴转动，应在B处装一销还是应在A、B两处各装一销？ 2）设销的许用切应力????100 MPa，求销的直径，销的数目按你上面的决定。 36、分别用箭头指出工作面，并在图下方标出键的名称。 第8章 带传动 37、单根V带（三角带）传动的初拉力F0＝354N，主动带轮的基准直径dd1=160mm，主动轮转速n1=1500r/min，主动带轮上的包角?1＝150?，带与带轮之间的摩擦系数?=0.485。求： 1）V带（三角带）紧边、松边的拉力F1、F2；

2）V带（三角带）传动能传递的最大有效圆周力Fe及最大功率P。

38、已知V带（三角带）传递的实际功率P＝7kW，带速v＝10m/s，紧边拉力是松边拉力的2倍，试求有效圆周力Fe和紧边拉力F1的值。

39、单根V带（三角带）传递的最大功率P＝4.82kW，小带轮的基准直径dd1=180mm，大带轮的基准直径dd2=400mm，小带轮转速n1=1450r/min，小带轮上的包角?1＝152?，带与带轮的当量摩擦系数?=0.25。试确定带传动的有效圆周力Fe、紧边拉力F1和张紧力F0。

附：e=2.718。

40、一开口平带减速传动，已知两带轮基准直径为dd1=150mm和dd2=400mm，中心距a=1000mm，小轮转速n1=1460r/min，试求：

1）小轮包角；

2）不考虑带传动的弹性滑动时大轮的转速； 3）滑动率?=0.015时大轮的实际转速。

43、根据初拉力F0、包角?、当量摩擦系数?v求得C型带基准长度Ld＝1600mm，根数z＝3的普通V带传动的极限总摩擦力?F＝2000N。当带速v＝7m/s时要求传递功率Pc＝15kW，问此传动能否正常工作？若不能正常工作，可采取哪些措施使传动能正常工作？（答出二种即可）

44、一普通V带（三角带）传动，采用A型带，两个带轮的基准直径分别为125mm和250mm，初定中心距a0=450mm。据此，初步求得带长Ld0＝1498mm。试：

1）按标准选定带的基准长度Ld； 2）确定实际中心距。

附：A型带的基准长度系列（部分值）

Ld /mm：900，1000，1120，1250，1400，1600，1800，2000，…

45、有一V带（三角带）传动，测量主动轮外径da1=190mm，从动轮外径da2= 720mm，主动轮转速n1=940r/min，从动轮转速n2=233r/min，V带型号为B型，试求：

1）传动比；

2）滑动率?（外径da?dd?2ha，B型带ha=5mm)。

附：e=2.718。 47、以下四种情况采用的是同样的V带（三角带）传动，初拉力相同，张紧方式不同，哪种情况带可能先断？为什么？并按寿命由长到短排出这四种传动的顺序。

第9章 链传动 53、图示链传动，小链轮1按什么方向旋转比较合理（在图中标出）？并说明原因。 第10章齿轮传动 54、一对斜齿圆柱齿轮传动，由强度设计得：mn=3.5mm,，z1=25，z2=76, ?=10?54?16?。已知传递的功率P1＝75kW，转速n1=730r/min。求从动轮所受各分力（忽略摩擦损失），并在图中示出各分力的方向。

55、手动起升装置，采用两级开式齿轮传动。已知：z1＝z3＝20，z2＝z4＝60，手柄长度L＝250mm，人手最大作用力F＝150N，卷筒直径D＝500mm，开式齿轮效率?k＝0.96，轴承效率?c=0.98，求最大起重量W。

B/d 1.0 0.5 0.853 0.6 0.65 偏心率? 0.7 承载量系数Cp 1.528 1.929 2.469 0.75 0.8 0.85 4.808 1.253 3.372 77、计算一包角为180?的液体动压润滑滑动轴承，已知轴颈直径d=150mm，轴承宽度B＝90mm，载荷F＝15000N，转速n=1500r/min，相对间隙?＝0.002，润滑油工作粘度?=0.0198Pa?s，轴颈和轴瓦表面不平度的平均高度Rz1=Rz2=3.2?m，试计算：

最小油膜厚度hmin及其安全系数S为多少。

78、判断图示两种推力轴承是否可能建立动压润滑油膜。 第13章 滚动轴承 82、试计算图示各轴承所受的轴向载荷（内部轴向力FS＝0.7Fr）。 83、轴系支承在一对反安装的角接触球轴承7209AC（旧46209）上，轴上有径向载荷FR＝2000N，内部轴向力FS＝0.7Fr，求： 1）两轴承各受多大的径向力和轴向力。 2）哪个轴承的寿命低，为什么？ 84、悬臂起重机用的圆锥齿轮减速器主动轴采用一对30207圆锥滚子轴承（如下图），已知锥齿轮平均模数mm=3.6mm，齿数z＝20，转速n=1450r/min，轮齿上的三个分力FT＝1300N，FR=400N，FA=250N，轴承工作时受有中等冲击载荷（可取冲击载荷系数fd=1.5)，要求使用寿命不低于12000h，试校验轴承是否合用。

注：30207，内部轴向力FS?FFr.； ,e?0.38。当a?e,X?0.4,Y?16Fr32.当Fa≤e，X = 1，Y = 0。基本额定载荷Cr?29400N。 Fr 85、图示轴上装有两个30208圆锥滚子轴承，基本额定动载荷Cr=34kN,额定静载荷C0r=31kN，轴的转速n=1400r/min，轴上作用力F＝1500N，冲击载荷系数fd=1.5。试问： （1）哪个轴承是危险轴承？ （2）危险轴承寿命是多少小时？ 注：e=0.38，当Fa/Fr≤e，X=1，Y=0；当Fa/Fr>e，X=0.4，Y=1.6，FS=Fr/3.2。

86、斜齿轮轴由一对角接触球轴承7307AC（旧46307）支承，轴承正安装，已知Fr1=2600 N，Fr2=1900 N，FA=600 N，轴承计算有关系数如下表： e 0.7 试求：

1）轴承的内部轴向力FS1、FS2，并图示方向； 2）轴承的轴向力Fa1、Fa2；

3）轴承的当量动载荷P1、P2，并判断危险轴承（fd=1，内部轴向力也称派生轴向力）。

Fa/Fr>e X=0.41，Y=0.85 Fa/Fr≤e X=1，Y=0 FS 0.7Fr 87、轴系由一对反安装的角接触球轴承7205AC（旧46205）支承（如图），转速n=730r/min，FR=3500N，fd=1.2。 1）按图示情况分析两轴承受力（求径向力Fr、轴向力Fa、当量动载荷P）； 2）计算危险轴承寿命Lh； 3）若改为正安装，轴承受力有什么变化？其寿命为反安装的几倍？ （Cr=1.24kN，Fa/Fr>e=0.68时，X=0.41，Y=0.87，FS=0.7Fr） 88、深沟球轴承基本额定动载荷Cr=136 kN，额定静载荷C0r＝133 kN，已知轴的转速为n=256 r/min，冲击载荷系数fd=1.2，此轴承受径向载荷Fr=20KN，轴向载荷Fa =5.32 kN，试计算此轴承的寿命。

Fa/C0 0.028 0.056 e 0.22 0.26 Fa/Fr≤e X=1，Y=0 X=1，Y=0 Fa/Fr>e X=0.56，Y=2.0 X=0.56，Y=1.71 89、试分析图中受单向轴向力Fa的角接触球轴承结构中的不合理结构处，并画出正确结构。

第15章 轴

90、已知I轴为输入轴，II轴为输出轴，两轴材料相同，dI=20mm，PI=2kW，nI=955r/min，齿轮齿数zI＝24，zII＝48，求：

（1）II轴输出扭矩（不计摩擦）

（2）按扭矩估算，dII＝30mm，强度是否满足？

91、转轴上的扭矩T由联轴器传入，由斜齿轮输出，齿轮分度圆直径d=67.6mm，轮齿受力Ft=10300N，Fa=2260N，Fr=3780N，设T为稳定的，?=0.3，试求转轴的最大当量弯矩Mvmax，并画出轴的弯矩扭矩图。 92、车轮轮轴如图所示，车厢通过两端轴承各施载荷F＝20kN，车轴用45钢制成，车轮直径d=1.1m，其许用应力为：[?+1b]=230MPa，[?0b]=110MPa，[?-1b]=65MPa。试： （1）画出车轴的弯矩图、扭矩图； （2）求车轴中段直径d。 93、有一轴由A、D两轴承支持，轴上作用力F1、F2，BC之间有扭矩4500N.mm，设扭矩是稳定的，轴的许用应力[?+1b]=170MPa，[?0b]=75MPa，[?-1b]=45MPa，求此轴在弯矩最大处的直径至少应为多少。 94、有一根轴，其?B＝390MPa，?S＝220MPa，?-1＝170MPa，?0=320MPa；其工作应力为?a＝60MPa，?m=60MPa，由结构尺寸及表面质量知K?????18.，要求： 1）用计算法求其安全系数S????1K?，???2??1??0????a????m?0

2）画出其极限应力图（用1cm=40MPa）。 3）在所画的极限应力图上，用图解法求S? 。 95、改正图中所示普通平键联接及轴套固定的结构错误。（另画一正确之图即可） 96、指出图示轴系中的结构错误（用笔圈出错误之处，并简要说明错误的原因，不要求改正）。 97、指出下面轴系结构错误，并简单说明错误原因。 98、指出下图中齿轮轴系的结构错误，并简要说明错误原因。 传动综合题 99、图示两传动方案，哪个合理？并说明理由。 100、指出图示传动方案有什么不合理（不需分析原因），是否有错误之处？有则指出，并简述其理由。

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