机械设计课程习题集 （填空、简答、计算题部分）（第一章~第五章） 第一章 机械设计概论 填空题 1-1 大多数机器都由( )、( )、( )三部分组成。 1-2 机械设计课程研究的对象是( )，研究的目的是( )。 1-3 进行机器设计时，除了要满足使用和经济方面的要求外，还要满足( )和( )方面的要求。 问答题 1-4 写出下列标准代号的中文名称：GB JB ISO 1-5 解释下列名词： 零件 构件 通用零件 专用零件 1-6 简述机器和机械零件的设计过程。 1-7 简述机械零件标准化、系列化和通用化的意义。 1-8 机械零件有哪些主要的失效形式？ 1-9 设计机械零件时应满足哪些基本要求？ 第二章 机械零件的工作能力和计算准则 选择题 2-1 限制齿轮传动中齿轮的接触宽度是为了提高齿轮的( )。 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 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 2-5 增大零件的刚度，其抗冲击的能力( )。 A 增大 B 减小 C 不变 D 不一定 2-6 圆柱与圆柱间的接触应力σH与所受载荷F的关系是( )。 A ?H?F B ?H?F1/2 C ?H?F1/3 D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=( )。?H?F1/4 填空题 2-7 稳定循环变应力的三种基本形式是( )、( )τ
τmax t 题2-8图 和( )。 2-8 有一传动轴的应力谱如图所示。则其应力幅?a=( )、平均应力?m=( )、循环特性r=( )。 2-9 低副连接的零件的连接表面产生的应力称为( )，高副连接的零件的连接表面产生的应力称为( )。 2-10 零件发生的( )现象称为振动。 2-11 零件或系统在规定的时间内和规定的条件下能正常工作的概率称为( )。 2-12 在轴的直径有突变处会产生( )，增大( )和增加( )都使之减小。 2-13 对称循环变应力的循环特性r=( )。 2-14 在一定范围内提高表面的加工质量，接触强度会( )。 2-15 在一定工作温度和应力下，零件的塑性变形缓慢而连续增长的现象，称为( )。 2-16 机械零件设计时，计算所用的载荷，称之为( )，一般用( )乘上名义载荷来计算。 2-17设计加强肋应遵守的原则有：（ ）、（ ）、 （ ）。 判断题 2-18 零件上受有大小和方向都不变的载荷作用，则一定要按静强度计算( )；若所受载荷大小不变方向改变，则一定要按疲劳强度计算。( ) 2-19 零件的表面硬度越高，其接触强度越差( )，耐磨性越好( )。 2-20 机械零件不能正常工作称为失效( )，这也意味着零件已破坏。( ) 问答题 2-21 列举几种提高零件表面耐磨性的方法。 2-22 列举几种减轻振动的方法。 计算题 2-23 一长杆直径d=15mm，长度l=1000mm，受拉伸载荷F=30000N。已知35钢的?s?310Mpa, ?B?530Mpa; ZG310-57的?s?310Mpa, ?B?570Mpa; HT300的?B?290Mpa。如用S???S??的强度条件公式，试判别三种材料所制成的长杆的强度。 第三章机械零件的疲劳强度 选择题 3-1 45钢的疲劳极限? -1=270MPa，设疲劳曲线指数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。 (A)539 (B)135 (C)175 (D)417 3-2用某种材料制成的零件，理论应力集中系数??=3，有效应力集中系数K?=2.5。则该材料的敏感系数q?为__ _。 (A)0.75 (B) 0.83 (C) 1.2 (D)1.33 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：a)HT200；b)35钢；C)40CrNi钢。其中有效应力集中系数最大和最小的分别是____。 (A)a)和b) (B)c)和a) (C)b)和c) (D) b)和a) (E) a)和c) (F)c)和b) 3-4零件的截面形状一定，如绝对尺寸(横截面尺寸增大)，疲劳强度将随之____。 (A) 增高 (B) 不变 (C) 降低 3-5零件的形状、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 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______。 (A) 增高 (B) 降低 (C)不变 (D)增高或降低视处理方法而定 3-7影响零件疲劳强度的综合影响系数(K?)D或(K?)D与______等因素有关。 (A) 零件的应力集中、加工方法、过载 (B) 零件的应力循环特性、应力集中、加载状态 (C) 零件的表面状态、绝对、应力集中 (D) 零件的材料、热处理方法、绝对尺寸 3-8已知零件的有效应力集中系数K?=1.3，尺寸系数??=0.9，表面状态系数??=0.8。则综合影响系数（K?）D为_________。 （A）0.87 （B）0.68 （C）1.16 （D）1.8 3-9已知零件的极限应力?r=200MPa，许用安全系数[S]=2，影响零件疲劳强度的系数为K?=1.2，??=0.83，??=0.90。则许用应力[?r ]为_____MPa。 (A)160.6 (B)106.7 (C)62.25 (D)110.7 3-10绘制零件的简化极限应力线图时，所必须的已知数据是_____。 (A)? -1，? 0，? ?e，（K?）D （B）? 0，? ?e，? s，（K?）D （C）? -1，? 0，? s，? ? （D）? -1，? 0，? ?，（K?）D 3-11已知45钢调质后的力学性能为：? b=620MPa，? s=350MPa，? -1=280MPa， ? 0=450MPa。则? ?为____。 (A) 1.6 (B) 2.2 (C) 0.24 (D) 0.26 3-12某零件用45Mn2制造,材料的力学性能为： ? b =900MPa，? s =750MPa，? -1=410MPa，? ?=0.25。影响零件疲劳强度的系数为：K?=1， ??=0.85， ??=0.8。则该零件的等效系数? ?e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[? -1]=95Mpaf零件的等效系数? ?e=0.2.则脉动循环许用应力[? 0]为_____MPa. (A) 79.2 (B) 950 (C) 158.3 (D) 380 3-14一零件由40Cr制成，已知材料的? b =980MPa，? s =785Mpa，? -1 =440MPa，? ?=0.3。零件的最大工作应力?max=240MPa，最小工作应力?min= -80MPa，疲劳强度的综合影响系数（K?）D =1.44。则当应力比r =常数时，该零件的疲劳强度工作安全系数S为_____。 (A) 3.27 (B) 1.73 (C) 1.83 (D) 1.27 3-15一零件由20Cr制成，已知? -1=350Mpa，? s =540MPa，? ? =0.3，零件的最大工作应力?max =185MPa，最小工作应力?min = -85MPa，疲劳强度的综合影响系数（K?）D =1.41。则当平均应力? m =常数时，该零件按应力幅计算的工作安全系数S为______。 (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? 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? 2 =450MPa作用于零件_____次。 (A) 0.39?104 (B) 1.46?104 (C) 2.58?104 (D) 7.45?104 3-17若材料疲劳曲线的指数m=9，则以对称循环应力? 1 =400MPa，作用于零件N1=105次所造成的疲劳损伤相当于用应力? 2 =_____MPa作用于零件N2=104次所造成的疲劳损伤。 (A) 517 (B) 546 (C) 583 (D) 615 3-18 45钢经调质后的疲劳极限? -1 =300MPa，应力循环基数N0=5?106次，疲劳曲线指数m=9，若用此材料做成的试件进行试验，以对称循环应力? 1 =450MPa作用104次，? 2 =400MPa作用2?104次。则工作安全系数为_____。 (A) 1.14 (B) 1.25 (C) 1.47 (D) 1.65 3-19 45钢经调质后的疲劳极限? -1 =300MPa，应力循环基数N0=5?106次，疲劳曲线指数m=9，若用此材料做成的试件进行试验，以对称循环应力? 1 =450MPa作用104次，? 2 =400MPa作用2?104次。再以? 3=350MPa作用于此试件，直到它破坏为止，试件还能承受的应力循环次数为____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( )。 A最大应力 B平均应力 C最小应力 D应力幅 3-22 合金钢较碳钢有较高的( )敏感性。 A硬度和热处理的 B机械性能和对应力集中的 C刚度和对塑性变形的 D工艺性和对弹性变形的 3-23 在静应力下,脆性材料的极限应力为( )，塑性材料的极限应力为( )。塑性材料 在脉动循环变应力下的极限应力为( )，在对称循环变应力下的极限应力为( )。 A ?B B ?S C ?0 D ??1 3-24 零件疲劳强度计算中引入寿命系数KN，它是一个( )的数值，当应力循环次数大于循环基数时，KN将( )。 A 小于零 B 大于等于1 C 小于等于1 D 等于零 E 等于1 3-25 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 。 （A）增高 （B）不变 （C）降低 3-26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σ1=130 触应力。 （A）大于 （B）等于 （C）小于 3-27两零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 。 （A）相等 （B）不相等 （C）是否相等与材料和几何尺寸有关 填空题 3-28 影响零件疲劳强度的因素有( )、( )，( )。 3-29 零件表面的强化处理方法有 、 、 。 3-30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 。 判断题 3-31 当其它条件相同时，零件剖面的绝对尺寸愈大，其疲劳极限也愈高。 ( ) 3-32 材料疲劳损伤积累假说认为：载荷作用的顺序，应力频率的高低，对疲劳强度都有明显的影响。( ) 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? 3-34试述简化极限应力图(Haigh图)的画法． 3-35试述疲劳损伤积累假说及等效稳定变应力的物理意义。 3-36画出金属材料的疲劳曲线，并写出曲线方程，说明寿命系数的意义。 3-37 在极限应力线图上标出坐45? σ0/2 标轴代号、在图上空白尺寸题3-38图 题3-37图 线上填上合适的习惯用的代号。 3-38 在疲劳曲线图上标出坐标轴代号、疲劳极限、循环基数。 3-39 图示一转轴。作用在轴上的力有轴向力Fa=2000N,径向力Fr=6000N。支点距离L=300mm。轴为等断面轴，直径d=45mm。求轴的危险剖面上的循环变应力?max、?min、?m、?a及r值。 Fr 3-40 材料的对称循环疲劳极限在无限寿命区??1?250MPa，若此Fa 钢材的循环基数N0=5×106，指数m=9，试求循环次数分别为L/2 8000、30000及5×105的有限寿命疲劳极限。 L 3-41 绘制某中碳钢的简化极限应力图(?m-?a图)，已知题3-39图
数据：?B?600MPa，?s?350MPa，??1?275MPa，???0.05。 3-42 一铬镊合金制成的零件，在危险剖面上的最大工作应力为?max?280MPa，最小工作应力为?min??80MPa，该剖面处的应力集中系数K??1.32，绝对尺寸系数???0.85，表面状态系数???1。已知该合金钢的机械性能：?B?900MPa，?s?800MPa，??1?440MPa，???0.1。要求： (1)绘制极限应力图(?m-?a图)。 σ (N/mm2) ?、?a?、?max?。 (2)求极限值?m（按r=c计算） σ2=80 σ3=60 σ4=20 t 0.5th 0.26th 0.16t h0.08th 题3-43图