机械设计课程思考题和习题(适用教材_李建功主编《机械设计》(第四版)

内容发布更新时间 : 2024/12/26 3:52:07星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

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机械设计课程思考题和习题

(适用教材:李建功主编《机械设计》(第四版))

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机械设计课程组

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第一章 机械设计总论

思 考 题

1-1 一部现代化的机器主要有哪几部分组成?

1-2 开发一部新机器通常需要经过哪几个阶段?每个阶段的主要工作是什么? 1-3 作为一个设计者应具备哪些素质? 1-4 机械设计课程的性质、任务和内容是什么?

1-5 机械设计课程有哪些特点?学习中应注意哪些问题?

1-6 什么是失效?什么是机械零件的计算准则?常用的计算准则有哪些? 1-7 什么是校核计算?什么是设计计算?

1-8 什么是名义载荷?什么是计算载荷?为什么要引入载荷系数? 1-9 静应力由静载荷产生,那么变应力是否一定由变载荷产生?

1-10 什么是强度准则?对于零件的整体强度,分别用应力和安全系数表示的强度条件各是什么? 1-11 在计算许用应力时,如何选取极限应力?

1-12 什么是表面接触强度和挤压强度?这两种强度不足时,分别会发生怎样的失效?

1-13 刚度准则、摩擦学准则以及振动稳定性准则应满足的条件各是什么?这些准则得不到满足时,可能的失效形式是什么?

1-14 用合金钢代替碳钢可以提高零件的强度,是否也可以提高零件的刚度? 1-15 什么是机械零件的“三化”?“三化”有什么实际意义? 1-16 机械零件的常用材料有哪些?设计机械零件时需遵循哪些原则?

第二章 机械零件的疲劳强度设计

思 考 题

2-1 什么是疲劳破坏?疲劳断口有哪些特征? 2-2 变应力有哪几种不同的类型? 2-2 什么是疲劳极限?什么是疲劳寿命?

2-4 什么是疲劳曲线?什么是极限应力图?用它们可以分别解决疲劳强度计算中的什么问题? 2-5 什么是有限寿命设计?什么是无限寿命设计?如何确定两者的极限应力? 2-6 塑性材料和脆性材料的σm-σa极限应力图应如何简化?

2-7 影响机械零件疲劳强度的三个主要因素是什么?它们是否对应力幅和平均应力均有影响? 2-8 如何根据几个特殊点绘出机械零件的σm-σa极限应力图?

2-9 机械零件受恒幅循环应力时,可能的应力增长规律有哪几种?如何确定每种规律下的极限应力点?如何计算安全系数? .下载可编辑.

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2-10 什么是Miner法则?用它可以解决疲劳强度计算中的什么问题? 2-11 如何计算机械零件受规律性变幅循环应力时的安全系数?

习 题

2-1 已知:45钢的σ-1=270MPa,寿命指数m=9,循环基数N0=10。求:1)循环次数分别为8000

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和620000次时的有限寿命疲劳极限σ-1N;2)应力幅为330MPa的对称循环应力作用下的疲劳寿命。

2-2 一板状零件所受工作拉力F在25~85kN之间周期性变化,危险截面的面积A=320mm,疲劳缺口系数Kσ=1.45,尺寸系数εσ=0.75,表面状态系数β=0.9。零件材料为20CrMnTi,其力学性能为:σs=835MPa,σ-1=345MPa,σ0=615MPa。试绘出该零件的简化法求γ=C时的安全系数Sσ。

2-3 一零件的材料为合金钢,其危险截面上的最大工作应力σmax=250MPa,最小工作应力σmin=-50MPa,疲劳缺口系数Kσ=1.32,尺寸系数εσ=0.85,表面状态系数β=0.9。该材料的力学性能为:σb=900MPa,σs=800MPa,σ-1=440MPa,σ0=720MPa。要求:1)按比例绘制零件的简化

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σm-σa极限应力图,并用图解法和解析

σm-σa极限

应力图;2)按σm=C 求该零件的极限应力幅σa′、极限平均应力σm′和极限应力σγ′;3)按σm=C 求该零件危险截面的安全系数Sσ。

2-4 某机械零件在一个工作周期T内的应力(皆为对称循环)变化如图2-27所示。已知:零件材料的σ-1=350MPa,N0=10,m=9,综合影响系数KσD=1.85。试计算该零件的安全系数Sσ。

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2-5 已知某材料的力学性能为:??1=350MPa,m=9,N0=5×10,对此材料进行对称循环疲劳试验,依次加载应力为:(1)?1=550MPa,循环次数n1=5×10;(2)?2=450 MPa,求:发生疲劳破坏时,?2的循环次数n2=?

注:疲劳曲线方程:?mmN?C???1N0

64mm解:(1)由疲劳曲线方程 ?N?C???1N0

???1? 得 N???N0

???9???1?64350???N??5?10?8.6?10 N1?? ??0???550???1?mm9???1?65350???N2??N??5?10?5.2?10 ??0???450???2?n1n?2?1 (2)根据Miner法则

N1N2mn25?104??1 458.6?105.2?105 解得: n2?2.18?10

2-6 某机械零件材料为碳素钢,已知:该碳素钢的力学性能为?b=700 MPa,?s=600MPa,

??1=320MPa,?0=560MPa。该零件危险截面上的最大应力?max=220MPa,最小应力?min=- 60MPa,综合

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影响系数KσD=1.32。试:

(1)在图中按比例绘制该零件的简化极限应力图(计算并标出特殊点的坐标)。 (2)在图中标出应力增长规律为?m?C 时,该零件的极限应力点M。

σa (MPa)

A1(0, 242.4) B(280, 212.1) 1 M D N (80, 140) 135° G(600,0) 320??242.4MPa 1.32解:(1) A1点纵坐标: ??1K?Dσm (MPa)

B1点纵坐标:

?02K?D?560?212.1MPa

2?1.32B1点横坐标:

?02?560?280MPa 2折线A1DG为该零件的简化极限应力图 (2) 工作应力点的坐标: ?m??max??min2??220?(?60)?80MPa

2220?(?60)?140MPa

2?a??max??min2过N点且垂直于横轴的直线与极限应力线A1D的交点M即为该零件的极限应力点。9-4

第三章 摩擦、磨损及润滑基础

思 考 题

3-1 按照摩擦面的润滑状态不同,滑动摩擦分为哪几种?

3-2 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? 3-2 零件的磨损过程大致分为哪几个阶段?每个阶段的特征是什么?

3-4 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? 3-5 粘度的表示方法通常分为哪几种?各种粘度的单位和换算关系是什么? 3-6 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? 3-7 在润滑油和润滑脂中加入添加剂的作用是什么?

3-8 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? 3-9 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? 3-10 试说明液体动力润滑油膜形成的必要条件。

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3-11 试说明雷诺方程有哪几个方面的应用。

第四章 螺纹联接及螺旋传动

思 考 题

4-1 螺纹的主要参数有哪些?何处直径为其公称直径?

4-2 常用螺纹牙型有哪几种?哪些主要用于联接?哪些主要用于传动? 4-3 螺纹联接有哪几种基本类型?它们各自有何特点?各自适用于什么场合? 4-4 何谓螺纹联接的预紧?预紧的目的是什么?怎样控制预紧力? 4-5 螺纹联接防松的实质是什么?常用防松方法有哪些?

4-6 受剪螺栓联接的可能失效形式有哪些?设计中需计算何种强度?

4-7 单个受拉螺栓联接有哪几种不同的受力情况?每种受力情况下的强度计算有何相同之处?又有何差异?

4-8 对于承受预紧力和轴向工作拉力的螺栓联接,设计时应如何确定所需的剩余预紧力F??和预紧力F??如何计算螺栓的总拉力F0?

4-9 国家标准中对螺栓、螺钉和螺柱的性能等级是如何规定的?

4-10 螺栓组联接受力分析和计算的目的是什么?螺栓组联接有哪几种典型的基本受载形式?每种受载形式下,应如何进行受力分析与计算?

4-11 提高螺纹联接强度的措施有哪些?

4-12 按用途不同,螺旋传动分为哪几种?滑动螺旋传动的螺杆和螺母分别常用什么材料? 4-13 设计滑动螺旋传动时,通常需要计算哪些内容?如何确定螺纹的公称直径和螺距?

习 题

4-1 铣刀盘的夹紧装置如图4-35所示。拧紧轴上的螺母后,铣刀1被夹紧在两个夹紧盘2之间,并随主轴转动。已知:最大切削力F=4kN,夹紧盘与铣刀之间的摩擦因数μs=0.1,轴的材料为45钢,其

σs=360MPa。试设计轴端螺纹的直径(装配时不控制预紧力)。

习题4-1图

cb=100N/mm,被联接件的刚度cm=400N/mm,预紧力F′和轴向4-2 某螺栓联接中,螺栓的刚度

工作拉力F均为500N。1)试问工作中被联接件接合面是否会开缝?2)如果F在100N~500N之间变化,.下载可编辑.

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