机械设计作业集第章答案
机械设计-习题集答案
第一章绪论1-1机器的基本组成要素是什么？答：机械零件1-2什么是零件？什么是构件？什么是部件？试各举三个实例。
答：零件是组成机器的不可拆的基本单元，即制造的基本单元。
如齿轮、轴、螺钉等。
构件是组成机器的运动的单元，可以是单一整体也可以是由几个零件组成的刚性结构，这些零件之间无相对运动。
如内燃机的连杆、凸缘式联轴器、机械手的某一关节等。
部件是由一组协同工作的零件所组成的独立制造或独立装配的组合体，如减速器、离合器、联轴器。
1-3什么是通用零件？什么是专用零件？答：通用零件在各种机器中经常都能用到的零件，如：齿轮、螺钉、轴等。
在特定类型的机器中才能用到的零件，如：涡轮机的叶片、内燃机曲轴、减速器的箱体等。
1-4机械设计课程研究的内容是什么？答：机械系统设计的基础知识和一般尺寸和参数的通用零件设计方法。
第二章机械设计总论2-1答：一台完整的机器通常由原动机、执行部分和传动部分三个基本部分组成。
原动机是驱动整部机器以完成预定功能的动力源；执行部分用来完成机器的预定功能；传动部分是将原动机的运动形式、运动及动力参数转变为执行部分所需的运动形式、运动及动力参数。
2-2答：设计机器应满足使用功能要求、经济性要求、劳动保护要求、可靠性要求及其它专用要求。
设计机械零件应满足避免在预定寿命期内失效的要求、结构工艺性要求、经济性要求、质量小的要求和可靠性要求。
2-3答：机械零件常见的失效形式：整体断裂、过大的残余变形、零件的表面破坏以及破坏正常工作条件引起的失效等。
常用的计算准则主要有强度准则、刚度准则、寿命准则、振动稳定性准则和可靠性准则。
2-4答：强度要求为确保零件不发生断裂破坏或过大的塑性变形。
强度条件为[]σσ≤。
提高机械零件的强度，可以采取：a、采用强度高的材料，使零件具有足够的截面尺寸；b、合理地设计零件的截面形状，增大截面的惯性矩；c、采用热处理和化学处理方法，提高材料的力学性能；d、提高运动零件的制造精度，降低工作时的动载荷；e、合理配置零件的位置，降低作用于零件上的载荷等。
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
3. 变应力特性可用五个参数中的任意
A. 一个
B. 两个
个来描述。
C. 三个
D. 四个
4. 下列四种叙述中， A. 变应力只能由变载荷产生
是正确的。 B. 静载荷不能产生变应力
C. 变应力是由静载荷产生
D. 变应力由变载荷产生，也可能由静载荷产
生
5. 在进行疲劳强度计算时，其极限应力为材料的
A. 屈服极限
18. 平 键 联 接 能 传 递 的 最 大 扭 矩 为 T ， 现 要 传 递 的 扭 矩 为 1.5T ， 则
应
。
A. 把键长 L 增大到 1.5 倍
B. 把键宽 b 增大到 1.5 倍
C. 把键高增大到 1.5 倍
D. 安装一对平键
19. 为了不严重削弱轴和轮毂的强度，两个切向键最好布置成
。
在具体设计时一般顺序是
。
A. b→a→c→d
B. b→c→a→d
C. a→c→b→d
D. c→d→b→a
28. 轴上装有一对平键时，若传递扭矩 T=150N·m，则验算强度时，仍可按一个平键来计算，
只要把传递扭矩改为
Nm。
A. 120
B. 100
C. 75
D. 50
机械设计基础作业集答案
3-1 解：
对心心直动滚子子从动件盘形凸轮机构
偏置直动滚子子从动件盘形凸轮机构
3-2 解： 对心心直动平底从动件盘形凸轮机构
摆动平底从动件盘形凸轮机构
3-3 解： 偏置直动滚子子从动件盘形凸轮机构
偏置直动平底从动件盘形凸轮机构 α=0°
3
3-4 解：（14分）
机械设计基础B作业集答案
16-2 解：
Fs1： → Fs2： ← Fs1 = 0.7Fr1 = 2016N
Fs2 = 0.7Fr2 = 1344N
FA + Fs2 > Fs1 轴承1压紧，轴承2放松
Fa1 = FA + Fs2 =3844N
Fa2 = Fs2 =1344N
P = XFr + YFa
Fa1 = 1.33 > e Fr1
1
机械设计基础B作业集答案
第二二章 平面面连杆机构 2-1 解： （1）a+d<b+c，取最短杆邻边AD为机架，机构为曲柄摇杆机构； （2） a+d<b+c，取最短杆AB为机架，机构为双曲柄机构； （3） a+d<b+c，取最短杆对边CD为机架，机构为双摇杆机构； 2-2 解： （a）30+65<45+55 取最短杆为机架，该机构为双曲柄机构 （b）40+115<60+110 取最短杆邻边为机架，该机构为曲柄摇杆机构 （c）20+60=50+30 取最短杆邻边为机架，该机构为曲柄摇杆机构 （d）30+90<80+45 取最短杆对边为机架，该机构为双摇杆机构 2-3 解： 若要构成曲柄摇杆机构，应满足足杆⻓长条件：即最短杆与最⻓长杆之和小小于或等于其余两杆 ⻓长度之和。
机械设计作业集第章答案
机械设计作业集第章答案IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】第十五章 轴一、选择题15—1按所受载荷的性质分类，车床的主轴是 A ，自行车的前轴是 B ，连接汽车变速箱与后桥，以传递动力的轴是 C 。
A 转动心轴B 固定心轴C 传动轴D转轴15—2 为了提高轴的刚度，措施 B 是无效的。
A 加大阶梯轴个部分直径 B 碳钢改为合金钢 C 改变轴承之间的距离D 改变轴上零件位置15—3 轴上安装有过盈联接零件时，应力集中将发生在 B 。
A 轮毂中间部位 B 沿轮毂两端部位 C 距离轮毂端部为1/3轮毂长度处15—4 轴直径计算公式3nP C d ≥， C 。
A 只考虑了轴的弯曲疲劳强度B 考虑了弯曲、扭转应力的合成C 只考虑了扭转应力D 考虑了轴的扭转刚度15—5 轴的强度计算公式22)(T M M e α+=中，α是 C 。
A 弯矩化为当量转矩的转化系数 B 转矩转化成当量弯矩的转化系数C 考虑弯曲应力和扭转切应力的循环性质不同的校正系数D 强度理论的要求15—6 轴的安全系数校核计算，应按 D计算。
A 弯矩最大的一个截面B弯矩和扭矩都是最大的一个截面C 应力集中最大的一个截面D 设计者认为可能不安全的一个或几个截面15—7 轴的安全系数校核计算中，在确定许用安全系数S时,不必考虑 A。
A 轴的应力集中B 材料质地是否均匀C 载荷计算的精确度D 轴的重要性15—8 对轴上零件作轴向固定，当双向轴向力都很大时，宜采用C。
A 过盈配合B 用紧定螺钉固定的挡圈C 轴肩—套筒D轴肩—弹性挡圈15—9 对轴进行表面强化处理，可以提高轴的C。
A 静强度B 刚度C 疲劳强度D 耐冲击性能15—10 如阶梯轴的过渡圆角半径为r，轴肩高度为h,上面安装一个齿轮，齿轮孔倒角为C45°,则要求 A。
A r<C<hB r=C=hC r>C>hD C<r<h15—11在下列轴上轴向定位零件中， B 定位方式不产生应力集中。
机械设计作业集及答案(南昌航空大学)
24. 在极限应力图上，对于各种加载情况（如 r=常数, m =常数, max=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破坏？ 25. 零件的等寿命疲劳曲线与材料试件的等寿命疲劳曲线有何区别？在相同应力变化规律
下，零件和材料试件的失效形式是否总是相同的？为什么？ 26. 根据机械零件工作表面之间的摩擦和润滑状态，可把摩擦可分为哪几种类型？其特点如 何？ 27. 根据磨损机理，磨损分为哪几种类型？各种类型的磨损的实质如何？ 28. 如何防止和减轻磨损？ 29. 零件的正常磨损主要分为哪几个阶段，每个阶段有何特点？
。
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
作为其极限应力。
A. s
B. 0
3. 当零件可能出现断裂时，应按
C. b
D. 1
准则计算。
A. 强度
B. 刚度
C. 寿命
D. 振动稳定性
4. 零件的工作安全系数为
。
A. 零件的极限应力比许用应力
B. 零件的极限应力比工作应力
C. 零件的工作应力比许用应力
D. 零件的工作应力比极限应力
5. 对 大 量 生 产 、 强 度 要 求 高 、 尺 寸 不 大 、 形 状 不 复 杂 的 零 件 ， 应 选
作业一（机械设计总论）
机械设计课后习题答案完整版
机械设计课后习题答案3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限MPa1801=-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 σσN3-2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 0012σσσΦσ-=-σΦσσ+=∴-1210MPa 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==dD ，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 。
机械设计课后作业答案
第1章1-5. 11826323=-⨯-⨯=--=H L p p n FA 为局部自由度，B 为虚约束1-6. 111128323=-⨯-⨯=--=HL P P n FA 为局部自由度 1-7.201128323=-⨯-⨯=--=H L P P n F 1-8.11826323=-⨯-⨯=--=H L P P n F 1-9.22424323=-⨯-⨯=--=H L P P n FA 为局部自由度,B,C 为需约束 1-10. 121229323=-⨯-⨯=--=H L P P n FA 为复合铰链B 为局部自由度C 为需约束第2章2-1（a ）∵160907015011040=+<=+∴满足有整转副的条件又∵取最短杆为机架∴该机构为双曲柄机构（b ）∵1707010016512045=+<=+∴满足有整转副的条件又∵取最短杆的邻边为机架∴该机构为曲柄摇杆机构（c ）∵132627016010060=+>=+∴不满足有整转副的条件则该机构为双摇杆机构（d ）∵160709015010050=+<=+∴满足有整转副的条件又∵取最短杆的对边为机架∴该机构为双摇杆机构2-3第4章4-1 mm mz d 5719311=⨯==mm mz d 12341322=⨯==mm m h h a a 331*=⨯==mm m c h h a f 75.33)25.01()(**=⨯+=+=75.0325.0*=⨯==m c c mm d d a 90212357221=+=+= mm h d d a a 63211=+=mm h d d a a 129222=+=mm h d d ff 5.49211=-= mm h d d f f 5.115222=-=mm a d d b 56.5320cos 57cos 11=⨯==mm a d d b 58.11520cos 123cos 22=⨯==mm m p 425.93=⨯==ππ mm p e s 71.42425.92==== 4-2. ∵2)(21z z m a += ∴mm z z a m 460201602221=+⨯=+= 则 mm mz d 8020411=⨯==mm mz d 24060422=⨯==4-11.∵ βαcos 2)(21z z m a += ∴53.14]2502)9823(4[cos ]2)([cos 1211=⨯+⨯=+=--a z z m a β 则 mm m m n t 13.453.14cos 4cos ===β mm z m d n t 9553.14cos 234cos 1=⨯== β mm z m d n 40553.14cos 984cos 22=⨯== βmm m h d d n an a 103412952*11=⨯⨯+=+=mm m h d d n an a 4134124052*22=⨯⨯+=+=mm m c h d d n n an f 854)25.01(295)(2**11=⨯+⨯-=+-=mm m c h d d n n an f 3954)25.01(2405)(2**22=⨯+⨯-=+-=第5章 5-1.5-2 200215151560303025'4'3'2154325115=⨯⨯⨯⨯⨯⨯===z z z z z z z z n n i min /5.22005001515r i n n ===s mm s m n mz n d v /5.10/105.01000605.22041000601000605'5'5'5==⨯⨯⨯⨯=⨯=⨯=πππ齿条6线速度方向向右5-4 31751)1(113'2132113113-=-=-=-=+-=--=--=z z z z z z i n n n n n n n i H HH H H H 41=H i490111====H H H H n n i ϕϕϕ 5.22490==∴H ϕ 即手柄转过90︒时，转盘转过22.5︒5-5 914125428)1(1'21323113-=⨯⨯-=-=+-=--=--=z z z z i n n n n n n n i sh H H s H H H 10=∴SH i第10章10-2 ①螺纹升角表10-1：20M mm p 5.2= mm d 376.182=表10-2：20M ×1.5 mm p 5.1= mm d d 026.19026.012=+-=:20M ∴ 48.2376.185.21tan tan tan 12121=⨯⨯===---πππψd np d s 44.1026.195.11tan:5.1201=⨯⨯=⨯-πψM ②自锁性能 自锁性较好均能自锁，但则取，5.12059.6cos tan 1.0f 302602,1⨯<∴======-M f ρψβραβ10-5 该问题为受横向工作载荷的紧螺栓连接，螺栓与孔之间留有间隙CF zfF =0∴ ZfCF F =0 取2.1=c 表10-1：mm d 376.81=表10-5：Mpa s 240=σ表10-6：4.1=SM p a ss 4.171][σσ= 由 ][3.14210σπσ≤⨯=d F e 得 ][3.1421σπ≤⨯zfd CF N C zf d F 2.18162.13.144.17115.02376.83.14][221=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯≤πσπ10-9 该问题为受横向工作载荷的紧螺栓连接，螺栓与孔之间留有间隙表10-1 mm d 835.131=表10-7 3=sM p a Z f D d C T S S Z f D d F C Z f DCT F CT D zfF S S 3.33513.015.06835.1336302.123.1423.14d CT S 23.14][3.142.12222121210e 00=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⨯≥∴≤⨯⨯≤⨯===∴=ππσσπσπσ得由取表10-5：螺栓力学性能等级5-8级螺母力学性能等级5级第十一章11-5 ①确定许用应力表11-1：MpaMpa FE FE H H 7201200212lim 1lim ====σσσσ 表11-5： 1=H s 25.1=F sMpa s s H H H H H H 1200][][2lim 1lim 21====∴σσσσMpa s s FFZ F FZ F F 2.4037.07.0][][2121====∴σσσσ②按轮齿弯曲强度设计321][12F Sa Fa d y y z KT m σφ≥ 表11-3： 4.1=K表11-6： 5.0=d φmm N n P T ∙⨯=⨯⨯=⨯=56611093.3730301055.91055.9 2.124276.412=⨯==iz z 124z 2=取 图11-8： 66.21=Fa y 2.22=Fa y图11-9： 61.11=sa y 8.12=sa y0106.0][111=F Sa Fa y y σ 0098.0][222=F Sa Fa y y σ =∴][F Sa Fa y y σ0106.0][111=F Sa Fa y y σ mm m 17.3275.00106.01093.34.12325=⨯⨯⨯⨯⨯≥则 表4-1：mm m 4=mm mz d 10827411=⨯==∴mm mz d 496124422=⨯==mm d b d 541085.01=⨯==φ取 mm b 552= mm b 601=③验算齿面接触强度][11221H H E H uu bd KT z z σσ≤+= 表11-4：8.189=E z 5.2=H Z][7.6856.410855)16.4(1093.34.125.28.18925H H Mpa σσ<=⨯⨯+⨯⨯⨯⨯⨯⨯=∴ 故 mm d 1081= mm d 4962= mm m 4=11-711-811-9①假设齿轮1转向如图，则分析可知：齿轮3为左旋，齿轮4为右旋②21122111212112122122sin 2cos tan 2cos tan 2tan 2tan z m T z m T z m T d T F F n n n t a βββββββ===== 32233222323223233233sin 2cos tan 2cos tan 2tan 2tan z m T z m T z m T d T F F n n n t a βββββββ===== a3a2F F =而 32T T =且 =∴2112sin 2T z m n β3223sin 2T z m n β =211sin z m n β322sin z m n β (sin 12-=β即=)sin m 1213n2βz m z n 3.8)151315sin 175(sin 1=⨯⨯⨯- 11-16第十二章12-2①蜗轮转向如图②蜗杆和蜗轮的作用力方向如图2311180050102022a t F N d T F ==⨯⨯== 131112212122237502475.010*******a t F N mz T z md Z T d i T d T F ==⨯⨯⨯⨯=====ηηη 1229.136420tan 3750tan r t r F N F F ==⨯== α12-3 ①蜗杆和蜗轮均为右旋，蜗杆旋向如图。
机械设计基础课后习题答案
机械设计基本第1章平面机构自由度习题解答【2 】1-1至1-4 绘制机构活动简图.
1-1
1-2
1-3
1-4
1-5至1-12 盘算机构自由度
1-5 有一处局部自由度（滚子）,有一处虚束缚（槽的一侧）,无复合搭钮
n=6 PL=8 PH=1 F=3×6-2×8-1=1
1-6 有一处局部自由度（滚子）,无复合搭钮.虚束缚
n=8 PL=11 PH=1 F=3×8-2×11-1=1
1-7 无复合搭钮.局部自由度.虚束缚
n=8 PL=11 PH=0 F=3×8-2×11-0=2
1-8 无复合搭钮.局部自由度.虚束缚
n=6 PL=8 PH=1 F=3×6-2×8-1=1
1-9 有两处虚束缚（凸轮.滚子
处槽的一侧）,局部自由度1处,
无复合搭钮
n=4 PL=4 PH=2
F=3×4-2×4-2=2
1-10 复合搭钮.局部自由度.虚
束缚各有一处
虚束缚
局部自由度 局部自由度
凸轮.齿轮为统一构件时,
n=9 PL=12 PH=2
F=3×9-2×12-2=1
凸轮.齿轮为不同构件时
n=10 PL=13 PH=2 F=3×10-2×13-2=2 图上应在凸轮上加一个原动件.
1-11 复合搭钮一处,无局部自由度.虚束缚
n=4 PL=4 PH=2 F=3×4-2×4-2=2
1-12 复合搭钮.局部自由度.虚束缚各有一处
n=8 PL=11 PH=1 F=3×8-2×11-1=1。
机械设计作业答案(河科大版)
学
号
批改日期
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机械设计作业集解答
3—24 零件的等寿命疲劳曲线与材料试件的等寿命疲劳曲线有何区别？在相同的应力变化规律下， 零件和材料试件的失效形式是否总是相同的？为什么（用疲劳极限应力图说明）？ 答：考虑零件的几何形状变化、加 σ a 工尺寸、加工质量及强化因素的影响， 使得零件的疲劳极限要小于材料试件 零件 的疲劳极限。 在相同的应力变化规律下， 零件和 材料试件的失效形式相比不一定相同， 如图示： Ｍ１点相同， 而Ｍ２点材料静强 度失效，零件是疲劳失效，不同区域为 图中阴影面积。
d1
A
D
题 3—14 图 3—15 在上题 A 图中，d 2 =2d 1 ，小圆柱的弹性模量为 E 1 ，大圆柱的弹性模量为 E 2 ，E 为一定值， 大小圆柱的尺寸及外载荷 F 一定，则在以下四种情况中， D 的接触应力最大， A 的接触应 力最小。 A E 1 =E 2 =E/2 B E 1 =E、E 2 =E/2 C E 1 =E/2、E 2 =E D E 1 =E 2 =E
S σ Sτ
2 Sσ + Sτ2
表示
复合（双向）应力状态下
疲劳或静
强度的安全系数，而
S=
σs
2 2 σ max + 4τ max
表示
复合（双向）
应力状态下的
静 强度的安全系数。
3—21 零件表面的强化处理方法有 化学热处理 、 高频表面淬火 、 表面硬化加工 等。 3—22 机械零件受载荷时，在 截面形状突变处 产生应力集中，应力集中的程度通常随材料强 度的增大而 增大 。
3—28 某零件如图所示，材料的强度极限σ B =650Mpa，表面精车，不进行强化处理。试确定Ⅰ-Ⅰ 截面处的弯曲疲劳极限的综合影响系数 K σ 和剪切疲劳极限的综合影响系数 K τ Ⅰ R3 解： 附图 3-1 ， Φ48 Ⅰ 题 3—28 图 Φ40
机械设计作业集答案-第三版(西北工大版)
σ −1 m 3Biblioteka 0 9 ) = 5 × 10 6 × ( ) = 1503289 σ2 400
N = N0(
σ −1 m 350 9 ) = 5 × 10 6 × ( ) = 520799 450 σ
由公式（3—28） ，试件破坏前的循环次数
n = (1− n1 n2 104 105 − )N = (1 − − ) × 520799= 460343≈ 4.6 ×105 N1 N 2 201768 1503289
m
弯曲应力为对称循环变应力，故 σ 2．求计算安全系数
= 0 ， σ a = σ b = 46.88MPa 。扭转切应力为脉动循环变应力，
故 τ m = τ a = 0 .5τ = 0 .5 × 62 .5 = 31 .25 MPa 。 由公式（3—17） ，零件承受单向应力时的计算安全系数 σ −1 355 = = 3.44 Sσ = K σ σ a + ψ σ σ m 2.2 × 46.88 + 0.2 × 0
1
3－13 答： 该假说认为零件在每次循环变应力作用下，造成的损伤程度是可以累加的。应力循环次数增加，损 伤程度也增加，两者满足线性关系。当损伤达到 100％时，零件发生疲劳破坏。疲劳损伤线性累积假说 的数学表达式为∑ni/Ni＝1。 3－14 答： 首先求出在单向应力状态下的计算安全系数，即求出只承受法向应力时的计算安全系数 Sσ和只承 受切向应力时的计算安全系数 Sτ，然后由公式（3－35）求出在双向应力状态下的计算安全系数 Sca， 。 要求 Sca＞S（设计安全系数） 3－15 答： 影响机械零件疲劳强度的主要因素有零件的应力集中大小， 零件的尺寸， 零件的表面质量以及零件 的强化方式。提高的措施是：1）降低零件应力集中的影响；2）提高零件的表面质量；3）对零件进行 热处理和强化处理；4）选用疲劳强度高的材料；5）尽可能地减少或消除零件表面的初始裂纹等。 3－16 答： 结构内部裂纹和缺陷的存在是导致低应力断裂的内在原因。 3－17 答： 应力强度因子 K I 表征裂纹顶端附近应力场的强弱，平面应变断裂韧度 K IC 表征材料阻止裂纹失稳 扩展的能力。若 K I ＜ K IC ，则裂纹不会失稳扩散；若 K I ≥ K IC ，则裂纹将失稳扩展。 3—18 解： ，各对应循环次数下的疲劳极限 已知 σ B = 750MPa ， σ s = 550MPa ， σ −1 = 350MPa ，由公式（3-3） 分别为
机械设计作业集解答
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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2论分析与思考题2-1 一台完整的机器通常由哪些基本部分组成?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__________。
机械设计作业集参考答案
机械设计作业集参考答案（选择、填空题）第三章机械零件的强度一、选择题二、填空题3-16 最大应力法、安全系数法、σ ≤[σ] 、S ca≥[S]3-17 静、变3-18 疲劳失效、光滑区、粗糙区3-19无限寿命、有限寿命3-20复合（双向）、疲劳或静、复合（双向）、静3-21化学热处理、高频表面淬火、表面硬化加工3-22截面形状突变处、增大第四章摩擦、磨损及润滑概述二、填空题4-11摩擦、磨损及润滑4-12吸附4-13温度、压力4-14干摩擦、边界摩擦、液体摩擦4-15流动阻力4-16降低、降低4-17 高、低4-18齿轮齿面的胶合、齿轮齿面的磨损、齿轮齿面的点蚀4-19相对滑动的两表面间必须形成收敛的楔形间隙、相对速度，其运动方向必须使油由大端流进，小端流出、滑油必须有一定的粘度，且充分供油。
4-20最小厚度h min ≥ 许用油膜厚度[h]第五章螺纹连接二、填空题5-20 60°、联接、30°、传动5-21大、中、小5-22普通螺纹、米制锥螺纹、管螺纹、梯形螺纹、矩形螺纹、锯齿形螺纹 5-23螺纹升角ψ 、牙型斜角β（牙侧角）5-24螺纹副间的摩擦阻力矩T 1 、螺母环形端面与被联接件（或垫圈）支承面间的摩擦阻力矩T 2 5-25 90、螺纹根部 5-26拉、扭切5-27 接合面间的摩擦力、预紧（拉伸、扭转）、接合面间的滑移、螺栓被拉断、铰制孔用螺栓抗剪切、剪切、挤压、螺杆被剪断、螺杆与孔壁接触面被压溃（碎） 5-28 F 0+FC b /（C b +C m ）、 F 0-FC m /（C b +C m ）、[]σπσ≤⨯=212314d F . 5-29螺栓、被联接件、螺栓的刚度、被联接件的刚度，同时适当增大预紧力 5-30弯曲5-31 摩擦、机械、其它（破坏螺纹副的关系）5-32 求出螺栓组中受力最大的螺栓及其所受的力，以便进行强度计算5-33合理的确定联接结合面的几何形状和螺栓的布置形式，力求每个螺栓和联接结合面间受力均匀，便于加工和装配、① 联接结合面设计成轴对称的简单几何形状；② 螺栓的布置应使各螺栓的受力合理；③螺栓的排列应有合理的间距、边距；④分部在同一圆周上螺栓数目应取成4、6、8等偶数 5-34 受载较大且经常装拆、调整或承受变载荷第六章 键、花键、无键联接和销联接一、选择题二、填空题6-11 普通平键、薄型平键、导向平键、滑键、普通平键、薄型平键、导向平键、滑键 6-12 B 型(方头)键 、键宽20mm 、公称长度80mm 6-13工作面压溃、工作面的过度磨损6-14两侧面、键与键槽侧面的挤压、间隙、上下两面、键的楔紧作用（摩擦力）传递转矩 6-15不6-16 1 、2、120°～130° 6-17小径 、齿形6-18 高、加工精度高，能用磨削的方法消除热处理引起的变形第七章 铆接、焊接、胶接和过盈连接一、选择题二、填空题7-4对接焊缝、角焊缝、同一平面内、不同一平面内 7-5剪切、拉伸第八章 带传动一、选择题二、填空题8-21 初拉力F0、摩擦系数f（当量摩擦系数f V）、小带轮包角 18-22紧边、松边拉应力（σ1、σ2）、离心拉应力σc、弯曲应力（σb1、σb2）、σmax=σ1+σc+σb1、紧边与小带轮接触处8-23 疲劳破坏、打滑、在不打滑的条件下，使带具有一定的疲劳强度和寿命8-24 1500、7508-25 安装张紧轮、调整中心距8-26小、小带轮包角小于大带轮包角8-27 高速、提高带传动的能力、工作平稳性好及起到过载保护的作用8-28计算功率、小轮转速8-29带两边的拉力差及弹性变形8-30带绕在带轮上的部分第九章链传动9-17内链板和套筒、外链板和销轴、滚子和套筒、套筒和销轴9-18越高、越大、越少9-19链的疲劳破坏、链条铰链的磨损、胶合、链条静力拉断、链板的疲劳强度9-20平均、瞬时9-21 A系列、链节距为25.4mm9-22 链节距、链速第十章齿轮传动二、填空题10-23 硬、韧、齿面硬度、HBS＜350、30~50、小齿轮的循环次数多、HB S≥350、HBS1 = HBS210-24调质、正火、渗碳淬火、整体淬火、表面淬火10-25 齿面点蚀、断齿、磨损、胶合10-26 节线附近靠近齿根、为单齿啮合区、摩擦力大润滑不良10-27 悬臂梁、模数m 、不相等10-28 赫芝、分度圆直径d1（中心距a）、不变10-29渐轮齿形状对弯曲应力的影响、齿数、C、A10-30脉动10-31对称、脉动循环、-300MPa 、300MPa，、010-32 斜齿轮的优点不能充分发挥、轴向力过大、8°~ 20°、中心距10-33第十一章蜗杆传动11-15 q =d1/m11-16γ≤ϕv11-17 m a1= m t2 = m，α a1 = α t2=α，γ1＝β211-18低、好、1、2、4、611-19合金钢、淬火、锡青铜11-20蜗轮、材料上，蜗轮采用青铜，强度差、结构上，蜗杆的齿是连续的，蜗轮的齿是独立的11-21 相同、导程角11-22 啮合摩擦损耗、轴承摩擦损耗、溅油损耗第十二章滑动轴承二、填空题12-15避免过度磨损、限制温升，避免胶合12-16 增大、减小12-17提高、提高、增加12-18 p≤[p] 、pv ≤[pv]、v ≤ [v]12-19 相对滑动的两表面间必须形成收敛的楔形间隙、有相对速度，其运动方向必须使油由大端流进，小端流出、润滑油必须有一定的粘度，且充分供油、h min≥[h]第十三章滚动轴承二、填空题13-16 N316/P6 、51316(2) 51316 、N316/P6(3) 6306 /P5 、51316(4) 6306 /P5(5) 3030613-17深沟球轴承的外圈边沿两端厚度一样，公称接触角为0；而角接触球轴承外圈边沿两端有厚薄之分，公称接触角不为0、深沟球轴承可以承受不大的双向轴向力，而角接触球轴承只可承受单向轴向力13-18疲劳寿命13-19静强度13-20 规律性非稳定的脉动循环、稳定的脉动循环13-21 双支点各单向固定（两端固定）、一支点双向固定，另一端支点游动（一端固定、一端游动）、两端游动支承（两端游动）13-22提高轴承的旋转精度、支承刚度、减小机器工作时轴的振动、在安装时用某种方法在轴承中产生并保持一轴向力，以消除轴承中的游隙13-23精度不同数值较小的负偏差、0、负值13-24为了防止灰尘、水、酸气和其它杂物进入轴承，并阻止润滑油流失、接触式密封（中低速）、非接触式密封（高速）、混合式密封（密封效果较好）第十四章联轴器和离合器14-11 变刚度、增大14-12 对中榫、铰制孔螺栓14-13齿顶制成球面，具有适当的顶隙和侧隙14-14 工况（计算力矩）、最大转速、轴孔直径14-15 破断式、嵌合式、摩擦式第十五章轴二、填空题15-13转、心、传动、转15-14 便于轴上零件安装定位、近似等强度15-15非对称循环15-16 对称、脉动15-17小于15-18 低速轴受到的转矩大得多15-19轴的强度、轴的刚度15-20轴肩、轴环、套筒、圆螺母、轴挡档圈、挡圈等、键、花键、过盈配合等15-21合理布置轴上零件的位置和改进轴上零件的结构以减小轴的载荷、改进轴的结构以减小应力集中、改进轴的表面质量以提高轴的疲劳强度15-22 改善轴的支承情况(减小跨距、改悬臂为简支、采用支承刚度大的轴承等)、增大轴的直径、采用空心轴、合理布置轴上零件的位置和改进轴上零件的结构以减小轴的载荷等。
机械设计作业集答案
机械设计作业集答案一、机械设计基础1. 什么是机械设计？机械设计是指根据工作要求，应用机械原理和机械设计理论，通过运用机械制图、机械力学等知识，进行产品的结构设计、工艺设计和性能计算等工作。
2. 机械设计的主要内容有哪些？机械设计的主要内容包括：产品的功能和性能要求分析、结构设计、工艺设计、运动与力学分析、材料选择、产品装配及工艺评价等。
3. 机械设计的基本原则有哪些？机械设计的基本原则包括：功能应符合要求、结构尽可能简单、性能可靠稳定、制造和维修方便、经济合理等。
4. 机械设计中的材料选择原则有哪些？机械设计中的材料选择原则包括：机械性能要符合要求、经济合理、便于加工和装配、耐久性和疲劳寿命长、环境适应性好等。
5. 机械设计的设计过程包括哪些阶段？机械设计的设计过程包括：产品概念设计、产品结构设计、产品零部件设计、产品装配与工艺设计、产品性能试验及改进等。
二、机械工程绘图1. 机械制图常用的画法有哪些？机械制图常用的画法包括：正投影、俯视图、侧视图、剖视图、三视图等。
2. 机械制图中常用的标注有哪些？机械制图中常用的标注包括：尺寸标注、公差标注、符号标注、材料标注等。
3. 机械制图中常用的图样符号有哪些？机械制图中常用的图样符号包括：螺纹、键槽、齿轮、轴等。
4. 机械制图中常用的尺寸公差有哪些？机械制图中常用的尺寸公差有：线性尺寸公差、角度尺寸公差、圆度、直线度、平面度等。
5. 机械制图中的视图投影法有哪些？机械制图中的视图投影法有：一等投影法、二等投影法。
三、机械力学与运动学1. 什么是机械力学？机械力学是研究物体静止或运动时，所受力学性质及规律的科学。
2. 什么是刚体？刚体是指在空间中移动或变形时，保持其原来形状的物体。
3. 什么是受力分析？受力分析是指通过确定物体上的力和力的作用点来研究物体的运动和受力情况。
4. 机械力学中常用的力的分解方法有哪些？机械力学中常用的力的分解方法有：平行四边形法、三角形法、正交分解法等。
机械设计各章习题答案
1章 齿轮传动一、补充题1. 在齿轮传动的设计和计算中，对于以下参数和尺寸应标准化的有 〔1〕、〔6〕 ；应圆整的有 〔5〕、〔9〕 ；没有标准的化也不应圆整的有 〔2〕、〔3〕、〔4〕、〔7〕、〔8〕、〔10〕 。
（1） 斜齿圆柱齿轮的法面模数m n ；〔2〕斜齿圆柱齿轮的端面模数m t ；(3) 分度圆直径d ； 〔4〕齿顶圆直径d a ； (5) 齿轮宽度B ；〔6〕分度圆压力角α；〔7〕斜齿轮螺旋角β；(8) 变为系数x ；〔9〕中心距a ； 〔10〕齿厚s2．材料为20Cr 的齿轮要到达硬齿面，适宜的热处理方法是 〔2〕 。
〔1〕整体淬火；〔2〕渗碳淬火；〔3〕调质；〔4〕外表淬火3．将材料为45钢的齿轮毛坯加工成为6级精度硬齿面直齿圆柱外齿轮，该齿轮制造工艺顺序应是 〔1〕 为宜。
（1） 滚齿、外表淬火、磨齿；〔2〕滚齿、磨齿、外表淬火；（2） 外表淬火、滚齿、磨齿；〔4〕滚齿、调质、磨齿4．在以下措施中， 〔2〕 不利于减轻和防止齿面点蚀发生。
（1） 提高齿面硬度；〔2〕采用粘度低的润滑油；〔3〕降低齿面粗糙度值；〔4〕采用较大的变位系数5．一对正确啮合的标准渐开线齿轮做减速传动时，如两轮的材料、热处理及齿面硬度均一样，那么齿根弯曲应力 〔1〕 。
〔1〕21F F σ>σ； 〔2〕21F F σ=σ；〔3〕21F F σ<σ6．有两个标准直齿圆柱齿轮，齿轮1的模数30511==Z ,mm m 齿数；齿轮2的模数50322==Z ,mm m 齿数，那么齿形系数和应力校正系数的乘积11Sa Fa Y Y 〔1〕 22Sa Fa Y Y〔1〕大于；〔2〕等于；〔3〕小于；〔4〕不一定大于、等于或小于2章 V 带传动一、 选择与填空1．带传动正常工作时，紧边拉力F 1和松边拉力F 2满足关系 〔2〕 。
〔1〕F 1 =F 2 〔2〕F 1- F 2 = F e 〔3〕F 1/F 1=e f α 〔4〕F 1+F 2=F 02. 假设将传动比不为1的平带传动的中心距减少1/3，带长做相应调整，而其它条件不变，那么带传动的最大有效拉力F ec 〔3〕。
机设作业选择题填空题答案
河南科技大学机械原理及机械设计教研室 机械设计作业集选择题、填空题参考答案第一章绪论一、选择题第二章机械设计总论第三章 机械零件的强度二、填空题3—16 判断机械零件强度的两种方法是 最大应力法 及 安全系数法 ；其相应的强度条件式分别为 σ ≤[σ] 及 S ca ≥[S] 。
3—17 在静载荷作用下的机械零件，不仅可以产生 静 应力，也可能产生 变 应力。
3—18 在变应力工况下，机械零件的强度失效是 疲劳失效 ；这种损坏的断面包括 光滑区（疲劳区）及 粗糙区（脆断区） 两部分。
3—19 钢制零件的σ-N 曲线上，当疲劳极限几乎与应力循环次数N 无关时，称为 无限寿命 循环疲劳；而当N<N 0（N 0≈N D ）时，疲劳极限随循环次数N 的增加而降低的称为有限寿命疲劳。
3—20 公式22τστσS S S S S +=表示 复合（双向）应力状态下 疲劳 强度的安全系数，而2max2max4τσσ+=s S 表示 复合（双向）应力状态下的 静(屈服) 强度的安全系数。
3—21 零件表面的强化处理方法有 化学热处理 、 高频表面淬火 、 表面硬化加工 等。
3—22 机械零件受载荷时，在 截面形状或尺寸突变处 产生应力集中，应力集中的程度通常随材料强度的增大而 增大 。
第四章 摩擦、磨损及润滑概述二、填空题4—11摩擦学是一门研究 摩擦、磨损及润滑 的科学。
4—12 润滑油的油性是指润滑油在金属表面的 吸附并形成润滑油膜 能力。
4—13 影响润滑油粘度η的主要因素有 温度 和 压力 。
4—14 两摩擦表面间的典型滑动摩擦状态是 干摩擦 、 边界摩擦和 液体摩擦 。
4—15 流体的粘度，即流体抵抗变形的能力，它表征流体内部 流动阻力 的大小。
4—16 压力升高，粘度 降低 ；温度升高，粘度 降低 。
4—17 机器工作的环境温度高时，应该选择闪点 高 的润滑油；机器工作的环境温度低时，应该选择凝点 低 的润滑油。
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点的极限应力点应取为 A ，对应C 2点的极限应力点应取为 D 1 D D 2 常数，则对应C 1点
题3—图
线与横坐标轴的交角θ=600
，则该零件
题—4图
某四个结构及性能相同的零件甲、乙、丙、丁，若承受最大应力的值相等，而应力循环特D 1 D 2
σS σm
σa
B 1
B 2
C 1 C 2
O
θ
σa σm C o
C D
的大小或范围。
静应力 r= +1
F
F d 1
d 2 d 3 d 1
d 1 d 1 d 3 d 2
F F A A A F r F r F r
n n F a 对称 循环应力 r= -1 非对称
循环应力
-1<r<1
3—25 试说明承受循环变应力的机械零件，在什么情况下可按静强度条件计算？什么情况下可按疲劳强度条件计算？
答：N<103
时，或在疲劳极限应力图处强度计算。
答：考虑零件的几何形状变化、加工尺寸、加工质量及强化因素的影响，使得零件的疲劳极限要小于材料试件的疲劳极限。
在相同的应力变化规律下，零件和材料试件的失效形式相比不一定相同，
如图示：
Ｍ１点相同，而Ｍ２点材料静强度失效，零件是疲劳失效，不同区域为图中阴影面积。
疲
σm σa C
G
O M 1 M 2
σa σm O 材料 零件
3—28 某零件如图所示，材料的强度极限σB =650Mpa ，表面精车，不进行强化处理。
试确定Ⅰ-Ⅰ截面处的弯曲疲劳极限的综合影响系数K σ和剪切疲劳极限的综合影响系数K τ
题3—28图
R3 Φ48
Φ40
Ⅰ Ⅰ
解：
∵， ∴
因为：N 3>N 0，塑性材料，已进入无限寿命区，所以取
解：
，
附图3-1
附图3-2 , 附图3-3
附图3-4 零件不强化处理
所以：
s
3—30 一零件由45钢制成，材料的力学性能为：σS =360MPa ，σ-1=300MPa ，ψσ=0.2。
已知零
件上两点的最大工作应力和最小工作应力分别为：M 1点：σmax =190 Mpa 、σmin =110 Mpa ；M 2点：σmax =170 Mpa 、σmin =30 Mpa ，应力变化规律为r=常数，弯曲疲劳极限的综合影响系数K=2.0，试分别用图解法和计算法确定该零件的计算安全系数。
解：（1）A 点（0，σ-1）
，B 点（σ0/2，σ0/2），S 点（σs .0） （2）
工作点：σa =(240+40)/2=140 σm =(240-40)/2=100 M ′(166,248) σm =166+248=414 解： M 1： M 2： 图解： 解析法： M 1:
M 2: ∴ （3） ∴ 安全
O S B ′
B
A A ′M ′M ′(100,140)σm σm σm
A M 2′
D(250,125)
解：M:
T:
屈服安全系数：查书P35540C r：σs=540MPa
按第三强度理论：
3—32 实心转轴的危险截面上受有载荷为：弯矩M=100N.m；转矩为周期变化，T=0—50N.m。
轴的材料为碳钢，已知力学性能为：σs=300MPa，σ-1=170MPa，τs=180MPa，τ-1=100MPa。
若截面直径d=25mm，有效应力集中系数kσ=1.79，kτ=1.47，尺寸系数εσ=0.84，ετ=0.78，表面质量系数βσ=βτ=0.9，强化系数βq=1，材料常数ψσ=0.34，ψτ=0.21。
试确定安全系数S。
计算时可按无限寿命考虑，忽略横向剪应力的作用。
解：M：
T：
屈服安全系数：查P355碳钢：σs=355MPa
第三强度理论：。