机械设计总论习题
机械设计计算题
第一章机械设计总论习题四、计算题：1、某钢制零件材料性能为，，，受单向稳定循环变应力，危险剖面的综合影响系数，寿命系数。
（1）若工作应力按常数的规律变化，问该零件首先发生疲劳破坏，还是塑性变形？（2）若工作应力按应力比（循环特性）常数规律变化，问在什么范围内零件首先发生疲劳破坏？（图解法、解析法均可）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、零件材料的机械性能为：，，，综合影响系数，零件工作的最大应力，最小应力，加载方式为（常数）。
求：（1）按比例绘制该零件的极限应力线图，并在图中标出该零件的工作应力点和其相应的极限应力点；（2）根据极限应力线图，判断该零件将可能发生何种破坏；（3）若该零件的设计安全系数，用计算法验算其是否安全。
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、在图示零件的极限应力线图中，零件的工作应力位于点，在零件的加载过程中，可能发生哪种失效？若应力循环特性等于常数，应按什么方式进行强度计算？3、解：可能发生疲劳失效。
时，应按疲劳进行强度计算；4、已知45钢经调质后的机械性能为：强度限，屈服限，疲劳限，材料的等效系数。
（1）材料的基氏极限应力线图如图示，试求材料的脉动循环疲劳极限；（2）疲劳强度综合影响系数，试作出零件的极限应力线；（3）若某零件所受的最大应力，循环特性系数，试求工作应力点的坐标和的位置。
4、解：（1）（2）零件的极限应力线为。
（3）；；5、合金钢对称循环疲劳极限，屈服极限，。
试：（1）绘制此材料的简化极限应力图；（2）求时的、值。
5、解：（1），作材料的简化极限应力图。
（2），；；由和得：，图中：第二章 螺纹联接与螺旋传动 五、计算题1、一悬臂梁由四个普通螺栓联接固定于立墙上的两个夹板间，如图所示，已知载荷P=1000N ，螺栓布局和相关尺寸如图示，试选择螺栓直径d 。
机械设计习题集(全)
A 硬度 B 强度 C 刚度 D 工艺性
2-2 因为钢材的种类和热处理对弹性模量影响甚小，欲采用合金钢和热处理来提高零件的
( )并无实效。
A 硬度 B 强度 C 刚度 D 工艺性
2-3 静应力的循环特性 r=( )。
A -1 B 0 C 0.5 D 1
2-4 改变轴的支承位置时，轴的刚度( )。
A 增大 B 减小 C 不变 D 可能增大也可能减小
σe为____。
(A) 0.17 (B) 0.24 (C) 0.27 (D) 0.37
3-13 一零件由 20Cr制成,已知对称循环许用应力[σ -1]=95Mpaf零件的等效系数ψ σe=0.2.则脉 动循环许用应力[σ 0]为_____MPa. (A) 79.2 (B) 950 (C) 158.3 (D) 380
(A) 4.27 (B) 2.89 (C) 2.598 (D) 1.76
3-16 若材料疲劳曲线的指数m=9，则以对称循环应力σ 1 =500MPa作用于零件N1=104次以后，
它所造成的疲劳损伤，相当于应力σ 2 =450MPa作用于零件_____次。
(A) 0.39×104
(B) 1.46×104
数为____次。 (A) 6.25×105
(B) 9.34×104
(C) 1.09×104
(D) 4.52×104
3-20 在应力变化过程中，如果周期、应力幅和平均应力有一个不相等，则称为( )． A 稳定变应力 B 非稳定变应力 C 脉动循环变应力 D 非对称循环变应力
3-21 对于受循环变应力作用的零件，影响其疲劳破坏的主要因素是( )。
问答题
3-33 疲劳曲线和极限应力图在表示材料极限应力方面的主要区别是什么?
《机械设计》习题集
《机械设计》习题集第一章绪论分析与思考题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。
1-4 机械设计课程研究的内容是什么第二章机械设计总论分析与思考题2-1 一台完整的机器通常哪些基本部分组成各部分的作用是什么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 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2-4 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2-5 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 2-6 零件在什么情况下会发生共振如何改变零件的固有频率2-7 什么是可靠性设计它与常规设计有何不同零件可靠度的定义是什么 2-8 机械零件设计中选择材料的原则是什么2-9 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， 65Mn，45，Q235，40Cr，20CrMnTi，ZCuSnl0Pb5。
2-10 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一、选择与填空题3-1 零件表面的强化处理方法有_________________、___________________、_________________等。
3-2 零件的截面形状一定，当截面尺寸增大时，其疲劳极限值将随之____________。
(1)增高(2)不变(3)降低3-3 机械零件受载时，在_____________________处产生应力集中，应力集中的程度通常随材料强度的增大而___________________。
3-4 在载荷和几何形状相同的情况下，钢制零件间的接触应力_____________铸铁零件间的接触应力。
3-5 两零件的材料和几何尺寸都不相同，以曲面接触受载时，两者的接触应力值__________。
机械设计习题1234解答----总论
润滑油中极性分子与金属表面吸附形成一层边界油膜
9. 润滑油油性是指 _____________________ ；
极压性是指 ________________________________.
润滑油中加入含硫、氯、磷的有机极性化合物后，油中 极性分子在金属表面生成抗磨损、耐高压的化学反应边 界膜的性能，它在重载、高速、高温条件下，可改善边 界 润滑性能.
④ 2.30
二. 填空题
min /max = -1
_________ .
1. -1代表变应力,其中 -1代表
对称循环 跑合
磨合 2.按一个零件的磨损过程，磨损可分为______磨损， 剧烈 磨损三个阶段; 稳定 磨损，________ ______
在设计使用时，应力求__________________
一圆轴的轴肩尺寸为：D=72mm，d=62mm，r=3mm.材 料为40CrNi，其强度极限为B=900MPa，屈服极限s = 750MPa.试计算轴肩的弯曲有效应力集中系数 解：
k .
k 1 q ( 1)
1.由附图3-1经插值得钢材的敏感系数q
q 0.89
2.理论应力集中系数
⑤ 建立压力润滑油膜
12. 采用含有油性和极压添加剂的润滑剂，主要是 ① 为了减少_____.
① 粘附磨损;
② 磨粒磨损 ;
③减轻摩擦副的表面疲劳磨损，下列措施中 ② 是不合理的. ____ ① 增大润滑油粘度; ② 提高相对滑动速度;
③ 提高表面硬度;
10. 为了在金属表面形成一层保护膜以减轻磨损, ③② 应在润滑油中加入_____.
① 抗氧化剂;
② 极压添加剂 ;
机械设计总论及螺纹连接-答案
《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。
机械设计作业集及答案(南昌航空大学)
。
A. 止动垫片 B.对顶螺母
C.串联钢丝
D.开口销
14. 在下列具有相同公称直径和螺距并采用相同配对材料的螺旋付中，传动效率最高的是
螺旋副。
A. 单线矩形
B. 单线梯形
C. 双线矩形
D. 双线梯形
15. 键联接的主要用途是使轴与轮毂之间
。
A. 沿轴向固定并传递轴向力
B. 沿轴向可作相对滑动并具有导向作用
。
A. 拉力
B. 扭矩
C. 压力
D. 拉力和
扭矩
6. 采用普通螺栓联接凸缘联轴器，在传递扭距时，
。
A. 螺栓的横截面受剪
B. 螺栓与螺栓孔配合面受挤压
C. 螺栓同时受挤压和剪切
D. 螺栓受拉伸和扭转作用
7. 当 两 个 被 联 接 件 之 一 太 厚 ， 不 易 制 成 通 孔 ， 且 联 接 不 需 经 常 拆 卸 时 ， 往 往 采
C. 沿周向固定并传递扭矩
D. 安装与拆卸方便
16. 设计键联接时，键的截面尺寸 b h ，通常根据
按标准选择。
A. 所传递转矩的大小 B. 所传递功率的大小 C. 轮毂的长度 D. 轴的直径
17. 楔键联接的主要缺点是
。
A. 键的斜面加工困难
B. 键安装时易损坏
C. 键楔紧后在轮毂中产生初应力
D. 轴和轴上零件对中性差
3. 螺纹的牙型角为 α，牙型半角为 β，升角为 λ，螺纹副当量摩擦角为 V ，则螺纹副自锁
条件是
。
A．λ≤β
B. β ≤ r
C. α ≤ V
4. 下列四种螺纹中，自锁性能最好的是
D. λ ≤ V
。
A．粗牙普通螺纹
第2章 机械设计总论
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___________。
机械设计习题（1）
机械设计习题机械设计总论习题1-1、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?1-2 、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?1-3 、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?1-4、机械的现代设计方法与传统设计方法有哪些主要区别?零件的强度习题2-1、已知循环特性r=0.125, σm= -225MPa,求σmax、、σmin、σa。
2-2、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?2-3、在单向稳定变应力下工作的零件，如何确定其极限应力?2-4、疲劳损伤线性累积假说的含义是什么?写出其数学表达式。
摩擦、磨损及润滑习题3-1、机械中有几种摩擦？各有何特点？3-2、磨损过程分为几个阶段？怎样跑合可以延长零件的寿命？3-3、边界摩擦的特征为摩擦表面间形成一层很薄的边界膜，问有几种边界膜？它们之间的区别是什么？3-4、获得流体动压润滑的基本条件是什么？螺栓联接与螺旋传动习题5-1 如图所示的底板螺栓组联接爱外力FΞ的作用。
外力FΞ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？题5-1图5-2题目：图示刚性联轴器取4个M16小六角头铰制孔用螺栓，螺栓材料为45钢，受剪面处螺栓直径为φ17mm，其许用最大扭矩T=1.5kN·m（设为静载荷），试校核其强度。
联轴器材料HT250。
图5-2图5-3：上题的刚性联轴器中，若采用M16受拉螺栓，靠两半联轴器的接合面间产生的摩擦力来传递扭矩，螺栓材料为45钢，接合面间的摩擦系数f=0.16，安装时不控制预紧力，试决定螺栓数（螺栓数应为双数）。
5-4、如图，缸径D=500mm，蒸汽压力p=1.2MPa，螺栓分布圆直径D0=640mm。
为保证气密性要求，螺栓间距不得大于150mm。
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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2
1/300mm 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 σ
2. 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_____。
Ａ．b σ；Ｂ．S σ；Ｃ．0σ；Ｄ．1-σ
4. 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
5. 当三个相同的零件甲、乙、丙承受的max σ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____。
6. 一等截面直杆，其直径d=15mm ，受静拉力F=40kN ，材料为35＃钢，
2/540mm N B =σ，2/320mm N S =σ，则该杆的工作安全系数Ｓ为___。
Ａ．2.38；Ｂ．1.69；Ｃ．1.49；Ｄ．1.41
7. 零件表面经淬火、氮化、喷丸、滚子碾压等处理后，其疲劳强度____。
Ａ．增高； Ｂ．不变； Ｃ．降低；Ｄ．增高或降低视处理方法而定
8. 两相对滑动的接触表面，依靠吸附油膜进行润滑的摩擦状态称为_____。
Ａ．干摩擦；Ｂ．边界摩擦；Ｃ．混合摩擦；Ｄ．液体摩擦
9. 减少磨损的一般方法有很多种，其中____是错误的。
Ａ．选择合适的材料组合；Ｂ．生成表面膜；Ｃ．改滑动摩擦为滚动摩擦；Ｄ．增加表面粗糙度；Ｅ．建立压力润滑油膜
10. 各种油杯中，____可用于脂润滑。
Ａ．针阀油杯；Ｂ．油绳式油杯；Ｃ．旋盖式油杯
11. 零件表面在混合润滑状态时的摩擦系数比液体润滑状态时的摩擦系数__。
Ａ．大；Ｂ．小；Ｃ．可能大，可能小；Ｄ．相等。
12. 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
13. 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。
14. 摩擦副接触面间的润滑状态判据参数膜厚比λ值为___时，为混合润滑状态；λ值
为___时，可达到流体润滑状态。
Ａ．0.25； Ｂ．1.0； Ｃ．5.2； Ｄ．0.35
15.
解答
1. 解题要点：
１）转动心轴只承受弯矩，其应力循环特性r=-1，即对称循环变应力；
２）题中所给的是材料的极限应力线图，零件的极限应力线的纵坐标值除以综合影响系
数，下移后得到的疲劳极限应力线。
解：
21
1/7.1865
.1280mm N K e ===--σσσ
7.1110
7.186max max lim ≈='==σσσσca S 2. 解题要点：
１）斜齿轮轴上既承受弯矩，又承受扭矩，为转轴，所以轴上各点应力循环特性
r=常数，Ｃ、Ｄ两点对应的极限应力点分别是ＯＣ，ＯＤ与极限应力线的交点
D C '',。
２）r=常数时，ＯＡＢ区域内工作应力点的失效形式为疲劳失效，ＯＢＥ区域内工
作应力点的失效形式为屈服失效，其极限应力均为s σ。
如图示Ｃ点和Ｄ点所对应的极限应力点分别为D C '',。
Ｃ点会出现屈服失效（塑性变形），Ｄ点会出现疲劳失效。
填空：
1.最小应力与最大应力；
2.疲劳曲线(N -σ曲线)，C N N m r m rN ==0σσ；
3. 387.5；
4.粘附磨损、磨粒磨损、疲劳磨损和腐蚀磨损等；
5.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；
选择题：
1.C;
2.C;
3.B;
4.C;
5.丙;
6.D;
7.A;
8.B;
9.D; 10.C; 11.A;
12.D; 13.C; 14.B;C;
45钢经调质后的性能为702110,9,/300===-N m mm N σ，以此材料作试件进行试验，先以对称循环变应力21/500mm N =σ作用。