机械设计基础作业集

第9章 机械零件设计概论9—1填空题（1）判断机械零件强度的两种方法是 及 ；其相应的强度条件式分 别为 及 。

（2） 在静载荷作用下的机械零件，不仅可以产生 应力，也可能产生 应力。

（3） 在变应力工况下，机械零件的强度失效是 ；这种损坏的断面包括 及 两部分。

（4） 钢制零件的-N 曲线上，当疲劳极限几乎与应力循环次数N 无关时，称为 循环疲劳；而当N <N 0时，疲劳极限随循环次数N 的增加而降低的称为 疲劳。

（5）零件表面的强化处理方法有 、 、 等。

（6）机械零件受载荷时，在 处产生应力集中，应力集中的程度通常随材料强度的增大而 。

9—2选择题（1）零件的设计全系数为 。

A 零件的极限应力比许用应力 B 零件的极限应力比零件的工作应力C 零件的工作应力比许用应力D 零件的工作应力比零件的极限应力（2）对大量生产、强度要求高、尺寸不大、形状不复杂的零件，应选择 。

A 自由锻造的毛坯B 冲压毛坯C 模锻毛坯D 铸造毛坯（3）从经济和生产周期性考虑，单件生产的箱体最好采用 。

A 铸铁件B 铸钢件C 焊接件D 塑料件（4）我国国家标准代号是 ，国际标准化组织的标准代号是 ，原机械工业部标准代号是 。

A ZB B GBC JBD YBE DINF ISO（5） 零件的截面形状一定，当截面尺寸增大时，其疲劳极限值将随之 。

A 增加B 不变C 降低D 规律不定（6）某钢制零件材料的对称循环弯曲疲劳极限-1=300MP a ，若疲劳曲线指数m =9，应力循环基数N 0=107，当该零件工作的实际应力循环次数N=105时，则按有限寿命计算，对应于N 的疲劳极限-1N 为 MP a 。

A 300B 420C 500.4D 430.5（7） 某结构尺寸相同的零件,当采用 材料制造时,其有效应力集中系数最大。

A HT 200B 35号钢C 40C r N iD 45号钢（8）某个40C r 钢制成的零件，已知B =750MP a ，s =550MP a ，-1=350MP a ，ψσ=0.25，零件危险截面处的最大工作应力量max =185MP a ，最小工作应力min =-75MP a ，疲劳强度的综合影响系数K σ=1.44，则当循环特性r =常数时，该零件的疲劳强度安全系数S ca 为 。

A 2.97B 1.74C 1.90D 1.45（9） 对于循环基数N 0=107的金属材料，下列公式中， 是正确的。

A C N m r =σBC N m r =σ C 寿命系数m N N N k 0/=D 寿命系数k N <1.0（10） 已知某转轴在弯—扭复合应力状态下工作，其弯曲与扭转作用下的计算安全系数分别为S σ=6.0、S τ=18.0，则该轴的实际计算安全系数为 。

A 12.0B 6.0C 5.69D 18.0（11）在载荷和几何尺寸相同的情况下，钢制零件间的接触应力 铸铁零件间的接触应力。

A 大于B 等于C 小于D 小于等于（12）两零件的材料和几何尺寸都不相同，以曲面接触受载时，两者的接触应力值 。

A 相等B 不相等C 是否相等与材料和几何尺寸有关D 材料软的接触应力值大（13） 两等宽的圆柱体接触，其直径d 1=2d 2，弹性模量E 1=2E 2，则其接触应力为 。

A H1=H2B H1=2H2C H1=4H2D H1=8H2 （14） 在图中示出圆柱形表面接触的情况下，各零件间的材料、宽度均相同，受力均为正压力F ，则 的接触应力最大。

A B C D题（14）图 (15) 在上题A 图中，d 2=2d 1，小圆柱的弹性模量为E 1，大圆柱的弹性模量为E 2，E 为一定值，大小圆柱的尺寸及外载荷F 一定，则在以下四种情况中， 的接触应力最大， 的接触应力最小。

A E 1=E 2=E/2B E 1=E 、E 2=E/2C E 1=E/2、E 2=EDE 1=E 2=E9—3 通过热处理可改变毛坯或零件的内部组织，从而改善它的力学性能。

钢的常用热处理方法有：退火、正火、淬火、调质、表面淬火和渗碳淬火等。

试选择其中三种加以解释并简述其应用。

9—4 写出下列材料的名称并按小尺寸试件查出材料的抗拉强度σB （MPa ）、屈服极限σS （MPa ）、延伸率δ（%）：Q235，45，40MnB ，ZQ270-500，HT200，QT500-7，ZCuZn10P1，ZAlSi12。

9—5 试求把14号热轧工字钢（材料为Q235）沿轴线拉断时所需的最小拉力。

9—6 图示弓架材料为45号钢，已知尺寸：a=65mm 、B=16mm 、h=50mm ，试按弓架强度计算其所能承受的最大工作载荷F （计算时安全系数S=2）并绘出应力分 布图。

9—7 一钢制圆轴d=30mm ，用平键与轮毂相联，试选 择键的断面尺寸b ×h ，确定键槽的尺寸并绘制此平键联接的横截面图。

9— 8 一对齿轮作单向传动，试问：（1）轮齿弯曲应力 可看成哪类循环变应力？（2）两轮齿数为Z 1=19，Z 2=80，小齿轮主动，转速n 1=200r/min ，预定使用期限为500h ，在使用期限终止时，大齿轮应力循环总次数N 是多少？（3）设大齿轮材料疲劳极限为σ-1，循环基数N 0=107，那么对应于循环总次数N 的疲劳极限能提高多少？1d 2d 1d 3d F F 1d 2d F 3d 1d F bF a h F9—9 齿轮传动中，齿面接触应力可以看成哪类循环变应力？为什么？第10章连接10—1填空题(1) 三角形螺纹的牙型角= ，适用于；而梯形螺纹的牙型角= ，适用于。

(2) 普通螺纹的公称直径指的是螺纹的径，计算螺纹的摩擦力矩时使用的是螺纹的径，计算螺纹的危险截面时使用的是螺纹的径。

(3) 常用螺纹的类型主要有、、、、、和。

(4) 联接螺纹必须满足条件，传动用螺纹的牙型斜角比联接用螺纹的牙型斜角，这主要是为了。

(5) 若螺纹的直径和螺旋副的摩擦系数已定，则拧紧螺母时的效率取决于螺纹的和。

(6) 螺纹联接的拧紧力矩等于和之和。

(7) 螺纹联接防松的实质在于。

(8) 在螺栓联接的破坏形式中，约有%的螺栓属于疲劳破坏，疲劳断裂常发生在。

(9) 普通紧螺栓联接，受横向载荷作用。

则螺栓中受应力和应力作用。

(10) 普通紧螺栓联接承受横向工作载荷时，依靠承载，螺栓本身受力作用，则联接可能的失效形式为；铰制孔用螺栓联接承受横向工作载荷时，依靠承载，螺栓本身受和力作用，则联接可能的失效形式为和。

(11) 受轴向工作载荷作用的紧螺栓联接，当预紧力为F0和工作载荷F一定时，为减小螺栓所受的总拉力F2，通常采用的方法是减小的刚度或增大的刚度；当工作载荷F和残余预紧力F1一定时，提高螺栓的疲劳强度，可以减小或增大。

(12) 螺栓联接中，当螺栓轴线与被联接件支承面不垂直时，螺栓中将产生附加应力。

(13) 采用凸台或沉头座孔作为螺栓头或螺母的支承面是为了。

(14) 螺纹联接防松，按其防松原理可分为防松、防松和防松。

(15) 进行螺栓组联接受力分析的目的是。

(16)螺栓组联接结构设计的目的是；应考虑的主要问题有。

10—2选择题(1) 螺纹升角ψ增大，则联接的自锁性能，传动的效率；牙型角增大，则联接的自锁性能，传动的效率。

A 提高B 不变C 降低D 不确定(2) 在常用的螺旋传动中，传动效率最高的螺纹是。

A 三角形螺纹B 梯形螺纹C 锯齿形螺纹D 矩形螺纹(3) 当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔且需要经常装拆时，往往采用。

A 双头螺柱联接B 螺栓联接C 螺钉联接D 紧定螺钉联接(4) 螺纹联接防松的根本问题在于。

A 增加螺纹联接的轴向力B 增加螺纹联接的横向力C 防止螺纹副的相对转动D 增加螺纹联接的刚度(5) 对顶螺母为防松，开口销为防松，串联钢丝为防松。

A 摩擦B 机械C 不可拆(6) 在铰制孔用螺栓联接中，螺栓杆与孔的配合为。

A 间隙配合B 过渡配合C 过盈配合(7) 在承受横向工作载荷或旋转力矩的普通紧螺栓联接中，螺栓杆作用。

A 受剪切应力B 受拉应力C 受扭转切应力和拉应力D 既可能只受切应力又可能只受拉应力(8) 受横向工作载荷的普通紧螺栓联接中，依靠来承载。

A 接合面间的摩擦力B 螺栓的剪切和挤压C 螺栓的剪切和被联接件的挤压(9) 受横向工作载荷的普通紧螺栓联接中，螺栓所受的载荷为；受横向工作载荷的铰制孔螺栓联接中，螺栓所受的载荷为；受轴向工作载荷的普通松螺栓联接中，螺栓所受的载荷是；受轴向工作载荷的普通紧螺栓联接中，螺栓所受的载荷是。

A 工作载荷B 预紧力C 工作载荷+预紧力D 工作载荷+残余预紧力E 残余预紧力(10) 重要的螺栓联接直径不宜小于M12，这是因为。

A 要求精度高B 减少应力集中C 防止拧紧时过载拉断D 便于装配(11) 紧螺栓联接强度计算时将螺栓所受的轴向拉力乘以1.3，是由于。

A 安全可靠B 保证足够的预紧力C 防止松脱D 计入扭转剪应力(12) 对承受轴向变载荷的普通紧螺栓联接，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。

A 增大螺栓的刚度C b，减小被联接件的刚度C mB 减小C b，增大C mC 减小C b和C mD 增大C b和C m(13) 有一气缸盖螺栓联接，若气缸内气体压力在0~2MPa之间变化，则螺栓中的应力变化规律为。

A 对称循环B 脉动循环C 非对称循环D 非稳定循环(14) 螺栓联接螺纹牙间载荷分配不均是由于。

A 螺母太厚B 应力集中C 螺母和螺栓变形大小不同D 螺母和螺栓变形性质不同(15) 螺栓的材料性能等级为6.8级，则螺栓材料的最小屈服极限近似为。

A 480MP aB 6 MP aC 8 MP aD 0.8 MP a(16) 采用凸台或沉头座作为螺栓头或螺母的支承面，是为了。

A 避免螺栓受弯曲应力B 便于放置垫圈C 减小预紧力D 减小挤压应力(17) 设计螺栓组联接时，虽然每个螺栓的受力不一定相等，但该组螺栓仍采用相同的规格（材料、直径和长度均相同），这主要是为了。

A 外形美观B 购买方便C 便于加工和安装D 受力均匀(19) 传动螺旋工作时，其最主要的失效形式为。

A 螺杆的螺纹圈被剪断B 螺母的螺纹圈被剪断C 螺纹工作面被压碎D 螺纹工作面被磨损10—3 试证明具有自锁性的螺旋传动，其效率恒小于循环总次数%。

10—4 试计算M20、M20×1.5螺纹升角，并指出哪种螺纹的自锁性较好？10—5 常用螺纹有哪几种类型？各适用于什么场合？对联接螺纹和传动螺纹的要求有何不同？10—6 联接螺纹都具有良好的自锁性能，为什么有时还需要防松装置？试各举出两个机械防松和摩擦防松的例子。

10—7普通螺栓联接和铰制孔用螺栓联接的主要失效形式各是什么？计算准则各是什么？10—8 松螺栓联接和紧螺栓联接的区别是什么？在计算中如何考虑这些区别？10—9螺栓的性能等级为8.8级，与它相配的螺母的性能等级应为多少？性能等级数字代号的含义是什么10—10 在什么情况下，螺栓联接的安全系数大小与螺栓的直径有关？试说明其原因。