第一篇机械设计总论参考答案
第一章绪论
(1)组成机械的基本单元是什么?
机械零件是组成机械的基本制造单元
(2)何谓零件？何谓部件?
零件是组成机器的不可拆的基本单元，即制造的基本单元。
一组协同工作的零件所组成的独立制造或独立装配的组合体称为“部件”。
(3)机械零件可归纳为哪两种类型?试各举两个典型实例说明，本课程的研究对象是什么?
通用零件：各种机械中经常用到的一般参数的零件，如螺钉，齿轮等
专用零件：在特定类型的机器中才能用到的零件，如涡轮机的叶片、飞机的螺旋桨等
本课程的研究对象：普通条件下工作，且具有一般参数的通用零件
(4)什么叫在普通条件下工作，且具有一般参数的通用零件？试从你所学专业的机械设备中，对联接零件，传动零件、轴系零件和其他零件各举两例。
普通工作条件无严格定义，通常指常温、常压、低速等。
一般参数也无严格定义。国家标准《一般公差未注公差的线性和角度尺寸的公差》(GB/T1804-2000)中基本尺寸定义为0.5-4000mm，可以认为一般参数的零件的尺寸在0.5-4000mm之间。
连接零件：键、螺栓
传动零件：带、齿轮
轴系零件：滚动轴承、滑动轴承
其他零件：弹簧、机座
(5)为什么说本课程起着基础课与专业课之间的承前启后的作用？
(6)在了解本课程的性质、内容和任务以后，总结本课程的特点和你所采取的学习方法。
第二章机械设计总论
(1)对机器提出的主要要求包括什么？
使用功能要求；经济性要求；劳动保护和环境保护要求；寿命与可靠性要求；其他专用要求等。
(2)机器设计应满足哪些基本要求?机械零件设汁应满足哪些基本要求?分析下列机械零件应满足的基本要求是什么：电动机轴，普通减速器中的齿轮轴，起重机吊钩，精密机床主轴．汽门弹簧。农业机械中的拉曳链，联合收割机中的V带。
避免在预定寿命期内失效；结构工艺性要求；经济性要求；质量小要求；可靠性要求。
(3)设计机械的经济性要求包括哪些方面?
a.零件本身的生产成本；
b.尽可能采用标准化的零、部件以取代特殊加工的零、部件。
(4)何谓机械的可靠度?机械中零件之间组成的模式不同，其可靠度如何计算？
在规定的使用时间(寿命)内和预定的环境条件下，机械能正常地完成其功能的概率。
机械零件的可靠度通过概率统计的方法计算。
(5)机械设计的一般程序怎样?
计划阶段；方案设计阶段；技术设计阶段；技术文件的编制。
(6)机械零件的失效形式有哪些？针对这些失效形式相应建立的设计准则是什么?
主要失效形式：整体断裂；过大的残余变形；零件的表面破坏；破坏正常工作条件引起的失效。
断裂断裂→强度准则
过大的残余变形→刚度准则
零件表面破坏→寿命准则
破坏正常工作条件引起的失效→振动稳定性准则[与零件的工作条件相关，这只是一个例子]
(7)机械零件设计的一般步骤有哪些？
1.根据零件的使用要求，选择零件的类型和结构。
2.根据机器的工作要求，计算在零件上的载荷。
3.分析零件的可能失效形式，确定相应的设计准则。
4.根据零件的工作要求及对零件的特殊要求，选择适当的材料。
5.根据设计准则，确定零件的基本尺寸。
6.根据工艺性及标准化等原则进行零件的结构设计。
7.进行校核计算。
8.画出零件的工作图，并写出设计说明书。
(8)机械零件的常用材料有哪些？这些材料各有何特点，适用在何种场合?
金属材料：较好的力学性能、价格便宜、容易获得。
高分子材料：原料丰富、密度小，在适当的温度范围内有很好的弹性，耐腐蚀性好等，缺点：容易老化，阻燃性差，耐热性不好等。
陶瓷材料：硬度极高、耐磨、耐腐蚀性、熔点高、刚度大以及密度比钢铁低；缺点：断裂韧度低、价格昂贵、加工工艺性差等。
复合材料：较高的强度和弹性模量，而质量又特别小；缺点：价格贵，耐热性、导电性较差等。
(9)铸铁和钢的区别是什么?普通碳钢与优质碳钢的区别是什么?
铸铁和钢的区别是含碳量不同，钢是含碳量为0.03%～2%；含碳量2%～4.3%的铁碳合金为铸铁。
普通碳素结构钢又称普通碳素钢，对含碳量、性能范围以及磷、硫和其他残余元素含量的限制较宽。普通碳钢分为三类：甲类钢（A类钢）是保证力学性能的钢。乙类钢（B类钢）是保证化学成分的钢。特类钢(C类钢）是既保证力学性能又保证化学成分的钢，常用于制造较重要的结构件。
优质碳素结构钢和普通碳素结构钢相比，硫、磷及其他非金属夹杂物的含量较低。根据含碳量和用途的不同，这类钢大致又分为三类：①小于0.25%C为低碳钢。②0.25～0.60%C为中碳钢。③大于0.6%C为高碳钢。
(10)什么叫做合金钢，与碳钢相比有何优缺点？
合金钢除含有普通碳钢的铁、碳外，根据性能需求还添加有其它合金元素，比如常见的铬、镍、钼、锰、硅等，以提高其机械性能，通常价格较普通碳钢高。
(11)选择机械零件材料时，通常考虑的机械性能、物理化学性能和工艺性能有哪些？
?机械性能
强度，硬度，耐磨性，冲击韧性，塑性
?物理化学性能
密度，导热性，导电性，导磁性，耐热性，耐酸性，耐腐蚀性性等?工艺性能
易熔性，液态流动性，可塑性，可焊性，可加工性，可热处理性等
(12)为节约原材料，尤其是节约贵重材料而选用廉价材料，可采取哪些具体措施?举例说明
1.对材料进行热处理和表面处理，如为提高齿轮表面硬度，常对齿轮零件进行调质处理。
2.采用型材，如型钢焊接而成的机架。
3.采用组合结构，如蜗轮采用齿圈式组合结构(由青铜齿圈与铸铁轮芯组成)。
(13)选用机械零件材料时，应考虑的基本要求有哪些?
1.使用性能要求
2.工艺性能要求
3.经济性
(14)机械零件在进行结构没计时，主要应从哪些方面去考虑和改善它的结构工艺性?
零件的结构工艺性应从毛坯制造、机械加工过程及装配等几个生产环节加以综合考虑，工艺性是和机器生产批量大小及具体生产条件相关。
(15)机械设计中，为什么要实行零件和部件的标准化、系列化与通用化?你能举出一些标准化、系列化与通用化的零部件吗？
1.能以最先进的方法在专门化工厂中对那些用途最广泛的零件进行大量、集中的制造，以提高质量，降低成本；
2.统一了材料和零件的性能指标，使其能够进行比较，并提高了零件性能的可靠性。
3.采用了标准化结构及零、部件，可以简化设计工作、缩短设计周期，提高设计质量。另外，也同时简化了机器的维修工作。
例如对同一结构、同一内径的滚动轴承，制造出不同外径及宽度的产品。
(16)我国现行的标准化有哪些?GB、JB、YB、QB、ISO和Γ0CT、DIN、JIS、BS各代表什么标准?
我国目前实行四级标准体制：国家标准、行业标准、地方标准、企业标准。
GB: 中国国家强制性标准
JB: 中国机械行业（含机械、电工、仪器仪表等）强制性行业标准
YB: 中国黑色冶金行业标准
QB：中国轻工行业标准
ISO：国际标准化组织标准
Γ0CT：前苏联国家标准
DIN：德国工业标准
JIS：日本工业标准
BS：英国国家标准
(17)目前常用的现代机械设计新方法有哪几种?
计算机辅助设计、优化设计、可靠性设计、并行设计、参数化设计等
第三章 机械零件的强度
(1)零件的名义载荷与计算载荷，两者之间的区别及其关系如何？ 名义载荷：根据额定功率，按力学公式计算出的载荷。
计算载荷：考虑载荷的时间不均匀性、分布的不均匀性以及其它影响因素对名义载荷进行修
正得到的载荷，即载荷系数K ×名义载荷。
(2)何谓机械零件的强度?它可以分成哪两类?各举两个实例。
材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力称为强度。强度是衡量零件本身承载能力（即抵抗失效能力）的重要指标。强度是机械零部件首先应满足的基本要求。 机械零件的强度分为静应力强度和变应力强度两个范畴。
静应力强度：机械零件在整个工作寿命期内应力变化次数少于103，如松螺栓连接、键连接等的强度计算。
变应力强度：轴向变载荷的紧螺栓连接的强度计算、齿轮的弯曲疲劳强度强度计算等。 (3)强度条件的一般形式有哪些？并说明式中各符号代表的意义。
根据许用应力建立的计算准则，通过判断危险截面的最大许用应力是否小于或等于许用应力：
[]σσ≤ []ττ≤
根据安全系数建立的计算准则，通过判断危险截面上实际的安全系数是否大于或等于许用安全系数：
[]lim
s s σσσσ
=≥ []lim
s s ττττ
=
≥
(4)机械设计中常用的强度理论有哪几个?各适用于何种场合？ 静强度理论：静应力
脆性断裂的强度理论：最大拉应力理论和最大伸长线应变理论 屈服的强度理论：最大切应力理论和形状改变比能理论 疲劳强度理论：变应力下的疲劳强度理论
低应力下的脆断(断裂强度理论)：低应力脆断(工作应力远小于许用应力) 接触强度理论：齿轮接触疲劳强度计算、滚动轴承寿命计算。
(5)对零件的工作应力应如何进行分类？承受拉伸载荷的零件就一定产生拉伸应力吗？如果
不是，试举例说明。
只要设定一个分类标准，就可以对任何集合进行分类，因此，不存在“对零件的工作应力如何进行分类”的问题。
承受拉伸载荷的零件不一定产生拉应力。比如零件在做拉伸实验时，当零件达到屈服极限时，当载荷继续增加，零件中的拉应力并不增长(或增长不明显)，此时增加的拉伸载荷在零件并未产生拉伸应力。
(6)稳定循环交应力的主要参数有哪些，它们的相互关系怎样? 五个参数：max σ、min σ、m σ、a σ、r ，其中只有两个是独立的。
(7)变载荷下一定产生变应力，那么静载荷下也一定产生静应力吗?举例说明之。 不一定产，如旋转的轴上作用一集中力，而轴表面上任意一点的应力则是变应力。
(8)下列零件均受静载荷作用(见图)，试判断零件上A 点的应力性质(拉、压、弯、扭或接触
应力)，是静应力还是变应力?应力变化的规律(即应力变化循环特性系数r 的大小或范围)及应力变化图(即σ-τ图)是怎样的？
(a) 静应力，扭转剪切应力，1r =。 (b) 对称循环变应力，拉、压应力，1r =-。 (c) 不对称循环变应力，拉、压应力，11r -<< (d) 滚动体与套圈间的接触应力为脉动循环变应力，0r =
(9)什么是材料的疲劳曲线？试用图线描述碳钢材料的疲劳曲线形状，说明应力循环次数N 与疲劳极限r σ的关系。有色金属及高硬度合金钢的疲劳曲线又是怎样?
金属材料的疲劳曲线(N σ-曲线)是取同一r 值、不同N 值时做试验得到的，它表示在给定应力比r 的条件下，应力循环次数N 与疲劳极限r σ的关系曲线。
曲线AB 使材料试件发生破坏的最大应力基本不变，或者说下降很小，此阶段是静应力强度
的状况。
曲线BC 段，随着循环次数的增加，使材料发生疲劳破坏的最大应力不断下降，这一阶段的疲劳破坏伴随着材料的塑性变形，此阶段称为低周疲劳。
曲线CD 段代表有限寿命阶段，在此范围内，试件经过一定次数的交变应力作用后总会发生疲劳破坏。CD 段的曲线方程为()m
rN C D N C N N N σ=≤≤。
D 点以后的线段代表了试件无限寿命阶段，即作用在试件上的变应力的最大应力小于D 点的应力，则应力无论变化多少次，材料都不会发生破坏。
有色金属和高硬度合金钢属于塑性材料，其疲劳曲线应与碳钢类似，其上的具体数值应该有所不同。
(10)影响零件疲劳强度的因素有哪些，如何影响？零件疲劳强度的综合影响系数σK 和τK 如何定义，计算公式怎样?
影响零件疲劳强度的主要因素有：材料的性能、应力循环特征r 、应力循环次数N ，应力
集中、绝对尺寸和零件表面质量等。
零件疲劳强度的综合影响系数K σ的定义为1
1e
K σσσ--=
，即材料对称循环弯曲疲劳极限1
σ-与零件对称循环弯曲疲劳极限1e σ-的比值。其计算公式为1
1
1q k K σσσ
σεββ??=+
-
???，式中：k σ零件的有效应力集中系数；σε零件的尺寸系数；σβ零件的表面质量系数；q β零件的强
化系数。
(11)某旋转轴受径向力F ＝10kN 作用如图，已知跨距L ＝2m ，直径d ＝50mm ，轴的角速度为ω．求中间剖面上A 点的应力随时间变化的表达式，并求A 点的max σ、min σ、a σ和m σ
轴的抗弯截面系数()
3
33
-533.145010 1.226610m 32
32
d
W π-??=
=
=?
作用在剖面A 处的弯矩310102
5000N m 2244
F L FL M ??=?=
==? 轴在不变弯矩下旋转，其表面A 点的应力为对称循环，所以有：
8max 4.076410407.64MPa M
W
σ=
=?= min max 407.64MPa σσ=-=-
max min
m 02
σσσ+=
=
max min
a 407.64MPa 2
σσσ-=
=
A 点应力随时间变化规律：
()407.64sin MPa t σω=
计算出的应力太大，本题原始数据有问题？
(12)已知试件的对称循环疲劳极限1-σ =2402mm N ，屈服极限s σ＝3602mm N ，平均应力折合成应力幅的等效系数σψ＝0．2，试按比例画出该试件的极限应力简化线图，并在图上量出该试件在受到应力为：m σ＝2002mm N ，r ＝1／3时，按r=c r c = ; m σ=c; min σ=c
三种情况下的极限应力值。 根据公式10
2a σσψσ--=
得，10a 22240
400MPa 110.2
σσψ-?=
==++
'A 点坐标是()10,σ-，即()0,240；
'D 点坐标是00,22σσ?? ???，即()200,200； C 点坐标是(),0s σ，即()360,0。
由1
113tan 0.5113
r r α-
-==
=++得，26.57α=?
D’与G’点位置不对，本题原始数据有问题? 若以题目中给出的数据(如上图所示)，
r c =时，max'360MPa s σσ==
m c σ=时，max'360MPa s σσ==
min c σ=时，max'360MPa s σσ==
(13)一铬镍合金钢制成的零件，在危险剖面上的最大工作应力为max σ＝2802mm N ，最小工作应力为min σ＝-802mm N ，该剖面处的有效应力集小系数σk ＝1.32，尺寸系数σε＝0.85、表面状态系数σβ＝0.90，该合金钢的机械性能为：B σ＝9002mm N ，s σ＝8002mm N ，1-σ＝4402mm N 及0σ＝8002mm N ，试： ⑴按比例绘制零件的极限应力简化线图； 零件弯曲疲劳强度综合影响系数1
1 1.321
11 1.660.850.9q k K σσσ
σεββ??=+
-=+-=
??? A 点坐标是10,
K σσ-??
???
，即()0,265.06；
D 点坐标是00
,22K σ
σσ??
???
，即()400,240.96； C 点坐标是(),0s σ ，即()800,0。
②按r ＝C 情况，求对应的极限应力幅e a 'σ，极限平均应力e m 'σ和极限应力x ma 'σ;
()
max min
28080100MPa 2
2m σσσ+-+=
=
=
()
max min
a 28080180MPa 2
2
σσσ---=
=
=
所以工作点M 处应力坐标()a ,m σσ即是()100,180
从
图
中
可
测
量
出
，
'142.49MPa
me σ=，
'256.48MPa
ae σ=，
max'''398.97MPa ae me σσσ=+=
③按r ＝C 情况，计算此零件在该危险剖面上的安全系数σS 。
max'max 398.97
1.42280
S σσσ=
==
按教材中的公式计算：(说明：教材中所有公式都是通过直线方程推导出来的，没有必要强迫自己记住那些复杂的公式。理解了等寿命简化曲线图的意义，在图上直接标出有关数值更方便一些。)
10012124408000.061.66800e K σσσσ?σ--?-=
?=?=
1
1440
265.06MPa 1.66e K σ
σσ--=
=
=
'
1a ae a m σe 265.06180
256.51MPa
1801000.06e σσσσσ?-?=
==++? '
1e m me a m σe 256.06100
137.67MPa
1801000.06σσσσσ?-?=
==++?
此时，''max'394.18MPa ae me σσσ=+=
max'max 394.18
1.41280S σσσ=
==
或
10
22440800
0.1800
σσσ?σ--?-=
=
=
1a m 440
1.421.661800.1100
S K σσσσσ?σ-=
==+?+?
第四章摩擦磨损及润滑
(1)何谓摩擦、磨损和润滑，它们之间的相互关系如何?
互相接触的两个物体在外力的作用发生相对滑动或有相对滑动的趋势时，在两物体的接触表面就会产生抵抗滑动的阻力，这种现象称为“摩擦”。
物体在摩擦过程中必然有能量损耗和摩擦表面物质的丧失或迁移，这种现象称为“磨损”。
改善摩擦副的摩擦状态以降低摩擦阻力减缓磨损的技术措施称为“润滑”。
(2)摩擦对哪些机械零件的工作性能、寿命是不利的?哪些机械零件是靠摩擦来工作的?试举例说明。
摩擦对大多数零件的工作性能、寿命是不利的，如链传动、齿轮传动等。
带传动、汽车及拖拉机的制动器等靠摩擦来工作。
(3)按摩擦副的运动状态或按摩擦副表面的润滑情况，摩擦可分为哪几种?
干摩擦、边界摩擦、流体摩擦、混合摩擦
(4)机械零件的典型磨损过程分为哪几个阶段(试以磨损量与工作时间的关系曲线说明之)?作为机械设计各应如何对待?
(5)磨损可分为哪几种类型？你能各举一、二例来说明吗？
粘附磨损：齿轮胶合
磨粒磨损：开式齿轮
疲劳磨损：齿轮的点蚀
冲蚀磨损：涡轮机的叶片
腐蚀磨损：泵、阀等过流部件管道内壁面
微动磨损：铆钉的工作面磨损
(6)减少磨损的一般方法有哪些?
1）合理选择配对使用摩擦副的材料；
2）确定零件表面合理的粗糙度和硬度值；
3）使用润滑剂，实现液体润滑或混合润滑；
4）以滚动接触代替滑动接触；
5）通过零件表面强化、表面涂层提高其耐磨性。
(7)润滑的目的和功用是什么?
1.降低摩擦，减小磨损
2.保护零件不被锈蚀
3.散热降温
(8)按照润滑剂的物理状态和按照润滑将二个摩擦表面而隔开的情况，润滑可分成哪几种类型，各有何特点？
油润滑
脂润滑
机械设计及答案
机械设计习题及答案 第一篇总论 第一章绪论 一．分析与思考题 1-1 机器的基本组成要素是什么? 1-2 什么是零件?什么是构件?什么是部件?试各举三个实例。 1-3 什么是通用零件?什么是专用零件?试各举三个实例。 第二章机械设计总论 一．选择题 2-1 机械设计课程研究的内容只限于_______。 (1) 专用零件的部件(2) 在高速，高压，环境温度过高或过低等特殊条件下工作的以及尺寸特大或特小的通用零件和部件(3) 在普通工作条件下工作的一般参数的通用零件和部件(4) 标准化的零件和部件 2-2 下列8种机械零件：涡轮的叶片，飞机的螺旋桨，往复式内燃机的曲轴，拖拉机发动机的气门弹簧，起重机的起重吊钩，火车车轮，自行车的链条，纺织机的纱锭。其中有_____是专用零件。 (1) 3种(2) 4种(3) 5种(4) 6种 2-3 变应力特性可用σmax,σmin,σm, σa, r 等五个参数中的任意_____来描述。 (1) 一个(2) 两个(3) 三个(4) 四个 2-4 零件的工作安全系数为____。 (1) 零件的极限应力比许用应力(2) 零件的极限应力比零件的工作应力 (3) 零件的工作应力比许用应力(4) 零件的工作应力比零件的极限应力 2-5 在进行疲劳强度计算时，其极限应力应为材料的____。 (1) 屈服点(2) 疲劳极限(3) 强度极限(4) 弹性极限 二．分析与思考题 2-1 一台完整2-3 机械零件主要有哪些失效形式?常用的计算准则主要有哪些? 2-2 机械零件主要有哪些失效形式?常用的计算准则主要有哪些? 2-3 什么是零件的强度要求?强度条件是如何表示的?如何提高零件的强度? 2-4 什么是零件的刚度要求?刚度条件是如何表示的?提高零件刚度的措施有哪些? 2-5 机械零件设计中选择材料的原则是什么? 2-6 指出下列材料的种类，并说明代号中符号及数字的含义：HTl50，ZG230-450， 2-7 机械的现代设计方法与传统设计方法有哪些主要区别? 第三章机械零件的强度 一．选择题 3-1 零件的截面形状一定，如绝对尺寸(横截面尺寸)增大，疲劳强度将随之_____。 (1) 增高(2) 不变(3) 降低 3-2 零件的形状，尺寸，结构相同时，磨削加工的零件与精车加工相比，其疲劳强度______。 (1) 较高(2) 较低(3) 相同 3-3 零件的表面经淬火，渗氮，喷丸，滚子碾压等处理后，其疲劳强度_______。 (1) 增高(2) 降低(3) 不变(4) 增高或降低视处理方法而定 二．分析与思考题
机械设计总论
机械设计总论 集团标准化小组：[VVOPPT-JOPP28-JPPTL98-LOPPNN]
总 论 一．是非题 1．凡零件只要承受静载荷，则都产生静应力。（ ） 2．当零件的尺寸由刚度条件决定时，为了提高零件的刚度，可选用高强度合金钢制 造。（ ） 3．机械零件在工作中发生失效，即意味该零件一定产生了破坏。（ ） 4．在变应力中，当r = -1时，σm = 0，σa =σmax 。（ ） 5．在变应力中，当r = C （常数）时，σm /σa 是随时间变化的。（ ） 6．润滑油的粘度与温度有关，且粘度随温度的升高而增大。（ ） 二．单项选择题 1．零件表面经淬火、渗氮、喷丸、滚子碾压等处理后，其疲劳强度 。 （a ）提高 （b ）降低 （c ）不变 （d ）提高或降低视处理方法而定 2．某钢制零件材料的对称循环弯曲疲劳极限σ-1 = 300 MPa ，若疲劳曲线指数m = 9， 应力循环基数N 0 =107，当该零件工作的实际应力循环次数N =105时，则按有限寿命 计算，对应于N 的疲劳极限为 MPa 。 （a ）300 （b ）428 （c ）500.4 （d ）430.5 3．零件的形状、尺寸、结构相同时，磨削加工的零件与精车加工相比，其疲劳强度 ______。 （a ）较高 （b ）较低 （c ） 相同 4．变应力特性可用m ax σ、min σ、m σ、a σ、r 这五个参数中的任意______来描述。 （a ）一个 （b ）两个 （c ）三个 （d ） 四个 5．在图示零件的极限应力简图中，如工作应力点M 所在的ON 线与横轴间夹角θ= 45°，则该零件受的是 。 （a ）不变号的不对称循环变应力 （b ）变号的不对称循环变应力
机械设计总论习题
第一篇 总论 试题一般可分三种类型：一是基本概念题，内容涉及面较广，涉及到机械零件设计概要（机械零件的主要失效形式、设计的基本要求、计算准则、设计方法及步骤、材料选用原则、标准化等）、机械零件的强度问题及摩擦、磨损和润滑的基本概念及机理；二是机械零件疲劳强度的计算；三是绘制零件的极限应力图，并用图解法求极限应力值，其中零件的疲劳强度计算与画极限应力图又往往是结合在一起的。 1. 图示40钢的极限应力线图。已知用此材料制成的转动心轴，工作时危险截面最大 弯曲应力2/110mm N b =σ，综合影响系数5.1=σK ，求轴的计算安全系数ca S 。 2. 在图示零件极限应力图上，工作点Ｃ和Ｄ为斜齿轮轴上两种应力工作点。试在图中 标出对应的极限应力点，并说明分别会出现什么形式的破坏？ 填空： 1. 在交变应力中，应力循环特性是指_________的比值。 2. 在任一给定循环特性的条件下，表示应力循环次数Ｎ与疲劳极限rN σ的关系的曲线 称为______，其高周疲劳阶段的方程为_________。 3. 材料对称循环弯曲疲劳极限2 1/300mm N =-σ，循环基数6010=N ，材料常数 m=9，当应力循环次数510=N 时，材料的弯曲疲劳极限N 1-σ＝______2/mm N 。
4. 根据磨损机理，磨损可分为____、_____、_____和______。 5. 一个零件的磨损大致可以分为___磨损、____磨损、____磨损三个阶段，在设计或 使用时，应该力求_______、______、________。 选择题： 1. 图示极限应力图中，工作应力循环特性r=0.5，工作应力m 点位置如图所示，进行 安全系数计算时，其材料的极限应力应取_____。 Ａ．1-σ；Ｂ．B σ；Ｃ．S σ 2. 对于受循环变应力作用的零件，影响疲劳破坏的主要因素是_____。 Ａ．最大应力； Ｂ．平均应力； Ｃ．应力幅 3. 塑性材料制成的零件进行静强度计算时，其极限应力为_____。 Ａ．b σ；Ｂ．S σ；Ｃ．0σ；Ｄ．1-σ 4. 零件受对称循环应力时，对于塑性材料应取_____作为材料的极限。 Ａ．材料的强度极限；Ｂ．材料的屈服极限；Ｃ．材料的疲劳极限；Ｄ．屈服极限除以安全系数 5. 当三个相同的零件甲、乙、丙承受的max σ是相同的，但应力的循环特性r 分别为+1， 0，-1，其中，最易疲劳损伤的零件是____。 6. 一等截面直杆，其直径d=15mm ，受静拉力F=40kN ，材料为35＃钢， 2/540mm N B =σ，2/320mm N S =σ，则该杆的工作安全系数Ｓ为___。 Ａ．2.38；Ｂ．1.69；Ｃ．1.49；Ｄ．1.41 7. 零件表面经淬火、氮化、喷丸、滚子碾压等处理后，其疲劳强度____。 Ａ．增高； Ｂ．不变； Ｃ．降低；Ｄ．增高或降低视处理方法而定 8. 两相对滑动的接触表面，依靠吸附油膜进行润滑的摩擦状态称为_____。 Ａ．干摩擦；Ｂ．边界摩擦；Ｃ．混合摩擦；Ｄ．液体摩擦 9. 减少磨损的一般方法有很多种，其中____是错误的。 Ａ．选择合适的材料组合；Ｂ．生成表面膜；Ｃ．改滑动摩擦为滚动摩擦；Ｄ．增加表面粗糙度；Ｅ．建立压力润滑油膜 10. 各种油杯中，____可用于脂润滑。 Ａ．针阀油杯；Ｂ．油绳式油杯；Ｃ．旋盖式油杯 11. 零件表面在混合润滑状态时的摩擦系数比液体润滑状态时的摩擦系数__。 Ａ．大；Ｂ．小；Ｃ．可能大，可能小；Ｄ．相等。 12. 为了减轻摩擦副的表面疲劳磨损，下列措施中，____是不合理的。
机械设计基础公式计算例题
一、计算图所示振动式输送机的自由度。 解：原动构件1绕A 轴转动、通过相互铰接的运动构件2、3、4带动滑块5作往复直线移动。构件2、3和4在C 处构成复合铰链。此机构共有5个运动构件、6个转动副、1个移动副，即n ＝5，l p ＝7，h p ＝0。则该机构的自由度为 F =h l p p n --23=07253-?-?=1 二、在图所示的铰链四杆机构中，设分别以a 、b 、c 、d 表示机构中各构件的长度，且设a ＜d 。如 果构件AB 为曲柄，则AB 能绕轴A 相对机架作整周转动。为此构件AB 能占据与构件AD 拉直共线 和重叠共线的两个位置B A '及B A ''。由图可见，为了使构件AB 能够转至位置B A '，显然各构件的长 度关系应满足 c b d a +≤+ （3-1） 为了使构件 AB 能够转至位置B A ''，各构件的长度关系应满足 c a d b +-≤)(或b a d c +-≤)( 即c d b a +≤+ （3-2） 或b d c a +≤+ （3-3） 将式(3-1)、(3-2)、(3-3)分别两两相加，则得 c a ≤ b a ≤ d a ≤ 同理，当设a ＞d 时，亦可得出 c b a d +≤+ b a b d +≤+ b a c d +≤+ 得c d ≤b d ≤a d ≤ 分析以上诸式，即可得出铰链四杆机构有曲柄的条件为： （1）连架杆和机架中必有一杆是最短杆。 （2）最短杆与最长杆长度之和不大于其他两杆长度之和。 上述两个条件必须同时满足，否则机构中便不可能存在曲柄，因而只能是双摇杆机构。 通常可用以下方法来判别铰链四杆机构的基本类型： （1）若机构满足杆长之和条件，则： ① 以最短杆为机架时，可得双曲柄机构。
第一篇机械设计总论参考答案
第一章绪论 (1)组成机械的基本单元是什么? 机械零件是组成机械的基本制造单元 (2)何谓零件？何谓部件? 零件是组成机器的不可拆的基本单元，即制造的基本单元。 一组协同工作的零件所组成的独立制造或独立装配的组合体称为“部件”。 (3)机械零件可归纳为哪两种类型?试各举两个典型实例说明，本课程的研究对象是什么? 通用零件：各种机械中经常用到的一般参数的零件，如螺钉，齿轮等 专用零件：在特定类型的机器中才能用到的零件，如涡轮机的叶片、飞机的螺旋桨等 本课程的研究对象：普通条件下工作，且具有一般参数的通用零件 (4)什么叫在普通条件下工作，且具有一般参数的通用零件？试从你所学专业的机械设备中，对联接零件，传动零件、轴系零件和其他零件各举两例。 普通工作条件无严格定义，通常指常温、常压、低速等。 一般参数也无严格定义。国家标准《一般公差未注公差的线性和角度尺寸的公差》(GB/T1804-2000)中基本尺寸定义为0.5-4000mm，可以认为一般参数的零件的尺寸在0.5-4000mm之间。 连接零件：键、螺栓 传动零件：带、齿轮 轴系零件：滚动轴承、滑动轴承 其他零件：弹簧、机座 (5)为什么说本课程起着基础课与专业课之间的承前启后的作用？ (6)在了解本课程的性质、内容和任务以后，总结本课程的特点和你所采取的学习方法。
第二章机械设计总论 (1)对机器提出的主要要求包括什么？ 使用功能要求；经济性要求；劳动保护和环境保护要求；寿命与可靠性要求；其他专用要求等。 (2)机器设计应满足哪些基本要求?机械零件设汁应满足哪些基本要求?分析下列机械零件应满足的基本要求是什么：电动机轴，普通减速器中的齿轮轴，起重机吊钩，精密机床主轴．汽门弹簧。农业机械中的拉曳链，联合收割机中的V带。 避免在预定寿命期内失效；结构工艺性要求；经济性要求；质量小要求；可靠性要求。 (3)设计机械的经济性要求包括哪些方面? a.零件本身的生产成本； b.尽可能采用标准化的零、部件以取代特殊加工的零、部件。 (4)何谓机械的可靠度?机械中零件之间组成的模式不同，其可靠度如何计算？ 在规定的使用时间(寿命)内和预定的环境条件下，机械能正常地完成其功能的概率。 机械零件的可靠度通过概率统计的方法计算。 (5)机械设计的一般程序怎样? 计划阶段；方案设计阶段；技术设计阶段；技术文件的编制。
机械设计习题答案1
机械设计总论习题答案 二、填空： （1），，。 （2）应力集中、绝对尺寸、表面状态。 （3）粘着磨损、磨料磨损、接触疲劳磨损和腐蚀磨损。 （4）磨合、稳定、剧烈，缩短磨合期、延长稳定磨损期、推迟剧烈磨损的到来。 （5）整体断裂；表面破坏；变形量过大及破坏正常工作条件引起的失效。 （6）调查决策、研究设计、试制及投产销售。 （7）标准化、系列化、通用化。 （8）根据额定功率计算出作用于零件上的载荷F；计算载荷Fc；Fc=KF。 （9）判断危险截面处的最大应力是否小于或等于许用应力及判断危险截面处的实际安全系数是否大于或等于许用安全系数；；。 （10）低周循环；高周循环。 （11）有限寿命；无限寿命。 （12）非稳定变应力中作用时间最长和（或）起主要作用的。 （13）干摩擦、边界摩擦、混合摩擦、液体摩擦。 （14）流体静力润滑、流体动力润滑及弹性流体动力润滑。 （15）温度；压力。 三、选择填空： （1）C （2）B （3）C （4）丙（5）B （6）A （7）B （8）B、C （9）D （10）A （11）C （12）B 四、计算题：
1、解：（1） 作该零件的极限应力图。 常数时，应力作用点在线上，与极限应力图交于线上，所以该零件首先发生塑性变形。 （2）常数时，工作应力点在范围内，即：点 ，所以时首先发生疲劳破坏。 2、解：（1） 零件的极限应力线图如图示。工作应力点为，其相应的极限应力点为。
（2）该零件将可能发生疲劳破坏。 （3） 该零件不安全。 3、解：可能发生疲劳失效。 时，应按疲劳进行强度计算； 4、解：（1） （2）零件的极限应力线为。
机械设计总论及螺纹连接-答案
《机械设计》作业一 —— 机械设计总论及螺纹连接 姓名班级学号成绩 一、填空题 1、若一零件的应力循环特性r=+0.5，σa =70N/mm 2，则此时σm 为210N/ mm 2，σmax 为280 N/mm 2，σmin 为140 N/mm 2。 2、材料对称循环弯曲疲劳极限σ-1 =300N/mm 2，循环基数N 0=106，寿 命指数m=9，当应力循环次数N=105时，材料的弯曲疲劳极限 σ-1N =387.5N/mm 2。3、在变应力工况下，机械零件的损坏将是疲劳断裂，这种损坏的断面包括光滑区和粗糙区。 4、机械零件常见的失效形式有整体断裂、过大的残余变形、表面破坏、正常工作条件的破坏。 5、螺纹的公称直径是指螺纹的___大径__。 6、粗牙螺纹的定义是_同一螺纹公称直径下螺距最大的那种规格的螺纹。 7、螺纹的升角是指螺纹中径处的升角,拧紧螺母时效率公式为) (v tg tg ρψψη+=。 8、在螺纹连接中，当两个被连接件之一太厚，不宜制成通孔、采用普通螺栓连接时，往往采用_____螺钉___连接或双头螺柱连接。9、三角形螺纹主要用于联接，而矩形、梯形和锯齿形螺纹主要用于传动。10、螺纹连接常用的防松方法有摩擦防松、机械防松、破坏防松。 11、螺纹连接的拧紧力矩包括克服螺纹副相对转动的阻力矩和螺母与
被联接件支承面间的摩擦阻力矩。 12、计算螺栓强度时用螺栓的小径，分析螺纹的受力时用螺栓的中径。 13、仅承受预紧力的是紧螺栓连接强度计算时，螺栓危险截面上有拉伸和扭转载荷联合作用。因此，在截面上有拉应力和剪应力。 14、采用经机械加工制成的凸台或沉头座孔做为螺栓与螺母接触的支承面是为了避免螺栓受到偏心载荷。 15、螺栓强度等级标记6.6级，6?6?10=360MPa表示材料的屈服强度；螺母强度等级标记8级，8?100=800MPa表示材料的抗拉强度。 16、对于重要的联接不宜用小于M12-M16的螺栓主要是因为避免预紧时拧断螺栓。 二、选择题 1、机械设计课程研究的对象是C的设计。 A、专用零件 B、已标准化零件 C、普通工作条件（常温、中压和中等速度）下工作的通用零部件 D、特殊工作条件下的零部件 2、开发性设计工作的核心是B和C。 A、理论设计 B、功能设计 C、结构设计 D、工艺设计 E、造型设计 3、产品的经济评价通常只计算B。 A、设计费用 B、制造费用 C、实验费用 D、安装调试费用 4、机械零件的计算分为A两种 A、设计计算和校核计算 B、近似计算和简化计算 C、强度计算和刚度计算 D、用线图计算和用公式计算 5、机器最主要的技术经济指标是D。
机械设计精选题100例
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=，尺寸系数=，表面状态系数=，等效系数=。如取许用安全系数S=，试校核该零件的强度是否足够。 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max180MPa，最小工作应力min150MPa，屈服极限S240MPa，对称循环疲劳极限1180MPa，脉动循环疲劳极限0240MPa，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：等效系数值安全系数S值 4、已知材料1260MPa，0360MPa，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，0385MPa。工作变应力 K，a50MPa，m40MPa，r常 max155MPa，min30MPa，零件的有效应力集中系数K165.，绝对尺寸系数08.，表 面状态系数。要求许用安全系数S15.，r常数，校核该
零件的强度是否足够。 6、一个40Cr制成的零件，其力学性能如下：屈服极限S550MPa，对称循环疲劳极限 1320MPa，脉动循环疲劳极限0540MPa，已知最大工作应力max185MPa，最小工作 应力min75MPa，r=常数，综合影响系数(K)D2，试绘制该零件的许用极限应力图，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B1000MPa，S800MPa，1400MPa，，试画出其简化极限应力图；当工作应力max300MPa，min100MPa，试在该图上标出此点K，并说明是否在安全区。 78、某零件受对称循环变应力，其材料在N010次时，1300MPa，疲劳曲线方程的指数m9。4若零件的实际工作情况为：在1600MPa下工作N110次，在2400MPa下工作N24104，试问若又在3350MPa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，0456MPa，SB。 B800MPa，该零件的有效应力集中系数K141.，尺寸系数，表面状态系数1。 寿命系数kN12.，工作应力的循环特性r0268.。 1.试用作图法求当安全系数为情况下的最大工作应力
机械设计习题 总论
总 论 一．是非题 1．凡零件只要承受静载荷，则都产生静应力。（ ） 2．当零件的尺寸由刚度条件决定时，为了提高零件的刚度，可选用高强度合金钢制造。（ ） 3．机械零件在工作中发生失效，即意味该零件一定产生了破坏。（ ） 4．在变应力中，当r = -1时，σm = 0，σa =σmax 。（ ） 5．在变应力中，当r = C （常数）时，σm /σa 是随时间变化的。（ ） 6．润滑油的粘度与温度有关，且粘度随温度的升高而增大。（ ） 二．单项选择题 1．零件表面经淬火、渗氮、喷丸、滚子碾压等处理后，其疲劳强度 。 （a ）提高 （b ）降低 （c ）不变 （d ）提高或降低视处理方法而定 2．某钢制零件材料的对称循环弯曲疲劳极限σ-1 = 300 MPa ，若疲劳曲线指数m = 9，应力循环基数N 0 =107，当该零件工作的实际应力循环次数N =105时，则按有限寿命计算，对应于N 的疲劳极 限为 MPa 。 （a ）300 （b ）428 （c ）500.4 （d ）430.5 3．零件的形状、尺寸、结构相同时，磨削加工的零件与精车加工相比，其疲劳强度______。 （a ）较高 （b ）较低 （c ）相同 4．变应力特性可用max σ、min σ、m σ、a σ、r 这五个参数中的任意______来描述。 （a ）一个 （b ）两个 （c ）三个 （d ）四个 5．在图示零件的极限应力简图中，如工作应力点M 所在的ON 线与横轴间夹角θ= 45°，则该零件受的是 。 （a ）不变号的不对称循环变应力 （b ）变号的不对称循环变应力 （c ）脉动循环变应力 （d ）对称循环变应力
机械设计考试习题
机械设计总论 一. 判断 1. 凡零件只要承受静载荷，则都产生静应力。F 2. 当零件的尺寸由刚度条件决定时，为了提高零件的刚度，可选用高强度合金钢制造。F 3. 机械零件在工作中发生失效，即意味着该零件一定产生了破坏。F 4. 在变应力中，当r=-1时，σm=0，σa=σmax 。T 5. 在变应力中，当r=C （常数）时，σa/σm 时随时间变化的。F 6. 润滑油的粘度与温度有关，且粘度随温度的升高而增大。F 7. 某截面形状一定的零件，当其尺寸增大时，其疲劳极限值将随之降低。T 8. 对于理论上为线接触的两接触面处的接触应力σH 与法向外载荷F 成线性关心。F 9. 机械零件设计计算中最基本的设计准则时强度准则。T 10. 工业用润滑油的粘度会因为温度的升高而降低。T 11. 钢的强敌极限愈高，对应力集中愈敏感。T 12. 变应力时由变载荷产生，也可能由静载荷产生。T 二．单项选择题 1 2．某钢制零件材料的对称循环弯曲疲劳极限σ-1=300MPa ，若疲劳曲线指数m=9，应力循环基数N0=10^7，当该零件工作的实际应力循环次数 N=10^5时，则按有限寿命计算，对应于N MPa 。 3 4．变应力特性可用σmax 、σmin 、σm 、r 5 M 所在的ON 线与横轴间夹角θ=45°，则该零件受的 6 7．零件的截面形状一定，当绝对尺寸(横截面尺寸) 8 9 10max 的值相等，而应力循环特性分别为+1 、0、-0.5、-1最易发生失效的零件是丁。 11 三、填空题 1．影响机械零件疲劳强度的主要因素有 零件尺寸及几何形状变化、加工质量、及 强化因素 2．静应力由静载荷产生，变应力可由 静载荷 和 变载荷 产生。 3．在静载荷作用下的机械零件，不仅可以产生 静应力 应力，也可能产生 交变应力 应力。 4．机械零件的表面破坏形式主要有 腐蚀、磨损、接触疲劳 。 5．产品设计中的“三化”是指 标准化、系列化、通用化 6．在静应力工况下，机械零件的强度失效是 断裂 或 塑性变形 。 7．钢制零件的疲劳曲线（σ-N 曲线）中，当N 机械设计习题 1．图示为卷扬机传动系统简图，已知被提升的实物W＝1.2×104N，提升速度V＝1m/5，卷筒直径D＝400mm，减速器中齿轮的齿数分别为Z1＝20，Z2＝80，Z3＝19，Z4＝72，齿轮传动采用8级精度，轴承全部采用滚子轴承，卷筒效率(不包括轴承)η卷＝0.96（η齿＝0.97,η联＝0.99，η承＝0.98），试求：传动装置的轴出动率、总效承、总传动比和需要的输入功率。 2．在图示传动系统中，1为蜗杆，2为蜗轮，3和4为斜圆柱齿轮，5和6为直齿锥齿轮。若蜗杆主动，要求输出齿轮6的回转方向如图所示。试确定： 1） 若要使Ⅱ、Ⅲ轴上所受轴向力互相抵消一部分，蜗杆、蜗轮及斜齿轮3和4的螺旋线方向及的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轴的回转方向（在图中标出）； 2） Ⅱ、Ⅲ轴上各轮啮合点受力方向（F t 、F r 、F a 在图中画出）。 3．图示轮系中为一手摇提升装置，若手柄按图示方向旋转(即轮1的方向)则重 物是上升还是下降？（画箭头说明各轮转向及重物运动的方向） 输出轴Ⅳ Ⅱ 4．手动绞车采用圆柱蜗杆传动。已知mm m 8=、11=z ，mm d 801=、402=z ，卷筒直径mm D 200=。问：（1）欲使重物W 上升1m ，蜗杆应转多少转？（2）蜗杆与蜗轮间的当量摩擦系数18.0='f ，该机构能否自锁？（3）若重物kN W 5=，手摇时施加的力N F 100=，手柄转臂的长度l 应是多少？ 例5-1 如图所示，用8个M24（d 1=20.752 mm ）的普通螺栓联接的钢制液压油缸，螺栓材料的许用 应力][σ=80 MPa ，液压油缸的直径D =200 mm ，为保证紧密性要求，剩余预紧力为P Q '=1.6F ，试求油缸内许用的的最大压强P max 。 解题要点： 1．先根据强度条件求出单个螺栓的许用拉力Q ； 2．在求许用工作载荷F 。 解： 根据： ][ ≤4 3.1= 2 1σπ σd Q ca ， 解得： Q ≤][ 3.1×4 2 1σπd =80×3.1×4752.20 2π =20814 N 依题意： F F F F Q Q P 6.26.1=+=+'= 由： 2.6F = 20814，解得：F = 8005 N 《机械设计》试题A 一、填空（每空1分，共20分） 1．在疲劳曲线上，以循环基数N0为界分为两个区：当N≥N0时，为（）区；当N＜N0时，为（）区。 2．刚度是指机械零件在载荷作用下抵抗（）的能力。零件材料的弹性模量越小，其刚度就越（）。 3．润滑油的（）性越好，则其产生边界膜的能力就越强；（）越大，则其内摩擦阻力就越大。 4．为改善润滑油在某些方面的性能，在润滑油中加入的各种具有独特性能的化学合成物即为（）。 5．正是由于（）现象，使带传动的传动比不准确。带传动的主要失效形式为（）和（）。 6．蜗杆传动的主要缺点是齿面间的（）很大，因此导致传动的（）较低、温升较高。 7．链传动水平布置时，最好（）边在上，（）在下。 8．设计中，应根据被联接轴的转速、（）和（）选择联轴器的型号。 9．径向滑动轴承的半径间隙与轴颈半径之比称为（）；而（）与（）之比称为偏心率 。 10．对于普通平键，考虑到载荷分布的不均匀性，双键联接的强度按（）个键计算。 二、判断题（每小题1分，共10分）（正确的划“√”，错误的划“×”） 1．十字滑块联轴器中的所有元件都是刚性元件，因此属于刚性联轴器。（）2．两摩擦表面的粗糙度值越小，则越容易实现液体动力润滑。（） 3．在计算转轴的强度时，安全系数法比当量弯矩法更精确。（） 4．相啮合的蜗杆和蜗轮的螺旋角必须大小相等，旋向相反。（） 5．闭式齿轮传动皆须首先按齿面接触强度进行设计计算，确定传动的几何尺寸，然 后校核齿根弯曲疲劳强度。（ ） 6．由于链传动不需要张紧力，故作用在轴上的载荷较小。（ ） 7．正是由于过载时产生“弹性滑动”，故带传动对传动系统具有保护作用。（ ） 8．楔键只能用于单向传动，双向传动时，必须采用两个楔键。（ ） 9．性能等级为6.6级的螺栓，其屈服点 ＝600MPa 。（ ） 10．机械零件的计算分为设计计算和校核计算，两种计算的目的都是为了防止机械零 件在正常使用期限内发生失效。（ ） 三、简答题（每小题5分，共20分） 1．简述为什么开式齿轮传动一般不会出现点蚀现象？ 2．对于滚动轴承的轴系固定方式，请解释什么叫“两端固定支承”？ 3．简述形成稳定动压油膜的条件？ 4．解释名词: 滚动轴承的寿命； 滚动轴承的基本额定动载荷。 四、（15分）某轴用一对同型号角接触球轴承支承，受力情况如图所示。已知：内部轴向 力S F ＝0.68R F ，e ＝0.68。当R A F F ≤e 时，X ＝1，Y ＝0；当R A F F ＞e 时，X ＝0.41，Y ＝0.87。问哪个轴承的寿命低？ 机械设计总论精编 Document number：WTT-LKK-GBB-08921-EIGG-22986 总论 一．是非题 1．凡零件只要承受静载荷，则都产生静应力。（） 2．当零件的尺寸由刚度条件决定时，为了提高零件的刚度，可选用高强度合金钢制造。（） 3．机械零件在工作中发生失效，即意味该零件一定产生了破坏。（） 4．在变应力中，当r = -1时，σm = 0，σa =σmax 。（）5．在变应力中，当r = C（常数）时，σm /σa是随时间变化的。（） 6．润滑油的粘度与温度有关，且粘度随温度的升高而增大。（） 二．单项选择题 1．零件表面经淬火、渗氮、喷丸、滚子碾压等处理后，其疲劳强度。 （a）提高（b）降低 （c）不变（d）提高或降低视处理方法而定 2．某钢制零件材料的对称循环弯曲疲劳极限σ-1= 300 MPa，若疲劳曲线指数m = 9，应力循环基数N0 =107，当该零件工作的实际应力循环次数N =105时，则按有限寿命计算，对应于N的疲劳极限为 MPa 。 （a ）300 （b ）428 （c ） （d ） 3．零件的形状、尺寸、结构相同时，磨削加工的零件与精车加 工相比，其疲劳强度______。 （a ）较高 （b ）较低 （c ）相同 4．变应力特性可用m ax σ、min σ、m σ、a σ、r 这五个参数中的任意 ______来描述。 （a ）一个 （b ）两个 （c ）三 个 （d ）四个 5．在图示零件的极限应力简图中，如工作应力点M 所在的ON 线 与横轴间夹角θ= 45°，则该零件受的是 。 （a ）不变号的不对称循环变应力 （b ）变号的不对称循环 变应力 （c ）脉动循环变应力 （d ）对称循环变应力 6．下列四种叙述中______是正确的。 （a ）变应力只能由变载荷产生 （b ）静载荷不能产生变 应力 m 机械设计基础公式计算 例题 文件编码（008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256） 一、计算图所示振动式输送机的自由度。 解：原动构件1绕A 轴转动、通过相互铰接的运动构件2、3、4带动滑块5作往复直线移动。构件2、3和4在C 处构成复合铰链。此机构共有5个运动构件、6个转动副、1个移动副，即n ＝5，l p ＝7，h p ＝0。则该机构的自由度为 F =h l p p n --23=07253-?-?=1 二、在图所示的铰链四杆机构中，设分别以a 、b 、c 、d 表示机构中各构件的长度，且设a ＜d 。如果构件AB 为曲柄，则AB 能绕轴A 相对机架作整周转动。为此构件AB 能占据与构件AD 拉直共线和重叠共线的两个位置B A '及B A ''。由图可见，为了使构件AB 能够转至位置B A '，显然各构件的长度关系应满足 c b d a +≤+ （3-1） 为了使构件AB 能够转至位置B A ''，各构件的长度关系应满足 c a d b +-≤)(或b a d c +-≤)( 即c d b a +≤+ （3-2） 或b d c a +≤+ （3-3） 将式(3-1)、(3-2)、(3-3)分别两两相加，则得 同理，当设a ＞d 时，亦可得出 得c d ≤b d ≤a d ≤ 分析以上诸式，即可得出铰链四杆机构有曲柄的条件为： （1）连架杆和机架中必有一杆是最短杆。 （2）最短杆与最长杆长度之和不大于其他两杆长度之和。 上述两个条件必须同时满足，否则机构中便不可能存在曲柄，因而只能是双摇杆机构。 通常可用以下方法来判别铰链四杆机构的基本类型： （1）若机构满足杆长之和条件，则： ① 以最短杆为机架时，可得双曲柄机构。 ② 以最短杆的邻边为机架时，可得曲柄摇杆机构。 ③ 以最短杆的对边为机架时，可得双摇杆机构。 （2）若机构不满足杆长之和条件则只能获得双摇杆机构。 三、 k = 12v v =121221t C C t C C =21t t =21??= θ θ-?+?180180 即k = θ θ-?+?180180 θ=11 180+-?k k 式中k 称为急回机构的行程速度变化系数。 四、从动件位移s 与凸轮转角?之间的关系可用图表示，它称为位移曲线(也称 ?-S 曲线)位移曲线直观地表示了从动件的位移变化规律，它是凸轮轮廓设 计的依据 凸轮与从动件的运动关系 五、凸轮等速运动规律 ???? ? ? ? ?? == ====00 0dt dv a h S h v v ? ?ω?常数从动件等速运动的运动参数表达式为 等速运动规律运动曲线 等速运动位移曲线的修正 六、凸轮等加等减速运动规律（抛物线运动规律） 机械设计---2 第一章机械设计总论习题 三、选择填空： （1）对于受循环变应力作用的零件，影响疲劳破坏的主要因素是。 A、最大应力； B、平均应力； C、应力幅。 （2）塑性材料制成的零件进行静强度计算时，其极限应力为。 A、； B、； C、； D、。 （3）零件受对称循环应力时，对于塑性材料应取作为材料的极限。 A、材料的强度极限； B、材料的屈服极限； C、材料的疲劳极限； D、屈服极限除以安全系数。 （4）当三个相同的零件甲、乙、丙承受的是相同的，但应力的循环特性r分别为+1，0，-1，其中最易疲劳损伤的零件是。 （5）两圆柱体沿母线相压，载荷为F时，最大接触应力为，若载荷增大到2F时，最大接触应力变为。 A 、； B、； C、； D、。 （6）由实验知，有效应力集中、绝对尺寸和表面状态只对有影响。 A、应力幅； B、平均应力； C、应力幅和平均应力。 （7）摩擦副表面为液体动压润滑状态，当外载荷不变时，摩擦面间的最小油膜厚度随相对滑动速度的增加而。 A、变薄； B、增厚； C、不变。 （8）在外载荷不变的情况下，试判断下列零件上各点应力的变化特性（用应力循环特性系数表示）： a）转动心轴，外径上的弯曲应力r为： b）推力球轴承滚动体上一点的接触应力，r为。 A、 r= +1； B、 r=－1； C、 r=－1； D、 0 机械设计习题 第2章机械设计总论 一、填空题 1．当机械零件出现疲劳断裂时，应按准则计算 A．强度 B.刚度 C.寿命 D.振动稳定性 2.零件的工作安全系数为。 A．零件的极限应力比许用应力 B。零件的极限应力比工作应力 C。零件的工作应力比许用应力 D。零件的工作应力比极限应力 3.对大量生产、强度要求高、尺寸不大、形状不复杂的零件，应选择 A．铸造 B。冲压 C。自由锻造 D。模锻 二、是非题 1.当零件可能出现塑性变形时，应按刚性准则计算。 2.零件的表面破坏主要是腐蚀、磨损和接触疲劳。 3．调制钢的回火温度越高，其硬度和强度将越低，塑性越好。 4.机器的设计阶段是决定机器好坏的关键。 5.疲劳破坏是引起大部分机械零件破坏的主要原因。 6.随着工作时间的延长，零件的可靠度总是不变。 第3章机械零件的强度 一、简答题 1.弯曲疲劳极限的综合影响系数的含义是什么？它与那些因素有关？它对零件疲劳强度与静强度各有何影响？ 2.零件的等寿命疲劳曲线与材料试件的等寿命疲劳曲线有何区别？零件和材料试件的失效形式是否总是相同的？为什么？ 3.试说明承受循环变应力的机械零件，在什么情况下可按静条件强度计算？在什么情况下按疲劳条件强度计算？ 二、计算题 1.某材料的对称循环弯曲疲劳极限 1180MPa σ -=，取循环基数6 5109 N,m =?=， 试求循环次数N分别为7000，25000，620000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。 2.某合金钢制的轴受弯曲稳定应力（应力循环特性r 为常数）作用。 已知该轴危险截面的25050max min MPa,MPa,σσ==-该轴材料的 10450700800s MPa,MPa,MPa σσσ-===，轴危险截面处的综合影响系数 ()20D K .σ=，寿命系数12N K .=。试： （1）绘制该零件的简化疲劳极限应力图； （2）分别用图解法和解析法计算该轴的安全系数。 第6章螺纹连接和螺纹传动 一、选择与填空题 1.若螺纹的直径与螺旋副的摩擦系数一定，则拧紧螺母时的效率取决于螺纹的 。 A ．螺距和牙型角 B 。升角和头数 C 。导程和牙型斜角 D 。螺距和升角 2.计算采用三角形螺纹的紧螺栓连接的拉伸强度时，考虑到拉伸与扭转的复合作用，应将拉伸载荷增加到原来的 倍。 A ．1.1 B 。1.3 C 。1.25 D 。0.3 3.采用普通螺栓连接的凸缘联轴器，在传递扭矩时， 。 A ．螺栓的横截面受剪切 B 。螺栓与螺栓的配合面受挤压 C ．螺栓同时受挤压和剪切 D 。螺栓受拉伸与扭转作用。 4.螺旋副的自锁条件是 。 5.三角形的牙型角适用于 ，梯形的牙型角适用于 。 6.受轴向工作载荷F 作用的螺栓连接，螺栓所受的总拉力等于 和 之和。 7.螺纹连接的防松实质是 。 8.当两个被连接件之一太厚，不易制成通孔且连接不需要经常拆卸时，往往采用 连接。 A ．螺栓连接 B 。螺钉连接 C 。双头螺柱连接 D 。紧定螺钉连接 9.相同公称尺寸的细牙螺纹与粗牙螺纹相比，因细牙螺纹的螺距小，内径大，故细牙螺纹 。 A ．自锁性好，强度低 B 。自锁性好，强度高 C 。自锁性差，强度高 D 。自锁 1、岩土工程机械分几类? 1.钻孔机械 2.钻凿与掘进机械 3.开槽机械 4.泵类机械 2、钻机按用途可分哪几类? （1）岩心钻机（2）工程钻机（3）石油钻机（4）水文水井钻机（5）特种钻机 3、钻机传动方式有哪几种? 1、纯机械传动 2、机械-液压传动（半液压传动） 3、全液压传动 4、机械- 气压传动 4、回转式钻机由哪几部分组成? 一台回转式钻机有下列部分组成： 一. 回转机构：带动钻具回转,传递钻头破岩所需的转矩。 二. 给进机构：向钻头施加轴向压力，使钻头有效吃入岩石。另外,多数给进 机构还可以实现悬挂、提动钻具，甚至完成升降钻具的工作。三. 升降机构：升降钻具、起下套管。四. 拧卸机构：拧卸钻杆。 五. 传动系统：传输各工作机构所需的运动和动力。 六. 底盘或机架：安装钻机的各个部件，承受钻机工作时产生的各种载荷。 5、钻机的能力参数有哪些? 能力参数：孔深、孔径、钻杆直径、钻孔倾角 6、钻机的工作参数由几部分组成? 回转器的工作参数：回转器的转速(最高转速、最低转速、中间速度）速度档数、调速范围、回转器的通孔直径、回转器让开孔口的范围。 给进机构的工作参数：最大上顶力、最大给进力、给进速度、给进行程、倒杆速度。 升降机的工作参数：最大起重量、缠绳速度（最高缠绳速度、最低缠绳速度、中间缠绳速度、速度档数、调速范围）。 7、钻进时所需的功率由几部分组成? 一、钻进时所需的功率；可用下列公式计算：N=N1+N3+N4， N1-钻头破碎岩 石所需的功率 N3-回转钻杆所需的功率 N4-钻机传动所需的功率 二、提升钻具时所需的功率 三、钻机配备的动力机功率 8、转速图有哪些作用? 绘出某种钻机回转器传动链的转速图。 转速图的作用:转速图是确定机械传动系统简便、且明了的方法。它反映了传动系统的基本组成及结构；表明了传动系统的运动参数，即各传动轴的转速档数、转速值、传动比、调速范围等；表明了各档转速的传递路线。 9、摩擦离合器的功用?按工作原理分类摩擦离合器有哪些类型? 摩擦离合器的功用：(1) 传递与切断动力；(2) 微动操作；(3) 实现柔性传动； (4) 过载保护。(5) 保证动力机空载启动。按工作原理分类： 常压式特点：结合时靠弹簧压紧、常态为压紧状态、压紧弹簧有自动补偿作用，无须经常调整间隙、传递功率大小能较准确的设计、分离时需要较大的操纵力、适合联合驱动的钻机。非常压式特点：结合时靠杠杆压紧、常态为分离状态、操纵较省力、传递功率大小不易控制、需要经常调整间隙、结合时平稳定性较好、适用于单独驱动的钻机。 10、减速器中互锁机构有哪些类型? 第一篇机械设计总论 、填空题 1、若一零件的应力循环特征r=+0.5, a =70N/mm 2 ，则此时, max 二 280 N/mm 2 , min 二 140 N/mm 2 。 2、在任一给定循环特性的条件下，表示应力循环次数 N 与疲劳极限 rN 的关系曲线称为 疲劳曲线 ，其高周疲劳阶段的方程为 3、在单向转动的轴上作用方向不变的径向载荷时，轴的弯曲应力为 4、影响机械零件疲劳强度的主要因素，除材料性能、应力循环特征 表面状态 5、在静强度条件下，塑性材料的极限应力是 屈服极限 脆性材料的极限应力是 强度极限 6、在零件强度设计中，当载荷作用次数W 103 时，可按 静强度载荷 条件进行设计计算，而当载荷作用次数＞100时，则应当按变载荷疲劳 强度条件进行设计计算。 7、额定载荷是指根据原动机的额定功率而不考虑其他因素计算求得 的载荷 计算载荷是指考虑了零部件工作中受到各种附加动载荷，将名义载 荷修正后用于零件设计计算的载荷 &机械设计中所谓的失效是指 机械零件由干某些原因不能正常工 m = 210N/mm 2 m rN N r m N 0 C 。 对称 循环变应力。 r 和应力循环次数N 之外，主要有应力集中、 绝对尺寸 作，常见的失效形式有断裂表面破坏、正常工作条件丧和过大的残余变形 9、一个零件的磨损大致可以分为跑合、稳定和急剧阶段。 10、判断机械零件的强度条件式为[],[]和_ S [S],S [S]。 二、选择题 1、一等截面直杆，其直径d=15mm,受静拉力F=40KN，材料为35 钢，B=540 N/mm2，s=320 N/mm2，则该杆的工作安全系数S为 A、2.38 B、1.69 C、1.49 D、1.41 2、对于受循环变应力作用的零件，影响疲劳破坏的主要因素是 A、最大应力 B、平均应力 C、应力幅 3、零件的形状、尺寸、结构、精度和材料相同时，磨削加工的零件 与精车加工的零件相比，其疲劳强度__A A、较高 B、较低 C、相同 4、机械设计课程研究的对象是—C 的设计。 A、专用零件 B、已标准化零件 C、普通工作条件（常温、中压和中等速度）下工作的通用零部件 D、特殊工作条件下的零部件 5、开发性设计工作的核心是_B ______ 和 A、理论设计 B、功能设计 C、结构设计 D、工艺设计 E、造型设计 6、产品的经济评价通常只计算—B O机械设计习题
上海工程技术大学机械设计试题A
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第二章机械设计总论-课堂练习题-答案