机械设计习题集
目录
第一章 绪论
一、 分析与思考题
第二章 机械零件的工作能力和设计准则
一、 分析与思考题 二、 选择与填空题 第三章 机械零件的疲劳强度
一、 分析与思考题 二、 设计计算题
第四章 摩擦、磨损及润滑概述
一、 分析与思考题
第五章 螺纹联接和螺旋传动
一、 分析与思考题 二、 选择与填空题 三、 设计计算题 四、 结构分析题
第六章 键、花键、无键联接和销联接
一、 分析与思考题 二、 选择与填空题 三、 设计计算题
四、 结构设计与分析题 第七章 带 传 动
一、 分析与思考题 二、 选择与填空题 三、 设计计算题 第八章 齿轮传动
一、 分析与思考题 二、 选择与填空题 三、 计算题(一) 五、 计算题(二) 第九章 蜗杆传动
一、 分析与思考题 二、 选择题与填空题 三、 设计计算题 第十章 链传动
一、 分析与思考题 二、 选择题 三、 计算题 第十一章 轴
一、 分析与思考题 二、 选择题与填空题 三、 设计计算题 第十二章 滑动轴承
一、 分析与思考题 二、 选择与填空题 三、 设计计算题 第十三章 滚动轴承
一、 分析与思考题
二、 选择与填空题 三、 设计计算题
第十四章 联轴器和离合器
一、 分析与思考题 二、 选择与填空题 三、 设计计算题 第十五章 弹 簧
一、 分析与思考题 二、 选择与填空题 三、 设计计算题 自测题（一） 自测题（二）
第一章 绪 论
一、 分析与思考题
1–1 机械设计的内容和一般程序是什么？其各阶段大致需要完成哪些任务？ 1-2 什么是零件?什么是构件?什么是部件?
1-3 为什么说机械零件是组成机器的基本要素？根据什么原则把机械零件划分为通用零件和专用零件？什么叫做一般尺寸和参数的通用零件？ 1-4 试述机械零件设计的一般步骤。
1–5 机械零件的主要失效形式有哪些？什么是机械零件的工作能力？工作能力准则有哪些？
1-6 何谓工作载荷、名义载荷和计算载荷？名义载荷与计算载荷有何关系？ 1-7 降低机器成本主要有哪些措施？
1-8 何谓机械零件的失效？何谓机械零件的工作能力？
第二章 机械零件的工作能力和设计准则
一、 分析与思考题
2-1 什么是机械零件的失效？机械零件的主要失效形式有那些？试结合日常接触的机械举出其中几种零件的失效形式并分析其原因。
2-2 安全系数选择时应该考虑那些方面的因素？
2-3 什么是静载荷、变载荷，静应力和变应力？试举出两个机械零部件在工作时受静载荷作用而产生变应力的例子。
2-4稳定循环变应力的ζmin，ζmax，ζa，ζm，γ五个参数分别代表什么？试列出根据已知零件的ζmin，ζmax计算ζa，ζm及γ的公式。
2-5 怎样区分表面挤压应力和表面接触应力？试说明两圆柱体接触应力计算公式ζHmin= Fn?L?1/?1?1/?2(1??1)/E1?(1??2)/E222中各符号的意义。
二、 选择与填空题
2-6 安全系数选择时，应考虑_______、_______、和_______三方面因素。
2-7 材料的无限寿命是指_______下的寿命，其有限寿命是指在_______下的寿命。 2-8 机械零件的应力集中系数仅对_______有影响，对_______没有影响。
2-9 一般说，机械零件的表面精读越_______，应力集中越严重；表面硬度越_______，疲劳强度越低。
2-10 图示某旋转轴直径d=80mm，受径向力F=2Kn,跨距L=2m。试计算A点的最大、最
????小弯曲正应力max、min，应力幅?，平均应力m和循环特征系数r，并画出其变应力
图谱。
第三章 机械零件的疲劳强度
一、 分析与思考题
3-1 试述金属材料的疲劳断裂过程。
3-2 试根据材料的疲劳曲线（ζ-N曲线），说明什么叫循环基数N0，条件疲劳极限ζrN和疲劳极限ζr，并根据疲劳曲线方程导出ζrN的计算式。
3-3 影响机械零件疲劳强度的主要因素有哪些？原因是什么？为什么影响因素中的Kζ、εζ、β只对变应力的应力幅部分有影响？
3-4如何绘制考虑Kζ、εζ和β影响的极限应力图？它有何用途？ 二、设计计算题
3-5 某合金钢材制成的零件，其材料性能为：??800MPa??1?450MPa???0.3$s,,。已知工作应力为?min??80MPa，?max?280MPaK?1.62，应力变化规律为r=常数，弯曲疲劳极限的综合影响系数?。
若设计安全系数是 S=1.3，并按无限寿命考虑，试用解析法校核该零件是否安全。 3-8 某试件材料的应力循环基数N0＝5?106次，ζ-1＝170Mpa，m＝9。试问：当工作应力ζN＝300Mpa时，试件寿命为多少？绘制试件的lgζ—lgN图。
3-9 某零件材料在N0＝5?10次时，ζ-1＝300Mpa，m＝9。若零件在ζ1＝500Mpa下工作n1＝10次，在ζ2＝400Mpa下工作n2＝4?10次。试问：若又在ζ3＝350Mpa下工作，允许工作多少次？$
第四章 摩擦、磨损及润滑概述
一、 分析与思考题
4-1 试述摩擦，磨损，润滑对现代机器设计有何意义？
4-2 各种磨擦（润滑）状态与摩擦系数及摩擦特性曲线有何关系？ 4-3 在工程中，常用金属材料副的摩擦系数是如何得来的? 4-4 零件的正常磨损分为几个阶段？每阶段各有何特点？
4-5 润滑油，润滑脂各有何主要性能指标？如何理解粘度的概念？
4-6 润滑油常用的粘度单位有几种？彼此之间如何换算？压力，温度对粘度有何影响？
第五章 螺纹联接和螺旋传动
一、分析思考题
5-1 螺母材料选择与螺栓有何不同？为什么？
5-2 为什么螺纹联接常需要防松？防松的实质是什么？有哪几类防松措施？
5-3 在螺栓联接中，螺纹牙间载荷分布为什么会出现不均匀现象？常用哪些结构形式可使
螺纹牙间载荷分布趋于均匀？
5-4 常用螺纹有哪几种类型?各用于什么场合?对联接螺纹和传动螺纹的要求有何不同?
4465-5 简述提高螺纹联接强度的四种措施：
5-6 试述螺纹升角ψ和牙型角α与联接的自锁性和传动的效率之间的关系。 5-7 螺纹联接中摩擦防松、机械防松装置各有哪几种？（各举出二例）。
5-8 计算普通螺栓联接时，为什么只考虑螺栓危险截面的拉伸强度，而不考虑螺栓头、螺母和螺纹牙的强度?
5-9 滚动螺旋传动与滑动螺旋传动相比较，有何优缺点?
二、 选择与填空题
5-10 普通螺纹的公称直径指的是螺纹的__________，计算螺纹的摩擦力矩时使用的是螺纹的_______，计算螺纹危险截面时使用的是螺纹的_______ 。
5-11 若螺纹的直径和螺纹副的摩擦系数一定，则拧紧螺母时的效率取决于螺纹的__________和__________。
5-12 紧螺栓联接受轴向外载荷。假定螺栓的刚度Cb与被联接件的刚度Cm相等，联接的预紧力为F0，要求受载后接合面不分离，当外载荷F等于预紧力F0时，则_______________。
(1)被联接件分离，联接失效 (2)被联接件即将分离，联接不可靠 (3)联接可靠，但不能继续再加载 (4)联接可靠，只要螺栓强度足够，还可以继续加大外载荷F 5-13 螺栓的材料性能等级标成6.8级，其数字6.8代表_______ 。
(1)对螺栓材料的强度要求； (2)对螺栓的制造精度要求； (3)对螺栓材料的刚度要求； (4)对螺栓材料的耐蚀性要求。
三、设计计算题
5-14 图示螺栓连接中采用2个M20的螺栓，其许用拉应力为[?]=160Mpa，被连接件结合面的摩擦系数?=0.2，若考虑摩擦传力的可靠系数kf=1.2，试计算该连接允许传递的静载荷FQ。
图5—3—1
5-15 如图所示支承杆用三个M12铰制孔螺栓联接在机架上，（铰孔直径d0=13mm）若螺杆与孔壁的挤压强度足够，试求作用于该悬壁梁的最大作用力F。（不考虑构件本身的强度，螺栓材料的屈服极限ζs=600MPa，取剪切安全系数nη=2.5）。
图5—3—2
5-16 图示一圆盘锯片用一个M20的螺纹联接夹紧，锯片和锯盘的摩擦系数us?0.15，螺纹轴的许用拉应力????144MPa，若切削力F?1280N，螺栓强度是否足够？（可靠性系数kf?1.2，d1?17.294mm）
图5—3—3
5-17 如图凸缘联轴器，用六个普通螺栓联接，螺栓分布在D=100mm的圆周上，接合面摩擦系数f=0.16，防滑系数KS=1.2，若联轴器传递扭矩为150N2m，试求螺栓螺纹小径。（螺栓[ζ]=120MPa）
图5—3—4
5-18 如图所示的气缸盖连接中，已知：气缸中的压力在0到1.5MPa间变化，气缸内径D=250mm，螺栓分布圆直径D0=346mm，凸缘与垫片厚度之和为50mm。为保证气密性要求，螺栓间距不得大于120mm。试选择螺栓材料，并确定螺栓数目和尺寸。
图5—3—5 四 结构分析题
5-19 请指出图5—4—1所示结构错误或设计不合理的地方，并改正。