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第一章 绪论

一、选择题

1-1、《机械设计》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 二、分析与思考题

1-1、机器、机构与机械有何不同?

1-2、人们常说的机械含义是什么?机器和机构各指的是什么?指出下列设备中哪些是机器,哪些是机构。铣床,柴油机,龙门刨床,机械钟,机械手表,机械式计算装置,汽车和拖拉机等。

1-3、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。联轴器,减速器,齿轮,弹簧,凸轮机构中的凸轮、键和轴的装配体。 1-4、什么是通用零件?什么是专用零件?试各举三个实例。

1-5 、什么是标准件?下列零件中哪些是标准件。减速器中的滚动轴承,自行车的链条,摩擦离合器的摩擦片,车床上的普通V带,发动机的活塞、活塞环,曲轴轴瓦等。

第二章 机械设计总论

一、选择题

1-1、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 1-2、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 1-3、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 1-4、机械零件的强度条件可以写成___________。

(1)σ≤[σ],τ≤[τ]或Sσ≤[S]σ,Sτ≤[S]τ (2) σ≥[σ],τ≥[τ]或Sσ≥[S]σ,Sτ≥[S]τ (3) σ≤[σ],τ≤[τ]或Sσ≥[S]σ,Sτ≥[S]τ (4) σ≥[σ],τ≥[τ]或Sσ≤[S]σ,Sτ≤[S]τ

式中σ、τ是危险截面处的最大应力;[σ]、[τ]是许用应力;Sσ、Sτ是危险截面处的实际安全系数;[S]σ、[S]τ分别为正应力和切应力时的许用安全系数。

1-5、一直径d=18mm的等截面直杆,杆长为800mm,受静拉力F=36kN,杆材料的屈服点σs=360MPa,取许用安全系数[S]σ=1.8,则该杆的强度___________。 (1)不足 (2)刚好满足要求 (3)足够

1-6、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

1-1、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?

1-2、设计机器的方法大体上有几种?它们各有什么特点?近年来机械设计方法有哪些新发展?

1-3、设计机器的一般程序如何?其主要内容是什么?

1-4、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?分析下列机械零件应满足的基本要求是什么。电动机轴,普通减速器中的齿轮轴,起重机吊钩,精密机床主轴,气门弹簧,农业机械中的拉曳链。联合收割机中的普通V带。

1-5、产品的技术评价常用什么方法进行?用什么指标来表示评价的结果?产品的经济评价通常计算什么内容?用什么指标来表示?

1-6、提高产品的技术经济价值的主要措施有哪些?

1-7、机械零件的计算可分为哪两种?它们大致可包含哪些内容?

1-8、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?试举例说明。 1-9、什么是标准化、系列化、通用化?机械设计中为什么要实行三化?请举出几个标准化、系列化与通用化的零部件的例子。 1-10、机械零件设计的一般步骤如何?

1-11、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? 1-12、什么是零件的工作能力?什么是零件的承载能力?

1-13、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? 1-14、什么是机械零件的振动和共振?如何避免零件产生共振? 1-15、什么是可靠性?什么是可靠度?为什么要对零件进行可靠性计算?

第三章 机械零件的疲劳强度设计

一、选择题

3-1、45钢的持久疲劳极限σ-1=270MPa,,设疲劳曲线方程的幂指数m=9,应力循环基数N0=5×106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、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

3-3、零件表面经淬火、渗氮、喷丸、滚子碾压等处理后,其疲劳强度____________。

(1)增高 (2)降低 (3)不变 (4)增高或降低视处理方法而定 3-4、影响零件疲劳强度的综合影响系数KσD或KτD与____________等因素有关。

(1)零件的应力集中、加工方法、过载

(2)零件的应力循环特性、应力集中、加载状态 (3)零件的表面状态、绝对尺寸、应力集中 (4)零件的材料、热处理方法、绝对尺寸。

3-5、已知零件的极限应力σr=200MPa,许用安全系数[S]=2,影响零件疲劳强度的系数为Kσ=1.2,εσ=0.83,βσ=0.90。则许用应力为[σr]___________MPa。 (1)160.6 (2)106.7 (3)62.25 (4)110.7

3-6、绘制设计零件的σm-σa极限应力简图时,所必须的已知数据是___________。 (1)σ-1,σ0,σs, Kσ (2)σ-1,σ0,σs, KσD

(3)σ-1,σs, ψσ, Kσ (4)σ-1,σ0,ψσ, KσD

3-7已知45钢调制后的力学性能为:σb=620MPa,σs=350MPa,σ-1=280MPa,σ0=450MPa。则ψσ为__________。

(1)1.6 (2)2.2 (3)0.24 (4)0.26

3-8、若材料疲劳曲线方程的幂指数m=9,则以对称循环应力σ1=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σ2=450MPa作用于零件__________次。

(1)0.39×104 (2)1.46×104 (3)2.58×104 (4)7.45×104

3-9、45钢经调制后的疲劳极限σ-1=300MPa,应力循环基数N0=5×106次,疲劳曲线方程的幂指数m=9,若用此材料做成的试件进行试验,以对称循环应力σ1=450MPa作用104次,σ2=400MPa作用2×104次。则工作安全系数为__________。

(1)1.14 (2)1.25 (3)1.47 (4)1.65 二、分析与思考题

3-1、机械零件疲劳强度的计算方法有哪两种?其计算准则各是什么? 3-2、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?

3-3、在一定的应力比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?

3-4、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?

3-5、按疲劳曲线(σ-N)设计零件时,适用的条件是什么?当循环次数N<104时,(σ-N)曲线是否适用?为什么?在这种情况下应如何处理?

3-6、试区分金属材料的几种应力极限:σb、σs、σ-1、σ0和σr。在零件设计中确定许用应力时,应当怎样根据具体工作情况选取这些应力极限?它们之间的关系有哪些经验公式? 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? 3-8、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? 3-9、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?

怎样进行在规律性非稳定变应力下的零件强度计算?

3-10、在极限应力简图上,对各种加载情况(即r=常数、σm=常数、σmin=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。

3-11、试推导出σmin=常数或σm=常数时安全系数的计算公式,并比较r=常数和上述两种情况下安全系数计算公式的区别(可代入一些具体数字进行比较)。

3-12、求单向应力状态下的安全系数时,在什么情况下需要验算屈服强度安全系数?为什么?怎样验算?

3-13、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?

三、设计计算题

3-1、如图所示某旋转轴受径向载荷F=12kN作用,已知跨距L=1.6m,直径d=55mm,轴的角速度为ω,求中间截面上A点的应力随时间变化的表达式,并求A点的σmax、σmin、σa和σm。

3-2一内燃机中的活塞连杆,当气缸发火时,此连杆受压应力σmax=-150MPa,当气缸进气开始时,连杆承受拉应力σmin=50MPa,试求:(1)该连杆的平均应力σm、应力幅σa和应力比r;(2)绘出连杆的应力随时间而变化的简图。

3-3、题3-53中如载荷F在25~85kN之间做周期性的变化,材料改为20CrMnTi,其力学性能为σs=835MPa,σ-1=345MPa,σ0=615MPa。危险截面上的疲劳缺口系数Kσ=1.45,尺寸系数εσ=0.75,表面状态系数βσ=0.9,按无限寿命考虑。试画出σm-σa极限应力图,并用图解法和解析法确定安全系数Sσ。

3-4一阶梯轴轴肩处的尺寸为D=60mm,d=50mm,r=4mm,如材料的力学性能为:σb=650MPa,σs=360MPa,σ-1=200MPa,σ0=320MPa。试绘制此零件的简化极限应力线图。 3-5、一零件用合金钢制成,其危险截面上的最大工作应力σmax=250MPa,最小工作应力σmin=-50MPa,该截面处的疲劳缺口系数Kσ=1.32,尺寸系数εσ=0.85,表面状态系数βσ=0.9。该合金钢的力学性能为:σb=900MPa,σs=800MPa,σ-1=440MPa,σ0=720MPa。要求:(1)按比例绘制零件的简化极限应力简图;(2)按r=c求与工作应力点相对应的极限应力幅σa',极限平均应力σm'和极限应力σmax';(3)按r=c校核此零件危险截面上的安全系数Sσ。

3-6、齿轮减速器的输出轴受稳定载荷作用,单向运转,已知某截面上受弯矩M=2500N·m,转矩T=5000N·m,轴向力Fa=75kN,轴的材料为合金钢,σ-1=450MPa,τ-1=260MPa,σ0=450MPa,τ0=495MPa,该截面的直径d=60mm,疲劳缺口系数Kσ=1.9,Kτ=1.6,尺寸系数为εσ=0.84,ετ=0.78,表面状态系数βσ=βτ=0.85,试求该轴在此截面处的安全系数。计算时扭转剪应力按脉动循环规律变化,并设N>N0,即按无限寿命计算。

第四章 摩擦、磨损和润滑

一、选择题