现代机械设计方法(答案解析)
机械设计课后习题答案及解析
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
《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。
(完整版)机械设计课后习题答案
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。
机械设计基础部分例题答案讲解
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。
机械设计基础试题和答案和解析
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。
第五版机械设计课后答案解析[完整版]
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-62.577
-65.797
0
-83.333
-83.333
-83.333
-83.333
总转角
240°
255°
270°
285°
300°
315°
330°
345°
位移 (mm)
15
8.438
3.75
0.938
0
0
0
0
速度 (mm/s)
-100
-75
-50
-25
0
0
0
0
加速度（ mm/s 2 ）
计算可得：
或：
代入公式（ 2-3 ）′，可知
题 2-6解：因为本题属于设计题，只要步骤正确，答案不唯一。这里给出基本的作图步骤，不
给出具体数值答案。作图步骤如下（见图 2.18 ）：
（ 1 ）求 ， ；并确定比例尺 。
（ 2 ）作 ， 。（即摇杆的两极限位置）
（ 3 ）以 为底作直角三角形 ， ， 。
总转角
0°
15°
30°
45°
60°
75°
90°
105°
位移 (mm)
0
0.734
2.865
6.183
10.365
15
19.635
23.817
速度 (mm/s)
0
19.416
36.931
50.832
59.757
62.832
59.757
50.832
加速度（ mm/s 2 ）
65.797
62.577
53.231
机械设计课后习题答案
1-1至1-4解机构运动简图如下图所示。
机械设计终极版（有答案）
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。
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对称性、奇异性、分块性质
2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ5
五、 1.
2.
最优化设计 某工厂生产一批金属工具箱，要求工具箱的体积为 0.5M2，高度不低于 0.8M，试 写出耗费金属板面积为最小的优化设计数学模型。 解：设金属箱的高度为 x 那么 0.8*x=0.5 得出 x=0.625m。 一薄铁板宽 20cm。现欲将其两边折起支撑一个具有梯形断面的槽板，试写出如何 确定梯形侧边长度及底角角度可获得槽板的梯形断面面积最大的优化设计数学模 型。
一、 1. 2.
3.
二、 1. 2. 3.
绪论 设计活动的特征有哪些？ 时空性、物质性、需求性、创造性、过程性 试比较传统设计和现代设计的区别？ 传统设计师静态的、经验的、手工的方法，在设计过程中被动地分析产品的性能； 而传统设计师动态的、科学的、计算机化的方法，在设计过程中可以做到主动地设 计产品参数。 简述现代设计方法的主要内容和基本特点。 主要内容：设计理论是对产品设计原理和机理的科学总结。设计方法是使产品满足 设计要求以及判断产品是否满足设计原则的依据。 现代设计方法主要内容：设计方法学、计算机设计、有限元法、优化设计、可靠性 设计 基本特点：程式性、创造性、系统性、最优性、综合性、数字性 设计方法学 设计过程包括哪几个阶段？ 计划阶段、设计阶段、样机试制阶段、批量生产阶段、销售阶段 常用的创造性技法有哪些？ 智力激励法、提问追溯法、联想类推法、组合创新法、反向探求法及系统搜索法 6 类 运用功能分析法进行系统原理方案设计的主要步骤有哪些？
4. 白炽灯的功率为其主要技术参数。现在要求在 10~100W 之间按几何级数分级设计 六种型号。试确定其功率系列（将计算值按 0.5 圆整） 解：
四、 有限单元法 1. 试简述有限单元法的主要思路、具体步骤及其依据。 核心思想：将复杂结构分解成形状简单、便于方程描述的规则单元，列出方程组求 解 基本思路： “分”：用有限个规则单元代替原来的各种各样的连续系统，并用近似方程对每个 单元的行为加以描述。 “和”：根据一定的规则，把关于单元的方程组合起来构成方程组，并引入外载及 约束条件进行求解。 三个步骤：结构的离散化、单元分析、整体分析 2. 单元刚度矩阵的物理意义是什么，具有哪些主要特征？ 单元刚度矩阵表示了单元抵抗变形的能力，即表示了节点位移与节点力之间的关 系。
R(500) 该批电子器件工作到 1000h 的不可靠度或失效概率：
R(1000)
2. 例 6.2
5/5
三、 1.
相似理论及相似设计方法 相似三定理的内容和用途各是什么？ 相似定理是用来判断两个现象相似的充分必要条件及其所应遵循的法则 内容： 第一定律：对于彼此相似的现象，其相似指标为 1，相似判据为一个不变量； 第二定律：某个现象的物理量总数为 n，量纲独立的物理量总数为 k，则该现象相
1/5
似准则的个数为 n-k，且描述该现象各个物理量之间的关系可表示为相似准则π1， π2，，，，，，πn-k 之间的关系，即
3/5
5. 试确定函数 f（x）=3x2-8x+9 的初始搜索单峰区间。设给定的初始点 x(0)=0,初始步 长 h0=1.
6. 试用黄金分割法求函数 f（x）=x(x+2)的极小点，设初始单峰区间为[-3，5]，迭 代要求计算精度ε=0.1。
4/5
六、 1.
可靠性设计 例 6.1 某批电子器件有 1000 个，开始工作至 500h 内有 100 个失效，工作至 1000h 共 500 个失效，试求该批电子器件工作到 500h 的可靠度，以及工作到 1000h 的不 可靠度。 解：由已知条件可知：N=1000，n（500）=100，n（1000）=500. 所以该批电子器件工作到 500h 的可靠度：
3. 已知一跨距为 l、截面为矩形的简支梁，其材料密度为ρ，容许弯曲应力为【σw】， 容许挠度为【f】，在梁的中点作用一集中载荷 P，梁的截面宽度 b 不得小于 bmin， 现对此梁进行优化设计使其质量最轻，试写出该优化设计的数学模型。
4. 试求目标函数 f（x1，x2）=x12+x1x2+x22-60x1-3x2 的无约束极值点，并判断是极大点 还是极小点？