机械设计精彩编辑题100例.doc

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1、-!第三章 机械零件强度1、某优质碳素结构钢零件,其ss=280MPa,sB=560MPa,s1=250MPa,工作应力smax=155MPa,smin=30MPa,零件的有效应力集中系数Ks=1.65,尺寸系数es=0.81,表面状态系数b=0.95,等效系数ys=0.30。如取许用安全系数S=1.5,试校核该零件的强度是否足够(为安全起见一般计算屈服强度和疲劳强度两种安全系数)。2、某零件的工作应力变化如图所示,求最大应力,最小应力,平均应力,应力幅,循环特性r。3、某零件受稳定交变弯曲应力作用,最大工作应力,最小工作应力,屈服极限,对称循环疲劳极限,脉动循环疲劳极限,略去危险截面处应力集

2、中系数等综合影响系数的影响,试求:(1)等效系数值(2)安全系数S值4、已知材料,常数,用图解法及计算法求安全系数S。注:简化疲劳极限线图采用折线图法。5、某钢制零件,其,。工作变应力,零件的有效应力集中系数,绝对尺寸系数,表面状态系数。要求许用安全系数,常数,校核该零件的强度是否足够。6、一个由40Cr制成的零件,其力学性能如下:屈服极限,对称循环疲劳极限,脉动循环疲劳极限,已知最大工作应力,最小工作应力,r=常数,综合影响系数,试绘制该零件的许用极限应力图(折线图),并用作图法计算它的安全系数,指出该零件可能发生的破坏形式。7、某零件的材料,试画出其简化极限应力图;当工作应力,试在该图上标

3、出此点K,并说明是否在安全区。8、某零件受对称循环变应力,其材料在次时,疲劳曲线方程的指数。若零件的实际工作情况为:在下工作次,在下工作,试问若又在下工作,允许工作多少次数?9、某钢制零件已知材料的极限应力图,其,该零件的有效应力集中系数,尺寸系数,表面状态系数,寿命系数,工作应力的循环特性。1.试用作图法求当安全系数为1.5情况下的最大工作应力值;2.该零件过载时的可能破坏形式;3.绘出工作应力图(图上标出,)。10、有一材料,在式中,问当时,疲劳强度,此时会出现什么现象?是否可按此应力设计。11、如已知材料的对称循环疲劳极限s-1=240MPa,脉动循环疲劳极限s0420MPa,屈服极限s

4、S=570MPa,试画出按折线简化的极限应力图。如有一应力状态K(sKm,sKa)为已知,其应力变化规律为r=常数=0.75,sm180MPa,试在极限应力图上标出K点的极限应力点。12、图示为一塑性材料的简化极限应力图,1)请标出图中点A、B、S的坐标;2)设用该材料制造机械零件,其综合影响系数(Ks)D2,则考虑综合影响系数时点A、B在图上何处,请标出。13、已知极限应力图中某应力状态C(sCm,sCa),试在该图上标出C点按三种应力变化(=常数、sm=常数及smin=常数)时的极限应力点。第5章 螺纹连接14、图示某机构上的拉杆端部采用普通螺纹联接。已知拉杆所受最大载荷F16kN,载荷很

5、少变动。螺钉和拉杆材料为Q235钢,屈服极限,试确定拉杆螺纹的最小直径(安全系数可取)。15、图示吊钩起重量W20kN,吊钩材料为5.8级,Q235,起重用,取安全系数,试求吊钩螺纹部分所需最小直径。16、刚性凸缘联轴器用6个普通螺栓联接,螺栓均匀分布在D155mm的圆周上,接合面摩擦系数m=0.12,摩擦传力的可靠性系数(防滑系数)。若联轴器传递的转矩T1500Nm,问每个螺栓预紧力F应为多大?17、图示螺栓联接中,采用两个M16(小径,中径,)的普通螺栓,螺栓材料为45钢,8.8级,联接时不严格控制预紧力(取安全系数,被联接件接合面间的摩擦系数m=0.2。若考虑摩擦传力的可靠性系数(防滑系

6、数),试计算该联接允许传递的静载荷FR(取计算直径dc=d1)。18、一受轴向外载荷F1000N的紧螺栓联接,螺栓的刚度为,被联接件的刚度为,且8;预紧力F1000N。试求螺栓中的总拉力和被联接件中的剩余预紧力F。19、图示一铸铁吊架用两只普通螺栓固定在梁上。吊架承受的载荷FQ100000N,螺栓材料为5.8级,Q235,安装时不控制预紧力,取安全系数,取剩余预紧力为工作拉力的0.4倍,试确定螺栓所需最小直径。20、已知普通粗牙螺纹大径d=24mm,中径,螺距P3mm,螺纹副间摩擦系数m=0.15,试求:1)螺纹升角y;2)此螺栓能否自锁?3)若用此螺栓作起重螺杆,起重时的效率h为多少?21、

7、气缸盖联接结构如图所示,气缸内径D=250mm,为保证气密性要求采用12个M18的螺栓,螺纹内径15.294mm、中径16.376mm,许用拉应力=120MPa,取剩余预紧力为工作拉力的1.5倍,求气缸所能承受的最大压强(取计算直径dc=d1)。22、刚性凸缘联轴器用6个普通螺栓联接。螺栓均匀分布在D=100mm的圆周上,接合面摩擦系数m=0.15,考虑摩擦传力的可靠性系数(防滑系数)。若联轴器传递的转矩T150N.m,载荷较平稳,螺栓材料为6.8级,45钢,不控制预紧力,安全系数取,试求螺栓的最小直径。23、如图所示的夹紧联接柄承受静载荷FQ720N,螺栓个数z2,联接柄长度L250mm,轴

8、直径,夹紧接合面摩擦系数m0.15,螺栓材料为4.6级、Q235钢、,拧紧时不严格控制预紧力,取安全系数,试求螺栓所需最小直径(或计算直径)。24、图示为一气缸盖螺栓联接预紧时的受力-变形图。当螺栓再承受F=+2000+1000N的工作载荷时,试求:1)螺栓总拉力应如何变化,其最大拉力和最小拉力为多少?2)螺栓受拉应力循环特性系数是多少?25、板A用5个普通螺钉固定在机座B上,已知板与机座间摩擦系数m=0.15,防滑系数(可靠性系数)Kf=1.2,螺钉许用应力,试指出哪个螺钉是危险螺钉?并按强度计算该螺钉联接中螺钉所需的小径(或计算直径)尺寸。26、图示方形盖板用4个螺钉与箱体联接,吊环作用1

9、0kN的力,吊环因制造误差,中心O与螺栓组形心O偏离,求受力最大的螺栓所受的工作拉力。27、受轴向力紧螺栓联接,已知螺栓刚度,被联接件刚度,螺栓所受预紧力,螺栓所受工作载荷为F4000N。要求:1)按比例画出螺栓与被联接件受力-变形图(比例尺自定)。2)在图上量出螺栓所受的总拉力和剩余预紧力F,并用计算法求出此二值,互相校对。3)若工作载荷在04000N之间变化,螺栓的危险截面面积为,求螺栓的应力幅和平均应力(按计算值等求、,不按作图求值)。用螺栓将板A固定在B上,试确定图示铰制孔用螺栓组联接中受力最大的螺栓所受的力。28、如图所示气缸内径D400mm,蒸汽压力p=00.5MPa,采用16个M

10、22普通螺栓联接(螺栓小径,中径,),螺栓均匀分布在的圆周上。螺栓的相对刚度,联接剩余预紧力为工作载荷的1.5倍。若螺栓的许用拉应力,许用应力幅,试校核该螺栓组的强度(取计算直径dc=d1)。29、试改正下图螺钉联接的错误结构。(另画一正确图即可。)30、下图是RBHeywood为了提高螺栓联接疲劳寿命设计的个结构特点,试说明各自提高寿命的原因。第6章 键、销31、试校核A型普通平键联接铸铁轮毂的挤压强度。已知键宽b=18mm,键高h=11mm,键(毂)长L=80mm,传递转矩T=840Nm,轴径d=60mm,铸铁轮毂的许用挤压应力。32、如图所示,齿轮与轴用普通A型平键联接,轴径d=70mm

11、,齿轮分度圆直径d1=200mm,圆周力,键宽b=20mm,键高h=12mm,键长L=80mm,求键侧挤压应力。33、钢齿轮与直径d=80mm的钢轴用普通平键B22100 GB109690,静联接,键高h=14mm,工作时有冲击,取,求键能传递的最大转矩。34、电瓶车牵引板与拖车挂钩间用圆柱销联接。已知,销材料为20钢,许用切应力,许用挤压应力,牵引力F15 kN,求销的直径d。(圆柱销直径系列:,6,8,10,12,16,20,25,30,40,50)(牵引板及拖车挂钩材料为45钢。)35、用手柄1转动轴2,在手柄与轴之间有f88的孔与轴相配,配合为H7/h6,问:1)若使轴转动,应在B处装

12、一销还是应在A、B两处各装一销?2)设销的许用切应力,求销的直径,销的数目按你上面的决定。36、分别用箭头指出工作面,并在图下方标出键的名称。第8章 带传动37、单根V带(三角带)传动的初拉力F0354N,主动带轮的基准直径dd1=160mm,主动轮转速n1=1500r/min,主动带轮上的包角a1150,带与带轮之间的摩擦系数m=0.485。求:1)V带(三角带)紧边、松边的拉力F1、F2;2)V带(三角带)传动能传递的最大有效圆周力Fe及最大功率P。38、已知V带(三角带)传递的实际功率P7kW,带速v10m/s,紧边拉力是松边拉力的2倍,试求有效圆周力Fe和紧边拉力F1的值。39、单根V

13、带(三角带)传递的最大功率P4.82kW,小带轮的基准直径dd1=180mm,大带轮的基准直径dd2=400mm,小带轮转速n1=1450r/min,小带轮上的包角a1152,带与带轮的当量摩擦系数m=0.25。试确定带传动的有效圆周力Fe、紧边拉力F1和张紧力F0。附:e=2.718。40、一开口平带减速传动,已知两带轮基准直径为dd1=150mm和dd2=400mm,中心距a=1000mm,小轮转速n1=1460r/min,试求:1)小轮包角;2)不考虑带传动的弹性滑动时大轮的转速;3)滑动率e=0.015时大轮的实际转速。41、带传递最大功率P4.7kW,小带轮基准直径dd1=200mm

14、,小带轮的转速n1=1800r/min,小带轮包角a1=135,摩擦系数m=0.25,求紧边拉力F1和有效拉力Fe(带与轮间的摩擦力已达到最大摩擦力)。42、某带传动装置,主、从动轴平行且轴心距a=1000mm,主动轮传递功率为10kW、转速n1=1200r/min、基准直径dd1=300mm,从动轮转速n2=400r/min,带的厚度忽略不计,摩擦系数m=0.2,设此时有效拉力已达最大值。试求从动带轮基准直径dd2,带速v,各轮上包角a1、a2及作用于紧边上的拉力F1(不计弹性滑动的影响)。43、根据初拉力F0、包角a、当量摩擦系数mv求得C型带基准长度Ld1600mm,根数z3的普通V带传

15、动的极限总摩擦力F2000N。当带速v7m/s时要求传递功率Pc15kW,问此传动能否正常工作?若不能正常工作,可采取哪些措施使传动能正常工作?(答出二种即可)44、一普通V带(三角带)传动,采用A型带,两个带轮的基准直径分别为125mm和250mm,初定中心距a0=450mm。据此,初步求得带长Ld01498mm。试:1)按标准选定带的基准长度Ld;2)确定实际中心距。附:A型带的基准长度系列(部分值)Ld /mm:900,1000,1120,1250,1400,1600,1800,2000,45、有一V带(三角带)传动,测量主动轮外径da1=190mm,从动轮外径da2= 720mm,主动

16、轮转速n1=940r/min,从动轮转速n2=233r/min,V带型号为B型,试求:1)传动比;2)滑动率e(外径,B型带ha=5mm)。46、有一A型V带(三角带)传动,主动轴转速n1=1480r/min,单位长度质量q=0.006kg/m,从动轴转速n2=600r/min,传递的最大功率P1.5kW,带速v=7.75m/s,中心距a=800mm,当量摩擦系数m=0.5,求带轮基准直径dd1、dd2和初拉力F。附:e=2.718。47、以下四种情况采用的是同样的V带(三角带)传动,初拉力相同,张紧方式不同,哪种情况带可能先断?为什么?并按寿命由长到短排出这四种传动的顺序。第9章 链传动48

17、、已知链节距p19.05mm,主动链轮齿数z1=23,转速n1=970r/min。试求平均链速v。49、一滚子链传动,已知传动比i=2.78,z2=47,小链轮分度圆直径d1=86.395mm,链的长度L1778mm,求链节数Lp。50、单列滚子链水平传动,已知主动链轮转速n1=970r/min,从动链轮转速n2=323r/min,平均链速v5.85m/s,链节距p=19.05mm,求链轮齿数z1、z2和两链轮分度圆直径。51、单列滚子链水平传动,已知主动链轮转速n1=965r/min,从动链轮转速n2=350r/min,平均链速v3.47m/s,链节距p=12.7mm,求链轮齿数z1、z2和

18、两链轮分度圆直径。52、已知主动链轮转速n1=965r/min,传动比i=2.76,从动链轮分度圆直径d2=190.12mm,从动链轮齿数z247,试计算平均链速。53、图示链传动,小链轮1按什么方向旋转比较合理(在图中标出)?并说明原因。 第10章齿轮传动54、一对斜齿圆柱齿轮传动,由强度设计得:mn=3.5mm,,z1=25,z2=76, b=105416。已知传递的功率P175kW,转速n1=730r/min。求从动轮所受各分力(忽略摩擦损失),并在图中示出各分力的方向。55、手动起升装置,采用两级开式齿轮传动。已知:z1z320,z2z460,手柄长度L250mm,人手最大作用力F15

19、0N,卷筒直径D500mm,开式齿轮效率hk0.96,轴承效率hc=0.98,求最大起重量W。56、图示两级斜齿圆柱齿轮减速器。已知轮1的螺旋线方向和III轴转向,齿轮2的参数mn=3mm,z2=57,b=14,齿轮3的参数mn=5mm,z3=21。求:1)使II轴所受轴向力最小时,齿轮3的螺旋线应是何旋向?在图上标出齿轮2、3的螺旋线方向。2)在图上标出齿轮2、3所受各分力方向。3)如使II轴的轴承不受轴向力,则齿轮3的螺旋角应取多大值?57、分析图中斜齿圆柱齿轮传动的小齿轮受力,忽略摩擦损失。已知:小齿轮齿数z1=19,大齿轮齿数z2=78,法向模数mn=2mm,中心距a=100mm,传递

20、功率P=15kW,小齿轮转速n1=960r/min,小齿轮螺旋线方向左旋。求:1)大齿轮螺旋角b 的大小和方向;2)小齿轮转矩T1;3)小齿轮分度圆直径d1;4)小齿轮受力(用三个分力表示)的大小和方向,并在图上画出。58、有A、B两个单级直齿圆柱齿轮减速器,其齿轮材料、热处理方法、精度等级和宽度均对应相等。A减速器中齿轮的参数为:,(齿形系数,应力修正系数),0(,);B减速器中齿轮的参数为:,(,),(,)。若不考虑重合度影响,试分析在同样工作条件下,哪一个减速器中齿轮强度高?59、求直齿圆柱齿轮传动的从动轮受力大小和方向(用两个分力表示)。已知:传动功率P11kW,从动轮转速n2=95.

21、5r/min,z120,m=2.5mm,a=20,z2=40。60、求直齿圆柱齿轮传动的从动轮受力大小和方向(用两个分力表示),已知:传动功率P12kW,从动轮转速n2=95.5r/min,z130,z260,m=3mm,a=20。61、一对标准直齿圆柱齿轮传动,已知z120,z240,m=2mm,b=40mm, YSa1=1.55,YSa2=1.67,YFa1=2.80,YFa2=2.40,ZH=2.5,ZE=189.8(MPa)1/2,Zu=1.225,P=5.5kW,n1=1450r/min,K1=K2。求:sF1/sF2和sH1/sH2。注:,62、一对斜齿圆柱齿轮传动,由强度设计得:

22、mn=3.5mm,,z1=25,z2=76, b=105416。已知传递的功率P175kW,转速n1=730r/min。求从动轮所受各分力(忽略摩擦损失),并在图中示出各分力的方向。63、一对斜齿圆柱齿轮传动,由强度设计得:mn=3mm,z1=25,z2=75,b=80634。已知:传递的功率P170kW,转速n1=750r/min。求从动轮所受各分力(忽略摩擦损失),并在图中示出各分力的方向。64、设计如图所示齿轮减速传动时,已知输入轴转速n1=730r/min,轮1、2的传动比i1=1.5,轮2、3的传动比i2=2,每天工作8h,每年工作260天,预期寿命10年。求各齿轮的接触应力及弯曲应

23、力的循环次数N。65、图示标准斜齿圆柱齿轮传动,z1为左旋, z129,z270,z3128,a1=100mm,a2=200mm,mn=2mm,功率P13kW,n1=100r/min(忽略摩擦,轮1主动),求z2受力(各用三个分力表示),并在图上标出。66、如图所示手动提升装置,采用两级直齿圆柱齿轮传动,两级齿轮传动的中心距a、模数m均相等,且z1z3,z2z4。匀速提升重物W3500N,卷筒直径D350mm,手柄长度L200mm,传动总效率h0.80,求:1)此装置的总传动比i;2)各级齿轮的传动比i1、i2。3)作用在手柄上的圆周力Ft67、图示为一对锥齿轮与一对斜齿圆柱齿轮组成的二级减速

24、器。已知:斜齿轮mn=2mm,z3=25,z4=53,II轴转矩T2=1210N.mm。1)如使z3、z4的中心距a=80mm,问斜齿轮螺旋角b?2)如使II轴轴向力有所抵消,试确定z3、z4的螺旋线旋向(在图上表示),并计算Fa3的大小,其方向在图上标出。68、图示直齿圆柱齿轮变速箱,长期工作,各对齿轮的材料、热处理、载荷系数、齿宽、模数均相同,不计摩擦损失。已知:z120,z280,z340,z460,z530,z670。主动轴I的转速n1=1000r/min,从动轴II的转矩T2恒定。试分析哪对齿轮接触强度最大,哪对最小。69、图示传动系统中,1、2为锥齿轮,3、4为斜齿轮,5为蜗杆,6

25、为蜗轮,小锥齿轮为主动轮,转向如图所示,试从各轴受轴向力较小要求出发,在图上画出各轮的转动方向、螺旋线方向及轴向力方向。70、在图示传动系统中,已知输入轴I的转向,要求蜗轮的转向为顺时针转动,试:1)确定蜗轮的螺旋线方向;2)为了使轴II、III上各传动件的轴向力相抵消一部分,在图上画出各齿轮的螺旋线方向;3)在各对传动的啮合处画出各齿轮和蜗杆所受的轴向力。 第11章 蜗杆传动71、有一双头蜗杆传动,蜗杆主动,转速960r/min,z2=61,m=8mm,d1=80mm,当量摩擦系数mv=0.08,蜗杆输入功率P17kW,求:1)蜗杆分度圆导程角g;2)蜗杆传动效率h(只考虑传动啮合效率,忽略

26、搅油及轴承损失);3)蜗轮转向;4)蜗轮所受三个分力的大小并在图上表示其方向。72、有一闭式普通圆柱蜗杆传动,蜗杆轴的输入功率P3kW,转速n1=1430r/min,设计时选用钢制蜗杆(45钢),硬度e,X=0.4,Y=1.6,FS=Fr/3.2。86、斜齿轮轴由一对角接触球轴承7307AC(旧46307)支承,轴承正安装,已知Fr1=2600 N,Fr2=1900 N,FA=600 N,轴承计算有关系数如下表:eFa/FreFa/FreFS0.7X=0.41,Y=0.85X=1,Y=00.7Fr试求:1)轴承的内部轴向力FS1、FS2,并图示方向;2)轴承的轴向力Fa1、Fa2;3)轴承的当

27、量动载荷P1、P2,并判断危险轴承(fd=1,内部轴向力也称派生轴向力)。87、轴系由一对反安装的角接触球轴承7205AC(旧46205)支承(如图),转速n=730r/min,FR=3500N,fd=1.2。1)按图示情况分析两轴承受力(求径向力Fr、轴向力Fa、当量动载荷P);2)计算危险轴承寿命Lh;3)若改为正安装,轴承受力有什么变化?其寿命为反安装的几倍?(Cr=1.24kN,Fa/Fre=0.68时,X=0.41,Y=0.87,FS=0.7Fr)88、深沟球轴承基本额定动载荷Cr=136 kN,额定静载荷C0r133 kN,已知轴的转速为n=256 r/min,冲击载荷系数fd=1

28、.2,此轴承受径向载荷Fr=20KN,轴向载荷Fa =5.32 kN,试计算此轴承的寿命。Fa/C0eFa/FreFa/Fre0.0280.22X=1,Y=0X=0.56,Y=2.00.0560.26X=1,Y=0X=0.56,Y=1.7189、试分析图中受单向轴向力Fa的角接触球轴承结构中的不合理结构处,并画出正确结构。第15章 轴90、已知I轴为输入轴,II轴为输出轴,两轴材料相同,dI=20mm,PI=2kW,nI=955r/min,齿轮齿数zI24,zII48,求:(1)II轴输出扭矩(不计摩擦)(2)按扭矩估算,dII30mm,强度是否满足?91、转轴上的扭矩T由联轴器传入,由斜齿轮

29、输出,齿轮分度圆直径d=67.6mm,轮齿受力Ft=10300N,Fa=2260N,Fr=3780N,设T为稳定的,a=0.3,试求转轴的最大当量弯矩Mvmax,并画出轴的弯矩扭矩图。92、车轮轮轴如图所示,车厢通过两端轴承各施载荷F20kN,车轴用45钢制成,车轮直径d=1.1m,其许用应力为:s+1b=230MPa,s0b=110MPa,s-1b=65MPa。试:(1)画出车轴的弯矩图、扭矩图;(2)求车轴中段直径d。93、有一轴由A、D两轴承支持,轴上作用力F1、F2,BC之间有扭矩4500N.mm,设扭矩是稳定的,轴的许用应力s+1b=170MPa,s0b=75MPa,s-1b=45M

30、Pa,求此轴在弯矩最大处的直径至少应为多少。94、有一根轴,其tB390MPa,tS220MPa,t-1170MPa,t0=320MPa;其工作应力为ta60MPa,tm=60MPa,由结构尺寸及表面质量知,要求:1)用计算法求其安全系数,2)画出其极限应力图(用1cm=40MPa)。3)在所画的极限应力图上,用图解法求St 。95、改正图中所示普通平键联接及轴套固定的结构错误。(另画一正确之图即可)96、指出图示轴系中的结构错误(用笔圈出错误之处,并简要说明错误的原因,不要求改正)。97、指出下面轴系结构错误,并简单说明错误原因。98、指出下图中齿轮轴系的结构错误,并简要说明错误原因。传动综合题99、图示两传动方案,哪个合理?并说明理由。100、指出图示传动方案有什么不合理(不需分析原因),是否有错误之处?有则指出,并简述其理由。

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