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1、1第一章 緒論、第二章 機(jī)械設(shè)計(jì)總論填空題1機(jī)械零件一般可以分為 通用零件 和 專用零件 兩大類。2觀察一輛自行車， 螺釘、鏈輪、鏈條 等明顯屬于通用零件，而龍頭、大梁、腳蹬則屬于專用零件。3機(jī)器通常由三個(gè)部分和兩個(gè)系統(tǒng)組成，它們是原動(dòng)機(jī)部分、傳動(dòng)部分、執(zhí)行部分、控制系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)。4機(jī)械零件的主要失效形式包括整體斷裂、過大的殘余變形、零件的表面破壞和 破壞正常工作條件引起的失效 。5根據(jù)不同失效形式，機(jī)械零件的一般的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則包括強(qiáng)度準(zhǔn)則、剛度準(zhǔn)則、 壽命準(zhǔn)則、振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則和可靠性準(zhǔn)則 。專業(yè)： 學(xué)號(hào)： 姓名： 機(jī)械設(shè)計(jì)習(xí)題卡3第三章 機(jī)械零件的強(qiáng)度一、填空題：1零件材料的疲勞根據(jù)疲勞次數(shù)的

2、明顯不同可分為低周疲勞和高周疲勞，例如材料斷裂試件和發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸。2材料疲勞曲線是表達(dá) 疲勞極限 與 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 的相對(duì)關(guān)系。3零件的疲勞強(qiáng)度極限除與材料自身疲勞強(qiáng)度極限有關(guān)外，還與零件的應(yīng)力集中狀況、零件具體尺寸、零件表面質(zhì)量以及零件的熱處理強(qiáng)化方式四個(gè)方面有關(guān)。4對(duì)于單向穩(wěn)定變應(yīng)力進(jìn)行分析時(shí)，可能發(fā)生最常見三種變化規(guī)律為、和，例如心軸、大多數(shù)底座類零件、舉重設(shè)備中的吊臂。5對(duì)規(guī)律性單向不穩(wěn)定變應(yīng)力采用 疲勞損傷累積 假說進(jìn)行計(jì)算。6極限應(yīng)力線圖是以 為橫坐標(biāo)的，其含義是工作平均應(yīng)力；以為縱坐標(biāo)的，其含義是工作應(yīng)力幅。二、選擇題1、零件的截面形狀一定，當(dāng)截面尺寸增大時(shí)，其疲勞極限將隨之C。A

3、.增加B.不變C.降低2、兩零件的材料和幾何尺寸都不相同，以曲面接觸受載時(shí)，兩者的接觸應(yīng)力值A(chǔ)。A.相等B.不相等C.是否相等與材料和幾何尺寸有關(guān)3. 零件受靜載荷作用時(shí), 則在其內(nèi)部 C A.只會(huì)產(chǎn)生靜應(yīng)力 B.只會(huì)產(chǎn)生變應(yīng)力 C.可能產(chǎn)生靜應(yīng)力, 也可能產(chǎn)生變應(yīng)力三、計(jì)算題1 某材料的對(duì)稱循環(huán)彎曲疲勞強(qiáng)度為,取循環(huán)基數(shù)為，試計(jì)算循環(huán)次數(shù)分別為700次，25000次和620000次時(shí)的有限壽命彎曲疲勞極限。小于1000次，靜強(qiáng)度；對(duì)中等尺寸零件，2 試作圖說明承受循環(huán)變應(yīng)力的機(jī)械零件，應(yīng)力變化規(guī)律時(shí)，在什么情況下可按靜強(qiáng)度條件計(jì)算？什么情況下需按疲勞強(qiáng)度條件計(jì)算？3一零件由45鋼制成, 材料

4、的機(jī)械性能為: ss=360MPa, s-1=250MPa, ys=0.2。已知零件上最大工作應(yīng)力smax=200MPa, 最小工作應(yīng)力smin=100MPa, 應(yīng)力變化規(guī)律為sm=常數(shù), 彎曲疲勞極限的綜合影響系數(shù)Ks=1.5。試分別用圖解法和計(jì)算法確定該零件的計(jì)算安全系數(shù)。對(duì)（150，50），為屈服失效，所以安全系數(shù)360/200=1.8 專業(yè)： 學(xué)號(hào)： 姓名： 機(jī)械設(shè)計(jì)習(xí)題卡10第五章 螺紋聯(lián)接和螺紋傳動(dòng)一、選擇與填空題1普通螺紋的公稱直徑指的是螺紋的_ A _，計(jì)算螺紋的摩擦力矩時(shí)使用的是螺紋的 _ B _，計(jì)算螺紋危險(xiǎn)截面時(shí)使用的是螺紋的_ C _ 。A大徑 B.中徑 C.小徑2螺紋

5、升角增大，則聯(lián)接的自鎖性_C_，傳動(dòng)的效率_A_；牙型角增大，則聯(lián)接的自鎖性_A_，傳動(dòng)的效率_C_。A.提高 B.不變 C.降低3在鉸制孔用螺栓聯(lián)接中，螺栓桿與孔的配合為_B_。A.間隙配合 B.過渡配合 C.過盈配合4在螺栓聯(lián)接的破壞形式中，約有_ 90 _的螺栓屬于疲勞破壞，疲勞斷裂常發(fā)生在_螺紋根部_。5在承受橫向載荷或旋轉(zhuǎn)力矩的普通緊螺栓組聯(lián)接中，螺栓桿_B_作用。A.受切應(yīng)力 B.受扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力和拉應(yīng)力C.受拉應(yīng)力 D.既可能只受切應(yīng)力又可能只受拉應(yīng)力6緊螺栓聯(lián)接受軸向外載荷作用。假定螺栓的剛度Cb與被聯(lián)接件的剛度Cm相等，聯(lián)接的預(yù)緊力為F0，要求受載后接合面不分離，當(dāng)外載荷F等于預(yù)

6、緊力F0時(shí)，則_D_。A.被聯(lián)接件分離，聯(lián)接失效B.被聯(lián)接件即將分離，聯(lián)接不可靠 C.聯(lián)接可靠，但不能繼續(xù)再加載D.聯(lián)接可靠，只要螺栓強(qiáng)度足夠，還可以繼續(xù)加大外載荷F二、分析與思考題1 常用螺紋有哪幾種類型？各用于什么場(chǎng)合？對(duì)聯(lián)接螺紋和傳動(dòng)螺紋的要求有何不同？普通螺紋、管螺紋、米制錐螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋、鋸齒螺紋。見P62頁表5-1聯(lián)接螺紋要求自鎖性較好，強(qiáng)度高；傳動(dòng)螺紋要求傳動(dòng)效率高。2 聯(lián)接螺紋都具有良好的自鎖性，為什么有時(shí)還需要防松裝置？試各舉出兩個(gè)機(jī)械防松和摩擦防松的例子。螺紋聯(lián)接在沖擊、振動(dòng)或變載作用下，或當(dāng)溫度變化較大時(shí)，螺旋副間的摩擦力可能減小或瞬時(shí)消失，在高溫時(shí)由于螺紋聯(lián)接

7、件和被聯(lián)接件的材料發(fā)生蠕變和應(yīng)力松馳等，會(huì)使聯(lián)接中的預(yù)緊力和摩擦力逐漸減小，導(dǎo)致聯(lián)接松動(dòng)，甚至松開。為保證連接安全可靠，設(shè)計(jì)時(shí)必須采取防松措施。機(jī)械：止動(dòng)墊圈、串聯(lián)鋼絲摩擦：對(duì)頂螺母、彈簧墊圈3 普通螺栓聯(lián)接和鉸制孔用螺栓聯(lián)接的主要失效形式是什么？計(jì)算準(zhǔn)則是什么？普通螺栓：對(duì)受拉螺栓，其主要破壞形式是螺栓桿螺紋部分發(fā)生斷裂，因而其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是保證螺栓的靜力或疲勞拉伸強(qiáng)度；對(duì)于受剪螺栓鉸制孔螺栓，其主要破壞形式是螺栓桿和孔壁的貼合面上出現(xiàn)壓潰或螺栓桿被剪斷，其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是保證聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度和螺栓的剪切強(qiáng)度，其中聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度對(duì)聯(lián)接的可靠性起決定性作用。4 普通緊螺栓聯(lián)接所受到的軸向工作載荷或橫向工作

8、載荷為脈動(dòng)循環(huán)時(shí)，螺栓上的總載荷是什么類型的循環(huán)？非對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力5 螺栓的性能等級(jí)為8.8級(jí)，與它相配的螺母的性能等級(jí)應(yīng)為多少？性能等級(jí)數(shù)字代號(hào)的含義是什么？根據(jù)螺母的性能等級(jí)不應(yīng)低于與之相配螺栓的性能等級(jí)這一要求，螺母可選用9級(jí)。6 在什么情況下，螺栓聯(lián)接的安全系數(shù)大小與螺栓直徑有關(guān)？試說明其原因。P87表5-10不控制預(yù)緊力的普通螺栓聯(lián)接，其安全系數(shù)大小與螺栓直徑有關(guān)，其安全系數(shù)S隨螺紋直徑增大而減小，因?yàn)槌叽缧〉穆菟ㄔ跀Q緊時(shí)容易產(chǎn)生過載，故采用加大安全系數(shù)的方法來彌補(bǔ)可能產(chǎn)生的過載。7 緊螺栓聯(lián)接所受軸向變載荷在0F間變化，當(dāng)預(yù)緊力F0一定時(shí)，改變螺栓或被聯(lián)接件的剛度，對(duì)螺栓聯(lián)接的疲勞

9、強(qiáng)度和聯(lián)接的緊密性有何影響？減小螺栓剛度或增大被聯(lián)接件剛度都可以減小總拉力的變動(dòng)范圍，從而提高了螺栓聯(lián)接的疲勞強(qiáng)度。但在此種情況下引起殘余預(yù)緊力減小，從而降低了聯(lián)接的緊密性。8 在保證螺栓聯(lián)接緊密性要求和靜強(qiáng)度要求的前提下，要提高螺栓聯(lián)接的疲勞強(qiáng)度， 應(yīng)如何改變螺栓和被聯(lián)接件的剛度及預(yù)緊力大小？試通過受力變形線圖來說明。為了減小螺栓的剛度，可適當(dāng)增加螺栓的長(zhǎng)度，或采用腰狀桿螺栓和空心螺栓。為了增大被聯(lián)接件的剛度，可以不用墊片或采用剛度較大的墊片。P89圖5-289 為什么螺母的螺紋圈數(shù)不宜大于10 ？通常采用哪些結(jié)構(gòu)形式可使各圈螺紋牙的載荷分布趨于均勻？實(shí)驗(yàn)證明，約有1/3的載荷集中在第一圈上

10、，第八圈以后的螺紋牙幾乎不承受載荷。因此，采用螺紋牙圈數(shù)過多的加厚螺母，并不能提高聯(lián)接的強(qiáng)度。為了改善螺紋牙上的載荷分布，常采用懸置螺母，減小螺栓旋合段本來受力較大的幾圈螺紋牙的受力面或采用鋼絲螺套。10 如何識(shí)別螺紋是左旋還是右旋？砂輪機(jī)軸的兩端固定砂輪用的螺紋為何種旋向，為什么？?jī)啥斯潭ㄉ拜営玫穆菁y為左邊左旋，右邊右旋。砂輪主軸螺紋的旋向：緊固砂輪或砂輪卡盤的砂輪主軸端部螺紋的旋向必須與砂輪工作時(shí)旋轉(zhuǎn)方向相反。右旋螺紋順時(shí)針擰緊；左旋螺紋，逆時(shí)針擰緊。正對(duì)砂輪，砂輪轉(zhuǎn)向?yàn)椋砸笊拜啓C(jī)兩側(cè)的螺紋是左邊左旋，右邊右旋。11 升角的大小對(duì)自鎖和效率有何影響？為什么聯(lián)接螺栓采用三角螺紋，而螺旋

11、傳動(dòng)卻采用矩形或梯形螺紋？自鎖：。兩者數(shù)值越接近，自鎖性能越差；數(shù)值相差越大，自鎖性能越好。螺紋傳動(dòng)效率：。增大，增大；增大，減小。牙型角與當(dāng)量摩擦系數(shù)間的關(guān)系是：。當(dāng)增大，增大，三角螺紋牙型角大（一般為60），矩形螺紋（=0）和梯形螺紋牙型角較小。12 滑動(dòng)螺旋的主要失效形式是什么？其基本尺寸(即螺桿直徑及螺母高度)通常是根據(jù)什么條件確定的？P96?；瑒?dòng)螺旋的主要失效形式是螺紋磨損。其基本尺寸是根據(jù)耐磨性條件確定的。13 滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)與滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)相比較，有何優(yōu)缺點(diǎn)？滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)具有傳動(dòng)效率高、起動(dòng)力矩小、傳動(dòng)靈敏平穩(wěn)、工作壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是制造工藝比較復(fù)雜，特別是長(zhǎng)螺桿更難保證熱處理及磨

12、削工藝質(zhì)量，剛性及抗振動(dòng)性能較差。14 計(jì)算普通螺栓聯(lián)接時(shí)，為什么只考慮螺栓危險(xiǎn)截面的拉伸強(qiáng)度，而不考慮螺栓頭、螺母和螺紋牙的強(qiáng)度？螺栓的其他部分是根據(jù)等強(qiáng)度條件及使用經(jīng)驗(yàn)規(guī)定的，通常都不需要進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，可按螺栓的公稱直徑由標(biāo)準(zhǔn)中選定三、計(jì)算題：1圖示凸緣聯(lián)軸器(GB/T5843-1986)的型號(hào)為YLDl0，允許傳遞的最大轉(zhuǎn)矩T= 630Nm，兩半聯(lián)軸器采用4個(gè)M12的鉸制孔用螺栓聯(lián)接，螺栓規(guī)格為M1260(GB/T 27-1988)，螺栓的性能等級(jí)為8.8級(jí)，聯(lián)軸器材料為HT200，試校核其聯(lián)接強(qiáng)度。找出承受最大工作剪力的螺栓。4個(gè)螺栓在園周上均勻分布，故承受工作剪力相等，設(shè)為F。則有，

13、求出螺栓性能參數(shù)螺栓的性能等級(jí)為8.8，所以，查P87表5-10，取，所以校核螺栓的擠壓強(qiáng)度說明,不能取12mm，因?yàn)殂q制孔螺栓螺紋部分比光孔略小。也不能取20mm，見P85圖5-27因?yàn)椋月菟ǖ臄D壓強(qiáng)度合格校核螺栓的剪切強(qiáng)度因?yàn)?，所以螺栓的剪切?qiáng)度合格。綜上所述，該螺栓組合用。2鉸制孔用螺栓組聯(lián)接的三種方案如圖所示。已知L=300mm，a=60mm，試求螺栓組聯(lián)接的三個(gè)方案中，受力最大的螺栓所受的力各為多少？哪個(gè)方案較好？ 將力F平移到各結(jié)合面中心，得扭轉(zhuǎn)力矩設(shè)各方案中在力F作用產(chǎn)生的剪切力為，扭轉(zhuǎn)力矩M作用下產(chǎn)生的剪切力為。對(duì)方案1很顯然，第3個(gè)螺栓受力最大，最大力對(duì)方案2很顯然，1、

14、3兩個(gè)螺栓所受力相等，均為最大值，其最大值對(duì)方案3綜上所述，方案3較好。3圖示一厚度為15mm的鋼板，用兩個(gè)鉸制孔用螺栓固定在機(jī)架上。巳知載荷P4000N，螺栓、板和機(jī)架材料許用拉應(yīng)力=120MPa，許用剪應(yīng)力=95MPa，許用擠壓應(yīng)力p=150MPa，板間摩擦系數(shù)f=0.2。(1)確定合理的螺紋直徑。(2)若改用普通螺栓，螺栓小徑應(yīng)為多大？(防滑系數(shù)Ks1.2)a) 將力P向結(jié)合面形心簡(jiǎn)化得到集中載荷P及轉(zhuǎn)矩。b) 在集中載荷P的作用下，各螺栓承受的橫向載荷c) 在轉(zhuǎn)矩T的作用下，各螺栓承受的橫向載荷，d) 找出螺栓組中承受最大工作剪力的螺栓，如圖所示：很顯然，螺栓2承受的工作剪切力比較大，最大工作剪力e) 按剪切強(qiáng)度確定螺紋小徑，f) 按擠壓強(qiáng)度確定螺紋小徑，綜上所述，取光孔直徑為13mm，螺紋為M12。若改用普通螺栓，螺栓2受力最大，此時(shí)是依靠結(jié)合面間產(chǎn)生的摩擦力來抵抗外載荷F，即，如果選用普通螺栓，其小徑