机械设计试题及答案第二章 机械零件强度
机械设计基础（杨可桢）版考试选择试题及答案
机械设计基础（杨可桢）版考试选择试题及答案练习题绪论，机械零件强度1．机械设计课程研究的对象只限于______（3）______。
（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2．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（2）设计（1）经验（2）理论（3）模型实验3．下列四种叙述中_______（4）____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）变应⼒可能由变载荷产⽣的，也可能由静载荷产⽣5．进⾏材料的疲劳强度计算时，极限应⼒应为取其_（2）_____。
（1）屈服极限（2）疲劳极限（3）强度极限（4）弹性极限6．零件的计算安全系数为____1_______之⽐。
（1）零件的极限应⼒与许⽤应⼒（2）零件的极限应⼒与零件的⼯作应⼒（3）零件的⼯作应⼒与许⽤应⼒（4）零件的⼯作应⼒与零件的极限应⼒8．材料在有限寿命时的疲劳极限σrN= （1）。
（1）σ（2）σ（3）σ（4）σ10．____（2）_____＝0的应⼒为对称循环变应⼒。
（1） a σ（2） m σ（3） max σ（4） min σ11. 影响零件疲劳强度的综合影响系数K σ或K τ与_____（3）_______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。
连接1.在常⽤的螺纹中，传动效率最⾼的螺纹是____（4）____。
（1）三⾓形螺纹（2）梯形螺纹（3）锯齿形螺纹（4）矩形螺纹2. 在常⽤的连接螺纹中，⾃锁性能最好的螺纹是___（1）_______。
（1）三⾓形螺纹（2）梯形螺纹（3）锯齿形螺纹（4）矩形螺纹3.______ （4）_____螺纹最适合联接螺纹。
机械设计基础习题及答案4套
机械设计基础（上）绪论复习思考题1、试述构件和零件的区别与联系？2、何谓机架、原动件和从动件？第一章机械的结构分析复习思考题1、两构件构成运动副的特征是什么？2、如何区别平面及空间运动副？3、何谓自由度和约束？4、转动副与移动副的运动特点有何区别与联系？5、何谓复合铰链？计算机构自由度时应如何处理？6、机构具有确定运动的条件是什么？7、什么是虚约束？习题1、画出图示平面机构的运动简图，并计算其自由度。
（a）(b) (c)2、一简易冲床的初拟设计方案如图。
设计者的思路是：动力由齿轮1输入，使轴A连的目的。
试绘出其机构运动简图，分析其运动是否确定，并提出修改措施。
3、计算图示平面机构的自由度；机构中的原动件用圆弧箭头表示。
(a) (b) (c)(d) (e) (f)第二章平面机构的运动分析复习思考题1、已知作平面相对运动两构件上两个重合点的相对速度12A A V 及12B B V 的方向，它们的相对瞬心P 12在何处？2、当两构件组成滑动兼滚动的高副时，其速度瞬心在何处？3、如何考虑机构中不组成运动副的两构件的速度瞬心？4、利用速度瞬心，在机构运动分析中可以求哪些运动参数？5、在平面机构运动分析中，哥氏加速度大小及方向如何确定？习题1、 试求出下列机构中的所有速度瞬心。
(a) (b)(c) (d)2、图示的凸轮机构中，凸轮的角速度ω1=10s -1，R =50mm ，l A0=20mm ，试求当φ=0°、45°及90°时，构件2的速度v 。
题2图凸轮机构题3图组合机构3、图示机构，由曲柄1、连杆2、摇杆3及机架6组成铰链四杆机构，轮1′与曲柄1固接，其轴心为B，轮4分别与轮1′和轮5相切，轮5活套于轴D上。
各相切轮之间作纯滚动。
试用速度瞬心法确定曲柄1与轮5的角速比ω1/ω5。
4、在图示的颚式破碎机中，已知：x D=260mm，y D=480mm，x G=400mm，y G=200mm，l AB=l CE=100mm，l BC=l BE=500mm，l CD=300mm，l EF=400mm，l GF=685mm，ϕ1=45°,ω1=30rad/s 逆时针。
机械设计作业3答案
3—29 某轴只受稳定交变应力的作用，工作应力 σ max=240MPa，σ min=-40MPa。材料的机械性能 σ -1=450MPa，σ s=800MPa，σ 0=700Mpa，轴上危险截面处的 kσ =1.3，ε σ =0.78，β σ =1，β q=1。 ⑴ 绘制材料的简化极限应力图； ⑵ 用作图法求极限应力σ r 及安全系数（按 r=C 加载和无限寿命考虑） ； ⑶ 取[S]=1.3，试用计算法验证作图法求 S 值，并校验此轴是否安全。 解： （1） A 点（ 0，σ -1） ， B 点（σ 0/2，σ 0/2） ，S 点（σs.0） （2） k (
第三章
一、选择题
机械零件的强度
C 。
3—1 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 增加 B 不变 C 降低 D 规律不定
3—2 在图中所示的极限应力图中，工作应力有 C1、C2 所示的两点，若加载规律为 r=常数。在进 行安全系数校核时， 对应 C1 点的极限应力点应取为 A ， 对应 C2 点的极限应力点应取为 B 。 A B1 B B2 C D1 D D2 σ a D1 B1 3—3 同上题，若加载规律为σ m=常数，则对应 C1 点 D2 C1 的极限应力点应取为 C ，对应 C2 点的极限应力点 C2 B2 应取为 D 。 O σS σm A B1 B B2 C D1 D D2 题 3 —2 图 0 3—4 在图中所示的极限应力图中，工作应力点为 C，OC 线与横坐标轴的交角θ =60 ，则该零件 σa 所受的应力为 D 。 A C D 对称循环变应力 B 脉动循环变应力 σ max、σ min 符号（正负）相同的不对称循环变应力 σ max、σ min 符号（正负）不同的不对称循环变应力 o θ C σm 题 3 —4 图
宁理机械设计试卷及解答
3-10．3-8题中若对零件加载的过程中保持平均应力m等于常数。则该零件的极限应力点应为。
（1）M1；（2）M2；（3）M3（4）M4；
3-12．在题3-5图所示零件的极限应力简图中，如工作应力点M所在的0N线与横轴间夹角=50，则该零件受的是。
（1）脉动循环变应力；（2）对称循环变应力；（3）变号的不对称循环变应力；（4）不变号的不对称循环变应力；
5-1普通螺纹的公称直径指的是螺纹的__________，计算螺纹的摩擦力矩时使用的是螺纹的_______，计算螺纹危险截面时使用的是螺纹的_______。
5-2螺纹升角ψ增大，则联接的自锁性________，传动的效率_______；牙型角α增大，则联接的自锁性_________，传动的效率_________。
3-14．若材料疲劳曲线方程的幂指数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。
（1）0.39×104；（2）1.46×104；（3）2.58×104；（4）7.45×104
二、
2、
班级：学号：姓名：
第五章练习题
一、选择与填空题
（1）539；（2）135；（3）175；（4）417；
3-2．零件表面经淬火、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
3-3．影响零件疲劳强度的综合影响系数K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。
机械设计题库02_机械零件的强度
机械零件的强度一 名词解释(1) 静应力：静应力:大小和方向不随转移而产生变化或变化较缓慢的应力，其作用下零件可能产生静断裂或过大的塑性变形，即应按静强度进行计算。
(2) 变应力：大小和方向均可能随时间转移产生变化者，它可以是由变载荷引起的，也可能因静载荷产生(如电动机重量给梁带来的弯曲应力)变应力作用的零件主要发生疲劳失效。
(3) 工作应力：用计算载荷按材料力学基本公式求得作用在零件剖面上的内力:F c p ,,σσσ ,T ,ττ等。
(4) 计算应力：根据零件危险断面的复杂应力状态，按适当的强度理论确定的，有相当破坏作用的应力。
(5) 极限应力：根据材料性质及应力种类用试件试验得到的机械性能失效时应力极限值，常分为用光滑试件进行试验得到的材料极限应力及用零件试验得到的零件的极限应力。
(6) 许用应力：设计零件时，按相应强度准则、计算应力允许达到的最大值ca S σσσ>=]/[][lim 。
(7) 计算安全系数：零件 (材料)的极限应力与计算应力的比值ca ca S σσ/lim =，以衡量安全程度。
(8) 安全系数许用值：根据零件重要程度及计算方法精确度给出设计零件安全程度的许用范围][S ，力求][S S ca >。
二 选择题(1) 零件受对称循环应力时，对于塑性材料应取 Ｃ 作为材料的极限。
A. 材料的抗拉强度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。
(2) 零件的截面形状一定时，当截面尺寸增大，其疲劳极限将随之 Ｃ 。
A. 增高B. 不变C. 降低(3) 在载荷几何形状相同的条件下，钢制零件间的接触应力 Ｃ 铸铁零件间的接触应力。
A. 小于B. 等于C. 大于(4) 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 。
A. 相等 B. 不相等 C. 是否相等与材料和几何尺寸有关(5) 在图3-1所示某试件的a m σσ-，极限应力简图中，如工作应力点M 所在的ON 线与横轴间夹角45=θ°，则该试件受的是 Ｃ 。
第2章机械零件的强度.
第2章机械零件的强度一、选择题1.零件受变载荷作用时，则在其内部____；零件受静载荷作用时，则在其内部____。
A.只会产生静应力B. 只会产生变应力C. 可能产生静应力，也可能产生变应力发生选B，C第2章机械零件的强度第1节变应力与静应力的特点来源：来源：机械设计学习要点与习题解析P142.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D.最小应力选C第2章机械零件的强度第1节应力的特点来源：机械设计学习与考研辅导P73.四个结构和材料完全相同的零件甲乙丙丁，若承受的最大应力也相同，而应力特性系数分别等于0.1+、0、5.0-、0.1-，其中，最可能先发生失效的是____。
A.甲B. 乙C. 丙D.丁选D第2章机械零件的强度第3节应力特性系数的判别来源：机械设计学习与考研辅导P74.某截面形状一定的零件，当其尺寸增大时，疲劳极限值将随之____。
A.增高B.降低C. 不变D.规律不定选B第2章 机械零件的强度第3节疲劳极限的判别来源：机械设计学习与考研辅导P75.一对啮合的传动齿轮，单向回转，则齿面接触应力按____变化。
A.对称循环B.循环特性r=0.5C.脉动循环D. 循环特性r=－0.5选C第2章 机械零件的强度第4节接触应力的判别来源：机械设计学习与考研辅导P76.塑性材料制成的零件，进行静强度计算时，其极限应力为____。
A. s σB. b σC. 0σD. 1-σ选A第2章 机械零件的强度第2节极限应力的判别来源：机械设计学习与考研辅导P77.下列四种叙述中____是正确的。
A.变应力只能由变载荷产生B. 静载荷不能产生变应力C. 变应力是由静载荷产生D. 变应力是由变载荷产生，也可能由静载荷产生选D第2章 机械零件的强度第1节应力及载荷的判别来源：机械设计习题集P18.变应力特性可用max σ﹑min σ﹑m σ﹑a σ﹑r 等五个参数中的任意____来描述。
《机械设计》第二章强度
高副零件工作时，理论上是点接触或线接触→实际上由于接
触部分的局部弹性变形而形成面接触→由于接触面积很小，使
表层产生的局部应力却很大。该应力称为接触应力。在表面接
触应力作用下的零件强度称为接触强度
计算依据：弹性力学的赫兹公式
F
1、接触应力
a)两圆柱体接触
H
F( 1 )
b[(1
12
)
(1
2 2
)]
E1
5、热平衡准则
t t
t [t]
*温度对机械零件工作能力的影响
温度影响摩擦磨损 温度影响材料膨胀和收缩
温度影响蠕变和松弛
c E (t2 t1)E
热应变、弹性模量、线膨胀系数
蠕变：在一定温度和应力下，零件塑性变形连续增长的现象 松弛：在预紧情况下工作的零件总变形量不变，其弹性变形 逐渐转化成塑性变形，应力逐步降低的现象
E2
Hmax Hmax
1 b
2a 2
1 2 0.3, E1 E2 E, H max 0.418
FE
b
F
Hmax Hmax
b)两球接触Βιβλιοθήκη 1H max1
3
6F[
1
12
1
2 2
]
E1
E2
1 2 0.3, E1 E2 E时, H max 0.388
3
FE 2
2
ρΣ——综合曲率半径
1 11
Ft
Nf N
1 Rt
,
Rt Ft 1
n个零件组成的串联系统，单个零件的可靠度:R1、R2 、 …Rn， 则系统的可靠度为R=R1R2…Rn
§ 2—3 静应力时机械零件的强度计算
一、单向应力下的塑性零件
机械设计期末总复习
河北工业大学机械设计基础第一章机械设计概论复习思考题1、机械设计的基本要求包括哪些方面？2、机械设计的一般程序如何？3、对机械零件设计有哪些一般步骤？4、对机械零件设计有哪些常用计算准则？5、对机械零件材料的选择应考虑哪些方面的要求?习题1．何谓机械零件的失效？何谓机械零件的工作能力？2．机械零件常用的计算准则有哪些？第二章机械零件的强度复习思考题1、静应力与变应力的区别？静应力与变应力下零件的强度计算有何不同？2、稳定循环变应力的种类有哪些？画出其应力变化曲线，并分别写出最大应力σmax、最小应力σmin、平均应力σm、应力幅σa与应力循环特性γ的表达式。
3、静应力是否一定由静载荷产生？变应力是否一定由变载荷产生？4、机械零件疲劳破坏的特征有哪些？机械零件疲劳强度与哪些因素有关？5、如何由σ-1、σ0和σs三个试验数据作出材料的简化极限应力图？6、相对于材料，影响机械零件疲劳强度的主要因素有哪些？综合影响因素Kσ的表达式为何？如何作零件的简化极限应力图？7、应力集中、零件尺寸和表面状态是否对零件的平均应力σm和应力幅均有影响？8、按Hertz公式，两球体和圆柱体接触时的接触强度与哪些因素有关？习题1．某材料的对称循环弯曲疲劳极限1801=-σMPa 。
取循环基数N 0=5×106，m =9，试求循环次数N 分别为7000、25000、62000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。
2．已知材料的机械性能为σs =260MPa ，σ-1=170MPa ，ψσ=0.2，试绘制此材料的简化根限应力线图。
3．圆轴轴肩处的尺寸为：D =54mm ，d =45mm ，r =3mm 。
如用上题中的材料，设其强度极限B =420MPa ，试绘制此零件的简化极限应力线图，零件的βσ=βq =1。
4．如上题中危险剖面上的平均应力σm =20MPa ，应力幅σa =30MPa ，试分别按①γ=C ，②σm =C ，求出该载面的计算安全系数S ca 。
机械设计思考题集
机械设计思考题集第一章机械设计总论1.机械设计的基本要求？机械设计的准则？常用的机械设计方法有哪些？2.什么叫机械零件的失效？机械零件失效的形式有哪些？机械零件失效的原因？3.表面损伤失效的分类，及其成因以及避免措施？表面强化？表面强化深度的影响因素，如何控制其强化深度？4.什么是标准化、系列化、和通用化？机械设计中“三化”有什么意义？第二章机械零件的强度1.作用在机械零件上的变应力有哪几种类型？如何区分它们？2.何为工作载荷、名义载荷、和计算载荷？名义载荷与计算载荷有和关系？3怎样区分表面挤压应力和表面接触应力？试说明两圆柱体接触应力计算公式中各符号的意义。
4.什么是静载荷、变载荷、和变应力？试举出两个机械零部件在工作时受静载荷作用而产生变应力的例子？5．什么是稳定变应力和非稳定变应力？双向稳定变应力下机械零件的疲劳强度计算如何进行？6.什么是材料的疲劳极限？试根据材料的疲劳曲线（σ-N曲线），说明什么叫循环基数Ν0、条件疲劳极限N rN和疲劳极限σr，并根据疲劳曲线方程导出N rN 的计算公式。
极限应力线图有何用处？7.影响机械零件疲劳强度的主要因素有哪些？原因是什么？为什么影响因素中的Kσ、εσ、β只对变应力的应力幅部分有影响？如何提高机械零件的疲劳强度？8.疲劳破坏与静强度破坏的区别？试述金属材料疲劳断裂的过程？摩擦与润滑9.何谓摩擦？常见润滑方式有哪几种？各有何特点？10.何谓磨损？按机理不同，磨损可分为哪几类？各有何特点？减轻磨损的途径有哪些？11.零件的正常磨损分为几个阶段？每阶段各有何特点？试画出正常磨损过程中磨损量随时间变化的曲线图？12.润滑油、润滑脂各有何主要性能指标？如何理解黏度的概念？13.润滑有何作用？常用润滑剂有哪几类？各适用什么场合？14.润滑剂黏度对摩擦的影响？温度压力变化对润滑油粘度的影响？15．在进行机械零件有限寿命的疲劳强度计算时，需将材料的疲劳曲线修正成零件的疲劳曲线。
《机械设计》考试复习题(2022)(答案)
《机械设计》考试复习题(2022)(答案)好东西一、填空题：1零件强度计算中的许用安全系数是用来考虑。
2一个零件的磨损大致可以分为磨损、磨损、磨损三个阶段，在设计和使用时，应力求、、。
3在变应力工况下，机械零件的损坏将是，这种损坏的断面包括。
4螺纹的公称直径是指螺纹的径，螺纹的升角是指螺纹径处的升角。
螺旋的自锁条件为，拧紧螺母时效率公式为。
5用四个铰制孔螺栓联接两个半凸缘联轴器，螺栓均布在直径为20㎜的圆周上，轴上转矩为100N·m，每个螺栓受的横向力为N。
6仅承受预紧力的紧螺栓联接强度计算时，螺栓的危险截面上有和载荷联合作用。
因此，在截面上有应力和应力。
7螺纹联接常用的防松原理有，，。
其对应的防松装置有，，。
8当采用两个楔键传递周向载荷时，应使两键布置在沿周向相隔的位置，在强度校核时只按个键计算。
9平键联接的主要失效形式有：工作面（静联接），工作面（动联接），个别情况下会出现键的剪断。
10选择普通平键时，键的截面尺寸（b某h）是根据查标准来确定；普通平键的工作面是。
11带传动中，打滑是指，多发生在轮上。
刚开始打滑时紧边拉力F1与松边拉力F2的关系为。
12带传动与齿轮传动一起作减速工作时，宜将带传动布置在齿轮传动之；当带传动中心距水平布置时，宜将松边安置在方。
带传动一周过程中，带所受应力的大小要发生次变化，其中以应力变化最大，而应力不变化。
13带传动中，用方法可以使小带轮包角加大。
14链传动中，即使主动链轮的角速度ω1=常数，也只有当时，从动轮的角速度ω2和传动比才能得到恒定值。
15开式链传动的主要失效形式是。
16链传动工作时，其转速越高，其运动不均匀性越，故链传动多用于速传动。
17链传动中，小链轮的齿数越多时，则传动平稳性越。
18链传动的传动比不变，传动比是变化的。
1９齿轮传动强度设计中，σＨ是应力，［σ］Ｈ是应力，σＦ是应力，［σ］Ｆ是应力。
20在圆柱齿轮传动中，齿轮直径不变而减小模数m,对轮齿的弯曲强度、接触强度及传动的工作平稳性的影响分别为，，。
机械设计_配套习题集
《机械设计》课程配套习题集华东理工大学机械与动力工程学院机械设计及摩擦学研究室安琦王建文等整理编写2010年7月第一章绪论一、简答题1-1 什么叫机械零件？什么叫机械部件？1-2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？其中最主要的要求是什么？1-3 设计开发一个机械新产品的一般过程是什么？1-4 设计一个机械零件的一般过程分为哪几个步骤？1-5 什么叫“三化”？实行三化的意义是什么？1-6什么是部件？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。
1-7 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？1-8 什么是通用零件？什么是专用零件？试各举三个实例。
1-9 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？二、选择题1-1 机械设计课程研究的内容只限于。
（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1-3 下列8种机械零件：涡轮的叶片，飞机的螺旋桨，往复式内燃机的曲轴，拖拉机发动机的气门弹簧，起重机的起重吊钩，火车车轮，自行车的链条，纺织机的纱锭。
其中有是专用零件。
（1）3种（2）4种（3）5种（4）6种1-4 下列缩写词中为国标代号。
(1)GB (2)JB (3)YB (4)KY选择题答案：1-1（3），1-2 （2），1-3 （4）第二章机械零件的强度和设计准则一、简答题2-1 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？2-2 什么是零件的工作能力？什么是零件的承载能力？2-3 什么是静载荷、变载荷、名义载荷、计算载荷？什么是静应力和变应力？2-4 什么是变应力的循环特性r？静应力、脉动循环变应力和对称循环变应力的r值各是多少？2-5 零件表面磨损强度的条件性计算包含哪些内容？提高零件表面磨损强度的主要措施有哪些？2-6 发动机连杆横截面上的应力变化规律如图所示，则该变应力的循环特性r为多少？题2-6图2-7 什么是静载荷、变载荷、名义载荷、计算载荷？什么是静应力和变应力？2-8 什么是变应力的应力比r？静应力、脉动循环变应力和对称循环变应力的r值各是多少？2-9 图示各应力随时间变化的图形分别表示什么类型的应力？它们的应力比分别是多少？2-10 什么是零件的工作应力、计算应力、极限应力和许用应力？2-11 在静应力下工作的零件其失效形式有哪些？用塑性材料制造的零件和用脆性材料、低塑性材料制造的零件，其极限应力各应是什么？题2-9图2-12零件表面磨损强度的条件性计算包含哪些内容？提高零件表面磨损强度的主要措施有哪些？2-13 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？2-14 影响零件刚度的因素及提高零件刚度的措施有哪些？某轴用碳钢制造，经营算刚度不足，问改用合金钢制造而原尺寸保持不变，该轴的刚度能否提高？为什么？二、选择题2-1 下列四种叙述中___________是正确的。
第2章机械零件的强度复习及自测(含参考答案)
第二章 机械零件的强度重要基本概念1．疲劳破坏及其特点疲劳破坏：在远低于材料抗拉强度极限的交变应力作用下工程材料发生破坏。
疲劳破坏的特点：1）在循环变应力多次反复作用下发生；2）没有明显的塑性变形；3）所受应力远小于材料的静强度极限；4）对材料组成、零件形状、尺寸、表面状态、使用条件和工作环境敏感。
具有突发性、高局部性和对缺陷的敏感性。
2．疲劳破坏与静强度破坏的区别，强度计算的区别静强度破坏是由于工作应力超过了静强度极限，具体说，当工作应力超过材料的屈服极限就发生塑性变形，当超过强度极限就发生断裂。
而疲劳破坏时，其工作应力远小于材料的抗拉强度极限，其破坏是由于变应力对材料损伤的累积所致。
交变应力每作用一次，都对材料形成一定的损伤，损伤的结果是形成小裂纹。
这种损伤随着应力作用次数的增加而线性累积，小裂纹不断扩展，当静强度不够时发生断裂。
静强度计算的极限应力值是定值。
而疲劳强度计算的极限应力是变化的，随着循环特性和寿命大小的改变而改变。
3．影响机械零件疲劳强度的因素影响机械零件疲劳强度的因素主要有三个：应力集中、绝对尺寸和表面状态。
应力集中越大，零件的疲劳强度越低。
在进行强度计算时，引入了应力集中系数σk 来考虑其影响。
当零件的同一剖面有几个应力集中源时，只取其中（应力集中系数）最大的一个用于疲劳强度计算。
另外需要注意：材料的强度极限越高，对应力集中越敏感。
零件的绝对尺寸越大，其疲劳强度越低。
因为绝对尺寸越大，所隐含的缺陷就越多。
用绝对尺寸系数σε考虑其影响。
零件的表面状态直接影响疲劳裂纹的产生，对零件的疲劳强度非常重要。
表面越粗糙，疲劳强度越低。
表面强化处理可以大大提高其疲劳强度。
在强度计算中，有表面状态系数β来考虑其影响。
需要注意：这三个因素只影响应力幅，不影响平均应力，因此不影响静强度。
4．线性疲劳损伤累积的主要内容材料在承受超过疲劳极限的交变应力时，应力每循环作用一次都对材料产生一定量的损伤，并且各个应力的疲劳损伤是独立进行的，这些损伤可以线性地累积起来，当损伤累积到临界值时，零件发生疲劳破坏。
机械设计机械零件的强度习题
零件的强度一、选择与填空1. 结构尺寸相同的零件分别采用HT2O0 35钢和40CrNi钢制造，其中有效应力集中系数最大的是40CrNi，最小的是HT200零件。
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（3）。
（1）增高（2）不变（3）降低3. 机械零件受载时，在几何不连续（或零件结构形状及尺寸突变）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。
4. 在载荷和几何形状相同情况下，钢制零件间的接触应力大铸铁零件间的接触应力小。
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（1）。
1）相等（2）不相等（3）是否相等与材料和集合尺寸有关二、分析与思考题1. 材料的低周疲劳和高周疲劳在本质上有何区别？二者对应的循环次数分界线通常取为多少？2. 图示各零件均受静载荷作用，试判断零件上A点的应力是静应力还是变应力？并确定应力循环' 特性r的大小或范围。
(a) (b) (c)3. 试举例说明什么零件的疲劳破坏属于低周疲劳破坏？什么零件的疲劳破坏属于低周疲劳破坏？4. 弯曲疲劳极限的综合影响系数的含义是什么？它与哪些因素有关？它对零件的疲劳强度和静强度各有什么影响？5. 零件的极限应力线图与材料试件的极限应力线图有和区别？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是相同的？为什么？6. 在材料的极限应力线图中，的几何含义是什么？它与材料的强度高低有何关系？7. 试说明承受循环变应力的机械零件，在什么条件下可按静强度条件计算？在什么条件下需按疲劳强度条件计算？&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？。
机械设计复习习题及参考答案
第一章1-1 机械的基本组成要素是什么？机械的基本组成要素是机械零件1-2 什么是零件？什么是构件？什么是部件？试各举三个实例。
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？试各举三个实例。
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。
专用零件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。
第二章2-1 以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？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 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？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 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？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 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？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σ<[σ]。
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。
机械设计题库(第八版
NT
40
失效率 Q = 1− R = 1 − 0.825 = 17.5%
KUST
4
一 名词解释
吴老师机械设计教学资料
第3章 机械零件的强度
(1) 静应力：静应力:大小和方向不随转移而产生变化或变化较缓慢的应力，其作用下零件可能产生静 断裂或过大的塑性变形，即应按静强度进行计算。
(2) 变应力：大小和方向均可能随时间转移产生变化者，它可以是由变载荷引起的，也可能因静载荷 产生(如电动机重量给梁带来的弯曲应力)变应力作用的零件主要发生疲劳失效。
(3) 在载荷几何形状相同的条件下，钢制零件间的接触应力 Ｃ 铸铁零件间的接触应力。
A. 小于
B. 等于
C. 大于
(4) 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 。
A. 相等
B. 不相等
C. 是否相等与材料和几何尺寸有关
5
吴老师机械设计教学资料
(5) 在图 3-1 所示某试件的σ m − σ a ，极限应力简图中，如工作应力点 M 所在的 ON 线与横轴间夹角 θ = 45 °，则该试件受的是 Ｃ 。
3
答：机器主要由五部分组成：
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① 原动机 主要提供动力，如汽车的发动机；
② 传动部分 提供变速、改变运动方向或运动形式等，如汽车的变速箱、传动轴、离合器等；
③ 工作部分 直接完成设计者的构想，代替或减轻人类的工作，如汽车的车轮、转向器等；
④ 控制部分 使机器各部分运动协调。可以是手控、电控、遥控等。如汽车的各个按钮、手柄等；
(3) 工作应力：用计算载荷按材料力学基本公式求得作用在零件剖面上的内力:σ p , σ c , σ F ,τ , τ T
机械设计习题解答
机械设计习题解答第2章 机械设计总论一、填空题 1．当机械零件出现疲劳断裂时，应按 A 准则计算。
A ．强度； B.刚度； C.寿命； D.振动稳定性2.零件的工作安全系数为 B 。
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3.对大量生产、强度要求高、尺寸不大、形状不复杂的零件，应选择 D 。
A ．铸造； B.冲压； C.自由锻造； D.模锻二、是非题1.当零件可能出现塑性变形时，应按刚性准则计算。
（×）2．调质钢的回火温度越高，其硬度和强度将越低，塑性越好。
（√）3.机器的设计阶段是决定机器好坏的关键。
（√）4.疲劳破坏是引起大部分机械零件破坏的主要原因。
（√）5.随着工作时间的延长，零件的可靠度总是不变。
（×）第3章 机械零件的强度一、简答题1.弯曲疲劳极限的综合影响系数的含义是什么？它与那些因素有关？它对零件疲劳强度与静强度各有何影响？答：① 综合影响系数()D k σ的含义：在对称循环时，()D k σ是试件与零件疲劳极限的比值；在非对称循环时，()D k σ是试件与零件极限应力幅的比值。
② ()D k σ与零件的有效应力集中系数、尺寸系数、表面状态系数有关。
③ ()D k σ对零件的疲劳强度有影响，对零件的静强度没有影响。
2.零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？零件和材料试件的失效形式是否总是相同的？为什么？答：① 零件的等寿命疲劳曲线相对于材料试件的等寿命疲劳曲线下移了一段距离。
② 在相同变应力作用下，两者的失效规律并不总是相同的，因为零件疲劳曲线中疲劳破坏的范围增大了。
3.试说明承受循环变应力的机械零件，在什么情况下可按静条件强度计算？在什么情况下按疲劳强度条件计算？答：承受循环变应力的机械零件，当应力循环次数310N ≤时，按静强度条件计算；当极限应力点与疲劳极限应力曲线中的屈服曲线相交时，也按静强度计算。
机械设计简答和计算题
《机械设计》精品课程习题第一篇总论第一章绪论●分析与思考题●第二章机械设计总论●分析与思考题2-1试述机器和机构的特征。
2-2说明构件、零件及部件的特点。
2-3简述现代机器的定义及特征.2-4试述机械产品设计中对机器的主要要求。
2-5叙述机械设计的基本类型及设计的一般程序。
2-6简述方案设计的主要内容及要求。
第三章机械零件的强度●分析与思考题3-1 图示各零件均受静载荷作用，试判断零件上A点的应力是静应力还是变应力；并确定应力比r的大小或范围。
题3-1图3—2 弯曲疲劳极限的综合影响系数Kσ的含义是什么？它与哪些因素有关？它对零件的疲劳强度和静强度各有何影响？3—3 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？3—4 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?什么情况下需按疲劳强度条件计算?3-5 在单向稳定变应力下工作的零件，如何确定其极限应力?3—6 疲劳损伤线性累积假说的含义是什么?写出其数学表达式.3-7 在双向稳定变应力下工作的零件，怎样进行疲劳强度计算？3—8 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？3-9 导致机械结构发生低应力断裂的原因有哪些？3-10机械结构的裂纹是否会失稳扩展是如何判定的?第四章摩擦、磨损及润滑概述●分析与思考题4-1 按照摩擦面间的润滑状态不同,滑动摩擦可分为哪几种？4—2 膜厚比的物理意义是什么？边界摩擦、混合摩擦和液体摩擦所对应的膜厚比范围各是多少？4—3 在工程中，常用金属材料副的摩擦系数是如何得来的?4-4 什么是边界膜?边界膜的形成机理是什么？如何提高边界膜的强度?4—5 零件的磨损过程大致可分为哪几个阶段？每个阶段的特征是什么?4-6 根据磨损机理的不同,磨损通常分为哪几种类型？它们各有什么主要特点?4—7 润滑油的粘度是如何定义的?什么是润滑油的粘性定律?什么样的液体称为牛顿液体？4-8 粘度的表示方法通常有哪几种?各种粘度的单位和换算关系是什么?4-9 润滑油的主要性能指标有哪些？润滑脂的主要性能指标有哪些?4—10 在润滑油和润滑脂中加入添加剂的作用是什么？4-11 流体动力润滑和流体静力润滑的油膜形成原理有何不同？流体静力润滑的主要优缺点是什么？4-12 流体动力润滑和弹性流体动力润滑两者间有何本质区别？所研究的对象有何不同？第二篇连接第五章螺纹连接和螺旋传动分析与思考题5-1常用螺纹有哪几种类型？各用于什么场合?对联接螺纹和传动螺纹的要求有何不同?5-2 在螺栓联接中，不同的载荷类型要求不同的螺纹余留长度，这是为什么？5—3 联接螺纹都具有良好的自锁性,为什么有时还需要防松装置？试各举出两个机械防松和摩擦防松的例子。
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答案：尽可能降低零件上的应力集中、选用疲劳强度高的材料和提高材料疲 劳强度的热处理方法及强化工艺、提高零件的表面质量、尽可能地减小或消 除零件表面可能发生初始裂纹的尺寸。
2－23 已知某变应力的max ＝500 MPa，应力幅 a ＝300MPa，求min 、 m 、r。
2－24如图2－1所示，在转轴上作用的轴向Fa=3000N，径向力 Fr＝6000N， 轴的支点间距离 L＝ 300 mm，轴的直径 d =50mm，求径向力Fr作用在剖 面上的max、 min、 m 、 a 、r
2－5 零件的疲劳极限小于材料的疲劳极限，其原因是受 _
因素等的影响。 答案：零件尺寸 几何尺寸 加工质量 强化因素
、 、_ _、
边2－要6大疲于劳l;在损_伤__线_性__月__累情积况假下说，的等表号达右式边为要小in1 Nn于11 11。，在______情况下，等号右
答案：各级应力是先作用最小的，然后依次升高；各级应力是先作用最大的， 依次降低。
（1） 131；（2） 336；（3） 432;（4） 168.8
2－13 某零件用35钢制成，受静拉力，s＝540MPa，硬度为HBS =185MPa， 许用技应力[]=300MPa，若零件的工作拉力 ＝70MPa，则零件的安全系数 应为何值？
（1） 3.18；（2） 1．76；（3） 1．8；（4） 1．67。 答案：1．8 2－14 零件受对称循环变应力时，对于脆性材料，应取哪种极限作为材料的 极限应力？
解：根据公式计算Ks值
试件安全系数计算值
因为
则
同样
此试件的变应力为有规律的不稳定变应力，有Miner法则表达式可知： 若使试件破坏，则有
若按
来计算，n3分别等于0.507×106和2.832 ×106
应力时的材料特性；若把一个非对称循环变应力等效转化为对称循环变应力，
符号________起到等效转化作用。
答案：K ； ；
2－11零件内部产生变应力时，承受什么样的载荷？ （l）静载荷；（2）静载荷、动载荷；（3）动载荷。 答案：静载荷、动载荷。
2－12某零件用25钢制成，承受静拉力，许用应力〔」=270MPa，零件上的工作 拉力＝ 210MPa，取安全系数S ＝ 1．6，该材料的屈服极限s等于何值？
答案：增高。 2－21已知转轴上危险剖面的拉伸应力 ＝ 300MPa，剪切应力＝250 MPa，按第三强度理论确定的计算应力为多少？
（1） 391MPa；（2） 458MPa;（3） 522MPa;（4）583MPa o 答案：583MPa
2-22 已知循环特性 r＝0.125， m = -225MPa，求 max 、 min 、 a 。 解：因为循环特性r的取值范围为一l≤r≤l，所以max 、 min均以绝对 值来判断其大小
答案：零件的表面状态、绝对尺寸、应力集中 2—16 发动机连杆横截面上的应力为非对称循环变应力，其 max＝31.2MPa， min＝－130MPa，其应力循环特性r为何值？
（ 1 ） 0．24；（ 2 ） － 0．24；（ 3 ）－4．17;（ 4 ） 4．17。 其应力幅和平均应力为何值？ （ 1 ） m＝49.4 MPa、 a=－80.6MPa；（2） m ＝－49.4 MPa、 a= 86.6MPa；（3） m ＝－80.6MPa、 a＝ 49.4 MPa ;（4 ） m ＝ 80.6MPa、 a = －49.4 MPa。
2－8可用____、_____、______、_____、______来表征变应力的大小，变 应力可分为_____、____、_____ 、______ 四种类型。
答案： max 、 min 、 m 、 a 、r；对称循环变应力、脉动循环变 应力、有规律的不稳定变应力、随机性的不稳定变应力。
解：由Fr产生的应力为
2—25 已知某材料的强度极限 b = 800 Mpa，屈服极限 s = 520MPa，
—1 ＝ 400MPa， = 0．l，求绘制材料极限应力线图所需参数值 0。 解：绘制材料的极限应力线图需知 s 、 —1 、 0
2－26 一铬镍合金钢制成的零件，最大工作应力 max ＝ 280MPa，最小工作应
2-27 45钢经过调质后的性能为： —1 ＝307MPa，m= 9，N0=5X 106 。现 以此材料作试件进行试验，以对称循环变应力 1 ＝500MPa作用104次， 2 ＝ 400MPa作用105次，试计算该试件 在此条件下的安全系数计算值。若以 3＝ 350MPa作用于试件，还能再循环多少次才会使试件破坏？
力min ＝－80MPa，屈服极限 s ＝800MPa，强度极限 B ＝900 MPa，疲劳极
限 —1 =440MPa，材料特性 = 0．1，弯曲疲劳极限的综合影响系数K
=1．2。 求：（ 1 ）绘制极限应力线图尚需的 0（ 2 ）极值
。
（ 3 ）校核此零件的强度（安全系数S ＝ 1．6）。
（l）强度极限；（2）屈服极限；（3）疲劳极限。 答案：疲劳极限
2－15 影响零件弯曲疲劳强度的综合影响系数K与下列哪些因素有关？
（1）零件的应力集中、过载、高温；（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。
答案：脆性；大于；
2－3最大剪应力理论（第三强度理论）适用于_____材料，对于已知弯曲应力 和扭转剪应力时，其表达式为________。
2－4最大形变能理论（第四强度理论）适用于_________材料， 已知弯曲应力 和扭转剪应力时，其表达式为______，由它计算出的应力值比最大剪应力理论 计算出的应力值要_______。
答案： r ＝ － 4.17； m＝ － 49．4 Mpa， a ＝ 80．6 MPa。
2－17绘制零件的极限应力线图时，必须占有哪些数据？
2－18 已知转轴危险剖面的拉伸应力 ＝ 250MPa，扭转应力 ＝－150MPa，按 第四强度理论计算出的应力应为多少？
（ 1 ） 39lMPa；（ 2 ） 458MPa；（ 3 ） 522MPa；（ 4 ）361MPa 答案： 361MPa
2－9 零件的疲劳极限小于材料的疲劳极限，其原因是受 _____、_____、 _____、______因素等的影响。
答案：几何形状的变化、尺寸大小、加工质量、强化。
2－10 零件的极限应力线图中直线ADG数学表达式为 1 =
，式
中符号_______代表弯曲疲劳极限综合影响系数，________代表受循环弯曲
第二章 机械零件的强度
填空题 判断题 计算题
2－l按原动机功率和按工作阻力求出的零件上的载荷的关系是_____；根据计 算载荷，按某强度理论求出的计算应力在强 度计算中应_____许用应力；安全 系数的计算值应_______安全系数。
答案：前者大于后者；小于；大于 2—2 最大主应力Байду номын сангаас论（第一强度理论）只适用于_______材料，其抗压缩能 力一般远______抗拉伸能力，其表达式为____。
2—19 按第三、第四强度理论分别计算受弯、扭联合作用下轴的计算应力， 前者计算结果是后者计算结果的多少倍？
（1）0．89；（2）1．12；（3）2；（4）2．24。
答案：1.12 2－20零件的剖面形状一定，若增大剖面尺寸，其疲劳强度将随之有何 变化？
（ 1 ）增高；（ 2 ）不变；（ 3 ）降低。