机械设计总论习题

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