机械设计总论

一、简答题：

（1） 机械设计的程序是什么？其各阶段大致需要完成哪些任务？ （2） 试述机械零件设计的一般步骤。

（3） 什么是机械零件的失效？机械零件的失效形式有哪些？试结合日常接触的机械举出其中几种零件的失效形式并分析其原因。

（4） 机械零件设计计算准则与失效形式有什么关系？有哪些日常的计算准则？它们是针对什么失效形式建立的？

（5） 稳定循环变应力的

、

、

、

、

五个参数各代表什么？试列出根据已知零件的

、计算、及的公式。 、

、

（6） 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

只对变应力的应力幅部分有影响？

（7） 何谓摩擦？按机理不同，磨损可分为哪几类？各类有何特点？有哪些措施可以提高零件的磨损寿命？

（8） 零件的正常磨损分为哪几个阶段？每阶段各有何特点？

（9） 润滑油、润滑脂各有何主要性能指标？如何理解粘度的概念？

（10）润滑油常用的粘度单位有几种？彼此之间如何换算？压力、温度对粘度有何影响 二、填空：

（1）若一零件的应力循环特性= +0.5，则此时

=70Mpa，则此时

为 ，

为 ，

为 。

（2）影响机械零件疲劳强度的主要因素，除材料性能、应力循环特性r和应力循环次数N之外，主要

有 、 、和 。

（3）根据磨损机理，磨损可分为 、 、 和 。

（4）一个零件的磨损大致可以可分 磨损、 磨损、 磨损三个阶段，在设计或使用时，应力

求 、 、 。

（5）机械零件的主要失效形式有 ； ； 及 。

（6）新产品从任务提出到投放市场的全部程序一般要经过 、 、 及 四个阶段。 （7）产品设计中的“三化”是指 、 、 。

（8）作用于机械零件上的名义载荷是指 ；而设计零件时应按 进行计算；它与名义载荷的关系

式为 。

（9）判断机械零件强度的两种方法是 及 ；其相应的强度条件式为 ； 。 （10）钢制零件的

曲线上，当疲劳极限几乎与应力循环次数

无关时，称为 疲劳；而当

时，疲劳极限随循环次数（11）钢制零件的疲劳曲线（

的增加而降低的称为 疲劳。 曲线）中，当

时为 区；而当

时为 区。

（12）非稳定变应力零件的疲劳强度计算中的等效应力通常取等于 的应力。 （13）按摩擦状态不同，摩擦可分为 、 、 、 。 （14）按建立压力油膜的原理不同，流体润滑主要有 、 。

（15）工业用润滑油的粘度主要受 和 的影响。 三、选择填空：

（1） 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。

（2） 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.

； C.

； D.

。

（3） 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。

（4） 三个相同的零件甲、乙、丙承受的变应力是相同的，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 。 （5） 两圆柱体沿母线相压，载荷为F时，最大接触应力为?H，若载荷增大到2F时，最大接触应

力变为 。

A. C.

； B. ； D.

。

；

（6） 由实验知，有效应力集中、绝对尺寸和表面状态只对 有影响。 A.应力幅； B.平均应力； C.应力幅和平均应力。

（7） 摩擦副表面为液体动压润滑状态，当外载荷不变时，摩擦面间的最小油膜厚度随相对滑动速

度的增加而 。

A.变薄； B.增厚； C.不变。

（8） 在外载荷不变的情况下，试判断下列零件上各点应力的变化特性（用应力循环特性系数

表示）：

a）转动心轴，外径上的弯曲应力r为 ：

b）推力球轴承滚动体上一点的接触应力，r为 。

A. r= +1； B. r=－1；

C. r=－1； D. 0

（9） 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。 （10）采用含有油性和极压添加剂的润滑剂，主要是为了减少 。

A.粘着磨损； B.磨粒磨损； C.表面疲劳磨损； D.腐蚀磨损。 （11）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。

（12）某截面形状一定的零件，当尺寸增大时，其疲劳极限值将随之 。 A.增高； B.降低； C.不变； D.规律不定。 四、计算题：

1、某钢制零件材料性能为

危险剖面的综合影响系数 （1）若工作应力按

，，寿命系数

，。

，受单向稳定循环变应力，

常数的规律变化，问该零件首先发生疲劳破坏，还是塑性变形？

常数规律变化，问在什么范围内零件首先发生疲劳破坏？

（2）若工作应力按应力比（循环特性）

（图解法、解析法均可） 2、零件材料的机械性能为：

零件工作的最大应力

，，最小应力

，，综合影响系数

，加载方式为

，

（常数）。 求：

（1）按比例绘制该零件的极限应力线图，并在图中标出该零件的工作应力点点

和其相应的极限应力

；（2）根据极限应力线图，判断该零件将可能发生何种破坏； （3）若该零件的设计安全系数

，用计算法验算其是否安全。

3、在图示零件的极限应力线图中，零件的工作应力位于点，在零件的加载过程中，可能发生哪种失效？若应力循环特性等于常数，应按什么方式进行强度计算？

4、已知45钢经调质后的机械性能为：强度限

，材料的等效系数

。

，屈服限

，疲劳限

（1）材料的基氏极限应力线图如图示，试求材料的脉动循环疲劳极限 （2）疲劳强度综合影响系数 （3）若某零件所受的最大应力

标

和

的位置。

，试作出零件的极限应力线；

，循环特性系数

；

，试求工作应力点的坐

5、合金钢对称循环疲劳极限

（1）绘制此材料的简化极限应力图； （2）求

时的

、

值。

，屈服极限，。试：

螺纹联接与螺旋传动

一、简答题

(1)为什么螺纹联接常需要防松？防松的实质是什么？有哪几类防松措施？试指出普通 螺栓联接、双头螺栓联接和螺钉联接的结构特点，各用在什么场合？

(2)试指出普通螺栓联接、双头螺栓联接和螺钉联接的结构特点，各用在什么场合？ (3)一螺栓联接预紧后，受轴向变载荷作用，在最大工作载荷

及剩余预紧力不变的情 况下，试问提

高这种螺栓疲劳强度的具体措施有哪些？

(4)为提高螺栓的疲劳强度，欲减小螺栓的应力幅，请举出一个措施，并用螺栓受力—变 形协调图来说明。

(5)螺栓的主要失效形式有哪些？

(6)拧紧螺母与松退螺母时的螺纹副效率如何计算？哪些螺纹参数影响螺纹副的效率？ 二、填空

（1）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。螺纹的自锁条件为 ，拧紧螺母时效率公式为 。

（2）螺纹联接常用的防松原理有， ， ， 。其对应的防松装置有 ， ， 。 （3）三角形螺纹主要用于 ，而矩形、梯形和锯齿形螺纹主要用于 。

（4）标记为螺栓GB5782—86 M16×80的六角头螺栓的螺纹是 形，牙形角等于 度，线数等于 ，16代表 ，80代表 。

（5）若螺纹的直径和螺纹副的摩擦系数一定，则拧紧螺母时的效率取决于螺纹的 和 。 （6）为了提高螺栓强度，防止螺栓的疲劳破坏，通常采用的方法之一是减小 刚度或增大 刚度。

（7）有一单个紧螺栓连接，已知该螺栓所受预紧力 ，所受

轴向工作载荷 ，螺栓的相对刚度系数 ，则螺栓所受的总拉伸载荷 ，残余

预紧力 ；为保证结合面不出现缝隙，则该联接允许的最大轴向工作载荷 ，（需注明式中各符号的意义）

（8）受轴向载荷的紧螺栓所受的总拉力是 与 之和。 （9）压力容器的紧螺栓联接中，若螺栓的预紧力和容器的压强不变，而仅将凸缘间的铜垫片换成胶垫片，则螺栓所受的总拉力

和联接的紧密性 。

（10）在一定的变载荷作用下，承受轴向工作载荷的螺栓联接的疲劳强度是随着螺栓刚度的自己而 ；且随着被联接件刚度的增加而 。

（11）发动机缸体与缸盖的螺栓联接经常拆装，应使用 联接，为了控制预紧力需用 扳手拧紧。 （12）普通螺栓联接承受横向外载荷时，依靠 承载，螺栓本身受 作用，该螺栓联接可能的失效形式为 。铰制孔用螺栓联接承受横向外载荷时，依靠 承载，螺栓本身受 力作用，螺栓可能的失效形式为 和 。 三、选择填空

（1）采用螺纹联接时，若被联接件之一厚度较大，且材料较软，强度较低，需要经常装拆，则一般宜