机械设计总论习题

第一章机械设计总论习题四、计算题：1、某钢制零件材料性能为，，，受单向稳定循环变应力，危险剖面的综合影响系数，寿命系数。

（1）若工作应力按常数的规律变化，问该零件首先发生疲劳破坏，还是塑性变形？（2）若工作应力按应力比（循环特性）常数规律变化，问在什么范围内零件首先发生疲劳破坏？（图解法、解析法均可）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、零件材料的机械性能为：，，，综合影响系数，零件工作的最大应力，最小应力，加载方式为（常数）。

求：（1）按比例绘制该零件的极限应力线图，并在图中标出该零件的工作应力点和其相应的极限应力点；（2）根据极限应力线图，判断该零件将可能发生何种破坏；（3）若该零件的设计安全系数，用计算法验算其是否安全。

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、在图示零件的极限应力线图中，零件的工作应力位于点，在零件的加载过程中，可能发生哪种失效？若应力循环特性等于常数，应按什么方式进行强度计算？3、解：可能发生疲劳失效。

时，应按疲劳进行强度计算；4、已知45钢经调质后的机械性能为：强度限，屈服限，疲劳限，材料的等效系数。

（1）材料的基氏极限应力线图如图示，试求材料的脉动循环疲劳极限；（2）疲劳强度综合影响系数，试作出零件的极限应力线；（3）若某零件所受的最大应力，循环特性系数，试求工作应力点的坐标和的位置。

4、解：（1）（2）零件的极限应力线为。

（3）；；5、合金钢对称循环疲劳极限，屈服极限，。

试：（1）绘制此材料的简化极限应力图；（2）求时的、值。

5、解：（1），作材料的简化极限应力图。

（2），；；由和得：，图中：第二章 螺纹联接与螺旋传动 五、计算题1、一悬臂梁由四个普通螺栓联接固定于立墙上的两个夹板间，如图所示，已知载荷P=1000N ，螺栓布局和相关尺寸如图示，试选择螺栓直径d 。

《机械设计》习题集第一章绪论分析与思考题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。

1-4 机械设计课程研究的内容是什么第二章机械设计总论分析与思考题2-1 一台完整的机器通常哪些基本部分组成各部分的作用是什么2-2 设计机器时应满足哪些基本要求设计机械零件时应满足哪些基本要求 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2-4 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2-5 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 2-6 零件在什么情况下会发生共振如何改变零件的固有频率2-7 什么是可靠性设计它与常规设计有何不同零件可靠度的定义是什么 2-8 机械零件设计中选择材料的原则是什么2-9 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， 65Mn，45，Q235，40Cr，20CrMnTi，ZCuSnl0Pb5。

2-10 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、选择与填空题3-1 零件表面的强化处理方法有_________________、___________________、_________________等。

3-2 零件的截面形状一定，当截面尺寸增大时，其疲劳极限值将随之____________。

(1)增高(2)不变(3)降低3-3 机械零件受载时，在_____________________处产生应力集中，应力集中的程度通常随材料强度的增大而___________________。

3-4 在载荷和几何形状相同的情况下，钢制零件间的接触应力_____________铸铁零件间的接触应力。

3-5 两零件的材料和几何尺寸都不相同，以曲面接触受载时，两者的接触应力值__________。

《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。

1第二章机械设计总论一、选择题1－1 机械设计课程研究的内容只限于____________。

（1）专用零件和部件（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1－2 下列8种机械零件：螺旋千斤顶中的螺杆，机床的地脚螺栓，车床的顶尖，减速器中的齿轮，拖拉机发动机的气缸盖螺栓，船舶推进器上的多环推力轴承，颚式破碎机上的V带轮，多气缸内燃机曲柄轴上的盘形飞轮。

其中有__________是通用零件。

（1）3种（2）4种（3）5种（4）6种1－3 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1－4 下列四种叙述中___________是正确的。

（1）变应力只能由变载荷产生（2）静载荷不能产生变应力（3）变应力是由静载荷产生的（4）变应力是由变载荷产生的，也可能由静载荷产生1－5 发动机连杆横截面上的应力变化规律如图所示，则该变应力的应力比r为___________。

（1）0.24 （2）－0.24（3）－4.17 （4）4.171－6 发动机连杆横截面上的应力变化规律如题1－5图所示，则其应力幅σa和平均应力σm分别为___________。

题1－5图（1）σa＝-80.6MPa,σm=49.4MPa（2）σa=80.6MPa,σm=-49.4MPa（3）σa=49.4MPa,σm=-80.6MPa （4）σa=-49.4MPa,σm=-80.6MPa1－7 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1－8 零件的工作安全系数为___________。

机械设计习题机械设计总论习题1-1、设计机器时应满足哪些基本要求?设计机械零件时应满足哪些基本要求?1-2 、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?1-3 、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?1-4、机械的现代设计方法与传统设计方法有哪些主要区别?零件的强度习题2-1、已知循环特性r=0.125, σm= -225MPa,求σmax、、σmin、σa。

2-2、弯曲疲劳极限的综合影响系数Kσ的含义是什么?它与哪些因素有关?它对零件的疲劳强度和静强度各有何影响?2-3、在单向稳定变应力下工作的零件，如何确定其极限应力?2-4、疲劳损伤线性累积假说的含义是什么?写出其数学表达式。

摩擦、磨损及润滑习题3-1、机械中有几种摩擦？各有何特点？3-2、磨损过程分为几个阶段？怎样跑合可以延长零件的寿命？3-3、边界摩擦的特征为摩擦表面间形成一层很薄的边界膜，问有几种边界膜？它们之间的区别是什么？3-4、获得流体动压润滑的基本条件是什么？螺栓联接与螺旋传动习题5-1 如图所示的底板螺栓组联接爱外力FΞ的作用。

外力FΞ作用在包含x轴并垂直于底板接合面的平面内。

试分析底板螺栓组的受力情况，并判断哪个螺栓受力最大？保证联接安全工作的必要条件有哪些？题5-1图5-2题目：图示刚性联轴器取4个M16小六角头铰制孔用螺栓，螺栓材料为45钢，受剪面处螺栓直径为φ17mm，其许用最大扭矩T=1.5kN·m（设为静载荷），试校核其强度。

联轴器材料HT250。

图5-2图5-3：上题的刚性联轴器中，若采用M16受拉螺栓，靠两半联轴器的接合面间产生的摩擦力来传递扭矩，螺栓材料为45钢，接合面间的摩擦系数f=0.16，安装时不控制预紧力，试决定螺栓数（螺栓数应为双数）。

5-4、如图，缸径D=500mm，蒸汽压力p=1.2MPa，螺栓分布圆直径D0=640mm。

为保证气密性要求，螺栓间距不得大于150mm。

机械设计总论一 名词解释(1) 失效：指机械零件不能按预期功能正常工作的情况，它不只限于零件破坏，而且包括工作时噪声过大、变形超过规定要求、传动精度降低、带传动打滑、螺母松脱等。

(2) 载荷：作用在零件上外力F 弯矩M 、扭矩T 及冲击能量k A 等的总称，是进行强度计算的依据。

(3) 静载荷：不随时间变化而改变，或改变缓慢的载荷，如一般情况下的重力等。

(4) 变载荷：随时间变化，其大小与方向均可能变化的载荷，它又分为规律性稳定变载荷与随机性不稳定的变载荷，它们在零件中引起的应力变化与对零件的失效破坏会产生不同影响，故计算准则与万法也不同。

(5) 动载荷：机器运转过程中由于速度变化、偏心力(矩)等因素给零件带来的突然性波动载荷，由于其冲击性，给零件正常工作更容易带来较坏的作用与影响。

(6) 公称载荷 (名义载荷)：按稳定和理想的工作情况，用理论力学方法求得的作用在零件上的载荷n F 。

(7) 计算载荷：记录机器动力参数不稳定及工作阻力变化等因素，给零件附加动载荷影响之工况系数，求得用以作为设计依据的载荷n A ca F K F =。

二 选择题(1) 机械零件由于某些原因不能 C 时称为失效。

A. 工作B. 连续工作C. 正常工作D. 负载工作 (2) 设R 为可靠度，Q 为不可靠度，则 C 成立。

A. 1)(2122=+Q R B.1=×Q R C. 1=+Q R D. 1/11=+Q R(3) 有一部件由三个不同零件串联组成，若它们的可靠度依次为1R 、2R 、3R ，则总可靠度R 为B 。

A. 321R R R R ++=B. 321R R R R ××=C. 3211111R R R R ++=D. 21232221)(R R R R ++= (4) 下列设备中 B 不属于机器。

A. 汽车B. 机械手表C. 内燃机D. 车床K U S T(5) 机械设计课程研究的对象是 C 。

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 ..a300 b428 c500.4 d430.53．零件的形状、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c 变应力是由静载荷产生d 变应力是由变载荷产生;也可能由静载荷产生7．零件的截面形状一定;如绝对尺寸横截面尺寸增大;疲劳强度将随之______..a 增高b 降低c 不变8．两相对滑动的接触表面;依靠吸附的油膜进行润滑的摩擦状态称为______..a 液体摩擦b 干摩擦c 混合摩擦d 边界摩擦9．两摩擦表面被一层液体隔开;摩擦性质取决于液体内部分子间粘性阻力的摩擦状态称为______..a 液体摩擦b 干摩擦c 混合摩擦d 边界摩擦三．填空题σm O1．影响机械零件疲劳强度的主要因素有、、及 ..2．静应力由静载荷产生;变应力可由和产生..3．在静载荷作用下的机械零件;不仅可以产生应力;也可能产生应力..四．论述题1、摩擦学是研究什么内容的一门学科2、简述磨损的主要几种形式..3、设计机械零件时应满足哪些基本要求4、“机械设计”课研究的内容是什么5、零件的极限应力线图与材料试件的极限应力线图有和区别在相同的应力变化规律下;零件和材料试件的失效形式是否是相同的为什么五．综合题已知某钢材的机械性能为：σ-1= 500 MPa;σS= 1000 MPa;σ0= 800 MPa ..由该材料制成的零件在工作中承受非对称循环变应力;其应力循环特性r = 0.3;工作应力σmax= 500 MPa;疲劳极限综合影响系数Kσ = 1.8 ..1试按比例绘制零件的疲劳极限应力线图；2在图上标出工作应力点M及对应的极限应力点M ′;并计算安全系数S ca；3若要求安全系数S =1.5;判断该零件的强度是否满足要求。