搜索
《机械设计》教材讨论题、思考题及习题绪论讨论题0-1就文中的三个实例分析每部机器，哪部分为原动部分、传动部分和执行部分？分别分析它们是否满足机器的三个特征？并从中举例说明机构、机械零件及构件的含义。思考题0-1什么是机器？什么是机构？它们各有何特征？一台完整的机器由哪几部分组成？并举例说明。0-2什么是机械零件、通用零件、专用零件、部件、标准件？指出下列零件各属于哪一类：螺栓，齿轮，轴，曲轴，汽门弹簧，轧辊，飞机螺旋桨，汽轮机叶片，滑动轴承，滚动轴承，联轴器。0-3本课程研究的对象和主要内容是什么？0-4本课程的性质与任务是什么？和前面学过的课程相比较，本课程有什么特点？第一章机械零件设计的基础知识及设计方法简介思考题1-1机械设计的内容和一般程序是什么？1-2机械零件常规设计计算方法有哪几种？各使用于何种情况？1-3机械零件应满足哪些基本要求？设计的一般步骤是什么？1-4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？1-5合理地选择许用安全系数有何重要意义？影响许用安全系数的因素有哪些？设计时应如何选择？1-6作用在机械零件上的载荷有几种类型？何谓静载荷、变载荷、名义载荷和计算载荷？1-7作用在机械零件中的应力有哪几种类型？何谓静应力、变应力？静载荷能否产生变应力？1-8何谓材料的疲劳极限、疲劳曲线、金属材料的疲劳曲线分成哪几种类型？各有何特点？指出疲劳曲线的有限寿命区和无限寿命区，并写出有限寿命区疲劳曲线方程，材料试件的有限寿命疲劳极限rN如何计算？说明寿命系数KN的意义。1-9材料的极限应力图是如何作出的？简化极限应力图又是如何作出的？它有何用途？1-10影响零件疲劳强度的主要因素有哪些？零件的简化极限应力图与材料试件的简化极限应力图有何不同？如何应用？1-11表面接触疲劳点蚀是如何产生的？根据赫兹公式（Hertz），接触带上的最大接触应力应如何计算？说明赫兹公式中各参数的含义。1-12了解各种现代设计法的特点及其应用。第二章摩擦、磨损及润滑概述思考题2-1摩擦状态有几种？根据什么来区分？2-2目前有哪几种摩擦理论？各种理论的基本观点是什么？2-3边界摩擦的特征是什么？如何提高吸附膜的强度？2-4什么叫轴承特性系数？它的大小与摩擦系数的关系如何？2-5磨损过程通常分哪几个阶段？磨损量与哪些因素有关？2-6磨损可分为哪几种？各有何特点？如何防止和减轻这种磨损？2-7润滑剂的作用是什么？工程中常用的润滑剂有几种？2-8润滑油的主要性能指标是什么？粘度的表示方法有几种？各种粘度的单位是什么？2-9润滑脂的主要性能指标是什么？2-10润滑油、脂中为什么要加入添加剂？举例说明之。2-11实现流体润滑的方法有哪几种？它们的工作原理有什么不同？2-12什么是弹性流体动力润滑？第三章螺纹联接讨论题3-1根据螺纹副受力分析的结论。说明那些类型的螺纹用于联接？那些螺纹用于传动？为什么？3-2用钢索通过吊环螺钉吊起重物，钢索受最大拉力Fmax=10kN，螺钉刚度c1与被联接件刚度c2之比为c1/c2=1/3。1）为使工作中螺钉与被联接件结合面不离缝，螺钉的预紧力至少应是多少？2）若加在螺钉上的预紧力为10kN，问工作中螺钉的剩余预紧力至少是多少？3）若钢索的拉力在0与10kN之间变动，预紧力始终维持10kN不变，问螺钉所受全部拉力的平均值和变化幅度各是多少？思考题及习题3-1如题3-1图所示为一升降机构承受载荷Q为100kN，采用梯形螺纹，d=70mm，d2=65mm，=10mm，线数n=4。支承面采用推力球轴承，升降台的上下移动处采用导向滚轮，它们的摩擦阻力忽略不计。试计算：1）工作台稳定上升时的效率，已知螺旋副当量摩擦系数为0.10；2）稳定上升时加于螺杆上的力矩；3）若工作台以800mm/min的速度上升，试按稳定运转条件求螺杆所需转速和功率。4）欲使工作台在载荷Q作用下等速下降，是否需要制动装置？加于螺杆上的制动力矩应为多少？F推力球轴承制动轮齿轮导向滚轮题3-1图3-2如题3-2图所示，某机械上的拉杆端部采用粗牙普通螺纹联接，已知拉杆受最大载荷F=15kN，载荷很少变动，拉杆材料为Q235钢，试确定拉杆螺纹的直径。FF题3-2图3-3如题3-3图所示为一凸缘联轴器，它是利用凸台对中的，方案I表示用精制普通螺栓联接，方案II表示用铰制孔用螺栓联接。已知联轴器传递功率P=2.8kW，转速n=70r/min，螺栓中心圆直径D0=180mm，h=20mm，接合面间摩擦系数fc=0.2，螺栓材料为4.6级，Q235钢，联轴器材料为HT250。试确定上述两种螺栓的尺寸（z=4）。D0方案Ⅰ方案Ⅱ题3-3图3-4龙门起重机导轨托架螺栓组联接（见题3-4图），托架由两块边板与承重板焊成，两边板与立柱用8个螺栓联接，尺寸如图所示。已知托架承受载荷F=20kN；螺栓的强度级别为5.6级，材料为35号钢。试求：1）用普通螺栓联接时螺栓的公称直径；2）用铰制孔用螺栓联接时螺栓的公称直径。立柱300150150题3-4图20kN3-5吊车跑道托架（见题图3-5），用2个螺栓把它与钢梁联接起来，尺寸如图所示，当托架承受载荷F=25kN时，试求螺栓的公称直径。66030052038025kN800180题3-5图3-6螺纹的主要参数有哪些？其中导程与螺距、导程与升角的关系如何？3-7常用螺纹按牙型分为哪几种？各有什么特点？适用于什么场合？3-8两个牙型和中径相同的螺旋副，一个导程比另一个大，而轴向载荷Q和其他条件均相同，试问旋转哪一个螺旋副的螺母所需的力矩较大？为什么？这两个螺旋副中，哪一个效率较高？若它们均为自锁的，哪一个自锁的性能更好？3-9螺纹联接的基本类型有哪些？各适用于哪种场合？3-10联接螺纹都具有良好的自锁性，为什么在螺纹联接中还需要采取防松措施？按防松原理，防松的方法可分为几类？并分别举例说明。3-11松、紧螺栓联接有何区别？在强度计算上有什么不同？3-12用受力变形图表示受轴向载荷的单个螺栓联接的工作载荷F，预紧力F'，剩余预紧力F和总拉力F0之间的关系，并列出F0与其它力之间的关系式。3-13什么是受拉螺栓联接和受剪螺栓联接？试从结构特点、受力分析、失效形式和应用场合进行比较。3-14提高螺栓联接疲劳强度的措施有哪些？若某一受轴向载荷作用的紧螺栓联接，其刚度c1、c2和总载荷F0不变，试用受力变形图说明，当只增大预紧力F'时，螺栓联接的疲劳强度有何变化？3-15如题3-15图所示，试推导夹紧螺栓组联接中，螺栓的受力计算式（螺栓数为2）。FFWDL题3-15图第四章键、花键、销、形面联接和过盈配合思考题及习题4-1一钢制圆柱齿轮与轴静联接，轴径d=100mm，齿轮轮毂长度为180mm，工作时有轻微冲击。试确定普通平键联接的尺寸，并计算其能传递的最大转矩。4-2如题4-2图所示为套筒式联轴器，分别采用平键及半圆键与轴联接。已知：轴径d=38mm，联轴器材料为灰铸铁，外径D1=90mm，试分析计算两种联接允许传递的转矩，并比较其优缺点。160dD1b)160dD1a)题4-2图第五章铆接、焊接和胶接综述思考题及习题III-1自行车中的传动装置是哪部分？可否不要链传动？为什么？III-2试按例1带式运输机工作时的已知条件对方案II（图II）进行传动系统的运动及动力设计。第六章摩擦轮传动思考题6-1摩擦轮传动的优点是什么？为什么现实生活中少用摩擦轮传动？6-2摩擦轮传动与牵引传动的区别何在？6-3实现牵引传动的基本条件是什么？第七章带传动讨论题7-1一带式运输机的传动装置如图所示。已知小带轮直径d1=140mm，大带轮直径d2=400mm，运输带速度v=0.3m/s，为了提高生产率，拟在运输机载荷（即拉力）F不变及电动机和减速器传动能力都满足要求的条件下，欲将运输带的速度提高到0.42m/s。有人建议把大带轮的直径减少到280mm，其余参数不变以实现这一要求，此方案是否可行？若不行应如何修改？讨论题7-1图Fv7-2由双速电机与V带传动组成传动装置，靠改变电机输出轴转速可以得到两种转速300r/min和600r/min，若电动机输出轴功率不变，带传动应按哪一种转速设计？为什么？思考题及习题7-1摩擦带传动有哪些特点？它的工作原理是什么？7-2为什么V带传动比平型带传动应用更广泛？7-3什么叫弹性滑动？它是怎样产生的？能否避免？它对传动有何影响？7-4带传动工作时，带中会产生哪些应力？其应力分布如何？它对带传动有何影响？带中最大应力发生在何处？并写出最大应力的数学表达式。7-5在设计V带传动时，为什么应对V带轮的最小基准直径dmin加以限制？7-6V带的楔角是40，为何带轮轮槽角分别是34、36、38？若主、从动带轮直径不同，两轮轮槽角是否相同？为什么？7-7带传动的失效形式有哪些？设计准则是什么？7-8带轮基准直径d、带速v、中心距a、带长Ld、包角1、初拉力F0和摩擦系数f的大小对传动有何影响？7-9V带传动传递的功率为5.5kW，小带轮的转速n1=1450r/min，d1＝d2＝150mm，已知带与轮间的当量摩擦系数fv=0.45。求有效拉力F，松边拉力F2，紧边拉力F1？7-10带传动为何要有张紧装置？V带传动常用的张紧装置有哪些？张紧轮应放在什么位置？为什么？7-11设计某带式运输机传动系统中的普通V带传动。已知电动机型号为Y112M–4，额定功率P=4kW，转速n1=1440r/min，传动比i=3.8，一天运转时间10h。7-12有一普通V带传动，已知小带轮转速n1=1440r/min，小带轮基准直径d1=180mm，大带轮基准直径d2=650mm，中心距a=916mm，B型带3根，工作载荷平稳，Y系列电动机驱动，一天工作16h，试求该V带传动所能传递的功率。第八章链传动讨论题8-1链传动产生运动不均匀性的原因是什么？能否避免？影响运动不均匀性的因素有哪些，怎样才能减少运动不均匀性？思考题与习题8-1与带传动比较，链传动有哪些特点?链传动适用于哪些场合？8-2滚子链的结构有哪些特点？各元件间的联接和相对运动关系如何？8-3小链轮的齿数不宜过少，大链轮的齿数不宜过多，这是为什么？其齿数应如何选择比较恰当。8-4链节数为什么常取偶数？8-5如题8-5图所示为二级减速传动装置方案图。是否合理？为什么？Fv题8-5图8-6一滚子链传动，已知：链节距p=25.4mm，小链轮齿数z1=21，传动比i=3，中心距a1000mm，n1=580r/min，载荷有轻度冲击，试计算：1）链节数；2）链所能传递的最大功率；3）链的工作拉力；4）判断正常运转时链传动的失效形式。8-7验算某机械厂滚子链传动的工作能力。已知z1=17，z2=50，p=19.05mm，a=670mm，主动链轮转速n1=50r/min，传递功率P=1.1kW。该设备由电动机驱动，工作有中等冲击。第九章齿轮传动讨论题9-1一对渐开线外啮合直齿圆柱齿轮传动，两轮分度圆半径分别为r1=30mm，r2=54mm，=20°，试求：1）当中心距a'=86mm时，啮合角'等于多少？两个齿轮的节圆半径r1'和r2'各为多少？2）当中心距改变为a'=87mm时，啮合角'和节圆半径r1'、r2'又各等于多少？3）以上两种中心距情况下的两对节圆半径的比值是否相等，为什么？9-2在齿轮强度计算中的主要参数：z、d、等应如何选择？在闭式软齿面圆柱齿轮传动设计时，为什么在满足弯曲强度条件下，齿数z1尽可能取多一些为好？9-3一对标准直齿圆柱齿轮传动，其参数m=3mm，z1=20，z2=80。问：1）若改取m=4mm，当z、b、材料及硬度、传递功率及转速均不变时，齿根弯曲疲劳强度和齿面接触疲劳强度有什么变化？2）若改取m=2mm，z1=30，z2=120，其余条件不变时，齿根弯曲疲劳强度与齿面接触疲劳强度有何变化？9-4在讨论题9-4图所示的展开式二级斜齿圆柱齿轮传动中，已知：高速级齿轮齿数z1=44，z2=94，模数mn1=2.5mm。低速级齿