机械设计习题及答案

机械设计基础典型试题1一、填空题：（每题2分,共20分）1、设计时凸轮的轮廓曲线取决于_______________________________________。

2、渐开线齿廓形状取决于________大小。

3、普通螺纹的牙型为_______________形。

4、刚性联轴器无补偿__________的能力。

5、当滚子链的链节数为奇数时.接头要用_____________________。

6、阿基米德蜗杆在轴面的齿廓为______________________________。

7、槽轮轮机构常由___________________________________等组成。

8、滚动轴承72211AC中“11”表示___________________9、斜齿轮的____________参数为标准参数.____________参数为计算参数。

10、所谓高副就是指两构件的直接接触为_______________________。

二、判断题：（每题5分,共25分）1．（）根据曲柄存在的条件已判定铰接四杆机构中存在曲柄.则此机构是不会成为双摇杆机构的。

2．（）普通平键联接是依靠键的上下两面的摩擦力来传递扭距的。

3．（）三角形螺纹具有较好的自锁性能。

螺纹之间的摩擦力及支承面之间的摩擦力都能阻止螺母的松脱。

所以就是在振动及交变载荷作用下.也不需要防松。

4．（）m.d.ha＊ c＊都是标准值的齿轮是标准齿轮。

5．（）渐开线标准直齿圆柱齿轮传动.由于安装不准确.产生了中心距误差.但其传动比的大小仍保持不变。

三、简答题：（20分）1、简述滚动轴承的3类、6类、7类的类型名称及应用特点。

2、分析比较带传动的弹性滑动和打滑现象。

四、综合题（1 题2分.2题8分.3题5分.共15分）已知一四杆机构各杆长为AB = 50㎜ .BC = 90㎜ .CD = 80㎜.AD = 100 ㎜。

1、以何杆为机架杆时可得到双曲柄机构？2、若以AD杆为机架杆.此机构为什么机构？用作图法求作极位夹角.并计算行程速比系数K。

第一章绪论（1）1-2 现代机械系统由哪些子系统组成, 各子系统具有什么功能？（2）答: 组成子系统及其功能如下:（3）驱动系统其功能是向机械提供运动和动力。

（4）传动系统其功能是将驱动系统的动力变换并传递给执行机构系统。

第二章执行系统其功能是利用机械能来改变左右对象的性质、状态、形状或位置, 或对作业对象进行检测、度量等, 按预定规律运动, 进行生产或达到其他预定要求。

第三章控制和信息处理系统其功能是控制驱动系统、传动系统、执行系统各部分协调有序地工作, 并准确可靠地完成整个机械系统功能。

第四章机械设计基础知识2-2 什么是机械零件的失效？它主要表现在哪些方面？答：（1）断裂失效主要表现在零件在受拉、压、弯、剪、扭等外载荷作用时, 由于某一危险截面的应力超过零件的强度极限发生的断裂, 如螺栓的断裂、齿轮轮齿根部的折断等。

（2）变形失效主要表现在作用在零件上的应力超过了材料的屈服极限, 零件产生塑性变形。

（3）表面损伤失效主要表现在零件表面的腐蚀、磨损和接触疲劳。

2-4 解释名词: 静载荷、变载荷、名义载荷、计算载荷、静应力、变应力、接触应力。

答: 静载荷大小、位置、方向都不变或变化缓慢的载荷。

变载荷大小、位置、方向随时间变化的载荷。

名义载荷在理想的平稳工作条件下作用在零件上的载荷。

计算载荷计算载荷就是载荷系数K和名义载荷的乘积。

静应力不随时间变化或随时间变化很小的应力。

变应力随时间变化的应力, 可以由变载荷产生, 也可由静载荷产生。

（1）2-6 机械设计中常用材料选择的基本原则是什么？（2）答：机械中材料的选择是一个比较复杂的决策问题, 其基本原则如下：①材料的使用性能应满足工作要求。

使用性能包含以下几个方面:②力学性能③物理性能④化学性能①材料的工艺性能应满足加工要求。

具体考虑以下几点:②铸造性③可锻性④焊接性⑤热处理性⑥切削加工性①力求零件生产的总成本最低。

主要考虑以下因素:②材料的相对价格③国家的资源状况④零件的总成本2-8 润滑油和润滑脂的主要质量指标有哪几项？答: 衡量润滑油的主要指标有: 粘度（动力粘度和运动粘度）、粘度指数、闪点和倾点等。

机械设计课后习题答案3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限MPa1801=-σ，取循环基数60105⨯=N ，9=m ，试求循环次数N 分别为7 000、25 000、620 000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。

[解] MPa 6.373107105180936910111=⨯⨯⨯==--N N σσN MPa 3.324105.2105180946920112=⨯⨯⨯==--N N σσN MPa 0.227102.6105180956930113=⨯⨯⨯==--N N σσN3-2已知材料的力学性能为MPa 260=s σ，MPa 1701=-σ，2.0=σΦ，试绘制此材料的简化的等寿命寿命曲线。

[解] )170,0('A )0,260(C 0012σσσΦσ-=-σΦσσ+=∴-1210MPa 33.2832.0117021210=+⨯=+=∴-σΦσσ 得)233.283,233.283(D '，即)67.141,67.141(D '根据点)170,0('A ，)0,260(C ，)67.141,67.141(D '按比例绘制该材料的极限应力图如下图所示3-4 圆轴轴肩处的尺寸为：D =72mm ，d =62mm ，r =3mm 。

如用题3-2中的材料，设其强度极限σB =420MPa ，精车，弯曲，βq =1，试绘制此零件的简化等寿命疲劳曲线。

[解] 因2.14554==dD ，067.0453==d r，查附表3-2，插值得88.1=ασ，查附图3-1得78.0≈σq ，将所查值代入公式，即()()69.1188.178.0111k =-⨯+=-α+=σσσq查附图3-2，得75.0=σε；按精车加工工艺，查附图3-4，得91.0=σβ，已知1=q β，则35.211191.0175.069.1111k =⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=q σσσσββεK ()()()35.267.141,67.141,0,260,35.2170,0D C A ∴根据()()()29.60,67.141,0,260,34.72,0D C A 按比例绘出该零件的极限应力线图如下图3-5 如题3-4中危险截面上的平均应力MPa 20m =σ，应力幅MPa 20a =σ，试分别按①C r =②C σ=m ，求出该截面的计算安全系数ca S 。

机械设计习题第一章机械设计概述思考题1.1 一部完整的机器由哪几部分组成?1.2 设计机器时应满足哪些基本要求?1.3 设计机械零件时应满足哪些基本要求?1.4 机械零件的计算准则与失效形式有什么关系? 常用的计算准则有哪些? 它们各针对什么失效形式?1.5 什么叫机械零件的可靠度?它与零件的可靠性有什么关系? 机械零件的可靠度与失效率有什么关系?1.6 机械零件的设计计算有哪两种方法? 它们各包括哪些内容? 各在什么条件下采用?1.7 机械零件设计的一般步骤有哪些? 其中哪个步骤对零件尺寸的确定起决定性的作用? 为什么?1.8 选择零件材料时要了解材料的哪些主要性能? 合理选择零件材料的原则是什么?1.9 机械设计时为什么要考虑零件的结构工艺性问题? 主要应从哪些方面来考虑零件的结构工艺性?1.10 什么是标准化、系列化和通用化?标准化的重要意义是什么?1.11 机械设计方法通常分哪两大类?简述两者的区别和联系。

1.12 什么是传统设计方法?传统设计方法又分哪3种? 各在什么条件下被采用?1.13 什么是现代设计方法?简述现代设计方法的特点。

第四章带传动思考题4.1 按工作原理的不同，带传动的主要类型有哪些?各自适用于什么场合?4.2 V带传动为什么比平带传动的承载能力大?4.3 影响带传动承载能力的因素有哪些? 如何提高带传动的承载能力?4.4 什么是弹性滑动? 什么是打滑? 它们对带传动有何影响? 是否可以避免?4.5 一般情况下，带传动的打滑首先发生在大带轮上还是小带轮上? 为什么?4.6 简述V带传动的极限有效拉力F elim与摩擦系数f，小带轮包角α1及初拉力F0之间的关系。

4.7 分析带传动工作时带截面上产生的应力及其分布，并指出最大应力发生处。

4.8 简述带传动的主要失效形式和设计准则。

4.9 机械传动系统中，为什么一般将带传动布置在高速级?4.10 如何确定小带轮的直径?4.11 为什么V 带剖面的楔角为40°，而带轮的槽角则为32°、34°、36°或38°? 4.12 试说明公式L K K P P P α)(00'0∆+=中各符号的含义。

《机械设计基础》习题集及答案集系部：适用专业：制定人：审核人：系（部）第一章机械设计概论一、填空题。

1、机械零件最常见的失效形式有_______,_______,_______,_______,。

2、机械没计的“三化”指__________,__________,__________。

3、强度是指零件在载荷作用下抵抗__________的能力，强度可分为__________和__________。

4、刚度是指受载后抵抗__________的能力。

5、机械零件丧失预定功能或者预定功能指标降低到许用值以下的现象，为__________。

二、选择题。

1、机械设计这门学科，主要研究（）的工作原理、结构和设计计算方法。

A、各类机械零件和部件B、通用机械零件和部件C、专用机械零件和部件D、标准化的机械零件和部件2、设计一台机器包括以下几项工作:a、零件设计;b、总体设计;c、技术设计，它们进行的顺序大休上是()。

A、acbB、bacC、bcaD、cba3、下列零件的失效形式中，不属于强度问题。

A、螺栓断裂B、齿轮的齿面发生疲劳点蚀C、蜗杆轴产生过大的弯曲变形D、滚动轴承套圈的滚道上被压出深深的凹坑4、在设计机械零件时，对摩擦严重的一些零件，要考虑其散热性，主要是由于（）。

A、在高温下将产生蠕变现象，出现较大塑性变形B、材料的机械性能下降，可能造成零件因强度不够而失效C、下产生较大的热变形，影响正常工作D、升高后，破坏了正常润滑条件，从而使零件发生胶合5、我国国家标准的代号是（）。

A、GCB、KYC、GBD、ZB三、是非题。

1、机器的各部分之间具有确定的相对运动，在工作时能够完成有用的机械功或实现能般的转换。

2、机构的各部分之间具有确定的相对运动，所以机器与机构只是说法不同而己。

3、由于强度不够引起的破坏是零件失效中最常见的形式。

4、表面失效主要有疲劳点浊、磨损和腐蚀等，表面失效后通常会增加零件的摩擦，使尺寸发生变化，最终导致零件的报废。

大学机械设计基础考试练习题及答案11.[单选题]蜗杆传动比i12=n1/n2的范围一般是( )。

A)1-8B)8~80C)80~120答案:B解析:2.[单选题]向心滑动轴承,载荷及转速不变,宽径比不变,若直径增大1倍,则轴承的平均压强P与圆周速度I/的乘积pv值为原来的( )倍。

A)1/2B)1/4C)2答案:A解析:3.[单选题]圆柱压缩螺旋弹簧的最大切应力r。

发生在簧丝的( )。

A)内侧B)中心C)外侧答案:A解析:4.[单选题]已知在循环变应力作用下的最大应力为60MPa,最小应力为-60 MPa，那么这个应力叫做（）。

A)静应力B)脉动循环变应力C)对称循环变应力答案:C解析:5.[单选题]载荷变化不大,转速较低,两轴较难对中,宜选( )。

A)刚性固定式联轴器B)刚性可移式联轴器C)弹性联轴器答案:B解析:6.[单选题]在齿轮强度计算中，可靠性要求与安全系数取值之间的关系是( )A)可靠度要求越低，安全系数取值越大B)可靠度要求越高，安全系数取值应越大C)失效概率要求越小，安全系数取值应越小答案:B解析:7.[单选题]要求防腐蚀处宜采用( )铆钉。

A)半圆头B)沉头C)平截头答案:C解析:8.[单选题]蜗杆传动的传动比i12=n1/n2( )。

A)d2/d1B)d2tanl/d1C)d2/(d1tanl)答案:C解析:9.[单选题]某一滚动轴承,当所受当量动载荷增加时,其基本额定动载荷( )。

A)增加B)不变C)减小答案:B解析:10.[单选题]下列滚动轴承中哪类轴承的极限转速最高？ （ ）A)深沟球轴承B)角接触球轴承C)推力球轴承答案:A解析:11.[单选题]由于( )在结晶过程中收缩率较小，不容易产生缩孔、缩松以及开裂等缺陷，所以应用较广泛。

A)可锻铸铁B)球墨铸铁C)灰铸铁答案:C解析:12.[单选题]机械周期性速度波动计算飞轮转动惯量时,最大盈亏功A,。

为一个周期内( )。

A)最大盈功与最大亏功的代数和B)最大盈功与最大亏功的代数差C)各段盈亏功的代数和答案:B解析:13.[单选题]直齿锥齿轮是按( )的当量直齿圆柱齿轮进行强度计算的。

机械设计习题库（含参考答案）一、单选题（共50题，每题1分，共50分）1、机构具有相对运动的条件是（）A、机构的自由度数目小于主动件数目B、机构的自由度数目大于主动件数目C、机构的自由度数目大于等于主动件数目D、机构的自由度数目等于主动件数目正确答案：D2、杆长不等的铰链四杆机构，若以最短杆为机架，则是（）机构A、双曲柄B、双曲柄或双摇杆C、双摇杆D、曲柄摇杆正确答案：B3、驱动力与运动方向的夹角为压力角，驱动力与径向方向的夹角为传动角，二者之和是( ).A、90°B、60°C、30°D、60°正确答案：A4、在高速运转的情况下，下列哪种轴承可以代替推力轴承？（）A、润心球轴承B、滚针轴承C、圆锥滚子轴承D、向心球轴承正确答案：D5、对于i12=n1/n2说法最正确的是( )A、表示圆柱齿轮传动比B、1为主动轮，2为从动轮C、表示蜗杆蜗轮传动比D、表示圆锥齿轮传动比正确答案：B6、浇铸巴氏合金轴瓦首先清理轴瓦基体然后对轴瓦基体浇铸表面（）A、镀铬B、镀铜C、镀锡D、镀锌正确答案：C7、以下哪个不是滚动轴承的结构特征（）？A、接触角B、偏转角C、游隙D、偏移角正确答案：B8、基本周转轮系是由（）构成。

A、行星轮、惰轮和中心轮B、行星轮和中心轮C、行星轮、行星架和中心轮D、行星轮、惰轮和行星架正确答案：C9、蜗杆传动的精度有（）个等级A、12B、7C、8D、9正确答案：A10、轴的结构形状和尺寸应尽量满足加工、装配和维修的要求。

为此常采用的措施（）①当某一轴段需车制或磨销加工时，应留有退刀槽或砂轮越程槽；②轴上所有鏪槽应沿轴的同一母线布置；③为了便于所有轴上零件的装配和去除毛刺，轴端及轴肩一般均应制45度的倒角。

过盈配合轴段的装入端加工出半锥圆角为30度的导向锥面；④为便于加工，应使轴上直径相近的圆角、倒角、键槽和越程槽等尺寸一致A、①②③B、①③C、①②③④D、②④正确答案：C11、我国国家标准规定的标准压力角为( )A、60°B、90°C、20°D、30°正确答案：C12、根据轴的载荷性质分：（）①心轴②传动轴③转轴A、①②③B、①③C、②③D、①②正确答案：A13、铰链四杆机构中，与机架相连，并能实现360°旋转的构件是（）A、摇杆B、机架C、曲柄D、连杆正确答案：C14、常见的推力滑动轴承有实心、空心、（）、多环。

机械设计复习题及答案(一)连接。

1.楔键联接传动中，键的工作面(承载面)是楔键的上下面。

2.普通平键联接中，键的工作面(承载面、受力面)是左右两个侧面。

3.普通平键的截面尺寸b×h是由键连接处轴径在查找手册的标准选定;强度让算时键的工作长度如何确定?根据轮毂的长度和键的强度5.根据工作原理，螺纹联接防松的措施有摩擦防松、机械防松和破坏螺旋副运动关系防松。

6.在常用的螺纹连接中，自锁性能最好(摩擦力最大)的螺纹牙型是牙型角度为60°的三角形螺纹。

7.被联接件受横向载荷作用时，如采用普通螺栓联接，则螺栓受到的是拉力。

8.在螺纹联接中，当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔且经常拆卸，往往可采用双头螺柱连接。

9.4种螺纹连接的特点与适用场合。

螺栓、螺钉、双头螺柱、紧定螺钉10.防松的根本目的是什么?。

避免自动松脱，防止螺旋副的相对运动，防止螺母和螺栓之间的相对运动。

11.螺纹的公称尺寸是哪个?。

外螺纹的大径(二)传动。

1.带正常传动(同步带传动除外)时不能保证精确传动比的原因是带的弹性滑动。

2.带工作时截面上产生的应力有松紧边拉应力、__弯曲应力__、离心拉应力。

应力最大?紧边绕上小带轮处3.带传动是靠摩擦力工作的，所以把带轮的侧面做的粗糙一些，可提高承载能力,合适吗?不合适，带传动中不可避免存在弹性滑动，摩擦力增大了，皮带容易磨损，减少了皮带的使用寿命。

4.设计链传动时，链节数最好取偶数。

奇数。

过渡5.链传动工作时传动比不准确，主要是由于链传动中存在多边形效应。

6.在滚子链传动中，链节距p越小，则链承载能力越小，传动的动载荷小。

7.标准齿轮的齿形系数Y F只与齿数有关，而与模数无关。

8.一对齿轮传动中，Z1<Z2，材料不同，硬度不同，其齿面接触应力σH1=σH2。

但齿根弯曲应力σF1≠σF2。

9.对于直齿圆柱齿轮传动，其齿根弯曲疲劳强度主要取决于模数和齿宽。

10.对于直齿圆柱齿轮传动，齿面接触疲劳强度主要取决于中心距和齿宽:是错误的。

1. 下图为某零件的许用极限应力图，A ’G ’C 为疲劳极限曲线，M 为工作应力点，下列3种情况下的极限应力点分别为：1）应力比r 为常数时，（ ）点。

2）m σ为常数时，（ ）点。

3）min σ为常数时，（ ）点。

2.如一零件的应力比r=0.6，a σ =80MPa ，则此时的m σ=（ ），m i n σ=（ ），m a x σ=（ ）。

3.某零件的s σ =500MPa ，1σ- =220MPa ，工作应力m σ =300MPa ，a σ =100MPa ，工作点位于塑性安全区，则该零件的安全系数为： A.1.78 B.5.0 C.1.25 D.1.674.某受稳定弯曲变应力作用的轴类零件，最大工作应力max σ =400MPa ，最小工作应力min σ =-100MPa 。

已知材料的对称循环疲劳极限1σ- =450MPa ，脉动循环疲劳极限0σ =700MPa ，屈服极限为s σ =800MPa 。

1）试绘出材料的极限应力图。

2）在极限应力图中表明工作应力点M ，以及极限应力点M1。

3）说明该零件可能的失效形式。

题一、图示为一气缸螺栓联接预紧时的受力—变形图。

当螺栓再承受F=1000~2000N 的工作载荷时，试求：螺栓总拉力F2应如何变化，其最大拉力和最小拉力为多少？ 螺栓受拉应力循环特性系数是多少？题二、图示为一托架的边板用6个铰制孔用螺栓与相邻机架联接，托架受一个大小为60kN 的载荷FQ 作用，试问哪个螺栓受力最大？题三.图示钢板用两只普通螺栓联接,已知横向工作载荷为R ，接合面之间的摩擦系数f =0.15,为使联接可靠，取防滑系数K s =1.2，则每个螺栓需要的预紧力F 0为 。

A.0.5R B.R C.2R D.4R题四. 受轴向力的紧螺栓联接，已知螺栓刚度b C =60.410⨯N/mm ，被联接件的刚度m C =61.610⨯N/mm ，螺栓所受的预紧力0F =8000N ，螺栓所受的工作拉力F =4000N ，求螺栓所受的总拉力2F 和残余预紧力1F 分别为多少？题五、如图所示为螺栓联接结构，当工作载荷F=5000N 加在下端后，在结合面A 处，仍要求一定的剩余预紧力，其大小为1.4F ，设材料的许用拉应力为200MPa ，R/2 R/2R求螺栓危险截面直径？一双线螺纹副，螺距为4mm，则螺杆相对螺母转过一圈时，它们沿轴向相对位移的距离应为（）。

第一章1-1 机械的基本组成要素是什么？机械的基本组成要素是机械零件1-2 什么是零件？什么是构件？什么是部件？试各举三个实例。

零件是组成机器的不可拆的基本单元，即制造的基本单元。

如齿轮、轴、螺钉等。

构件是组成机器的运动的单元，可以是单一整体也可以是由几个零件组成的刚性结构，这些零件之间无相对运动。

如内燃机的连杆、凸缘式联轴器、机械手的某一关节等。

部件是由一组协同工作的零件所组成的独立制造或独立装配的组合体，如减速器、离合器、联轴器。

1-3 什么是通用零件？什么是专用零件？试各举三个实例。

通用零件在各种机器中经常都能用到的零件，如：齿轮、螺钉、轴等。

专用零件在特定类型的机器中才能用到的零件，如：涡轮机的叶片、内燃机曲轴、减速器的箱体等。

第二章2-1 以台完整的机器通常由哪些基本部分组成？各部分的作用是什么？一台完整的机器通常由原动机、执行部分和传动部分三个基本部分组成。

原动机是驱动整部机器以完成预定功能的动力源；执行部分用来完成机器的预定功能；传动部分是将原动机的运动形式、运动及动力参数转变为执行部分所需的运动形式、运动及动力参数。

2-2 设计机器时应满足哪些基本要求？设计机械零件时应满足哪些基本要求？设计机器应满足使用功能要求、经济性要求、劳动保护要求、可靠性要求及其它专用要求。

设计机械零件应满足避免在预定寿命期内失效的要求、结构工艺性要求、经济性要求、质量小的要求和可靠性要求。

2-3 机械零件主要有哪些失效形式？常用的计算准则主要有哪些？机械零件常见的失效形式：整体断裂、过大的残余变形、零件的表面破坏以及破坏正常工作条件引起的失效等。

常用的计算准则主要有强度准则、刚度准则、寿命准则、振动稳定性准则和可靠性准则。

2-4 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？强度要求为确保零件不发生断裂破坏或过大的塑性变形。

强度条件为σ<[σ]。

提高机械零件的强度，可以采取：a、采用强度高的材料，使零件具有足够的截面尺寸；b、合理地设计零件的截面形状，增大截面的惯性矩；c、采用热处理和化学处理方法，提高材料的力学性能；d、提高运动零件的制造精度，降低工作时的动载荷；e、合理配置零件的位置，降低作用于零件上的载荷等。