机械设计习题 总论

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21/300mm 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 σ2. 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_____。

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。

（3）5、解：（1），作材料的简化极限应力图。

（2），，由和得：，图中：螺纹联接习题答案二、填空（1）大，中。

螺旋升角小于螺旋副的当量摩擦角，。

（2）摩擦防松，机械防松，铆冲防松。

双螺母，开口销，铆死、冲点。

（3）联接，传动。

（4）三角， 60， 1，螺纹公称直径，杆长。

（5）导程S和牙形角。

（6）螺栓、被联接件。

（7），；，（需注明式中各符号的意义）（8）残余预紧力与工作拉力。

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。

《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。

第一章机械设计概论第二章机械设计总论1－8 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。

1－9 机械零件的强度条件可以写成______3_____。

（1）σ≤[σ]，τ≤[τ]或Sσ≤[S]σ，Sτ≤[S]τ（2）σ≥[σ]，τ≥[τ]或Sσ≥[S]σ，Sτ≥[S]τ（3）σ≤[σ]，τ≤[τ]或Sσ≥[S]σ，Sτ≥[S]τ（4）σ≥[σ]，τ≥[τ]或Sσ≤[S]σ，Sτ≤[S]τ式中σ、τ是危险截面处的最大应力；[σ]、[τ]是许用应力；Sσ、Sτ是危险截面处的实际安全系数；[S]σ、[S]τ分别为正应力和切应力时的许用安全系数。

1－10 一直径d=18mm的等截面直杆，杆长为800mm，受静拉力F=36kN，杆材料的屈服点σs=360MPa，取许用安全系数[S]σ=1.8，则该杆的强度___3________。

（1）不足（2）刚好满足要求（3）足够1－11 一零件用45钢制成，工作时受静拉力，危险截面处的最大应力σ＝160MPa，材料的屈服极限为σs=360MPa，硬度200HBS，许用拉应力[σ]=225MP a，则该零件的许用安全系数[S]σ＝____3_______。

（1）1.13 （2）1.25 （3）1.60 （4）21－14 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1－23 设计机器的方法大体上有几种？它们各有什么特点？1－25 机器设计应满足哪些基本要求？机械零件设计应满足哪些基本设计要求？1－33 什么是机械零件的失效？机械零件可能的失效形式主要有哪些？1－43 提高零件强度的措施有哪些？第三章机械零件的疲劳强度设计一、选择题3－1 45钢的持久疲劳极限σ-1＝270MPa,，设疲劳曲线方程的幂指数m=9，应力循环基数N0=5×106次，当实际应力循环次数N=104次时，有限寿命疲劳极限为______1______MPa。

机械设计习题答案解析绪论1、机器的基本组成要素是什么？【答】机械系统总是由⼀些机构组成，每个机构⼜是由许多零件组成。

所以，机器的基本组成要素就是机械零件。

2、什么是通⽤零件？什么是专⽤零件？试各举三个实例。

【答】在各种机器中经常能⽤到的零件称为通⽤零件。

如螺钉、齿轮、弹簧、链轮等。

在特定类型的机器中才能⽤到的零件称为专⽤零件。

如汽轮机的叶⽚、内燃机的活塞、曲轴等。

3、在机械零件设计过程中，如何把握零件与机器的关系？【答】在相互连接⽅⾯，机器与零件有着相互制约的关系；在相对运动⽅⾯，机器中各个零件的运动需要满⾜整个机器运动规律的要求；在机器的性能⽅⾯，机器的整体性能依赖于各个零件的性能，⽽每个零件的设计或选择⼜和机器整机的性能要求分不开。

机械设计总论1、机器由哪三个基本组成部分组成？传动装置的作⽤是什么？【答】机器的三个基本组成部分是：原动机部分、执⾏部分和传动部分。

传动装置的作⽤：介于机器的原动机和执⾏部分之间，改变原动机提供的运动和动⼒参数，以满⾜执⾏部分的要求。

2、什么叫机械零件的失效？机械零件的主要失效形式有哪些？【答】机械零件由于某种原因丧失⼯作能⼒或达不到设计要求的性能称为失效。

机械零件的主要失效形式有1）整体断裂；2）过⼤的残余变形（塑性变形）；3）零件的表⾯破坏，主要是腐蚀、磨损和接触疲劳；4）破坏正常⼯作条件引起的失效：有些零件只有在⼀定的⼯作条件下才能正常⼯作，如果破坏了这些必要的条件，则将发⽣不同类型的失效，如带传动的打滑，⾼速转⼦由于共振⽽引起断裂，滑动轴承由于过热⽽引起的胶合等。

3、什么是机械零件的设计准则？机械零件的主要设计准则有哪些？【答】机械零件的设计准则是指机械零件设计计算时应遵循的原则。

机械零件的主要设计准则有：强度准则、刚度准则、寿命准则、振动稳定性准则、可靠性准则4、绘出浴盆曲线并简述其含义？【答】浴盆曲线是失效率曲线的形象化称呼，表⽰了零件或部件的失效率与时间的关系，⼀般⽤实验⽅法求得。

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<r<+1；E、 -1<r<0。

（9）为了减轻摩擦副的表面疲劳磨损，下列措施中，是不合理的。

A、降低表面粗糙度；B、增大润滑油粘度；C、提高表面硬度；D、提高相对滑动速度。

（10）采用含有油性和极压添加剂的润滑剂，主要是为了减少。

A、粘着磨损；B、磨粒磨损；C、表面疲劳磨损；D、腐蚀磨损。

（11）零件的工作安全系数为。

A、零件的极限应力比许用应力；B、零件的工作应力比许用应力；C、零件的极限应力比零件的工作应力；D、零件的工作应力比零件的极限应力。

（12）某截面形状一定的零件，当尺寸增大时，其疲劳极限值将随之。

A、增高；B、降低；C、不变；D、规律不定。