機(jī)械設(shè)計(jì)復(fù)習(xí)題及答案 前8章

1、第三章 強(qiáng)度1. 零件的應(yīng)力變化規(guī)律(工作應(yīng)力增長規(guī)律)通常分為幾種?并對(duì)每種舉出一個(gè)實(shí)例。工程設(shè)計(jì)中難以確定應(yīng)力變化規(guī)律時(shí)，可采用何種類型？分為簡單加載(r=常數(shù)，或=常數(shù)) ，復(fù)雜加載（sm=常數(shù)及smin=常數(shù)）r=常數(shù)：轉(zhuǎn)軸彎曲應(yīng)力；sm=常數(shù)：車輛減振彈簧smin=常數(shù)：氣缸蓋螺栓難以判定類型時(shí)，一般按r=常數(shù)處理。2. 在圖示某零件的許用極限應(yīng)力圖中，AES為疲勞極限曲線，M為零件的工作應(yīng)力點(diǎn)，下列三種情況下的極限應(yīng)力點(diǎn)分別為：a)應(yīng)力循環(huán)特性r=常數(shù)時(shí)_ M3_點(diǎn)；b)平均應(yīng)力sm=常數(shù)時(shí)_ M1_點(diǎn)；c)最小應(yīng)力smin=常數(shù)時(shí)_ M2_點(diǎn)。3. 如圖所示，試分析圖中A、B、C

2、三點(diǎn)是否能安全工作或者發(fā)生何種破壞(按簡單加載情況，即r=常數(shù))。A點(diǎn)：安全；B點(diǎn)：疲勞破壞；C點(diǎn)：塑性變形；(對(duì)應(yīng)于B、C點(diǎn)的疲勞應(yīng)力為B、C；B、C分別位于疲勞安全區(qū)和塑性安全區(qū)外；A點(diǎn)位于安全區(qū)內(nèi))4. 試在下列極限應(yīng)力圖上分別標(biāo)出三種不同加載情況下的疲勞安全區(qū)及塑性安全區(qū)。 5.已知塑性材料的極限應(yīng)力圖如下：試在圖上標(biāo)出：1)對(duì)稱循環(huán)疲勞極限s-1；2)屈服極限sS；3)脈動(dòng)循環(huán)疲勞極限s0；4)arctanys 。 圖計(jì)算題1.某受穩(wěn)定彎曲變應(yīng)力作用的軸類零件，最大工作應(yīng)力，最小工作應(yīng)力。已知材料的對(duì)稱循環(huán)疲勞極限，脈動(dòng)循環(huán)疲勞極限，屈服極限。1）試?yán)L出材料的按折線簡化的極限應(yīng)力圖；

3、2）在簡化極限應(yīng)力圖上標(biāo)明工作應(yīng)力點(diǎn)M；3）說明該零件可能的失效形式（簡單加載）。解：1）折線ABES；2工作應(yīng)力點(diǎn)M；M(150,250)3）M點(diǎn)位于疲勞安全區(qū)，可能的失效形式為疲勞破壞。2.某零件受穩(wěn)定交變彎曲應(yīng)力作用，最大工作應(yīng)力，最小工作應(yīng)力，屈服極限，對(duì)稱循環(huán)疲勞極限，脈動(dòng)循環(huán)疲勞極限，略去危險(xiǎn)截面處應(yīng)力集中系數(shù)等影響，試求：（1）作極限應(yīng)力圖；（2）材料特性系數(shù)（等效系數(shù)）值；（3）安全系數(shù)S值解：1).作極限應(yīng)力圖,見圖: 標(biāo)明工作點(diǎn)M；(r=常數(shù))，2). ：由圖可知：材料特性系數(shù):表示材料對(duì)循環(huán)不對(duì)稱性的敏感程度，材料強(qiáng)度越高，其值越大。3). S：延長0M得(極限應(yīng)力點(diǎn))，

4、由直線方程: ；直線0M方程：， 聯(lián)解:x=220，y=20 由作圖法:(r=常數(shù)) 3. 一個(gè)由40Cr制成的零件，其力學(xué)性能如下：屈服極限，對(duì)稱循環(huán)疲勞極限，脈動(dòng)循環(huán)疲勞極限，已知最大工作應(yīng)力，最小工作應(yīng)力，r=常數(shù)，綜合影響系數(shù)，試?yán)L制該零件的許用極限應(yīng)力圖（折線圖），并用作圖法計(jì)算它的安全系數(shù)，指出該零件可能發(fā)生的破壞形式。解：(1) 許用極限應(yīng)力圖：許用疲勞極限曲線為折線。(2) 計(jì)算安全系數(shù)簡單加載情況：圖解法：工作應(yīng)力點(diǎn)；（按比例量）計(jì)算法： (3) 可能發(fā)生的破壞形式：疲勞斷裂。 第五章 螺紋連接一、判斷01. 一個(gè)雙線螺紋副,螺距為4mm,則螺桿相對(duì)螺母轉(zhuǎn)過一圈時(shí),它們沿軸向

5、相對(duì)移動(dòng)的距離應(yīng)為4mm。( F )02. 三角形螺紋由于當(dāng)量摩擦系數(shù)大，強(qiáng)度高，所以是常用的連接螺紋。( T )03. 設(shè)計(jì)外載荷是軸向變載荷的緊螺栓連接，除考慮螺栓的靜強(qiáng)度外，還必須驗(yàn)算其疲勞強(qiáng)度。( T )04. 普通螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算，主要是計(jì)算螺栓的剪切強(qiáng)度。( F )05. 對(duì)受軸向變載荷的普通螺栓連接適當(dāng)增加預(yù)緊力可以提高螺栓的抗疲勞強(qiáng)度。( T )06. 受橫向載荷的螺栓組連接中的螺栓必須采用有鉸制孔的精配合螺栓。( F )07. 受軸向載荷的緊螺栓連接的螺栓所受的總拉力是預(yù)緊力與工作拉力之和。 ( F )08. 在受軸向變載荷的緊螺栓連接中，使用柔性螺栓，其主要作用是降低螺栓

6、的應(yīng)力幅。( T )09. 受翻轉(zhuǎn)（傾覆）力矩作用的螺栓組連接中，螺栓的位置應(yīng)盡量遠(yuǎn)離接合面的幾何形心。( F )10. 在受軸向變載荷的緊螺栓連接結(jié)構(gòu)中，在兩個(gè)被連接件之間加入橡膠墊片，可以提高螺栓疲勞強(qiáng)度。( F )二、選擇1.常見的連接螺紋是_C_。A.左旋單線 B.右旋雙線 C.右旋單線 D.左旋雙線2. 相同公稱尺寸的三角形細(xì)牙螺紋和粗牙螺紋相比，因細(xì)牙螺紋的螺距小，小徑大，故細(xì)牙螺紋的_B_。A.自鎖性好，釘桿受拉強(qiáng)度低B.自鎖性好，釘桿受拉強(qiáng)度高C.自鎖性差，釘桿受拉強(qiáng)度高D.自鎖性差，釘桿受拉強(qiáng)度低（強(qiáng)度指螺紋桿的承載能力。）3. 用作調(diào)節(jié)或阻塞的螺紋，應(yīng)采用_D_。A.三角形

7、粗牙螺紋 B.矩形螺紋 C.鋸齒形螺紋 D.三角形細(xì)牙螺紋4. 標(biāo)注螺紋時(shí)_A_。A.右旋螺紋不必注明B.左旋螺紋不必注明C.左、右旋螺紋都必須注明D.左、右旋螺紋都不必注明5. 連接用的螺母、墊圈的尺寸(型號(hào))是根據(jù)螺栓的_C_選用的。A.中徑d2 B.小徑d1 C.大徑d D.釘桿直徑6. 管螺紋的公稱直徑是指_D_。A.螺紋的外徑 B.螺紋的內(nèi)徑C.螺紋的中徑 D.管子的內(nèi)徑三、填空1. 普通螺栓的公稱直徑為螺紋_大_徑。2. 用于薄壁零件連接的螺紋,應(yīng)采用_三角形細(xì)牙螺紋_。3. 受單向軸向力的螺旋傳動(dòng)宜采用_矩形齒_螺紋。4. 普通三角形螺紋的牙型角為_60_度。5. 常用連接螺紋的

8、旋向?yàn)開右_旋。6. 圖示板A用4個(gè)鉸制孔用螺栓固定在板B上，受力為F，則4個(gè)螺栓中受力最大為_3_。試改正下圖中的錯(cuò)誤結(jié)構(gòu)（另畫出一正確結(jié)構(gòu)圖即可）。 四、簡答1. 常用螺紋的主要類型有哪些？其主要用途是什么？常用螺紋的主要類型有普通螺紋、管螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋、鋸齒形螺紋。前兩種主要用于連接，后三種主要用于傳動(dòng)。2. 與粗牙螺紋相比，細(xì)牙螺紋有什么特點(diǎn)？公稱直徑相同時(shí)，細(xì)牙螺紋的螺距小，因而細(xì)牙螺紋小徑較大，升角和導(dǎo)程較小，細(xì)牙螺紋強(qiáng)度較高，自鎖性較好，多應(yīng)用于薄壁零件，或受變載、沖擊及振動(dòng)的連接中。3. 管螺紋的公稱直徑是指什么直徑？為什么管子上的螺紋通常采用細(xì)牙螺紋或圓錐螺紋？管螺

9、紋的公稱直徑指管子的通徑（內(nèi)徑）。管螺紋采用細(xì)牙螺紋主要是考慮薄壁。管螺紋采用圓錐螺紋主要是保證緊密性，無需填料，密封簡單。4. 按螺紋的旋向不同，螺紋分為哪幾種？如何判別螺旋的旋向？要求各畫一簡圖。按螺紋的旋向不同，螺紋分為右螺紋和左螺紋。使外螺紋軸線鉛垂，觀察其螺紋方向，向右向上者為右螺紋，向左向上者為左螺紋。簡圖如下。5. 螺紋連接主要有哪幾種類型？試簡述其特點(diǎn)及適用場(chǎng)合。（不要求畫圖。）1.）螺栓連接螺栓穿過被連接件的釘孔再用螺母鎖緊。無需在被連接件上切制螺紋，構(gòu)造簡單，裝拆方便，適用于被連接件不是很厚可制通孔的場(chǎng)合。2.）螺釘連接不用螺母而將螺釘穿過被連接件之一的通孔，再旋入另一被連

10、接件的螺紋孔中。它用于被連接件之一較厚不宜穿通的場(chǎng)合，但這種連接不宜用于經(jīng)常裝拆的地方，以免損壞被連接件的螺紋孔。3.）雙頭螺柱連接雙頭螺柱座端穿過被連接件之一的通孔并旋入和緊定在被連接件之一的螺紋孔中，另一端用螺母擰緊。用于受結(jié)構(gòu)限制、不能用貫穿螺栓而又常需裝拆的場(chǎng)合。4.）緊定螺釘連接將螺釘旋入被連接件之一的螺紋孔中，其末端頂住另一被連接件的表面或頂入相應(yīng)的坑中以固定兩個(gè)零件的相互位置，并可傳遞不大的力或轉(zhuǎn)矩。五、計(jì)算題01.圖示某機(jī)構(gòu)上的拉桿端部采用普通螺紋連接。已知拉桿所受最大載荷F16kN，載荷很少變動(dòng)。螺釘和拉桿材料為Q235鋼，屈服極限，試確定拉桿螺紋的最小直徑（安全系數(shù)可?。?。

11、許用拉應(yīng)力松連接，拉桿螺紋小徑02. 圖示軸承蓋用4個(gè)螺釘固定于鑄鐵箱體上，已知作用于軸承蓋上的力FQ10.4kN，螺釘材料為Q235鋼，屈服極限，取剩余預(yù)緊力F為工作拉力的0.4倍，不控制預(yù)緊力，取安全系數(shù)，求螺栓所需最小直徑。許用拉應(yīng)力4個(gè)螺釘，z4，每個(gè)螺釘?shù)墓ぷ鬏d荷F=FQ/z =10400/4=2600 N剩余預(yù)緊力F0.4F=0.42600=1040 N故得螺釘中總拉力按強(qiáng)度條件，螺栓小徑 。03. 圖示吊鉤起重量W20kN，吊鉤材料為Q235，起重用，取安全系數(shù)，試求吊鉤螺紋部分所需最小直徑。許用拉力應(yīng)螺栓受拉力FW20 kN按強(qiáng)度條件，螺栓小徑04： 板A用5個(gè)普通螺釘固定在機(jī)

12、座B上，已知板與機(jī)座間摩擦系數(shù)m=0.15，防滑系數(shù)（可靠性系數(shù)）Kf=1.2，螺釘許用應(yīng)力，試指出哪個(gè)螺釘是危險(xiǎn)螺釘？并按強(qiáng)度計(jì)算該螺釘聯(lián)接中螺釘所需的小徑（或計(jì)算直徑）尺寸。1）將力向形心簡化：FQ2000N；2）FQ使每一個(gè)螺釘產(chǎn)生作用力M使每個(gè)螺釘產(chǎn)生作用力方向如圖（中間螺釘)。3）第2個(gè)螺釘受力最大，為危險(xiǎn)螺釘，設(shè)其受力為FR。4），。式中： 預(yù)緊力； 螺紋小徑（亦可用計(jì)算直徑計(jì)算）。第八章 帶傳動(dòng)一、填空1V帶（三角帶）傳動(dòng)因?yàn)橛衉彈性滑動(dòng)_的影響，其傳動(dòng)比不恒定。2帶傳動(dòng)的主要失效形式為_打滑_和_疲勞破壞_。3V帶（三角帶）的截面尺寸越大，則帶輪的最小直徑應(yīng)越_ 大_。4限制小

13、帶輪的最小直徑是為了保證帶中_彎曲應(yīng)力_不致過大。5當(dāng)采用張緊輪裝置將帶張緊時(shí)，為了帶只受單向彎曲，張緊輪一般放在_ _松 _邊_ _內(nèi)_ _側(cè)，同時(shí)張緊輪應(yīng)盡量靠近_ _大_ _輪，以免過分地影響帶在小帶輪上的包角。若主要考慮增大包角，則張緊輪應(yīng)放在靠近_小_ 輪處的_松_邊_外_側(cè)。6為了使V帶（三角帶）與帶輪輪槽更好地接觸，輪槽角應(yīng)_小_于V帶截面的楔角f，隨帶輪直徑減小，角度的差值越_大_。7舉出三種帶輪材料_鑄鐵，鑄鋼，鑄鋁，塑料_。8帶傳動(dòng)工作時(shí)，帶上應(yīng)力由_拉應(yīng)力_、_離心應(yīng)力_、_彎曲應(yīng)力_三部分組成。二、判斷1. 為了避免打滑，可將帶輪上與帶接觸的表面加工得粗糙些以增大摩擦。

14、( F )2.通常V帶（三角帶）傳動(dòng)的中心距都做成不可調(diào)的。( F )3. V帶（三角帶）傳動(dòng)的效率比平帶傳動(dòng)的效率高，所以V帶（三角帶）應(yīng)用更為廣泛。( F )4. V帶（三角帶）傳動(dòng)的平均傳動(dòng)比是準(zhǔn)確的。( F )5. 與齒輪傳動(dòng)相比，V帶（三角帶）傳動(dòng)具有過載保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。( T )三、簡答1帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是什么？帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是：在保證帶傳動(dòng)不打滑的條件下，具有一定的疲勞強(qiáng)度和壽命。2帶傳動(dòng)的打滑經(jīng)常在什么情況下發(fā)生？打滑多發(fā)生在大帶輪上還是小帶輪上？當(dāng)工作載荷超過一定限度時(shí)發(fā)生打滑。由于小帶輪包角總是小于大帶輪包角，故打滑通常發(fā)生在小帶輪上。3帶傳動(dòng)為什么要限制其最小中心距和最大傳

15、動(dòng)比？1）中心距愈小，帶長愈短。在一定速度下，單位時(shí)間內(nèi)帶的應(yīng)力變化次數(shù)愈多，會(huì)加速帶的疲勞破壞；如在傳動(dòng)比一定的條件下，中心距越小，小帶輪包角也越小，傳動(dòng)能力下降，所以要限制最小中心距。2）傳動(dòng)比較大且中心距小時(shí)，將導(dǎo)致小帶輪包角過小，傳動(dòng)能力下降，故要限制最大傳動(dòng)比。4帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)與打滑的主要區(qū)別是什么？帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)與打滑的主要區(qū)別：1）彈性滑動(dòng)是由于帶傳動(dòng)在工作時(shí)，帶受到拉力后要產(chǎn)生彈性變形，但因緊邊和松邊的拉力不同，帶兩邊彈性變形也不同,故帶與帶輪輪緣之間發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)；而打滑是由于工作載荷過大，使帶傳動(dòng)傳遞的有效圓周力超過了最大（臨界）值而引起的。2）彈性滑動(dòng)只發(fā)生在帶由主、從

16、動(dòng)輪上離開以前那一部分接觸弧上，而打滑發(fā)生在相對(duì)于全部包角的接觸弧上，即前者靜弧0，后者靜弧0。3）彈性滑動(dòng)是帶傳動(dòng)正常工作時(shí)固有特性，避免不了的，而打滑則使傳動(dòng)失效，應(yīng)該避免。四、計(jì)算題：1. 已知V帶（三角帶）傳遞的實(shí)際功率P7kW，帶速v10m/s，緊邊拉力是松邊拉力的2倍，試求有效圓周力Fe和緊、松邊拉力F1、 F2的值。1）帶的有效圓周力2）帶的松邊拉力由題意有：聯(lián)解3）帶的緊邊拉力2. 單根V帶（三角帶）傳動(dòng)的初拉力F0354N，主動(dòng)帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1=160mm，主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n1=1500r/min，主動(dòng)帶輪上的包角a1150，帶與帶輪之間的摩擦系數(shù)f=0.485。求：1）V帶（三角帶）緊邊、松邊的拉力F1、F2；2）V帶（三角帶）傳動(dòng)能傳遞的最大有效圓周力Fe及最大功率P。1)帶速