第二章 机械设计总论
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第一章绪论1.机器是用来代替人们体力和部分脑力劳动的工具。
2.机器的基本组成要素是机械零件。
第二章机械设计总论1.原动机部分是驱动整部机器完成预定功能的动力源。
2.执行部分是用来完成机器预定功能的组成部分。
3.传动部分是用来完成运动形式、运动及动力参数转变的。
4.机器的设计阶段是决定机器好坏的关键。
5.设计机器的一般程序:计划阶段、方案设计阶段、技术设计阶段、技术文件编制阶段、计算机在机械设计中的应用。
6.机器的主要要求:使用功能要求、经济性要求、劳动保护和环境保护要求、寿命可靠性的要求。
7.机械零件的主要失效形式: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。
8.设计机械零件时应满足的基本要求:避免在预定寿命期内失效的要求、结构工艺性要求、经济性要求、质量小的要求、可靠性要求。
9.避免在预定寿命期内失效要求:强度、刚度、寿命。
10.机械零件的设计准则:强度准则、刚度准则、寿命准则、振动稳定性准则、可靠性准则。
11.平均工作时间MTTF:对不可修复的零件,其失效前的平均工作时间。
12.平均故障间隔时间MTBF:对可修复的零件,其平均故障间隔时间。
第三章机械零件的强度1.机械中各零件之间力的传递,是通过两个零件的接触来实现的,接触分为外接触和内接触,也可分为点接触和线接触。
2.可以吧一切引起失效的外部作用的参数称为应力,把零件本身抵抗失效的能力称为强度。
第四章摩擦、磨损及润滑概述1.当在正压力作用下相互接触的两个物体受切向外力的影响而发生相对滑动,或有相对滑动的趋势时,在接触表面上就会产生抵抗滑动的阻力,这一自然现象称为摩擦,产生的阻力称为摩擦力。
2.摩擦分为两类:一类是发生在物质内部,阻碍分子间相对运动的内摩擦;另一类是当相互接触的两个物体发生相对滑动或有相对滑动的趋势时,在接触表面上产生的阻碍相对滑动的外摩擦。
3.仅有相对滑动趋势时的摩擦称为静摩擦。
4.相对滑动进行中的摩擦称为动摩擦。
机械设计习题解答第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 A 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 B 。
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 D 。
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.调质钢的回火温度越高,其硬度和强度将越低,塑性越好。
(√)3.机器的设计阶段是决定机器好坏的关键。
(√)4.疲劳破坏是引起大部分机械零件破坏的主要原因。
(√)5.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?答:① 综合影响系数()D k σ的含义:在对称循环时,()D k σ是试件与零件疲劳极限的比值;在非对称循环时,()D k σ是试件与零件极限应力幅的比值。
② ()D k σ与零件的有效应力集中系数、尺寸系数、表面状态系数有关。
③ ()D k σ对零件的疲劳强度有影响,对零件的静强度没有影响。
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?答:① 零件的等寿命疲劳曲线相对于材料试件的等寿命疲劳曲线下移了一段距离。
② 在相同变应力作用下,两者的失效规律并不总是相同的,因为零件疲劳曲线中疲劳破坏的范围增大了。
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强度条件计算?答:承受循环变应力的机械零件,当应力循环次数310N ≤时,按静强度条件计算;当极限应力点与疲劳极限应力曲线中的屈服曲线相交时,也按静强度计算。
第一章绪论1.通用零件、专用零件有哪些?P4通用零件:传动零件——带、链、齿轮、蜗轮蜗杆等;连接零件——平键、花键、销、螺母、螺栓、螺钉等;轴系零件——滚动轴承、联轴器、离合器等。
专用零件:汽轮机的叶片、内燃机的活塞、纺织机械中的纺锭、织梭等。
第二章机械设计总论1.机器的组成。
P5机器的组成:原动机部分、传动机部分、执行部分、测控系统、辅助系统。
2.机械零件的主要失效形式有哪些?P13①整体断裂;②过大的残余变形;③零件的表面破坏;④破坏正常工作条件引起的失效。
3.机械零件的设计准则有哪些?P16①强度准则;②刚度准则;③寿命准则;④振动稳定性准则;⑤可靠性准则。
第三章机械零件的强度1.交变应力参数有哪些?应力比r的定义是什么?r = -1、r =0、r=1分别叫什么?P27最大应力σmax、最小应力σmin、平均应力σm=σmax+σmin2、应力幅度σa=σmax−σmin2、应力比(循环特性系数)r=σminσmax。
最小应力与最大应力之比称为应力比(循环特性系数)。
r = -1:对称循环应力、r =0:脉动循环应力、r =1:静应力。
第五章螺纹连接和螺旋传动1.连接螺纹有哪些?各有哪些特点?P71①普通螺纹。
牙型为等边三角形,牙型角α=60°,内、外螺纹旋合后留有径向间隙。
同一公称直径螺纹按螺距大小可分为粗牙螺纹和细牙螺纹。
②55°非密封管螺纹。
牙型为等腰三角形,牙型角α=55°。
管螺纹为英制细牙螺纹。
可在密封面间添加密封物来保证密封性。
③55°密封管螺纹。
牙型为等腰三角形,牙型角α=55°。
螺纹旋合后,利用本身的变形就可以保证连接的紧密型。
④米制锥螺纹。
牙型角α=60°,螺纹牙顶为平顶。
2.传动螺纹有哪些?各有哪些特点?P72①矩形螺纹。
牙型为正方形,牙型角α=0°。
传动效率比其他螺纹高。
②梯形螺纹。
牙型为等腰梯形,牙型角α=30°。
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____3___。
(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__4___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__2___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__2__。
(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_2___。
(1) 屈服点(2) 疲劳极限(3) 强度极限(4) 弹性极限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_3____。
(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___。
(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_____。
(1) 增高(2) 降低(3) 不变(4) 增高或降低视处理方法而定第四章摩擦,磨损及润滑概述一.选择题4-1 现在把研究有关摩擦,磨损与润滑的科学与技术统称为__4_____。
(1) 摩擦理论(2) 磨损理论(3) 润滑理论(4) 摩擦学4-2 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__4_____。
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》精品课程习题第一篇总论第一章绪论●分析与思考题●第二章机械设计总论●分析与思考题2-1试述机器和机构的特征。
2-2说明构件、零件及部件的特点。
2-3简述现代机器的定义及特征.2-4试述机械产品设计中对机器的主要要求。
2-5叙述机械设计的基本类型及设计的一般程序。
2-6简述方案设计的主要内容及要求。
第三章机械零件的强度●分析与思考题3-1 图示各零件均受静载荷作用,试判断零件上A点的应力是静应力还是变应力;并确定应力比r的大小或范围。
题3-1图3—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?3—3 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?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总是相同的?为什么?3—4 试说明承受循环变应力的机械零件,在什么情况下可按静强度条件计算?什么情况下需按疲劳强度条件计算?3-5 在单向稳定变应力下工作的零件,如何确定其极限应力?3—6 疲劳损伤线性累积假说的含义是什么?写出其数学表达式.3-7 在双向稳定变应力下工作的零件,怎样进行疲劳强度计算?3—8 影响机械零件疲劳强度的主要因素有哪些?提高机械零件疲劳强度的措施有哪些?3-9 导致机械结构发生低应力断裂的原因有哪些?3-10机械结构的裂纹是否会失稳扩展是如何判定的?第四章摩擦、磨损及润滑概述●分析与思考题4-1 按照摩擦面间的润滑状态不同,滑动摩擦可分为哪几种?4—2 膜厚比的物理意义是什么?边界摩擦、混合摩擦和液体摩擦所对应的膜厚比范围各是多少?4—3 在工程中,常用金属材料副的摩擦系数是如何得来的?4-4 什么是边界膜?边界膜的形成机理是什么?如何提高边界膜的强度?4—5 零件的磨损过程大致可分为哪几个阶段?每个阶段的特征是什么?4-6 根据磨损机理的不同,磨损通常分为哪几种类型?它们各有什么主要特点?4—7 润滑油的粘度是如何定义的?什么是润滑油的粘性定律?什么样的液体称为牛顿液体?4-8 粘度的表示方法通常有哪几种?各种粘度的单位和换算关系是什么?4-9 润滑油的主要性能指标有哪些?润滑脂的主要性能指标有哪些?4—10 在润滑油和润滑脂中加入添加剂的作用是什么?4-11 流体动力润滑和流体静力润滑的油膜形成原理有何不同?流体静力润滑的主要优缺点是什么?4-12 流体动力润滑和弹性流体动力润滑两者间有何本质区别?所研究的对象有何不同?第二篇连接第五章螺纹连接和螺旋传动分析与思考题5-1常用螺纹有哪几种类型?各用于什么场合?对联接螺纹和传动螺纹的要求有何不同?5-2 在螺栓联接中,不同的载荷类型要求不同的螺纹余留长度,这是为什么?5—3 联接螺纹都具有良好的自锁性,为什么有时还需要防松装置?试各举出两个机械防松和摩擦防松的例子。
一台完整的机器的组成如下:原动机部分传动部分执行部分润滑、显示、照明等辅助部分控制系统传感器传感器传感器对机器的主要要求:使用功能经济性界面友好可靠性其它专用要求§2.2 设计机器的一般程序机器设计的一般过程:计划阶段需求分析、明确功能、制定设计任务书。
方案设计阶段对机器的功能进行综合分析、确定功能参数、提出可行的方案。
技术设计阶段绘制总装配草图、部件装配草图,由草图确定零部件的外形、基本尺寸和零件工作图。
技术文件编制阶段设计说明书、使用说明书、零件明细表、产品验收条件等。
机械零件丧失工作能力或达不到设计要求性能时,称为失效。
常见的失效的形式有:因强度不足而引起的断裂;过大的塑性(残余)变形;因刚度不足而引起的过大弹性变形;零件的表面破坏,如磨损、腐蚀和接触疲劳等;破坏正常工作条件引起的失效,如打滑、过热、联接松动、泄漏、运动精度达不到要求等。
机械零件的失效实例齿轮轮齿折断轴承内圈破裂机械零件的失效实例轮齿塑性变形轴承外圈塑性变形机械零件的失效实例齿面接触疲劳轴瓦磨损§2.4 设计机械零件的基本要求一、避免在预定寿命期内失效的要求零件有足够的强度、刚度、寿命。
二、结构工艺性要求在具体的生产条件下,零件要便于加工而加工费用又很低。
三、经济性要求四、动力性能要求五、可靠性要求为了提高零件的可靠性,应当在工作条件和零件性能两个方面使其随机变化尽可能小。
§2.5 机械零件的设计准则设计零件时,首先应根据零件的失效形式确定其设计准则以及相应的设计计算方法。
一般来讲,有以下几种准则:强度准则确保零件不发生断裂破坏或过大的塑性变形,是最基本的设计准则。
刚度准则确保零件不发生过大的弹性变形。
寿命准则通常与零件的疲劳、磨损、腐蚀相关。
振动稳定性准则高速运转机械的设计应注重此项准则。
可靠性准则当计及随机因素影响时,仍应采用的准则。
强度准则一般,强度准则是指零件中的应力不得超过许用值,可以是静应力强度、动应力强度、冲击强度或接触强度,其代表性表达式为:刚度准则是指零件在力作用下的弹性变形量不得超过许用值。