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北京理工大学机械设计习题库 目 录 第一章 机械设计概论 第二章 机械零件的疲劳强度 第三章 摩擦、磨损及润滑 第五章 螺纹联接与螺旋传动 第六章 键、花键、销联接 第八章 带 传 动 第九章齿轮传动 第十章 蜗杆传动 第十一章 链传动 第十二章 轴 第十三章 滚动轴承 第十四章 滑动轴承 第十五章 联轴器与离合器 第十六章 弹簧 第一章 机械设计概论 分析与思考题 1-1 什么是通用零件?什么是专用零件?试各举三个实例。
1-2 机械设计课程研究的内容是什么? 1-3 设计机器时应满足什么基本要求?设计机械零件时应满足什么基本要求? 1-4 机械零件要紧有什么失效形式?常用的计算准则要紧有什么? 1-5 什么是零件的强度要求?强度条件是如何表示的?如何提高零件的强度? 1-6 什么是零件的刚度要求?刚度条件是如何表示的?提高零件刚度的措施有什么? 1-7 机械零件设计中选择材料的原则是什么? 1-8 指出下列材料的种类，并说明代号中符号及数字的含义：HTl50，ZG230-450， 65Mn，45，Q235，40Cr，20CrMnTi，ZCuSnl0Pb5。
1-9 机械的现代设计方法与传统设计方法有什么要紧区别? 第二章 机械零件的疲劳强度设计 一、分析与思考题 2-1 试举例说明什么零件的疲劳破坏属于低周疲劳破坏，什么零件的疲劳破坏属高周疲劳破坏。
2-2 在材料的疲劳曲线上，为何需要人为规定一循环基数 N 0 ，并将对应的极限应力称之材料的疲劳极限? 2-3 弯曲疲劳极限的综合影响系数 K σ 的含义是什么?它与什么因素有关?它对零件的疲劳强度与静强度各有何影响? 2-4 在单向稳固变应力下工作的零件，如何确定其极限应力? 2-5 疲劳损伤线性累积假说的含义是什么?写出其数学表达式。
2-6 影响机械零件疲劳强度的要紧因素有什么?提高机械零件疲劳强度的措施有什么? 二、设计计算题 2-7 一零件由 45 钢制成，材料的力学性能为：
σ s=360MPa， σ-1 =300 MPa， ψ σ =0.2。已知零件上的最大工作应力 σ max =190MPa，最小工作应力 σ min =110MPa，应力变化规律为 σ m =常数，弯曲疲劳极限的综合影响系数 K d =2.0，试分别用图解法与计算法确定该零件的计算安全系数。
题 题 2-7 图 2-8 某材料受弯曲变应力作用，其力学性能为：
σ -1 =350MPa，m=9，N 0 =5×10 6 。现用此材料的试件进行试验，以对称循环变应力 σl =500MPa 作用 10 4 次， σ 2 =400MPa 作用 10 5 次， σ 3 =300MPa 作用 10 6 次。试确定：
(1)该试件在此条件下的计算安全系数；
(2)假如试件再作用 σ =450MPa 的应力，还能循环多少次试件才破坏? 第三章 摩擦、磨损及润滑基础 分析与思考题 3-1 按照摩擦面间的润滑状态不一致，滑动摩擦可分为哪几种? 3-2 什么是边界膜?边界膜的形成机理是什么?如何提高边界膜的强度? 3-3 零件的磨损过程大致可分为哪几个阶段?每个阶段的特征是什么? 3-4 根据磨损机理的不一致，磨损通常分为哪几种类型?它们各有什么要紧特点? 3-5 粘度的表示方法通常有哪几种?各类粘度的单位与换算关系是什么? 3-6 润滑油的要紧性能指标有什么?润滑脂的要紧性能指标有什么? 3-7 流体动力润滑与流体静力润滑的油膜形成原理有何不一致?流体静力润滑的要紧优缺点是什么? 第五章 螺纹联接及螺旋传动 一、选择题 5-1 在常用的螺旋传动中，传动效率最高的螺纹是__________。
（1）三角形螺纹 （2）梯形螺纹 （3）锯齿形螺纹 （4）矩形螺纹 5-2 在常用的螺纹联接中，自锁性能最好的螺纹是___________。
（1）三角形螺纹 （2）梯形螺纹 （3）锯齿形螺纹 （4）矩形螺纹 5-3 当两个被联接件不太厚时，宜使用____________。
（1）双头螺柱联接 （2）螺栓联接 （3）螺钉联接（4）矩形螺纹 5-4 当两个被联接件之一不太厚，不宜成通孔，且需要经常拆装时，往往使用__________。
（1）螺栓联接（2）螺钉联接（3）双头螺柱联接（4）紧定螺钉联接 5-5 当两个被联接件不太厚，不宜制成通孔，且联接不需要经常拆装时，往往使用_________。
（1）螺栓联接（2）螺钉联接（3）双头螺柱联接（4）紧定螺钉联接 5-6 在拧紧螺栓联接时，操纵拧紧力矩有很多方法，比如________。
（1） 增加拧紧力 （2）增加扳手力臂 （2） 使用测力矩扳手或者定力矩扳手 5-7 螺纹联接防松的根本问题在于_____________。
（1）增加螺纹联接能力 （2）增加螺纹联接的横向力 （3）防止螺纹副的相对转动 （4）增加螺纹联接的刚度 5-8 螺纹联接预紧的目的之一是_________。
（1） 增加联接的可靠性与紧密性 （2）增加被联接件的刚性 （3） 减小螺栓的刚性 5-9 承受预紧力与轴向变载荷的紧螺栓联接，当其螺栓的总拉力 F 0 的最大值与被联接件的刚度 C m 不变时，螺栓的刚度 C b 愈小，则________。
（1） 螺栓中总拉力的变化幅度最大 （2）螺栓中总拉力的变化幅度愈小 （3）螺栓总拉力变化不变 （4）螺栓中的疲劳强度降低 5-10 对受轴向变横载的紧螺栓联接，在限定螺栓总拉力的情况下，提高螺栓疲劳强度的有效措施是__________。
（1） 增大被联接件的刚度 （2）减小被联接件的刚度 （2） 增大螺栓的刚度 5-11 现有一个单个螺栓联接，要求联接件的结合面不分离，假定螺栓 的刚度 C b 与被联接的刚度 C m 相等，联接的预紧力为 F′，现开始对联接施加轴向载荷，当外载荷达到与预紧力 F′的大小相等时，则________。
（1）被联接发生分离，联接失效 （2）被联接件马上发生分离，联接不可靠 （3）联接可靠，但不再继续加载 （4）联接可靠，只要螺栓强度足够，外载荷 F 还可继续增加到接近预紧力 F′的两倍 5-12 有一汽缸盖螺栓连接，若汽缸内气体压力在 1~2Mpa 之间循环变化，则螺栓中的应力变化规律为___________。
（1）对称循环应变力 （2）脉动循环应力（3）非对称循环应力 5-13 在下列四种具有相同公称直径与螺距并使用相同的配对材料的传动螺旋副中，传动效率最高的是________________。
（1） 单线矩形螺纹 （2）单线梯形螺纹（3）双线矩形螺纹 （3） 双线锯齿形螺纹 5-14 当一个承受变载荷的螺栓联接，其螺栓的静强度足够而疲劳强度不足时，应首先考虑使用__________来提高其疲劳强度 （1）增加螺栓直径 （2）提高螺栓材料的屈服极限 （3）改用双螺母 （4）柔性螺栓 5-15 为了改善纹牙上的载荷分布，通常都以_______的方法来实现。
（1） 使用双螺母 （2）使用加高螺母 （3）使用减薄螺母 （4） 减少螺栓与螺母的螺距变化差 5-16 被联接件受横向载荷作用时，若使用一组普通螺栓联接，则载荷靠_________来传递。
（1）接合面之间的摩擦力 （2）螺栓的剪切与挤压 （2） 螺栓的剪切与被联接件的挤压 5-17 确定紧联接螺栓中拉伸与扭转复合载荷作用下的当量应力时，通常是接__________来进行诸的。
（1）第一强度理论 （2）第二强度理论 （3）第三强度理论 （3） 第四强度理论 二、分析与思考题 5-18 为什么螺纹联接大多数要预紧？什么叫螺纹联接的预紧力？ 5-19 常用的操纵预紧力的方法有什么？它们有什么优缺点？为了克服这些缺点可使用什么方法？ 5-20 螺纹联接为什么要防松？防松的根本问题是什么？ 5-21 防松的基本原理有哪几种？具体的防松方法与装置各的什么？ 5-22 相同的公称直径的粗牙普通螺纹与细牙普通螺纹相比，哪个自锁 性能好？哪个强度高？为什么薄壁零件的联接常使用细牙螺纹？ 5-23 什么叫螺纹的自锁现象？自锁条件如何？螺旋副的传动效率又如何计算？ 5-24 试问螺纹的升角φ为多大时，螺旋副效率可达到最高值？ 5-25 螺纹联接的要紧失效形式与计算准则是什么？ 5-26 何谓螺栓联接？何为紧螺栓联接？它们的强度计算方法有何区别？ 5-27 对承受横向载荷或者传递转矩的紧螺栓联接使用普通螺栓时，强度计算公式中为什么要将预紧力提高到 1.3 倍来计算？若使用铰制孔用螺栓时是否也这样考虑？为什么？ 5-28 在设计受倾覆力矩作用的底板螺栓组联接时，应满足什么条件？如何保证？ 5-29 常用的提高螺纹联接强度的措施有什么？ 5-30 关于受变载荷作用的螺栓联接，可使用什么措施来减小螺栓的应力幅α a ？ 三、设计计算题 5-31 如图所示，两根梁用 8 个 4.6 级普通螺栓与两块钢盖板相联接，梁受到的拉力 F=28kN，摩擦系数 f=0.2，操纵预紧力，试确定所需螺栓的直径。
解：已知螺栓数目 z=8，接合 面 数 i=2 ， 取 防 滑 系 数K s =1.2，则螺栓所需预紧力 F 0为 F 0 ≥1.2 28000105000.2 8 2sK FN Nfzi 查主教材中的表，得 σ S =240MPa，查表，取安全系数 S=1.3，则[ σ ]=σ S /S =240MPa/1.3=184.6MPa，所需螺栓的直径 d 1 ≥ 04 1.3 4 1.3 105009.7184.6Fmm 取整后得螺栓尺寸 d=10mm，螺纹为 M10。
注：解中有两处错误，请指出错处并说明原因。
5-32 受轴向载荷的紧螺栓联接，被联接钢板间使用橡胶垫片。已知预紧力 F 0 =1500N，当轴向工作载荷 F=1000N 时，求螺栓所受的总拉力及被联接件之间的残余预紧力。
5-33 图示凸缘联轴器(GB/T5843-1986)的型号为 YLDl0，同意传递的最大转矩 T= 630N·m，两半联轴器使用 4 个 M12 的铰制孔用螺栓联接，螺栓规格为 M12~60(GB/T 27-1988)，螺栓的性能等级为 8.8级，联轴器材料为 HT200，试校核其联接强度。
题 题 5-33 图 题 题 5-34 图 5-34 铰制孔用螺栓组联接的三种方案如图所示。已知L=300mm，a=60mm，试求螺栓组联接的三个方案中，受力最大的螺栓所受的力各为多少?哪个方案较好? 5-35 如图所示的底板螺栓组联同意外力 F e 的作用。外力 F e 作用在包含 x 轴并垂直于底板接合面的平面内。试分析底板螺栓组的受力情况，并推断哪个螺栓受力最大?保证联接安全工作的必要条件有什么? 题 题 5-35 图 四、结构设计与分析题 5-36 试指出下列图中的错误结构，并画出正确的结构图。
a)螺钉联接 b)双头螺柱联接 c)铰制孔用螺栓联接 d)紧定螺钉联接 e)吊环螺钉联接 f)螺钉联接 题 题 5-36 图 第六章 键、花键与销联接 一、 选择题 6-1 普通平键联接的要紧用途是使轴与轮毂之间________。
（1）沿轴向固定并传递轴向力 （2）沿轴向可作用相对滑动并具有导向作用 （3）沿周向固定并传递转矩 （4）安装与拆卸方便 6-2 设计键联接的几项要紧内容是：
a) 按轮毂长度选择键的长度 b) 按使用要求选择键的要紧类型 c) 按轴的直径选择键的剖面尺寸 d) 对联接进行必要的强度校核。在具体设计时，通常顺序是_______。
（1） b→a→c→d （2）b→c→a→d （3） a→c→b→d （4）c→d→b→a 6-3 键的剖面尺寸通常是根据________按标准选择。
（1） 传递转矩的大小 （2）传递功率大小 （3）轮毂的长度 （5） 轴的直接 6-4 键的长度要紧是根据__________来选择。
（1）传递转矩的大小 （2）轮毂的长度 （3）轴的直径 6-5 常用来制造键的材料是___________。
（1） 低碳钢 （2）中碳钢 （3）高碳钢 （4）合金钢 6-6 轴的键槽通常是由________加工而得的。
（1）插削 （2）拉削 （3）钻及铰 （4）铣削 6-7 紧键联接与松键联接的要紧区别在于：前者安装后，键与键之间就存在有__________。
（1） 压紧力 （2）轴向力 （3）摩擦力 6-8 能够构成紧键联接的两种键是_______________. （1） 楔键与半圆键 （2）平键与切向键 （3）半圆键与切向键 （4） 楔键与切向键 6-9 标准平键联接的承载能力，通常是取决于___________。
（1）轮毂的挤压强度 （2）键的剪切强度 （3）键的弯曲强度 （5） 键工作表面的挤压强度 6-10 平键联接能传递的最大转矩为 T，现要传递的转矩为 1.5T，则应_____________。
（1） 把键长 L 增大到 1.5 倍 （2）把键宽 b 增到 1.5 倍 （2） 把键高增大到 1.5 倍 （4）安装一对平键 6-11 半圆键联接的要紧是_____________. (1) 对轴的强度削弱较轻 （2）键槽的应力集中较小 （3）工艺性好、安装方便 6-12 半圆键与切向键的应用场合是_______________。
（1） 前者多用来传递较大转矩，后者多用来传递较小转矩 （2）前者多用来传递较小转矩，后者多用来传递较大转矩 （3）两者都用来传递较小转矩 （4）两者都用来传递较大转矩 6-13 花键联接与平键联接（使用多键时）相比较，______的观点是错误的。
（1） 承载能力较大 （2）旋转零件在轴上有良好的对中性与沿轴移动的导向性 （3）对轴的削弱比较严重 （4）可使用研磨加工来提高联接与加工精度 6-14 花键联接的强度，要紧取决于__________强度。
（1）齿根弯曲 （2）齿根剪力 （3）齿侧挤压 （4）齿侧接触 6-15 应用较广的花键齿形是_____________。
（1） 矩形三角形 （2）渐开线与三角形 （3）矩形与渐开线 （3） 矩形、渐开线与三角形 6-16 薄壁套筒与花键轴相联接，宜使用_________ 。
（1） 矩形齿 （2）渐开线齿 （3）三角形齿 （4）矩形齿与渐开线齿 6-17 滑动齿轮与轴使用矩形花键联接，轴的材料为 45 钢，调质处理，齿轮材料为 40Cr 钢经高频淬火硬度为 50～55HRC,这时宜使用__________定心。
（1）外径 （2）内径 （3）侧面 6-18 有一矩形花键联接，因需在载荷作用下频繁移动，故花键轴毂孔工作表面均经热处理达到硬度 50HRC，这时宜使用_________定心。
（1）外径 （2）内径 （3）侧面 6-19 某起重设备中用矩形花键联接，轴的转速不高，但要传递很大的转矩，这时宜使用___________定心。
1）外径 （2）内径 （3）侧面 二、分析与思考题：
6-20 平键联接的工作原理是什么？要紧失效形式有什么？平键的剖面尺寸 b×h 与键的长度 L 是如何确定的？ 6-21 圆头（A 型）、平头（B 型）及单圆头（C 型）普通平键各有何优缺点？它们分别用在什么场...
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