机械设计精选题100例

第三章机械零件强度1、某优质碳素结构钢零件，其s=280MPa，B=560MPa，－1=250MPa，工作应力max=155MPa，min=30MPa，零件的有效应力集中系数K=1.65，尺寸系数=0.81，表面状态系数=0.95，等效系数=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max,，最小应力min，平均应力m，应力幅a，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max180MPa，最小工作应力min150MPa，屈服极限S240MPa，对称循环疲劳极限1180MPa，脉动循环疲劳极限0240MPa，略去危险截面处应力集中系数等综合影响系数()KD的影响，试求：（1）等效系数值（2）安全系数S值4、已知材料1260MPa，0360MPa，K25.，a50MPa，m40MPa，r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B560MPa，S280MPa，1250MPa，0385MPa。工作变应力max155MPa，min30MPa，零件的有效应力集中系数K165.，绝对尺寸系数08.，表面状态系数095.。要求许用安全系数S15.，r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SMPa550，对称循环疲劳极限1320MPa，脉动循环疲劳极限0540MPa，已知最大工作应力max185MPa，最小工作应力min75MPa，r=常数，综合影响系数()KD2，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BMPa1000，SMPa800，1400MPa，025.，试画出其简化极限应力图；当工作应力max300MPa，min100MPa，试在该图上标出此点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N0710次时，1300MPa，疲劳曲线方程的指数m9。若零件的实际工作情况为：在1600MPa下工作N1410次，在2400MPa下工作N24410，试问若又在3350MPa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1256MPa，0456MPa，SB06.，BMPa800，该零件的有效应力集中系数K141.，尺寸系数091.，表面状态系数1，寿命系数kN12.，工作应力的循环特性r0268.。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max值；2.该零件过载时的可能破坏形式；3.绘出工作应力t图(图上标出min，max，a，m)。10、有一材料SMPa360，1220MPa，在mNC式中m9，N0710，问当N?时，疲劳强度rN≥S，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1=240MPa，脉动循环疲劳极限0＝420MPa，屈服极限S=570MPa，试画出按折线简化的极限应力图。如有一应力状态K(Km，Ka)为已知，其应力变化规律为r＝minmax=常数=0.75，m＝180MPa，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(K)D＝2，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(Cm,Ca),试在该图上标出C点按三种应力变化(rminmax=常数、m=常数及min=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F＝16kN，载荷很少变动。螺钉和拉杆材料为Q235钢，屈服极限SMPa240，试确定拉杆螺纹的最小直径（安全系数可取SS16.)。15、图示吊钩起重量W＝20kN，吊钩材料为5.8级，Q235，SMPa400，起重用，取安全系数SS5，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D＝155mm的圆周上，接合面摩擦系数=0.12，摩擦传力的可靠性系数（防滑系数）Kf12.。若联轴器传递的转矩T＝1500Nm，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d113835.mm，中径d214701.mm，）的普通螺栓，螺栓材料为45钢，8.8级，SMPa640，联接时不严格控制预紧力（取安全系数SS4，被联接件接合面间的摩擦系数=0.2。若考虑摩擦传力的可靠性系数（防滑系数）Kf12.，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F＝1000N的紧螺栓联接，螺栓的刚度为C1，被联接件的刚度为C2，且C2＝8C1；预紧力F＝1000N。试求螺栓中的总拉力F0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FQ＝100000N，螺栓材料为5.8级，Q235，SMPa400，安装时不控制预紧力，取安全系数SS4，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d222051.mm，螺距P＝3mm，螺纹副间摩擦系数=0.15，试求：1）螺纹升角；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为多少？21、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=0.15，考虑摩擦传力的可靠性系数（防滑系数）Kf12.。若联轴器传递的转矩T＝150N.m，载荷较平稳，螺栓材料为6.8级，45钢，SMPa480，不控制预紧力，安全系数取SS4，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FQ＝720N，螺栓个数z＝2，联接柄长度L＝250mm，轴直径dB60mm，夹紧接合面摩擦系数＝0.15，螺栓材料为4.6级、Q235钢、SMPa240，拧紧时不严格控制预紧力，取安全系数SS4,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F0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=0.15，防滑系数（可靠性系数）Kf=1.2，螺钉许用应力60MPa，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10kN的力，吊环因制造误差，中心O与螺栓组形心O偏离42mm，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C160410.N/mm，被联接件刚度C21610.6N/mm，螺栓所受预紧力F8000N，螺栓所受工作载荷为F＝4000N。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F0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0～4000N之间变化，螺栓的危险截面面积为96.6mm2，求螺栓的应力幅a和平均应力m（按计算值F0等求m、a，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D＝400mm，蒸汽压力p=0～0.5MPa，采用16个M22普通螺栓联接（螺栓小径d119294.mm，中径d220376.mm，），螺栓均匀分布在D1的圆周上。螺栓的相对刚度CCC11208.，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60MPa，许用应力幅aMPa20，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R．B．Heywood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=840Nm，轴径d=60mm，铸铁轮毂的许用挤压应力pMPa80。32、如图所示，齿轮与轴用普通A型平键联接，轴径d=70mm，齿轮分度圆直径d1=200mm，圆周力FtkN5，键宽b=20mm，键高h=12mm，键长L=80mm，求键侧挤压应力p。33、钢齿轮与直径d=80mm的钢轴用普通平键B22100GB1096—90，静联接，键高h=14mm，工作时有冲击，取pMPa60，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t8mm，销材料为20钢，许用切应力30MPa，许用挤压应力p100MPa，牵引力F＝15kN，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88的孔与轴相配，配合为H7/h6，问：1）若使轴转动，应在B处装一销还是应在A、B两处各装一销？2）设销的许用切应力100MPa，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F0＝354N，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1＝150，带与带轮之间的摩擦系数=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P＝7kW，带速v＝10m/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带（三角带）传递的最大功率P＝4.82kW，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1＝152，带与带轮的当量摩擦系数=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=0.015时大轮的实际转速。41、带传递最大功率P＝4.7kW，小带轮基准直径dd1=200mm，小带轮的转速n1=1800r/min，小带轮包角1=135，摩擦系数=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=4