机械设计基础章节练习题第一章

二机械设计总论
1、机器由哪三个基本组成部分组成？传动装置的作用是什么？
【答】机器的三个基本组成部分是：原动机部分、执行部分和传动部分。

传动装置的作用：介于机器的原动机和执行部分之间，改变原动机提供的运动和动力参数，以满足执行部分的要求。

2、什么叫机械零件的失效？机械零件的主要失效形式有哪些？
【答】机械零件由于某种原因丧失工作能力或达不到设计要求的性能称为失效。

机械零件的主要失效形式有
1）整体断裂；
2）过大的残余变形（塑性变形）；
3）零件的表面破坏，主要是腐蚀、磨损和接触疲劳；
4）破坏正常工作条件引起的失效：有些零件只有在一定的工作条件下才能正常工作，如果破坏了这些必要的条件，则将发生不同类型的失效，如带传动的打滑，高速转子由于共振而引起断裂，滑动轴承由于过热而引起的胶合等。

3、什么是机械零件的设计准则？机械零件的主要设计准则有哪些？
【答】机械零件的设计准则是指机械零件设计计算时应遵循的原则。

机械零件的主要设计准则有：强度准则、刚度准则、寿命准则、振动稳定性准则、可靠性准则
4、绘出浴盆曲线并简述其含义？
【答】
浴盆曲线是失效率曲线的形象化称呼，表示了
零件或部件的失效率与时间的关系，一般用实
验方法求得。

浴盆曲线分为三段：第Ⅰ段代表早期失效
阶段，失效率由开始时很高的数值急剧地下降
到某一稳定的数值；第Ⅱ段代表正常使用阶
段，失效率数值缓慢增长；第Ⅲ段代表损坏阶
段，失效率数值由稳定的数值逐渐急剧上升。

5、设计机械零件时应满足哪些基本要求？
【答】机械零件的基本设计要求有：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；质量小要求；可靠性要求。

6、简述机械零件的一般设计步骤？
【答】机械零件的一般设计步骤是：
（1）选择零件的类型和结构；
（2）计算作用载荷；
（3）选择材料；
（4）确定基本尺寸；
（5）结构设计；
（6）校核计算；
（7）绘图和编写技术文件。

7、机械零件的常规设计方法有哪些？计算机辅助设计、可靠性设计、优化设计、并行设计属于常规设计方法吗？
【答】机械零件的常规设计方法有：
（1）理论设计：根据长期总结出来的设计理论和实验数据所进行的设计称为理论设计。

理论设计中常采用的处理方法有设计计算和校核计算两种。

前者是指由公式直接算出所需的零件尺寸，后者是指对初步选定的零件尺寸进行校核计算；
（2）经验设计：根据从某类零件已有的设计与使用实践中归纳出的经验关系式，或根据设计者本人的工作经验用类比的办法所进行的设计；
（3）模型实验设计：对于一些尺寸巨大而且结构又很复杂的重要零件件，尤其是一些重型整体机械零件，为了提高设计质量，可采用模型实验设计的方法。

计算机辅助设计、可靠性设计、优化设计、并行设计属于现代设计方法。

8、简述机械零件金属材料的一般选用原则？
【答】机械零件金属材料的在选用时主要考虑下列因素：
1、载荷、应力及其分布状况,零件的工作情况；
2、零件的尺寸及质量；
3、零件结构的复杂程度及材料的加工可能性；
4、材料的经济性；
5、材料的供应状况。

9、什么是机械零件的标准化？实行标准化有何重要意义？
【答】零件的标准化就是对零件的尺寸、结构要素、材料性能、检验方法、制图要求等制定出各种各样大家共同遵守的标准。

标准化的意义主要表现为：
1）能以最先进的方法在专门化工厂中对那些用途最广的零件进行大量、集中的制造，以提高质量、降低成本；
2）统一了材料和零件的性能指标，使其能够进行比较，提高了零件性能的可靠性；
3）采用了标准结构及零、部件，可以简化设计工作，缩短设计周期，提高设计质量，同时也简化了机器的维修工作。

三机械零件的强度
1、影响机械零件疲劳强度的主要因素有哪些？在设计中可以采用哪些措施提高机械零件的
疲劳强度？
【答】影响机械零件疲劳强度的主要因素有零件几何形状、尺寸大小、加工质量及强化因素。

零件设计时，可以采用如下的措施来提高机械零件的疲劳强度：
1）尽可能降低零件上应力集中的影响是提高零件疲劳强度的首要措施。

应尽量减少零件结构形状和尺寸的突变或使其变化尽可能地平滑和均匀。

在不可避免地要产生较大的应力集中的结构处，可采用减荷槽来降低应力集中的作用；
2）选用疲劳强度大的材料和规定能够提高材料疲劳强度的热处理方法及强化工艺；
3）提高零件的表面质量；
4）尽可能地减小或消除零件表面可能发生的初始裂纹的尺寸，对于延长零件的疲劳寿命有着比提高材料性能更为显着的作用。

2、已知某材料的1801=-σMPa ，循环基数取60105⨯=N ，m =9，试求循环次数N 分别为7000，25000，620000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。

【解】由公式 m r rN N N 0σσ= 得 N 1 = 7000时 MPa 6.3737000
10518096
10111=⨯==--m N N N σσ N 2 = 25000时 MPa 3.3242500010518096
20112=⨯==--m
N N N σσ N 3 = 620000时 MPa 0.227620000
10518096
30113=⨯==--m N N N σσ 3、已知一材料的力学性能260=s σMPa ，1701=-σMPa ，2.0=σψ，试按比例绘制该材料的简化极限应力线图。

【解】由公式3-6 00
12σσσψσ-=- 得
简化极限应力线图上各点的坐标分别为
按比例绘制的简化极限应力线图如图所示。

4、如在题3中取零件的2.1=σK ，零件危险截面上
的平均应力MPa 20=m σ，应力幅MPa 30=a σ，
1） 按比例绘制该零件的简化极限应力线图，
并在图上标出工作点M ；
2） 分别按C r =和C m =σ在零件的简化极限
应力线图上标出极限应力点S 1和S 2；
3） 分别按C r =和C m =σ求出该截面的计算安全系数ca S 。

【解】
1）绘制零件的简化极限应力线图
零件极限应力线图上各点的坐标分别为：
工作点M 坐标为)20,30(),(=m a σσ
2）标出极限应力点S 1和S 2
C r = 和C m =σ时在零件的简化极限应力线
图上的极限应力点S 1和S 2如图所示。

3）按C r =和C m =σ求该截面的计算安全系数ca S
显然，两种情况可能的失效形式均为疲劳失效。

故安全系数分别为： C r =时
C m =σ时。