機(jī)械設(shè)計(jì)習(xí)題

1、1第一章機(jī)械設(shè)計(jì)概論第二章機(jī)械零件的工作能力和計(jì)算準(zhǔn)則、選擇題1 -1機(jī)械設(shè)計(jì)課程研究的內(nèi)容只限于 。(1) 專用零件和部件(2)在高速、高壓、環(huán)境溫度過高或過低等特殊條件下工作的以及尺寸特大或特小的通用零件和部件(3)在普通工作條件下工作的一般參數(shù)的通用零件和部件(4)標(biāo)準(zhǔn)化的零件和部件1-2下列8種機(jī)械零件：螺旋千斤頂中的螺桿，機(jī)床的地腳螺栓，車床的頂尖，減速器中的齒輪，拖拉機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸蓋螺栓，船舶推進(jìn)器上的多環(huán)推力軸承，顎式破碎機(jī)上的V帶輪，多氣缸內(nèi)燃機(jī)曲柄軸上的盤形飛輪。其中有 是通用零件。(1) 3 種(2) 4 種(3) 5 種(4) 6 種1-3下列8種機(jī)械零件：渦輪的葉片，飛

2、機(jī)的螺旋槳，往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)的曲軸，拖拉 機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門彈簧，起重機(jī)的起重吊鉤，火車車輪，自行車的鏈條，紡織機(jī)的紗錠。其中 有是專用零件。(1) 3 種(2) 4 種1 4下列四種敘述中(3) 5 種(4) 6 種是正確的。(1)變應(yīng)力只能由變載荷產(chǎn)生(3)變應(yīng)力是由靜載荷產(chǎn)生的(4)1 5發(fā)動(dòng)機(jī)連桿橫截面上的應(yīng)力變化(2 )靜載荷不能產(chǎn)生變應(yīng)力變應(yīng)力是由變載荷產(chǎn)生的，也可能由靜載荷產(chǎn)生規(guī)律如圖所示，則該變應(yīng)力的應(yīng)力比(1)0.24(2) 0.24(3)4.17(4) 4.17發(fā)動(dòng)機(jī)連桿橫截面上的應(yīng)1 5圖所示，則其應(yīng)力幅oa和平均應(yīng)力 dm分別為化規(guī)律如題O(2)ca=80.6MPa, m=-4

3、9.4MPa(1) ca= -80.6MPa, bm=49.4MPa(3) ca=49.4MPa, m=-80.6MPa1 7變應(yīng)力特性可用(1) 一個(gè)(2)兩個(gè)1 8零件的工作安全系數(shù)為omax、(4)om、 <a、聽i n、(3)三個(gè)ca=-49.4MPa, m=-80.6MPar等五個(gè)參數(shù)中的任意(4)四個(gè)來描述。#5(2)零件的極限應(yīng)力比零件的工作應(yīng)力(3)零件的(1)零件的極限應(yīng)力比許用應(yīng)力工作應(yīng)力比許用應(yīng)力(4)零件的工作應(yīng)力比零件的極限應(yīng)力19機(jī)械零件的強(qiáng)度條件可以寫成 <(1) o W QW 或S, StW ST(2) o > qTA 或& S, St

4、> ST(3) o w qw 或& S, St> ST(4) (T ,T 或£ S, StC ST式中 T是危險(xiǎn)截面處的最大應(yīng)力；、謹(jǐn)許用應(yīng)力；S St是危險(xiǎn)截面處的實(shí)際安全 系數(shù)；S S T分別為正應(yīng)力和切應(yīng)力時(shí)的許用安全系數(shù)。1 10 一直徑d=18mm的等截面直桿，桿長(zhǎng)為800mm,受靜拉力F=36kN ,桿材料的屈服點(diǎn)=360MPa，取許用安全系數(shù)S產(chǎn)1.8，則該桿的強(qiáng)度。(1)不足(2)剛好滿足要求(3)足夠1 11 一零件用45鋼制成，工作時(shí)受靜拉力，危險(xiǎn)截面處的最大應(yīng)力= 160MPa ,材料的屈服極限為 =360MPa，硬度200HBS ,許用拉應(yīng)

5、力o=225MPa,則該零件的許用安 全系數(shù)S。(1) 1.13(2) 1.25( 3) 1.60(4) 21-12 一用45鋼制造的零件，工作時(shí)受靜拉力，危險(xiǎn)截面處的最大應(yīng)力= 200MPa,許用應(yīng)力=250MPa，許用安全系數(shù)S尸1.28，則該材料的屈服點(diǎn)MPa。(1) 156(2) 195(3) 256(4) 3201 13 一直徑d=25mm的等截面直桿，受靜拉力F=40kN ,桿的材料 45鋼，320MPa，許用安全系數(shù)S尸1.6，則該零件的許用載荷為 kN。(1) 25(2) 98.17( 3) 157.08(4) 251.331 14在進(jìn)行疲勞強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，其極限應(yīng)力應(yīng)為材料的 。

6、(1)屈服點(diǎn)(2 )疲勞極限(3 )強(qiáng)度極限(4)彈性極限1 15許用安全系數(shù)可用部分系數(shù)法來確定，這時(shí)S = S1S2S3,式中、S2、S3依次是用來考慮。(1)載荷的性質(zhì)(靜載荷、交變載荷或沖擊載荷等)、零件的加工方式、材料力學(xué)性能的偏差(2 )零件的應(yīng)力集中、零件的尺寸大小、零件的表面狀態(tài)(3)載荷和應(yīng)力計(jì)算的準(zhǔn)確性、材料性質(zhì)的均勻性、零件的重要程度(4)對(duì)零件的的可靠度要求、零件加工過程中產(chǎn)生的缺陷、材料力學(xué)性能的離散性1 16兩圓柱體相接觸，接觸面為矩形，接觸面寬度中心處的最大接觸應(yīng)力CHmax與載荷F的關(guān)系為max 。(1) F( 2) F2( 3) F1/3( 4) F1/21

7、16兩球體相接觸，接觸面為圓，位于圓心處的最大接觸應(yīng)力CHmax與載荷F的關(guān)系為 OHmax 。(1) F( 2) F1/2( 3) F1/3(4) F2二、分析與思考題1 18 一部完整的機(jī)器由哪些部分所組成？各部分的作用是什么？試以汽車為例說明這些組成部分各主要包括些什么？1 19人們常說的機(jī)械含義是什么？機(jī)器和機(jī)構(gòu)各指的是什么？指出下列設(shè)備中哪 些是機(jī)器，哪些是機(jī)構(gòu)。銃床，柴油機(jī)，龍門刨床，機(jī)械鐘，機(jī)械手表，機(jī)械式計(jì)算裝置， 汽車和拖拉機(jī)等。1 20什么是部件？什么是零件？什么是構(gòu)件？指出下列各項(xiàng)分別屬于哪一種。聯(lián)軸器，減速器，齒輪，彈簧，凸輪機(jī)構(gòu)中的凸輪、鍵和軸的裝配體。1 - 21什

8、么是通用零件？什么是專用零件？試各舉三個(gè)實(shí)例。1 - 22什么是標(biāo)準(zhǔn)件？下列零件中哪些是標(biāo)準(zhǔn)件。減速器中的滾動(dòng)軸承， 自行車的鏈條，摩擦離合器的摩擦片，車床上的普通V帶，發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞、活塞環(huán)，曲軸軸瓦等。1 - 23設(shè)計(jì)機(jī)器的方法大體上有幾種？它們各有什么特點(diǎn)？近年來機(jī)械設(shè)計(jì)方法有 哪些新發(fā)展？1 - 24設(shè)計(jì)機(jī)器的一般程序如何？其主要內(nèi)容是什么？1 - 25 機(jī)器設(shè)計(jì)應(yīng)滿足哪些基本要求？機(jī)械零件設(shè)計(jì)應(yīng)滿足哪些基本設(shè)計(jì)要求？分析下列機(jī)械零件應(yīng)滿足的基本要求是什么。電動(dòng)機(jī)軸，普通減速器中的齒輪軸， 起重機(jī)吊鉤，精密機(jī)床主軸，氣門彈簧，農(nóng)業(yè)機(jī)械中的拉曳鏈。聯(lián)合收割機(jī)中的普通V帶。1 - 26產(chǎn)品的

9、技術(shù)評(píng)價(jià)常用什么方法進(jìn)行？用什么指標(biāo)來表示評(píng)價(jià)的結(jié)果？產(chǎn)品的 經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)通常計(jì)算什么內(nèi)容？用什么指標(biāo)來表示？1 - 27提高產(chǎn)品的技術(shù)經(jīng)濟(jì)價(jià)值的主要措施有哪些？1 - 28機(jī)械零件的計(jì)算可分為哪兩種？它們大致可包含哪些內(nèi)容？1 - 29機(jī)械零件的條件性計(jì)算是什么意思？為什么采用條件性計(jì)算？試舉例說明。1 - 30什么是標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化？機(jī)械設(shè)計(jì)中為什么要實(shí)行三化？請(qǐng)舉出幾個(gè) 標(biāo)準(zhǔn)化、系列化與通用化的零部件的例子。1 - 31機(jī)械零件設(shè)計(jì)的一般步驟如何？1 - 32下列縮寫詞各代表什么標(biāo)準(zhǔn)？(1) 國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)(漢語(yǔ)拼音縮寫)：GB,JB,YB,KY ,FJ,Q/ZB,SJ,SY;(2)國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)

10、：ISA,ISO, r OCT,NBS,ASA,AISI,ANSI,ASME,BS,DIN,JIS 。1 - 33什么是機(jī)械零件的失效？機(jī)械零件可能的失效形式主要有哪些?1 - 34什么是零件的工作能力？什么是零件的承載能力？1 - 35什么是靜載荷、變載荷、名義載荷、計(jì)算載荷？什么是靜應(yīng)力和變應(yīng)力?1 36 什么是變應(yīng)力的 應(yīng)力比r?靜應(yīng)力、脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng) 力和對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力的r值各是多少？1 - 37 圖示各應(yīng)力隨時(shí)間 變化的圖形分別表示什么類型的 應(yīng)力？它們的應(yīng)力比分別是多 少？1 - 38 什么是零件的工作 應(yīng)力、計(jì)算應(yīng)力、極限應(yīng)力和許用 應(yīng)力？1 - 39在靜應(yīng)力下工作的 零件其失效形

11、式有哪些？用塑性 材料制造的零件和用脆性材料、低塑性材料制造的零件，其極限應(yīng)力各應(yīng)是什么?1 - 40機(jī)械零件設(shè)計(jì)中常用的第一、第三、第四這三種強(qiáng)度理論各適用于哪類材料的零件設(shè)計(jì)？這些強(qiáng)度理論 各用以計(jì)算什么量的最大 值？如果這三種強(qiáng)度理論 分別計(jì)算受彎扭聯(lián)合作用 的軸的最大應(yīng)力，則三者 最后結(jié)果相差多少？計(jì)算 時(shí)設(shè)彎曲正應(yīng)力 b等于扭 轉(zhuǎn)切應(yīng)力T1 - 41某零件危險(xiǎn) 截面上危險(xiǎn)點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài) 如圖所示，試分別寫出第一、第三、第四強(qiáng)度理論計(jì)算應(yīng)力的公式。1 - 42某零件受彎曲和扭轉(zhuǎn)的聯(lián)合作用，其危險(xiǎn)截面上危險(xiǎn)點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)如圖所示,試分別按第一、三、四三種強(qiáng)度理論計(jì)算其計(jì)算應(yīng)力。1 - 43提

12、高零件強(qiáng)度的措施有哪些？1 - 44兩個(gè)曲面形狀的金屬零件互相壓緊，其表面接觸應(yīng)力的大小由哪些因素確定?如果這兩個(gè)零件的材料、尺寸都不同，其相互接觸的各點(diǎn)上彼此的接觸應(yīng)力值是否相等？1 - 45初始線接觸（如漸開線圓柱齒輪傳動(dòng)）和初始點(diǎn)接觸（如球軸承）的機(jī)械零件， 接觸面的半寬和半徑以及最大接觸應(yīng)力的大小如何計(jì)算？最大接觸應(yīng)力位于接觸面上什么 位置？1 - 46受交變接觸應(yīng)力作用的零件其失效是何性質(zhì)？提高接觸疲勞強(qiáng)度的主要措施 有哪些？1 - 47什么是零件的表面擠壓應(yīng)力？試舉一工作時(shí)零件表面受擠壓應(yīng)力的例子。1 - 48零件表面磨損強(qiáng)度的條件性計(jì)算包含哪些內(nèi)容？提高零件表面磨損強(qiáng)度的主 要措

13、施有哪些？1 - 49什么是機(jī)械零件的剛度？什么樣的機(jī)械零件需按剛度要求設(shè)計(jì)，試舉例說明？1 - 50影響零件剛度的因素及提高零件剛度的措施有哪些？某軸用碳鋼制造，經(jīng)營(yíng)算剛度不足，問改用合金鋼制造而原尺寸保持不變，該軸的剛度能否提高？為什么？1 - 51在自由落體沖擊下，零件受到的沖擊載荷和產(chǎn)生的沖擊變形怎樣計(jì)算？提高零件沖擊韌度的措施是什么?1 - 52溫度變化對(duì)機(jī)械零件的工作能力有什么影響？降低零件的工作溫度有哪些方 法？1 - 53什么是機(jī)械零件的振動(dòng)和共振？如何避免零件產(chǎn)生共振？1 - 54什么是可靠性？什么是可靠度？為什么要對(duì)零件進(jìn)行可靠性計(jì)算？1 - 55什么是應(yīng)力一強(qiáng)度干涉模型？

14、試用它來說明零件的安全性和可靠性。1 - 56什么是串連系統(tǒng)？串連系統(tǒng)的可靠度如何計(jì)算？三、設(shè)計(jì)計(jì)算題1 - 57如圖所示桿1和桿2用銷釘3相聯(lián)接，拉力F=25kN。桿用Q275、銷用45鋼 制造。桿的許用應(yīng)力：拉伸d=90MPa ;擠壓op=140MPa;剪切T = 60MPa。銷釘?shù)脑S用應(yīng)力：彎曲Qw/= 120MPa;剪切T /= 70MPa。試按等強(qiáng)度設(shè)計(jì)原則確定結(jié)構(gòu)的各部分 尺寸。1 58圖示偏心夾具夾持被加工零件，要求加緊力 F=12kN。壓板2用HT200制造， 許用應(yīng)力：彎曲cw=100MPa ;擠壓q|p=130MPa ;剪切T = 50MPa。桿1用Q275鋼制造， 許用應(yīng)

15、力：拉伸Q /= 120MPa ;擠壓界/= 150MPa ;剪切Tz = 70MPa。試確定桿1的 尺寸d、D、S及壓板2的厚度h。計(jì)算時(shí)可不考慮桿與底座的聯(lián)接方式。#1 1 '1 (r 7F-題1-址圏#題1-5蜩1 59圖示實(shí)心轉(zhuǎn)軸受橫向外力Fi、F2 和轉(zhuǎn)矩 T 的作用。F1=10kN , F2 = 5kN , T =0.4kN m （自C截面作用至D截面）。軸的各段直徑及長(zhǎng)度均如圖所示。試求危險(xiǎn)截面上 最外緣的正應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的大小，并畫出其單元體應(yīng)力圖。計(jì)算時(shí)可將軸承A、B視作簡(jiǎn)支約束并忽略 軸上橫向切力的作用。1 60 圖示支架受力F =25kN , a= 60

16、6;, e= 25mm ,b = 100mm, h = 240mm，支架厚 s= 20mm。試計(jì) 算A、B、C三點(diǎn)的應(yīng)力大小，并畫出 其單元體應(yīng)力圖。1 61試用解析法求題1 59中危險(xiǎn)截面上最外緣受拉點(diǎn)的最大主應(yīng)力和最大切應(yīng)力的大小和方向，并用圖解法進(jìn)行核驗(yàn)；畫出其單元體的主應(yīng)力圖和最大切應(yīng)力圖。1 62試用解析法和圖解法求題1 60 C點(diǎn)的最大主應(yīng)力和最大切應(yīng)力的大小和方向；畫出單元體的主應(yīng)力圖和最大切應(yīng)力圖。1 63 圖示夾鉗弓架的材料未 45鋼，屈服點(diǎn) cs= 300MPa。已知尺寸 a=80mm、 b=20mm、h=60mm。試按弓架強(qiáng)度計(jì)算夾鉗所能承受的最大夾緊力F,計(jì)算時(shí)可取安全

17、系數(shù)S= 2。7#111t#1 - 64 一機(jī)械零件危險(xiǎn)點(diǎn)處的應(yīng)力狀態(tài)為: m= 120MPa , (2= 0, <3 = 一 80MPa，若#材料的屈服點(diǎn) <=360MPa，試按（1）最大主應(yīng)力理論；（2）最大切應(yīng)力理論；（3）最大變形能理論分別求出該零件的安全系數(shù)So1 65 空心圓軸的危險(xiǎn)截面上受有彎矩 M =10000N m、T = 16000N m。已知：內(nèi)外 經(jīng)之比a = dl =0.75 ；材料的強(qiáng)度極限<=560MPa，屈服點(diǎn) <d 0=300MPa , t=0.6 cs,安全系數(shù) Ss （對(duì) 2）= 1.6, Sb （對(duì) <）=2.8。試用第一、

18、第三、第四三種強(qiáng)度理論分別計(jì)算軸徑。1 66圖示為對(duì)心直動(dòng)滾子從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)。從動(dòng)件頂端承受壓力F=15kN。當(dāng)壓力角a達(dá)到最大值 amax=28O時(shí)，相 應(yīng)的凸輪輪廓在接觸點(diǎn)上的曲率半徑為R = 100mm。已知：滾子半徑r=20mm ;凸輪與滾子的寬度 b=25mm ;兩者材料的彈 性模量和泊松比均為 E=2.1 x 105MPa和 尸0.3 ,許用接觸應(yīng)力題17$國(guó)CH=1400MPa。試校核凸輪與滾子的表面接觸強(qiáng)度。1 67 深溝球軸承的滾珠與外徑滾道的有關(guān)尺寸如圖所示：d=28mm ,廠=r / / =15mm ,5R1=35mm , R2=63mm。材料的彈性模量E=2.1 x 1

19、0 MPa，泊松比尸0.3，許用接觸應(yīng)力cH=3000MPa。試分別計(jì)算內(nèi)外滾道與滾珠接觸處的a、b兩點(diǎn)的許用載荷Fa和Fb.1 68油壓機(jī)的最大載荷 F=2500kN，由四根 直徑為80mm、長(zhǎng)度為1.2m的立柱均勻承受。 已知立 柱材料的彈性模量 E=2.1 x 105MPa ,屈服點(diǎn) c=320MPa。試計(jì)算立柱受拉后的伸長(zhǎng)量 3及安全系 數(shù)So8721 69 圖示厚5mm的兩塊鋼板，用內(nèi)徑35mm、 外徑45mm、長(zhǎng)100mm的鑄鐵管定距離隔開，然后用9螺距為2.5mm、M20mm的碳鋼螺栓固定，由剛接觸但無應(yīng)力的情況下開始轉(zhuǎn)動(dòng)螺母45°。已知：鑄鐵和碳鋼的彈性模量分別為 E1=1.2 X 105MPa, E2=2.1 X 105MPa ;鑄鐵的抗壓強(qiáng)度 極限oc=750MPa ;碳鋼的屈服點(diǎn) cs=360MPa。兩塊鋼板的變形在計(jì)算中可忽略