机械零件的强度计算复习题
机械零件的强度计算复习题
简答题
1.问：试述零件的静应力与变应力是在何种载荷作用下产生的？
答：静应力只能在静载荷作用下产生，变应力可能由变载荷产生，也可能由静载荷产生。
2.问：零件的等寿命疲劳曲线与材料试件的等寿命疲劳曲线是否相同？
答：两者不同，零件的等寿命疲劳曲线需考虑零件上应力集中对材料疲劳极限的影响。
3.问：疲劳损伤线性累积假说的含义是什么？
答：该假说是：在每一次应力作用下，零件寿命就要受到一定损伤率，当损伤率累积达到100%时（即达到疲劳寿命极限）便发生疲劳破坏。通过该假说可将非稳定变应力下零件的疲劳强度计算折算成等效的稳定变应力疲劳强度。
4.问：机械零件上的哪些位置易产生应力集中？举例说明。如果零件一个截面有多种产生应力集中的结构，有效应力集中
答：零件几何尺寸突变（如：沟槽、孔、圆角、轴肩、键槽等）及配合零件边缘处易产生应力集中。当一个截面有多处应力源时，则分别求出其有效应力集中系数，从中取最大值。
5.问：两个零件以点、线接触时应按何种强度进行计算？若为面接触时（如平键联接），又应按何种强度进行计算？
答：点、线接触时应按接触强度进行计算；面接触应按挤压强度计算。
6.问：零件的截面形状一定，当截面尺寸增大时，其疲劳极限值将如何变化？
答：不变。
7.问：两零件的材料和几何尺寸都不相同，以曲面接触受载时，两者的接触应力是否相同？
答：两零件的接触应力始终相同（与材料和几何尺寸无关）。
选择题
1、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
2、某齿轮工作时，轮齿双侧受载，则该齿轮的齿面接触应力按___变化。
A.对称循环
B.脉动循环
C.循环特性r=-0.5的循环
D.循环特性r=+1的循环
3、零件表面经淬火、渗氮、喷丸、磙子碾压等处理后，其疲劳强度____。
A.增高
B.降低
C.不变
D.增高或降低视处理方法而定
4、某齿轮工作时，轮齿单侧受载，则该齿轮的齿面接触应力按___变化。
A.对称循环
B.脉动循环
C.循环特性r=-0.5的循环
D.循环特性r=+1的循环
5、零件的工作安全系数为_____。
A.零件的极限应力比许用应力
B.零件的极限应力比零件的工作应力
C.零件的工作应力比许用应力
D.零件的工作应力比许用应力
6、脉动循环应力的循环特性为_____。
A.1
B.-1
C.0
D.其它值
7、外圈固定内圈随轴转动的滚动轴承，其内圈上任一点的接触应力为_____。
A.对称循环交变应力
B.静应力
C.不稳定的脉动循环交变应力
D.稳定的脉动循环交变应力
8、下面四种叙述中，____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
答案：A、B、A、B、B、C、C、D
机械设计期末复习题(填空简答题)
习题一 1.按照连接类型不同，常用的不可拆卸联接类型分为__焊接__、__铆接__、__粘接_和过 盈量大的配合。 2.联轴器根据_直径_、__转速_和_转矩__选择。 3.当动压润滑条件不具备，且边界膜遭破坏时，就会出现流体摩擦、边界摩擦和干摩擦同 时存在的现象，这种摩擦状态称为_混合摩擦_。 4.润滑油的最主要性能指标是_粘度__，而润滑脂的主要性能指标是__稠度___。 5.不随时间变化的应力称为_静应力__，随时间变化的应力称为_变应力_，具有周期性的 变应力称为_循环变应力_。 6.理论上为_点___接触或__线___接触的零件，在载荷作用下，接触处局部产生的应力称 为接触应力。 7.机械零件的设计准则主要有___强度_____准则、____刚度____准则、___寿命___准则、 ____振动稳定性___准则和___可靠性___准则。 8.常用的工程材料有以下主要类型：_金属材料_、__陶瓷材料__、__高分子材料_和_复合 材料_等。 9.由于向心轴承的基本额定动载荷是在__径向__载荷下通过试验得到的，因而称为径向基 本额定动载荷。 10.滚动轴承接触角越大，承受__轴向__载荷的能力也越大。 11.在滚动轴承部件的组合设计中，对于工作温度变化不大的短轴，宜采用_两端固定_的支 承方式。 12.滚动轴承基本代号左起第一位为__类型代号_，左起第二位为_宽度系列代号_，左起第 三位为_直径系列代号_，左起第四五位为_内径代号_。 13.有一滚动轴承部件，已知轴劲圆周速度v=3m/s，采用脂润滑，则宜选用_毛毡圈_密封； 若v=6m/s，采用油润滑，则宜选用_唇形圈_密封（提示：均为接触式密封）。 14.滚动轴承的额定寿命是指可靠性为__90%__的寿命。 15.径向滑动轴承的条件性计算主要是限制压强、__速度_和__pv值___不超过许用值。 16.对非液体摩擦滑动轴承，为防止轴承过度磨损，应校核__P__，为防止轴承温升过高产 生胶合,应校核__PV___。 17.工作时只承受弯矩，不传递转矩的轴，称为___心轴____。 18.受弯矩作用的轴，力作用于轴的中点，当其跨度减小为原来跨度的1/2时，如果其他条 件不变，则轴的挠度为原来挠度的%。 19.工作时以传递转矩为主，不承受弯矩或弯矩很小的轴称为___传动轴___。 20.蜗杆传动的主要缺点是齿面间的__相对滑动速度__很大，因此导致传动的______效率 ___较低、温升较高。 21.在蜗杆传动中，蜗杆头数越少，则传动效率越___低___，自锁性越__好_____。 22.对滑动速度vs≥4m/s的重要蜗杆传动，蜗杆的材料可选用___45____进行___淬火____处 理；蜗轮的材料可选用___锡青铜___。 23.影响齿轮传动动载系数Kv大小的两个主要因素是____制造精度____和___圆周速度 ____。 24.斜齿圆柱齿轮传动其两传动轴的位置相互___平行___。直齿圆锥齿轮传动其两传动轴的 位置相互__垂直___。 25.直径较小的钢制齿轮，当齿根圆直径与轴径接近时，可以将齿轮和轴做成一体，称为__
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第一篇总论 第三章机械零件的强度 3-1 某材料的对称循环弯曲疲劳极限σ-1=180MPa，取循环基数N0=5?106，m=9，试求循环次数N分别为7000，2500，620000次是时的有限寿命弯曲疲劳极限。 3-2 已知材料的力学性能为σS=260MPa，σ-1=170MPa，ψσ=0.2,试绘制此材料的简化极限应力线图（参看图3-3中的A’D’G’C）。 3-3 一圆轴的轴肩尺寸为：D=72mm，d=62mm，r=3mm。材料为40CrNi，其强度极限σB=900MPa，屈服极限σS=750MPa，试计算轴肩的弯曲有效应力集中系数kσ。 3-4 圆轴轴肩处的尺寸为：D=54mm，d=45mm，r=3mm。如用题3-2中的材料，设其强度极限σB=420MPa，试绘制此零件的简化极限应力线图。 3-5 如题3-4中危险截面上的平均应力σm=20MPa，应力幅σa=900MPa，试分别按：a）r=C；b）σm=C，求出该截面的计算安全系数S ca。 第二篇联接 第五章螺纹联接和螺旋传动 5-1 分析比较普通螺纹、管螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹的特点，各举一例说明它们的应用。5-2 将承受轴向变载荷的联接螺栓的光杆部分做得细些有什么好处？ 5-3 分析活塞式空气压缩机气缸盖联接螺栓在工作时的受力变化情况，它的最大应力，最小应力如何得出？当气缸内的最高压力提高时，它的最大应力、最小应力将如何变化？ 5-4 图5-49所示的底板螺栓组联接受外力F∑的作用。外力F∑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？ 5-5 图5-50是由两块边板和一块承重板焊成的龙门起重机导轨托架。两块边板各用4个螺栓与立柱相联接，托架所承受的最大载荷为20kN，载荷有较大的变动。试问：此螺栓联接采用普通螺栓联接还是铰制孔用螺栓联接为宜？为什么？ 5-6 已知一个托架的边板用6个螺栓与相邻的机架相联接。托架受一与边板螺栓组的垂直对称轴线相平行、距离为250mm、大小为60kN的载荷作用。现有如图5-51所示的两种螺栓布置型式，设采用铰制孔用螺栓联接，试问哪一种布置型式所用的螺栓直径较小？为什么？
浅谈机械零件的强度(
第三章 机械零件的强度 § 3 – 1 材料的疲劳特性 一、交变应力的描述 静应力，变应力 max ─最大应力； min ─最小应力 m ─平均应力； a ─应力幅值 2 min max σσσ+= m 2 min max σσσ-= a max min σσ= r r ─应力比（循环特性）
【注意】 1）已知任意两个参数，可确定其他三个参数。一般已知 max，r； 2） max， min指代数值； a为绝对值； 3）-1≤r ≤ +1； a=0，r =+1，为静应力 r = -1 对称循环应力r=0 脉动循环应力r=1静应力 二、疲劳曲线（σ-N曲线） 1.材料的疲劳极限：σr N 在一定应力比为г的循环变应力作用下，应力循环N 次后，材料不发生疲劳破坏时，所能承受的最大应力σmax。 2.疲劳寿命：N 材料疲劳失效前所经历的应力循环次数。
σ－N疲劳曲线 г不同或N不同时，疲劳极限σrN不同。即σrN与r、N 有关。疲劳强度计算中，就是以疲劳极限作为σlim。 即σlim=σrN。通过实验可得，疲劳极限σrN与循环次数N之间关系的曲线，如上图所示。 AB段曲线：N<103，计算零件强度时按静强度计算。（σrN≈σs） BC段曲线：103 N D 与材料有关，有的相差很大，因此规定一个常数。 N 0?循环基数 当N >N D 时，σrN =σr ∞=σr （简记） 疲劳曲线以N 0为界分为两个区： 1）有限寿命区 把曲线CD 段上的疲劳极限σr 称为有限疲劳极限（条件～）。 当材料受到的工作应力超过σr 时，在疲劳破坏之前，只能经受有限次的应力循环。即寿命是有限的。 【说明】 不同应力比г时的疲劳曲线具有相似的形状。但г↑，σrN ↑。 2）无限寿命区 当N >N 0时，曲线为水平直线，对应的疲劳极限是一个定值，——称为持久疲劳极限，用0rN σ表示 （简写为σr ）。在工程设计中，一般认为：当材料受到的应力不超过σr 时，则可以经受无限次的循环应力而不疲劳破坏——即寿命是 2012年机械设计自学考试备考试题 第二章 一、选择填空： 1．如果危险截面上的应力超过零件的强度极限,则发生的失效形式为 。C A ． 表面破坏 Ｂ. 残余变形 C ． 整体断裂 Ｄ. 功能失效 2．零件设计时,限制零件中的应力不超过允许的限度的设计准则称为 。A Ａ. 强度准则 Ｂ. 刚度准则 C ． 寿命准则 Ｄ. 振动稳定性准则 ３．按照机器的组成原理，变速箱是汽车的 。Ｂ A ． 原动机 Ｂ． 传动部分 Ｃ. 执行部分 D. 控制系统 4.为了防止零件发生破坏，应采用的设计准则是 。D A.刚度准则 B.寿命准则 Ｃ.振动稳定性准则 D. 强度准则 二、填空题： 1.传动件包括带传动、链传动、摩擦轮传动、蜗杆传动和___＿_____。齿轮传动 ２.驱动机器完成预定功能的部分称为__＿_____。原动机 3．金属材料尤其是钢铁使用最广；在机械产品中钢铁材料占_＿__＿。90％以上 4. 描述材料的疲劳特性可用最大应力、应力循环次数和______。应力比（或循环特性） 5．机械零件制造中使用最广的金属材料是_________。钢铁 6.机器的基本组成部分为原动机部分、传动部分和 。执行部分 7.按照机器的组成原理,发动机是汽车的 。原动机部分 ８.如果作用于零件上的应力超过材料的屈服极限，则零件将发生 。塑性变形 ９. 一部机器的质量基本上取决于______＿＿________。设计阶段 10．机器的设计阶段是决定机器质量的____＿＿__＿______＿。关键 第三章 一、选择填空： 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___＿__。B A.降低 B ．提高 Ｃ. 不变 D. 提高或降低视处理方法而定 2.应力的循环特性（应力比)常用“r ”表示，其值为________。D B ．a m σσ?C ? 3.变应力的应力幅值a σ为__＿_____。 A Ａ． 2min max σσ- B. 2min max σσ+ C ． 2max σ?D.min max σσ- ４.对称循环应力,其循环特性“r ”值是____＿___。 Ｄ A.1? B.0.５ C. 0 D ．-1 5.下列四种叙述中正确的是＿__＿__。D A.变应力只能由变载荷产生 B.静载荷不能产生变应力 14. 除了正火以外，软齿面齿轮常用的热处理方法还有_B.C.D_______。 (A) 渗碳淬火(B) 碳氮共渗(C) 调质(D) 渗氮 16. 一对减速齿轮传动中，若保持分度圆直径d1不变，而减少齿数和增大模数，其齿面接触应力将 D 。 (A) 增大(B) 减小(C) 略有减小(D) 保持不变 17. 轮齿弯曲强度计算中的齿形系数YFa与D 无关。 (A) 齿数z1 (B) 变位系数x (C) 斜齿轮的螺旋角β(D) 模数m 18.链传动中当其它条件不变的情况下，传动的平稳性随链条节距P的B 。 (A) 增大而不变(B) 减小而提高(C) 减小而降低(D) 增大而提高 19. 链传动作用在轴和轴承上的载荷比带传动要小，这主要是因为 A 。 (A) 链传动是啮合传动，无需大的张紧力(B) 链的质量大，离心力大 (C) 链传动只用来传递较小功率(D) 链速较高，在传递相同功率时，圆周力小 20. 链条的节数宜采用 A 。 (A) 偶数(B) 奇数(C) 10的倍数(D) 5的倍数 21. 机械设计这一门学科，主要研究____C___的工作原理、结构和设计计算方法。 (A) 标准化的机械零件和部件 (B) 专用机械零件和部件 (C) 各类机械零件和部件 (D) 通用机械零件和部件 22. 设计一台机器,包括以下几项工作：a.零件设计；b.总体设计；c.技术设计，它们进行的顺序大体上是_____A__。 (A) c→b→a(B) a→c→b (C) b→a→c (D) b→c→a 23. 通常带传动松边在______上__，链传动松边在____下____。 24. 对于闭式软齿面齿轮传动，主要按齿面接触疲劳强度进行设计，而按齿根弯曲疲劳强度进行校核，这时影响齿轮强度的最主要几何参数是接触宽度b;综合曲率半径ρ;综合弹性模量E。 29. 带传动中，带的离心拉力发生在全长带中。 30. V带传动是靠带与带轮接触面间的摩擦力工作的。V带的工作面是 两侧面。 31. 带传动的主要失效形式为打滑和疲劳破坏。 32. 已知V带传动所传递的功率P= 7.5 kW，带速v = 10 m/s，现测得张紧力F。=1125N试求紧边拉力F1=1500N和松边拉力F2=750N 。 33. 在平键联接中，静联接应校核挤压强度；动联接应校核压强度。 34. 齿轮在轴上的周向固定，通常是采用键联接，其截面尺寸是根据齿轮内孔大小查取标准而确定的。 35. 螺旋副的自锁条件是自锁条件：ф≤ρ 。 36. 螺纹联接防松的实质是不破坏螺纹副的自锁性。 37. 普通紧螺栓联接受横向载荷作用，则螺栓中受拉应力和剪切 应力作用。 第三章 机械零件的强度 §3T 材料的疲劳特性 、交变应力的描述 静应力，变应力 max ——最大应力; 平均应力； max r ——应力比（循环特性） 【注意】 1） 已知任意两个参数，可确定其他三个参数。一般已 max , r ； 2） max , min 指代数值；a 为绝对值； 3） -1 r + 1 ； a =0, r =+1 ,为静应力 min max min 2 r = -1对称循环应力 疲劳曲线（-N 曲线） 1.材料的疲劳极限：r N 在一定应力比为 r 的循环变应力作用下，应力循环 N 次后，材料不发生疲劳破坏时，所能承受的最大应力 max 。 2.疲劳寿命：N 材料疲劳失效前所经历的应力循环次数。 有关。疲劳强度计算中，就是以疲劳极限作为 lim 即lim = rN 。通过试验可得，疲劳极限 rN 与循环次数N 之 间关系的曲线，如上图所示 6 ( 6 A B \ /T 、 1 r 不同或N 不同时，疲劳极限rN 不同 。即rN 与r 、N —N 疲劳曲线 AB段曲线：N 103，计算零件强度时按静强度计算。 （rN s） BC段曲线：103N 104,零件的破坏为塑性破坏属于低周疲劳破坏。特点：应力高，寿命低。 CD段曲线：r N随N的增大而降低。但是当N超过某一次数时（图中N D），曲线趋于水平。即r N不再减小。 N D与材料有关，有的相差很大，因此规定一个常数。 当N N D时，rN= r = r （简记） 疲劳曲线以N o为界分为两个区: 1）有限寿命区 把曲线CD段上的疲劳极限r称为有限疲劳极限（条件?）。当材料受到的工作应力超过r时，在疲劳破坏之前，只能经受有限次的应力循环。即寿命是有限的。 【说明】 《机械设计》考试复习题(2011)(计算题答案).. 《机械设计》考试复习题 一、填空题： 1 零件强度计算中的许用安全系数是用来考虑。 2 一个零件的磨损大致可以分为磨损、磨损、磨损三个阶段，在设计和使用时，应力求、、。 3 在变应力工况下，机械零件的损坏将是，这种损坏的断面包括。 4 螺纹的公称直径是指螺纹的径，螺纹的升角是指螺纹径处的升角。螺旋的自锁条件为，拧紧螺母时效率公式为。 5 用四个铰制孔螺栓联接两个半凸缘联轴器，螺栓均布在直径为20㎜的圆周上，轴上转矩为 100N·m ，每个螺栓受的横向力为N。 6 仅承受预紧力的紧螺栓联接强度计算时，螺栓的危险截面上有和载荷联合作用。因此，在截面上有应力和应力。 7 螺纹联接常用的防松原理 有，，。其对应的防松装置有，， 。 8 当采用两个楔键传递周向载荷时，应使两键布置在沿周向相隔的位置，在强度校核时只按个键计算。 9 平键联接的主要失效形式有：工作面（静联接），工作面（动联接），个别情况下会出现键的剪断。 10 选择普通平键时，键的截面尺寸（b×h ）是根据查标准来确定；普通平键的工作面是。 11 带传动中，打滑是指，多发生在轮上。刚开始打滑时紧边拉力F1与松边拉力F2的关系为。 12 带传动与齿轮传动一起作减速工作时，宜将带传动布置在齿轮传动之；当带传动中心距水平布置时，宜将松边安置在方。带传动一周过程中，带所受应力的大小要发生 次变化，其中以应力变化最大，而应力不变化。 13 带传动中，用方法可以使小带轮包角加 大。 14 链传动中，即使主动链轮的角速度ω1=常数，也只有当时，从动轮的角速度ω2和传动比 才能得到恒定值。 15 开式链传动的主要失效形式是。 16 链传动工作时，其转速越高，其运动不均匀性越，故链传动多用于速传动。 17 链传动中，小链轮的齿数越多时，则传动平稳性越。 18 链传动的传动比不变，传动比是变化的。 1９齿轮传动强度设计中，σＨ是应力， ［σ］ Ｈ是应力，σ Ｆ 是应力，［σ］ Ｆ 是应力。 20 在圆柱齿轮传动中，齿轮直径不变而减小模数m ,对轮齿的弯曲强度、接触强度及传动的工作平稳性的影响分别为，，。 21 对于开式齿轮传动，在工程设计中，一般只需按设计。 22 直齿圆柱齿轮作接触强度计算时取处的接触应力为计算依据，其载荷由对轮齿承担。 机械零件的强度 Document number【AA80KGB-AA98YT-AAT8CB-2A6UT-A18GG】 沈阳工业大学备课用纸 第三章机械零件的强度 1.强度问题： 静应力强度：通常认为在机械零件整个工作寿命期间应力变化次数小于103的通用零件，均按静应力强度进行设计。 （材料力学范畴） 变应力强度：在变应力作用下，零件产生疲劳破坏。 2.疲劳破坏定义：金属材料试件在交变应力作用下，经过长时间的试 验而发生的破坏。 3.疲劳破坏的原因：材料内部的缺陷、加工过程中的刀痕或零件局部 的应力集中等导致产生了微观裂纹，称为裂纹源，在交变应力作用下，随着循环次数的增加，裂纹不断扩展，直至零件发生突然断裂。4.疲劳破坏的特征： 1）零件的最大应力在远小于静应力的强度极限时，就可能发生破坏； 2）即使是塑性材料，在没有明显的塑性变形下就可能发生突然的脆性断裂。 3)疲劳破坏是一个损伤累积的过程，有发展的过程，需要时间。 4) 疲劳断口分为两个区：疲劳区和脆性断裂区。 §3-1 材料的疲劳特性 一、应力的分类 1、静应力:大小和方向均不随时间改变,或者变化缓慢。 2、变应力:大小或方向随时间而变化。 1）稳定循环变应力: 以下各参数不随时间变化的变应力。 ?m─平均应力； ?a─应力幅值 ?max─最大应力； ?min─最小应力r ─应力比（循环特性） 描述规律性的交变应力可有5个参数， 但其中只有两个参数是独立的。 沈阳工业大学备课用纸 r = -1 对称循环 应力 r=0 脉动循环应 力 r=1 静应力 2）非稳定循环变应力: 参数随时间变化的变应力。 （1）规律性非稳定变应力:参数按一定规律周期性变化的称为。 （2）随机变应力：随机变化的。 二、疲劳曲线 1、σ-N 曲线：应力比r 一定时，表示疲劳极限N γσ（最大应力）与 循环次数N 之间关系的曲线。典型的疲劳曲线如下图示： 大多数零件失效在C 点右侧区域,称高周疲劳区N>104 高周疲劳区以N 0为界分为两个区： 有限寿命区(CD)： N ＜N 0，循环次数N,对应的极限应力 N γσ 。 N γσ ——条件疲劳极限。 曲线方程为 m N N C γσ?= 曲线可分为AB BC CD D 右 四个区域。 其中： AB 区最大应力变化不大，可按静应力考虑。 BC:为低周疲劳（循环次数少） 区。N<104 。也称应变疲劳（疲劳破坏伴随塑性变形） M-材料常数 N 0-循环基数 沈阳工业大学备课用纸 ?－N 疲劳曲线 机械设计简答题 第一章绪论 1.问：机器的基本组成要素是什么？ 答：机械零件 2.问：什么是零件？ 答：零件是组成机器的不可拆的基本单元，即制造的基本单元。 3.问：什么是通用零件？ 答：在各种机器中经常都能用到的零件，如：齿轮、螺钉等。 4.问：什么是专用零件？ 答：在特定类型的机器中才能用到的零件，如：涡轮机的叶片、内燃机曲轴等。 5.问：什么是部件？ 答：由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叫做部件，如减速器、离合器等。 6.问：什么是标准件？ 答：经过优选、简化、统一，并给以标准代号的零件和部件称为标准件。 7.问：什么是机械系统？ 答：由许多机器、装置、监控仪器等组成的大型工程系统，或由零件、部件等组成的机器（甚至机器中的局部）都可以看成是一个机械系统。 8.问：机械设计课程的主要研究对象是什么？ 答：本课程只研究在普通工作条件下一般参数的通用零件和部件。 第二章机械设计总论 1.问：一台完整的机器通常由哪些基本部分组成？ 答：原动机部分、执行部分和传动部分。 2.问：一般机器的设计程序通常由哪几个基本阶段构成？ 答：一部机器的设计程序基本上由计划阶段、方案设计阶段、技术设计阶段、技术文件编制阶段构成。 3.问：设计机器时应满足哪些基本要求？ 答：一般来说，需满足使用功能要求、经济性要求、劳动保护和环境保护要求、可靠性要求和其它专用要求。 4.问：机械零件主要有哪些失效形式？ 答：机械零件的主要失效形式有：整体折断、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等。 5.问：设计机械零件时应满足哪些基本要求？ 答：一般说来，大致有以下基本要求：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、质量小的要求和可靠性要求等。 机械零件的强度. 第一篇总论 第三章机械零件的强度 3-1 某材料的对称循环弯曲疲劳极限σ -1=180MPa，取循环基数N =5?106，m=9，试 求循环次数N分别为7000，2500，620000 次是时的有限寿命弯曲疲劳极限。 3-2 已知材料的力学性能为σS=260MPa，σ -1=170MPa，ψ σ=0.2,试绘制此材料的简化极 限应力线图（参看图3-3中的A’D’G’C）。3-3 一圆轴的轴肩尺寸为：D=72mm，d=62mm，r=3mm。材料为40CrNi，其强度极限σ B =900MPa，屈服极限σ S =750MPa，试计算轴 肩的弯曲有效应力集中系数k σ。 3-4 圆轴轴肩处的尺寸为：D=54mm，d=45mm，r=3mm。如用题3-2中的材料，设其强度极 限σ B =420MPa，试绘制此零件的简化极限应力线图。 3-5 如题3-4中危险截面上的平均应力σ m =20MPa，应力幅σ a =900MPa，试分别按：a） r=C；b）σ m =C，求出该截面的计算安全系 数S ca 。 第二篇联接 第五章螺纹联接和螺旋传动 5-1 分析比较普通螺纹、管螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹的特点，各举一例说明它们的应 用。 5-2 将承受轴向变载荷的联接螺栓的光杆部分做得细些有什么好处？ 5-3 分析活塞式空气压缩机气缸盖联接螺栓在工作时的受力变化情况，它的最大应力， 最小应力如何得出？当气缸内的最高压力 提高时，它的最大应力、最小应力将如何 变化？ 5-4 图5-49所示的底板螺栓组联接受外力F∑的作用。外力F∑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？ 第2章 机械零件的强度复习题参考答案 1．选择题 9-1 D ； 9-2 B ； 9-3 A ； 9-4 B ； 9-5 C ； 9-6 C ； 9-7 B ； 9-8 A ； 9-9 D ； 9-10 C ； 9-11 A ； 9-12 C ； 9-13 D ； 9-14 B ； 9-15 B ； 9-16 B ； 9-17 C ； 9-18 C ； 9-19 D ； 9-20 A ； 2．填空题 9-21应力集中 绝对尺寸 表面状态 9-22静载荷 变载荷 静应力 变应力 9-23 变 变 静 静 9-24 最大应力 最小应力 应力循环特性 9-25 对称循环 脉动循环 静 非对称循环 3．简答题 2-26．周期、应力副、平均应力均不改变的变应力称为稳定变应力，若其中之一变化称为非稳定变应力。 2-27．用一组材料相同的标准试件进行疲劳实验，当试件受无限次循环应力作用下而不发生疲劳破坏时的最大应力称作材料的疲劳极限，用r σ表示，r 为应力循环特征。 2-28．确定零件材料的破坏形式；确定零件、材料的极限应力；计算零件的安全系数。 2-29．分别计算两个单向稳定变应力的安全系数σS 和τS ，然后计算零件的计算安全系数ca S 。其强度条件为： 22τστ σS S S S S ca +=≥[ S ] 2-30．设法减小零件的应力集中，减小零件的绝对尺寸，对零件进行表面强化 4．分析计算题 2-31．解题要点： (1) 材料的简化极限应力线图如题2-31解图所示 5021002002 min max =-=+=σσσm MPa 150********min max =+=-=σσσa MPa 标出工作应力点M （100，150）如图所示。材料的极限应力点为M 1点，零件的破坏形式为疲劳破坏。 (2) 计算安全系数 25.0400 4002502200 1=-?=-=-σσσψσ 第三章 机械零件的强度计算 第0节 强度计算中的基本定义 一． 载荷 1. 按载荷性质分类： 1) 静载荷：大小方向不随时间变化或变化缓 慢的载荷。 2) 变载荷：大小和（或）方向随时间变化的 载荷。 2. 按使用情况分： 1) 公称载荷（名义载荷）： 按原动机或工作机的额定功率计算出的载荷。 2) 计算载荷：设计零件时所用到的载荷。 计算载荷与公称载荷的关系： F ca =kF n M ca =kM n T ca =kT n 3) 载荷系数：设计计算时，将额定载荷放大 的系数。 由原动机、工作机等条件确定。 二． 应力 2．按强度计算使用分 1) 工作应力：由计算载荷按力学公式求得的应力。 2) 计算应力：由强度理论求得的应力。 3) 极限应力：根据强度准则 、材料性质和 应力种类所选择的机械性能极限值σlim 。 4) 许用应力：等效应力允许达到的最大值。[σ]= σlim /[s σ] 稳定变应力 非稳定变应力 对称循环变应力 脉动应力 规律性非稳定变应力 随机性非稳定变应力 静应力 对称循环变应力 脉动应力 σ周期变应力 第1节 材料的疲劳特性 一． 疲劳曲线 1． 疲劳曲线 给定循环特征γ=σlim /σmax ，表示应力循 环次数N 与疲劳极限σγ的关系曲线称为疲 劳曲线（或σ-N ）。 2． 疲劳曲线方程 1) 方程中参数说明 a) 低硬度≤350HB ，N 0=107 高硬度>350HB ，N 0=25×107 b) 指数m ： c) 不同γ，σ-N 不同；γ越大，σ也越大。… 二、 限应力线图 1) 定义：同一材料，对于不同的循环特征进行试验， 求得疲劳极限，并将其绘在σm -σa 坐标系上，所得的曲线称为极限应力线图。 C N N m m N ==0γγσσr N N k m N N σσσγγ==0 m N N k N 0=整理： 即： 其中： N 0--循环基数 σγ--N 0时的疲劳极限 k N --寿命系数 用线性坐标表示的 疲劳曲线 N D 第三章 机械零件的强度 § 3 – 1 材料的疲劳特性 一、交变应力的描述 静应力，变应力 max ─最大应力； min ─最小应力 m ─平均应力； a ─应力幅值 2 min max σσσ+= m 2 min max σσσ-= a max min σσ= r r ─应力比（循环特性） 【注意】 1）已知任意两个参数，可确定其他三个参数。一般已 知 max ，r ； 2） max ， min 指代数值； a 为绝对值； 3）-1≤ r ≤ +1； a =0，r =+1，为静应力 r = -1 对称循环应力 r =0 脉动循环应力 r =1 静应力 σ－N 疲劳曲线 二、 疲劳曲线（σ-N 曲线） 1.材料的疲劳极限：σr N 在一定应力比为г的循环变应力作用下，应力循环N 次后，材料不发生疲劳破坏时，所能承受的最大应力σmax 。 2.疲劳寿命：N 材料疲劳失效前所经历的应力循环次数。 г不同或N 不同时，疲劳极限σrN 不同。即σrN 与r 、N 有关。疲劳强度计算中，就是以疲劳极限作为σlim 。 即σlim =σrN 。通过试验可得，疲劳极限σrN 与循环次数N 之间关系的曲线，如上图所示。 AB段曲线：N<103，计算零件强度时按静强度计算。（σrN≈σs） BC段曲线：103 机械设计习题及答案 第一篇总论 第一章绪论 一．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。 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_____＿_。 (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＿____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_____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____。 （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＿_＿＿。 (1) 屈服点(2）疲劳极限(3) 强度极 限 (4) 弹性极限 二．分析与思考题 2-１一台完整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？ 2-2 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？ 2-3 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? 2－4 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? 2-5 机械零件设计中选择材料的原则是什么? 2-6 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， 2－7 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 机械零件的强度 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】 沈阳工业大学备课用纸 第三章机械零件的强度 1.强度问题： 静应力强度：通常认为在机械零件整个工作寿命期间应力变化次数小于103的通用零件，均按静应力强度进行设计。 （材料力学范畴） 变应力强度：在变应力作用下，零件产生疲劳破坏。 2.疲劳破坏定义：金属材料试件在交变应力作用下，经过长时间的试 验而发生的破坏。 3.疲劳破坏的原因：材料内部的缺陷、加工过程中的刀痕或零件局部 的应力集中等导致产生了微观裂纹，称为裂纹源，在交变应力作用下，随着循环次数的增加，裂纹不断扩展，直至零件发生突然断裂。4.疲劳破坏的特征： 1）零件的最大应力在远小于静应力的强度极限时，就可能发生破坏； 2）即使是塑性材料，在没有明显的塑性变形下就可能发生突然的脆性断裂。 3)疲劳破坏是一个损伤累积的过程，有发展的过程，需要时间。 4) 疲劳断口分为两个区：疲劳区和脆性断裂区。 §3-1 材料的疲劳特性 一、应力的分类 1、静应力:大小和方向均不随时间改变,或者变化缓慢。 2、变应力:大小或方向随时间而变化。 1）稳定循环变应力: 以下各参数不随时间变化的变应力。 m─平均应力；a─应力幅值 max─最大应力；min─最小应力r ─应力比（循环特性） 描述规律性的交变应力可有5个参数， 但其中只有两个参数是独立的。 沈阳工业大学备课用纸 r = -1对称循环应r=0脉动循环应r=1静应力 2）非稳定循环变应力: 参数随时间变化的变应力。 （1）规律性非稳定变应力:参数按一定规律周期性变化的称为。 （2）随机变应力：随机变化的。 二、疲劳曲线 1、σ-N 曲线：应力比r 一定时，表示疲劳极限N γσ（最大应力）与 循环次数N 之间关系的曲线。典型的疲劳曲线如下图示： 大多数零件失效在C 点右侧区域,称高周疲劳区N>104 高周疲劳区以N 0为界分为两个区： 有限寿命区(CD)： N ＜N 0，循环次数N,对应的极限应力 N γσ 。 N γσ ——条件疲劳极限。 曲线方程为 m N N C γσ?= 曲线可分为AB BC CD D 右 四个区域。 其中： AB 区最大应力变化不大，可按静应力考虑。 BC:为低周疲劳（循环次数少）区。N<104。也称应变疲劳（疲劳破坏伴随塑性变形） M-材料常数 N 0-循环基数 沈阳工业大学备课用纸 －N 疲劳曲线 《机械基础》复习题及答案 一、名词解释 1.机械：机器、机械设备和机械工具的统称。 2.机器：是执行机械运动，变换机械运动方式或传递能量的装置。 3.机构：由若干零件组成，可在机械中转变并传递特定的机械运动。 4.构件：由若干零件组成，能独立完成某种运动的单元 5.零件：构成机械的最小单元，也是制造的最小单元。 6.标准件：是按国家标准(或部标准等) 大批量制造的常用零件。 7.自由构件的自由度数：自由构件三维空间运动，具有六个自由度。 8.约束：起限制作用的物体，称为约束物体，简称约束。 9.运动副：构件之间的接触和约束，称为运动副。 10.低副：两个构件之间为面接触形成的运动副。 11.高副：两个构件之间以点或线接触形成的运动副。 12.平衡：是指物体处于静止或作匀速直线运动的状态。 13.屈服极限：材料在屈服阶段，应力波动最低点对应的应力值，以σs表示。 14.强度极限：材料σ-ε曲线最高点对应的应力，也是试件断裂前的最大应力。 15.弹性变形：随着外力被撤消后而完全消失的变形。 16.塑性变形：外力被撤消后不能消失而残留下来的变形。 17.延伸率：δ=(l1-l)/l×100％，l为原标距长度，l1为断裂后标距长度。 18.断面收缩率：Ψ=(Ａ－Ａ1)/ Ａ×100％，Ａ为试件原面积，Ａ1为试件断口处面积。 19.工作应力：杆件在载荷作用下的实际应力。 20.许用应力：各种材料本身所能安全承受的最大应力。 21.安全系数：材料的极限应力与许用应力之比。 22.正应力：沿杆的轴线方向，即轴向应力。 23. 力矩：力与力臂的乘积称为力对点之矩，简称力矩。 24. 力偶：大小相等，方向相反，作用线互相平行的一对力，称为力偶 25. 内力：杆件受外力后，构件内部所引起的此部分与彼部分之间的相互作用力。 26. 轴力：横截面上的内力，其作用线沿杆件轴线。 27.应力：单位面积上的内力。 28.应变：ε=Δl/l，亦称相对变形，Δl为伸长(或缩短) ，l为原长。 29.合力投影定理：合力在坐标轴上的投影，等于平面汇交力系中各力在坐标轴上投影的代数和。 30.强度：构件抵抗破坏的能力。 31.刚度：构件抵抗弹性变形的能力。 32.稳定性：受压细长直杆，在载荷作用下保持其原有直线平衡状态的能力。 33.硬度：是指材料抵抗其他物体在表面压出凹陷印痕的能力。 34.冲击韧性：材料抵抗冲击破坏能力的指标。 35.弹性系数：材料抵抗弹性变形的能力。 36.虎克定律：在轴向拉伸(或压缩) 时，当杆横截面上的应力不超过某一限度时，杆的伸长(或缩短) Δl与轴力N及杆长l成正比，与横截面积Ａ成正比。 37.重心：整个物体的重力是物体每一部分重力的合力，合力的作用点，就是物体的重心。 38.拉(压)杆的强度条件：拉(压)杆的实际工作应力必须小于或等于材料的许用应力。 39.死点位置：当曲柄摇杆机构的连杆和从动件共线时，即为死点位置。 40.急回性质：平面连杆机构中的摇杆往复摆动时所需时间一般并不相同，要求返回空行程明显快于工作行程。 41.凸轮基圆：凸轮轮廓曲线的最小半径所作的圆。 42.间歇运动机构：指专用于产生从动件间歇运动的机构。 43.齿廓啮合基本定律：一对定速比传动齿轮的齿廓曲线的公法线始终与两轮的连心线交于定点。 44.节点：啮合线与两轮连心线的交点必是定点，即为节点。 第一章 1-1 机械的基本组成要素是什么？ 机械的基本组成要素是机械零件 1-2 什么是零件？什么是构件？什么是部件？试各举三个实例。 零件是组成机器的不可拆的基本单元，即制造的基本单元。如齿轮、轴、螺钉等。 构件是组成机器的运动的单元，可以是单一整体也可以是由几个零件组成的刚性结构，这些零件之间无相对运动。如内燃机的连杆、凸缘式联轴器、机械手的某一关节等。 部件是由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，如减速器、离合器、联轴器。 1-3 什么是通用零件？什么是专用零件？试各举三个实例。 通用零件在各种机器中经常都能用到的零件，如：齿轮、螺钉、轴等。 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、内燃机曲轴、减速器的箱体等。 第二章 2-1 以台完整的机器通常由哪些基本部分组成？各部分的作用是什么？ 一台完整的机器通常由原动机、执行部分和传动部分三个基本部分组成。 原动机是驱动整部机器以完成预定功能的动力源； 执行部分用来完成机器的预定功能； 传动部分是将原动机的运动形式、运动及动力参数转变为执行部分所需的运动形式、运动及动力参数。 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？ 设计机器应满足使用功能要求、经济性要求、劳动保护要求、可靠性要求及其它专用要求。 设计机械零件应满足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、质量小的要求和可靠性要求。 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？ 机械零件常见的失效形式：整体断裂、过大的残余变形、零件的表面破坏以及破坏正常工作条件引起的失效等。 常用的计算准则主要有强度准则、刚度准则、寿命准则、振动稳定性准则和可靠性准则。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？ 强度要求为确保零件不发生断裂破坏或过大的塑性变形。强度条件为σ<[σ]。 提高机械零件的强度，可以采取：a、采用强度高的材料，使零件具有足够的截面尺寸； b、合理地设计零件的截面形状，增大截面的惯性矩； c、采用热处理和化学处理方法，提高材料的力学性能； d、提高运动零件的制造精度，降低工作时的动载荷； e、合理配置零件的位置，降低作用于零件上的载荷等。 2-5 什么是零件的刚度要求？刚度要求是如何表示的？提高零件刚度的措施有哪些？ 刚度要求是零件在工作时所产生的弹性变形不超过允许的限度。 刚度条件： y≤[y] θ≤[θ] ψ≤[ψ] 式中，y、θ、ψ 分别是零件工作时的挠度、转角和扭角；[y] 、[θ] 、[ψ] 分别是相应的许用挠度、转角和扭角。 提高零件刚度的措施： 提高零件整体变形刚度的措施：增大零件截面尺寸或增大截面惯性矩；缩短支承跨距或 机械专业试题 部门：姓名：工种：成绩： 一、填空题： 1、常用图线的种类有粗实线、细实线、虚线、 点划线、双点划线。 2、位置公差是指关联要素的位置对其基准所允许的变动量。位置公差项目有平行度、垂直度、倾斜度、同轴度、对称度、位置度、圆跳动和全跳动。 3、形状公差项目有直线度、平面度、圆度、圆柱度、线轮廓度、面轮廓度六种。 4、螺纹六要素是指牙型、外径、螺距（导程）、头数、精度和旋转方向。 5、测量调整圆锥滚子轴承的轴向游隙常用的方法是压铅丝法。 6、轴承内径与轴的配合采用基孔制，而轴承外径与轴承座配合采用基轴制。 7、1/50mm游标卡尺，副尺上的50格总长度为49mm。 8、碳钢按含碳量可分为低碳钢、中碳钢、高碳钢，其中45钢是指平均含碳量为0.5%，属中碳钢。 9、根据碳在铸铁中的存在形态不同，铸铁的组织、性能也不同，通常可分为白口铸铁、灰铸铁、可锻铸铁及球墨铸铁。 10、常见的液压泵有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵。 11、轮齿的失效形式主要有轮齿折断、齿面磨损、齿面点蚀齿面胶合、齿面塑性变形。 12、金属材料在外力作用下，所呈现出来的性能，称为机械性能。主要包括强度、弹性、塑性、硬度、韧性、疲劳强度。 13、常用的热处理方法有退火、正火、淬火、回火、表面热处理和化学热处 理。 14、选择配合基准时要优先选择基孔制。 15、润滑油的粘度一般随温度升高而降低，随温度下降而增高，这种性能叫做粘温特性。 16、机械设备的有形磨损可分为粘着磨损、表面疲劳磨损、磨粒磨损和腐蚀磨损等，磨损常以复合形式出现。 17、机械零件正常工作时，有形磨擦的过程一般分为三个阶段，第一阶段为跑合磨损阶段，第二阶段为稳定磨损阶段，第三阶段为剧烈磨损阶段。18、常见的机械传动包括带传动、链轮传动、齿轮传动、蜗杆传动和螺旋传动等。 19、滚动轴承基本代号（除滚针轴承外，由轴承类型代号、尺寸系列代号、内径代号构成。 20、金属的机械性能主要包括：弹性、塑性、强度、硬度、冲击韧性和疲劳强度等。 21、液压系统由：动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件、工作介质组成。 22、常说低碳钢，其含碳量为小于0.25%的钢，中碳钢含碳量在0.25-0.60%之间的钢，高碳钢含量大于0.60%的钢。 23、弹簧的主要功用是：缓和冲击，吸收振动，控制运动，储存能量和测量力或力矩。 24、低碳钢在拉伸过程中，发生弹性变形、屈服、均匀塑性变形及断裂5个阶段。 25、齿轮常见的失效形式有：齿轮折断，齿面磨损，齿面点蚀，齿面胶合及齿面塑性变形。 第三章 机械零件的强度 1.何谓静应力、变应力？静载荷能否产生变应力？作用在机械零件中的应力有哪几种类型？ 2. 何谓材料的疲劳极限、疲劳曲线？指出疲劳曲线的有限寿命区和无限寿命区，并写出有限寿命区疲劳曲线方程，材料试件的有限寿命疲劳极限σrN 如何计算？说明寿命系数K N 的意义。 3. 影响机械零件疲劳强度的主要因素有哪些？零件的简化极限应力图与材料试件的简化极限应力图一样吗？有何不同？ 4. 举例说明哪些零件工作应力的变化规律符合：a) r =常数；b) σm =常数；c) σmin =常数。 5. 两个零件以点、线接触时应按何种强度进行计算？若为面接触时（如平键联接），又应按何种强度进行计算？零件的截面形状一定，当截面尺寸增大时，其疲劳极限值将如何变化？ 6. 表面接触疲劳点蚀是如何产生的？根据赫兹公式（Hertz ），接触带上的最大接触应力应如何计算？说明赫兹公式中各参数的含义。 7. 某机械零件，疲劳极限1285MPa σ-=，若其7010=N ，m =6，当应力循环次数分别为41105.2?=N ，5 2102?=N 时，求寿命系数N K 各为多少？疲劳极限又各为多少？ 8. 有一机械零件，其1390MPa σ-=，0600MPa σ=，600MPa s σ=，σ 2.5K =，求：(1)材料常数σψ； (2)画出零件的极限应力线图； (3)设工作应力为a 200MPa σ=，m 300MPa σ=，r ＝常数，试求安全系数ca S 。 9. 某合金钢制造的零件，其材料性能为：s 800MPa σ=,1450MPa σ-=,σ0.3ψ=。已知工作应力为min 80MPa σ=-，max 280MPa σ=，应力变化规律为r =常数，弯曲疲劳极限的综合影响系数σ 1.62K =。若许用安全系数是 [S ] =1.3，并按无限寿命考虑，试校核该零件是否安全。 10. 有一钢制转轴，其危险截面上对称循环弯曲应力在单位时间t 内的变化如题10图.所示，总工作时间300h ，转速n 为150r/min 。若零件材料的疲劳极限1280MPa σ-=，应力集中系数σ2K =，7010=N ，m ＝9，求此零件的安全系数ca S 。机械设计复习题-标准答案
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