机械设计-配套习题集

机械设计》课程配套习题集

华东理工大学机械与动力工程学院机械设计及摩擦学研究室

安琦王建文等整理编写

2010年7月

第一章绪论

一、简答题

1- 1什么叫机械零件什么叫机械部件

1- 2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其中最主要的 要求是什么

1- 3设计开发一个机械新产品的一般过程是什么 1-4设计一个机械零件的一般过程分为哪几个步骤 1- 5什么叫 三化”实行三化的意义是什么

1- 6什么是部件什么是零件什么是构件指出下列各项分别属于哪一种。 齿轮，弹簧，凸轮机构中的凸轮、键和轴的装配体。

1-7 一部完整的机器由哪些部分所组成各部分的作用是什么试以汽车为例说明这些组 成部分各主要包括些什么

1-8什么是通用零件什么是专用零件试各举三个实例。 1-9机械零件的条件性计算是什么意思为什么采用条件性计算

二、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

1-4 下列缩写词中 _____________ 为国标代号。

（1）GB （2）JB （3）YB （4）KY

选择题答案：1-1（ 3），1-2 （ 2），1-3 （ 4）

联轴器，减速器, 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

第二章机械零件的强度和设计准则

零件表面磨损强度的条件性计算包含哪些内容提高零件表面磨损强度的主要措施有、简答题

2-1

2-2

2-3

2-4

多少

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

什么是零件的工作能力什么是零件的承载能力

什么是静载荷、变载荷、名义载荷、计算载荷什么是静应力和变应力

什么是变应力的循环特性r静应力、脉动循环变应力和对称循环变应力的r值各是2-6 r为多少

2-7

2-8

少

发动机连杆横截面上的应力变化规律如图所示，则该变应力的循环特性

名义载荷、计算载荷什么是静应力和变应力

什么是静载荷、变载荷、

什么是变应力的应力比r静应力、脉动循环变应力和对称循环变应力的r值各是多

2-9

的图形分别表示什么类型的应力

它们的应力比分别是多少

图示各应力随时间变化

2-10什么是零件的工作应力、

计算应力、极限应力和许用应力

2-11在静应力下工作的零件其

失效形式有哪些用塑性材料制造的

零件和用脆性材料、低塑性材料制

造的零件，其极限应力各应是什么

d>

2-12

有哪些

零件表面磨损强度的条件性计算包含哪些内容提高零件表面磨损强度的主要措施2-13 什么是机械零件的刚度什么样的机械零件需按刚度要求设计，试举例说明

影响零件刚度的因素及提高零件刚度的措施有哪些某轴用碳钢制造，经营算刚度2-14

不足，问改用合金钢制造而原尺寸保持不变，该轴的刚度能否提高为什么

2-5

哪些

二、选择题

2- __________________________ 1下列四种叙述中 _______________________________ 是正确的。 (1)变应力只能由变载荷产生

(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

2- 2发动机连杆横截面上的应力变化规 律如图

所示，

2- _________________________________5零件的工作安全系数为 O

(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 机械零件的强度条件可以写成 _ [,TW|TS°W [S, SW [S T

[ ,T > |TSo> [S, SA [S T [,oT< |TS o > [S C SA [S T [ cT A ITS W [S C SW [S T T 是危险截面处的最大应力；[O 、] [ T 是许用应力；S c S T 是危险截面处的实际

[S]o 、[S]T 分别为正应力和切应力时的许用安全系数。 一直径 服点 c§=360MPa, (1)不足

2-3 规律如题 发动机连杆横截面上的应

力变化

2 — 2图所示，则其应力幅 c m 分另寸为 ______ (2) o a =, m = (4) o a =, m = O 和平均应力 (1) ca = , m = (3) c a =, m = 题2-2图

2-4变应力特性可用 (1) 一个 (2)两个

omax 、 0min 、 c m 、 o a 、

(3)三个 r 等五个参数中的任意

(4)四个

来描

述。

(2)静载荷不能产生变应力

(2 ) (4)

2-6 (1)

(2) (3)

(4) 式中 安全系数;

d=18mm 的等截面直杆，杆长为

800mm ,受静拉力F=36kN,杆材料的屈

取许用安全系数[S]o =,则该杆的强度 ______________

(2)刚好满足要求

(3)足够

45钢制成，工作时受静拉力，危险截面处的最大应力

2-7

3L2N/mniT

则该变应力的应力比r 为

■&

-laON/mm*

2-8 一零件用

0= 160 MPa,材料

的屈服极限为 0=360MPa,硬度200HBS 许用拉应力[o=225MPa,则该零件的许用安全系 数[S] 0= ____

(1)

(2)

(3)

(4) 2

2-9 一用45钢制造的零件，工作时受静拉力，危险截面处的最大应力 用应力[o=250MPa ,许用安全系数[S]o =,则该材料的屈服点

(4) 320 F=40kN ，杆的材料 45 钢，0=

320MPa , kNo

cs =

0= 200MPa,许 MPa 。

(1) 156

(2) 195

(3) 256

2-10 一直径d=25mm 的等截面直杆，受静拉力 许用安全系数[S]o =，则该零件的许用载荷为

_

(1) 25

( 2)

(3)

(4)

2-11在进行疲劳强度计算时，其极限应力应为材料的

（ 3）强度极限 （ 4）弹性极限 接触面宽度中心处的最大接触应力

（Umax 与载荷

。

（1）F

（2） F 2

（3）F 1/3

2- 13两球体相接触，接触面为圆，

位于圆心处的最大接触应力 d Hmax 与载荷F 的关系为

选择题

答案： 2-1 （4），2-2 （2），2-3 （ 3），2-4 （2），2-5 （2），2-6 （3），2-7 （3），2-8 （ 3）

2- 9 （4）， 2-10 （2），2-11 （ 2），2-12 （4），2-13 （3）

（ 1 ）屈服点 （2）疲劳极限 2-12 两圆柱体相接触， 接触面为矩形， F 的关系为cHmax X

4） F

1/2

出max x

1）F

o

（2） F 1/2

（ 3） F 1/3

4）F 2

O

1 )增高

3- 5 零件的形状、尺寸、结果相同时，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- 6 零件表面经淬火、渗氮、喷丸、滚子碾压等处理后，其疲劳强度

第三章 机械零件的疲劳强度设计

、简答题

3-1 机械零件在变应力条件下工作发生疲劳断裂而失效的过程怎样

3-2 在一定的循环特性 r 下工作的金属试件， 其应力循环次数与疲劳极限之间有怎样的 内在联系怎样区分试件的无限工作寿命和有限工作寿命怎样计算在有限寿命下工作的试件 的疲劳极限

3-3 什么是应力循环基数一般碳钢和高硬度合金钢的循环基数是多少

3-4按疲劳曲线((—N)设计零件时，适用的条件是什么当循环次数 曲线是否适用为什么在这种情况下应如何处理

NV 104 时，(b — N)

3-5 3-6 3-7 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 机械零件受载时在什么地方产生应力集中应力集中与材料的强度有什么关系 疲劳强度的综合影响系数 K O D , K D 的意义是什么其计算公式是什么 怎样区分变应力是稳定的还是非稳定的怎样进行在稳定变应力下的零件强度计算 3-8 怎样进行在规律性非稳定变应力下的零件强度计算

3-9在极限应力简图上，对各种加载情况(即

r=常数、d m =常数、d min =常数)如何判

断零件是首先产生疲劳破坏还是首先产生塑性变形破坏若有数学式子来判断， 试写出其判断

条件式。

3-10 何谓疲劳损伤累积假说线性疲劳损伤累积计算的数学表达式为何

3-11 零件在非稳定变应力下工作的安全系数如何计算要求写出计算步骤和计算公式并 加以必要的说明。

二、选择题

3-1 45钢的持久疲劳极限 0-1= 270MPa,，设疲劳曲线方程的幕指数 m=9,应力循环基数

N 0=5 X 106

次，当实际应力循环次数

N=104

次时，有限寿命疲劳极限为 _______________ MPa 。

(1) 539

(2) 135

(3) 175

( 4) 417

3-2有一根阶梯轴，用45钢制造，截面变化处过渡圆角的疲劳缺口系数 Ka=，表面状态

系数3=，尺寸系数 ￡0=，则其疲劳强度综合影响系数

K d D =

( 1 )

( 2)

( 3)

( 4)

3-3 形状、尺寸、结构和工作条件相同的零件，采用下列不同材料制造： 35钢；c) 4OCrNi 钢。其中设计零件的疲劳缺口系数最大和最小的分别是

(2) C)和 a) (3) b)和 c) (4) a)HT200；b)

(1) a)和 b)

a)和 c)

( 6) c)和 b)

3-4 零件的截面形状 定， b )和 a)

如绝对尺寸

(横截面尺寸)增大，疲劳强度将随之 2)不变 3)降低