现代机械设计方法(答案解析)

3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限MPa 1801=-σ，取循环基数60105⨯=N ，9=m ，试求循环次数N分别为7 000、25 000、620 000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。

[解] MPa 6.373107105180936910111=⨯⨯⨯==--N N σσN MPa 3.324105.2105180946920112=⨯⨯⨯==--N N σσN MPa 0.227102.6105180956930113=⨯⨯⨯==--N N σσN 3-2已知材料的力学性能为MPa 260=s σ，MPa 1701=-σ，2.0=σΦ，试绘制此材料的简化的等寿命寿命曲线。

[解] )170,0('A )0,260(C 012σσσΦσ-=- σΦσσ+=∴-121MPa 33.2832.0117021210=+⨯=+=∴-σΦσσ得)233.283,233.283(D '，即)67.141,67.141(D '根据点)170,0('A ，)0,260(C ，)67.141,67.141(D '按比例绘制该材料的极限应力图如下图所示3-4 圆轴轴肩处的尺寸为：D =72mm ，d =62mm ，r =3mm 。

如用题3-2中的材料，设其强度极限σB =420MPa ，精车，弯曲，βq =1，试绘制此零件的简化等寿命疲劳曲线。

[解] 因2.14554==d D ，067.0453==d r ，查附表3-2，插值得88.1=ασ，查附图3-1得78.0≈σq ，将所查值代入公式，即()()69.1188.178.0111k =-⨯+=-α+=σσσq查附图3-2，得75.0=σε；按精车加工工艺，查附图3-4，得91.0=σβ，已知1=q β，则35.211191.0175.069.1111k =⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=q σσσσββεK ()()()35.267.141,67.141,0,260,35.2170,0D C A ∴根据()()()29.60,67.141,0,260,34.72,0D C A 按比例绘出该零件的极限应力线图如下图3-5 如题3-4中危险截面上的平均应力MPa 20m =σ，应力幅MPa 20a =σ，试分别按①C r =②C σ=m ，求出该截面的计算安全系数ca S 。

《现代机械设计方法》期末考试试卷附答案一．不定项选择题 （每題4分，共40分）1. 机械产品的设计规划阶段，应完成如下主要工作（ ）。

A) 产品的市场需求分析 B) 产品设计的可靠性报告 C) 产品的功能原理设计D ）产品的结构方案设计E ）产品的装配草图绘制F ）产品的零件图和其他技术文件2. 以下有关机械系统特点的描述哪些是正确的（ ）。

A) 整体性 B) 系统性 C) 独立性 D) 相关性3. 机械产品的功能是对（ ）进行传递和变换的程序、功效和能力的抽象化描述。

A) 机械流 B) 能量流 C) 物质流 D) 电流 E ）信息流 F ）控制流4. 功能分解的结果有两种表达方式，其中，（ ）在形式上比较简单、直观，可以清晰地表达各分功能的层次关系，而（ ）则能够更充分地表达各分功能之间的相互配合关系。

A) 功能结构图 B) 功能树 C) 功能元 D ）核心功能5. 布置传动系统时，一般把带传动安排在传动链的（ ）。

A) 低速端 B) 高速端6. 以下的结构设计中，哪些结构比较合理？（ ）。

A) B) C) D)7. 上一题目中选择的依据是遵循哪种结构设计原理？（ ） C) 变形协调原理 D) 任务分配原理 E ）自补偿原理x O yBA x O y AB u=0v=0（a ）B y A A v=0（b ） O x O xｖ=0y B C D CD9. 对（a ）图所示的轴对称模型进行有限元分析时，必须施加约束支座以消除刚体位移。

下）10. 将研究对象的各个部分、各个方面和各种因素联系起来加以考虑，从整体上把握事物的本质和规律，从而寻求新的创造的原理是（）。

A) 综合创造原理 B) 分离创造原理 C) 移植创造原理D) 物场分析原理 E) 还原创造原理 F) 价值优化原理二．判断题：（正确：T；错误：F，各3分，共30分）1. 机械产品的方案设计阶段就是要完成产品的原理方案设计。

2. 一个机械系统必须由动力系统、执行系统、传动系统、操纵控制系统、架体支撑系统几部分组成。

第一章绪论（1）1-2 现代机械系统由哪些子系统组成, 各子系统具有什么功能？（2）答: 组成子系统及其功能如下:（3）驱动系统其功能是向机械提供运动和动力。

（4）传动系统其功能是将驱动系统的动力变换并传递给执行机构系统。

第二章执行系统其功能是利用机械能来改变左右对象的性质、状态、形状或位置, 或对作业对象进行检测、度量等, 按预定规律运动, 进行生产或达到其他预定要求。

第三章控制和信息处理系统其功能是控制驱动系统、传动系统、执行系统各部分协调有序地工作, 并准确可靠地完成整个机械系统功能。

第四章机械设计基础知识2-2 什么是机械零件的失效？它主要表现在哪些方面？答：（1）断裂失效主要表现在零件在受拉、压、弯、剪、扭等外载荷作用时, 由于某一危险截面的应力超过零件的强度极限发生的断裂, 如螺栓的断裂、齿轮轮齿根部的折断等。

（2）变形失效主要表现在作用在零件上的应力超过了材料的屈服极限, 零件产生塑性变形。

（3）表面损伤失效主要表现在零件表面的腐蚀、磨损和接触疲劳。

2-4 解释名词: 静载荷、变载荷、名义载荷、计算载荷、静应力、变应力、接触应力。

答: 静载荷大小、位置、方向都不变或变化缓慢的载荷。

变载荷大小、位置、方向随时间变化的载荷。

名义载荷在理想的平稳工作条件下作用在零件上的载荷。

计算载荷计算载荷就是载荷系数K和名义载荷的乘积。

静应力不随时间变化或随时间变化很小的应力。

变应力随时间变化的应力, 可以由变载荷产生, 也可由静载荷产生。

（1）2-6 机械设计中常用材料选择的基本原则是什么？（2）答：机械中材料的选择是一个比较复杂的决策问题, 其基本原则如下：①材料的使用性能应满足工作要求。

使用性能包含以下几个方面:②力学性能③物理性能④化学性能①材料的工艺性能应满足加工要求。

具体考虑以下几点:②铸造性③可锻性④焊接性⑤热处理性⑥切削加工性①力求零件生产的总成本最低。

主要考虑以下因素:②材料的相对价格③国家的资源状况④零件的总成本2-8 润滑油和润滑脂的主要质量指标有哪几项？答: 衡量润滑油的主要指标有: 粘度（动力粘度和运动粘度）、粘度指数、闪点和倾点等。

题1—5 计算题1—5图所示机构的自由度（若有复合铰链，局部自由度或虚约束应明确指出）,并标出原动件。

题1—5图题解1—5图解题分析: 图中C处为3杆形成的复合铰链；移动副M与F导路互相平行，其之一为虚约束；图示有6个杆和10个转动副（I、J、G、L及复合铰链K和H）形成虚约束。

解答：1．机构的自由度：2．选AB杆为原动件。

题2-1在图示铰链四杆机构中，已知l BC=100mm，l CD=70mm，l AD=60mm，AD为机架。

试问：（1）若此机构为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄，求l AB的最大值；（2）若此机构为双曲柄机构，求l AB 最小值； （3）若此机构为双摇杆机构，求l AB 的取值范围。

解题分析：根据铰链四杆机构曲柄存在条件进行计算分析。

在铰链四杆机构中，若满足杆长条件，以最短杆或最短杆相邻的杆为机架，机构则有曲柄，否则无曲柄；若不满足杆长条件，无论取哪个构件为机架，机构均为无曲柄，即为双摇杆机构。

解答：1．因为AD 为机架，AB 为曲柄，故AB 为最短杆，有AD CD BC AB l l l l +≤+，则m m30)1006070(=-+=-+≤BC AD CD AB l l l l故 mm30max =AB l2．因为AD 为机架，AB 及CD 均为曲柄，故AD 杆必为最短杆，有下列两种情况：若BC 为最长杆，则 m m100=<BC AB l l ，且AB CD BC AD l l l l +≤+，则m m90m m )7010060(=-+=-+≥CD BC AD AB l l l l得 m m 100m m 90≤≤AB l若AB 为最长杆，则m m100=>BC AB l l ，且BC CD AB AD l l l l +≤+，故m m110m m )6070100(=-+=-+≤AD CD BC AB l l l l得m m 110m m 100≤≤AB l故m m 90min =AB l3．如果机构尺寸不满足杆长条件，则机构必为双摇杆机构。

A卷一、简答与名词解释(每题5分.共70分)1. 简述机构与机器的异同及其相互关系答. 共同点：①人为的实物组合体；②各组成部分之间具有确定的相对运动；不同点：机器的主要功能是做有用功、变换能量或传递能量、物料、信息等；机构的主要功能是传递运动和力、或变换运动形式。

相互关系：机器一般由一个或若干个机构组合而成。

2. 简述“机械运动”的基本含义答. 所谓“机械运动”是指宏观的、有确定规律的刚体运动。

3. 机构中的运动副具有哪些必要条件？答. 三个条件：①两个构件；②直接接触；③相对运动。

4. 机构自由度的定义是什么？一个平面自由构件的自由度为多少？答. 使机构具有确定运动所需输入的独立运动参数的数目称机构自由度。

平面自由构件的自由度为3。

5. 机构具有确定运动的条件是什么？当机构的原动件数少于或多于机构的自由度时.机构的运动将发生什么情况？答. 机构具有确定运动条件：自由度＝原动件数目。

原动件数目<自由度.构件运动不确定；原动件数目>自由度.机构无法运动甚至构件破坏。

6. 铰链四杆机构有哪几种基本型式？答. 三种基本型式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。

7. 何谓连杆机构的压力角、传动角？它们的大小对连杆机构的工作有何影响？以曲柄为原动件的偏置曲柄滑块机构的最小传动角minγ发生在什么位置？答. 压力角α：机构输出构件（从动件）上作用力方向与力作用点速度方向所夹之锐角；传动角γ：压力角的余角。

α＋γ≡900。

压力角（传动角）越小（越大）.机构传力性能越好。

偏置曲柄滑块机构的最小传动角γmin发生在曲柄与滑块移动导路垂直的位置8. 什么是凸轮实际轮廓的变尖现象和从动件（推杆）运动的失真现象？它对凸轮机构的工作有何影响？如何加以避免？答. 对于盘形凸轮.当外凸部分的理论轮廓曲率半径ρ与滚子半径rT 相等时：ρ=rT.凸轮实际轮廓变尖（实际轮廓曲率半径ρ’=0）。

在机构运动过程中.该处轮廓易磨损变形.导致从动件运动规律失真。

机械设计终极版（有答案）页眉内容1第一篇一、复习思考题1.机器应具有什么特征？机器通常由哪三部分组成？各部分的功能是什么？2．什么叫零件？什么叫通用零件和专用零件？试各举二个实例。

3.设计机器时应满足哪些基本要求？试选取一台机器，分析设计时应满足的基本要求。

螺纹联接习题与参考答案一、单项选择题（从给出的A 、B 、C 、D 中选一个答案）1. 当螺纹公称直径、牙型角、螺纹线数相同时，细牙螺纹的自锁性能比粗牙螺纹的自锁性能。

A . 好B. 差C. 相同D. 不一定2. 用于连接的螺纹牙型为三角形，这是因为三角形螺纹。

A . 牙根强度高，自锁性能好B. 传动效率高 C. 防振性能好D. 自锁性能差3. 若螺纹的直径和螺旋副的摩擦因数一定，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. 导程和牙形斜角D. 螺距和升角4. 对于连接用螺纹，主要要求连接可靠，自锁性能好，故常选用螺纹。

A . 升角小，单线三角形 B. 升角大，双线三角形 C. 升角小，单线梯形 D. 升角大，双线矩形5. 用于薄壁零件连接的螺纹，应采用。

A . 三角形细牙螺纹B. 梯形螺纹 C. 锯齿形螺纹 D. 多线的三角形粗牙螺纹6. 当铰制孔用螺栓组连接承受横向载荷或旋转力矩时，该螺栓组中的螺栓。

A. 必受剪切力作用B. 必受拉力作用C. 同时受到剪切与拉伸D . 既可能受剪切，也可能受挤压作用7. 计算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. 1.1B . 1.3C. 1.25D. 0.38. 采用普通螺栓连接的凸缘联轴器，在传递转矩时，。

A. 螺栓的横截面受剪切B. 螺栓与螺栓孔配合面受挤压C. 螺栓同时受剪切与挤压D . 螺栓受拉伸与扭转作用9. 在下列四种具有相同公称直径和螺距，并采用相同配对材料的传动螺旋副中，传动效率最高的是。

A. 单线矩形螺旋副B. 单线梯形螺旋副 C . 双线矩形螺旋副D. 双线梯形螺旋副10. 在螺栓连接中，有时在一个螺栓上采用双螺母，其目的是。

机械系统设计课后答案机械系统设计课后答案【篇一：机械系统设计习题(有答案版)】：具有特定功能的、相互间具有一定联系的许多要素构成的一个整体，即由两个或两个以上的要素组成的具有一定结构和特定功能的整体都是系统。

2、机械系统的组成：1、动力系统。

2、执行系统。

3、传动系统。

4、操纵、控制系统。

5、支承系统。

6、润滑、冷却与密封系统。

3、产品设计类型：完全创新设计、适应性设计、变异性设计。

4、机械系统的设计要求：功能、适应性、可靠性、生产能力、使用经济性、成本六方面的要求。

5、产品的产生过程分哪几个阶段？产品策划---产品设计---产品生产---产品运转---产品报废或回收。

6、产品的设计过程分哪几个阶段？功能原理方案设计阶段---结构总体设计阶段---技术设计阶段第二章机械系统总体设计1、功能原理方案设计步骤设计任务-求总功能-总共能分解-寻求子功能解-原理解功能-评价与决策-最佳原理方案2、什么是“黑箱法”：根据系统的某种输入及要求获得某种输出的功能要求，从中寻找出某种物理效应或原理来实现输入-输出之间的转换，得到相应的解决方法，从而推求出“黑箱”的功能结构，使“黑箱”逐渐变成“灰箱”、“白箱”的一种方法。

3、功能元、功能结构功能元：在一个系统中，总功能可以分解为一些分功能，其中可以分解到最低层次的分功能，并且分解到最后不能再分解的基本功能单位叫做功能元。

功能结构：将总功能分解为分功能，并相应找出实现各分功能的原理方案，从而简化了实现总功能的原理构思。

反之，同一层次的功能单位组合起来，应能满足上一层次功能的要求，最后组合成的整体应能满足总功能的要求。

这种功能的分解和组合关系称为功能结构。

4、机械系统总体参数包括哪些性能参数、结构参数、尺寸参数、运动参数、动力参数。

5、七个标准公比为：1.06、1.12、1.26、1.41、1.58、1.78和2。

第三章执行系统设计1、执行系统的组成：由执行末端和与之相连的执行机构。

机械专业考研复试题及答案机械专业考研复试试题及答案一、简答题1. 简述机械设计中的可靠性设计原则。

答案：可靠性设计原则主要包括以下几点：(1) 明确设计目标，确保产品满足使用要求；(2) 采用成熟的技术和设计方法；(3) 进行合理的材料选择和结构设计；(4) 考虑环境因素对产品性能的影响；(5) 进行充分的试验和验证。

2. 描述机械制造过程中的质量控制方法。

答案：机械制造过程中的质量控制方法主要包括：(1) 制定严格的工艺流程和操作标准；(2) 采用先进的检测和测量技术；(3) 实施过程监控和数据分析；(4) 进行定期的质量检查和评审；(5) 建立质量反馈和改进机制。

二、论述题1. 论述现代机械设计方法与传统机械设计方法的区别。

答案：现代机械设计方法与传统机械设计方法的主要区别在于：现代方法更加注重计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助工程（CAE）的应用，强调多学科交叉和系统化设计，注重设计过程中的创新和优化。

而传统方法则更多依赖于经验设计，设计过程较为繁琐，缺乏系统性和创新性。

2. 分析机械制造自动化对机械制造业的影响。

答案：机械制造自动化对机械制造业的影响主要体现在：(1) 提高生产效率，缩短生产周期；(2) 减少人工成本，降低生产成本；(3) 提高产品质量和一致性；(4) 增强企业竞争力，扩大市场份额；(5) 促进新技术、新工艺的开发和应用。

三、案例分析题1. 某机械制造企业在生产过程中发现产品合格率下降，分析可能的原因及解决措施。

答案：产品合格率下降的可能原因包括：(1) 设备老化或维护不当；(2) 原材料质量不稳定；(3) 工艺流程存在缺陷；(4) 操作人员技能不足或疏忽大意；(5) 质量控制体系不健全。

解决措施包括：(1) 加强设备维护和更新；(2) 严格原材料检验和供应商管理；(3) 优化工艺流程，提高工艺水平；(4) 加强员工培训，提高操作技能；(5) 完善质量管理体系，加强过程控制。

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。

浴盆曲线分为三段：第Ⅰ段代表早期失效阶段，失效率由开始时很高的数值急剧地下降到某一稳定的数值；第Ⅱ段代表正常使用阶段，失效率数值缓慢增长；第Ⅲ段代表损坏阶段，失效率数值由稳定的数值逐渐急剧上升。