机械设计整理答案

第三章 机械零件的疲劳强度设计

1，机械零件的疲劳强度的计算方法有哪两种？其计算准则各是什么？

答：a安全-寿命设计：在规定的工作期间内，不允许零件出现疲劳裂纹，一旦出现，即认为失效。b破损-安全计算：允许零件存在裂纹并缓慢扩展，但须保证在规定的工作周期内，仍能安全可靠地工作。

2,机械零件在变应力条件下工作发生疲劳断裂而失效的过程怎样？

答：第一阶段是零件表面上应力较大处的材料发生剪切滑移，产生初始裂纹，形成疲劳源，可以有多个或数个；第二阶段是裂纹尖端在切应力下发生反复塑性变形，使裂纹扩展直至发生疲劳断裂。

4 什么是应力循环基数？一般碳钢和高硬度合金钢的循环基数是多少？ 答：应力循环基数（No），即在疲劳试验曲线上对应于接触强度极限的应力循环次数。一般碳钢：10*6—10*7 高硬度合金钢：10X10*7—25X10*7.

5按疲劳曲线（σ—N）设计零件时，适用的条件是什么？当循环次数N<10*4时，（σ—N）曲线是否适用？为什么？在这种情况下应如何处理？

答：在循环特征r下的变应力，经过N次循环后，材料不发生破坏。不适用。疲劳极限较高，接近屈服极限，几乎与循环次数的变化无关。一般可按照静应力强度计算。

7 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？

答：1）应力集中，零件尺寸，表面状态，环境介质，加载顺序和频率。2)降低应力集中的影响；选用疲劳强度高的材料或规定能够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；尽可能的减小或消除零件表面可能发生的初始裂纹的尺寸。

8 机械零件在受载时在什么地方产生应力集中？应力集中与材料的强度有什么关系？ 答：1）零件受载时，在几何形状突然变化处要产生应力集中。2）降低应力集中，可以提高零件的疲劳强度。

9 怎样区分变应力是稳定的还是非稳定的？怎样进行在稳定变应力下的零件强度计算？怎样进行在规律性非稳定变应力下的零件强度计算？

答：1）在每次循环中，平均应力，应力幅和周期都不随时间变化的变应力为稳定变应力，若其中之一随时间变化的则成为非稳定变应力。2）

10在极限应力简图上，对各种加载情况（即r=常数，σm=常数，σmin=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形破坏？

答：连接原点与拐点，工作点在疲劳安全区先发生疲劳破坏，在塑性安全区，先发生塑性变形破坏，连线上方为疲劳安全期，下方为塑性安全区。

13 何谓疲劳损伤累积假说？线性疲劳损伤累积计算的数学表达式为何？

答：在每一次应力作用下，零件寿命就要受到微量的疲劳损伤，当疲劳损伤积累到一定程度达到疲劳寿命极限时便会发生疲劳断裂。F=N1/N1'+N2/N2'+N3/N3'+......达到疲劳寿命极限时，总寿命损伤率为F=1。 9，ψσ和ψτ的几何意义和物理意义是什么？材料的强度俞高，ψσ和ψτ的值愈大还是愈小？ 答：平均应力折合为应力幅的等效系数，其大小表示材料对循环不对称性的敏感 程度。材料的强度愈高，二者值俞小。

第四章 摩擦﹑磨损及润滑概述

1何谓摩擦﹑磨损和润滑？它们之间的相互关联如何？ 答：在外力作用下，一物体相对于另一物体运动或有运动趋势是在摩擦表面上所产生的切向阻力称为摩擦力，其现象称为摩擦。使摩擦表面的物质不断损失的现象成为磨损。用润滑剂减少两摩擦表面之间的摩擦和磨损或其他形式的表面破坏的措施称为润滑。摩擦可以产生磨损，润滑可以降低摩擦，减少磨损。

2，按摩擦面间的润滑状况，滑动摩擦可分为哪几种？

答：根据摩擦面间摩擦状态的不同，即润滑油量及油层厚度大小的不同，滑动摩擦又可分为干摩擦，边界摩擦，流体摩擦和混合摩擦。

4 根据磨损机理的不同，磨损通常可分为哪几种类型？它们各有什么主要特点？ 答：粘着磨损：由于干摩擦，在有油，无油的表面，都需要切向力使吸附膜和脏污膜破裂后，由新表面直接接触才能发生粘着，载荷越大，表面温度越高，粘着现象也越严重；表面疲劳磨损：受交变接触应力的摩擦副，在其表面上将形成疲劳点蚀，有小块金属剥落；磨粒磨损：硬质颗粒或摩擦表面上的硬质突出物，在摩擦过程中引起材料脱落，与摩擦材料的硬度，磨粒的硬度有关；腐蚀磨损：与周围介质发生化学反应或电化学反应。

5 机械零件的磨损过程分为哪三个阶段？怎样跑合可以延长零件的寿命？ 答：跑和磨损阶段；稳定磨损阶段；剧烈磨损阶段。应注意由轻至重缓慢加载并注意油的清洁，注意换油，避免压力过大和温度过高。

6 实现液体润滑的方法有哪几种？它们的工作原理有何不同？各自特点如何？ 答：流体动力润滑，弹性流体动力润滑，流体静力润滑。

7，润滑剂的作用是什么？常用的润滑剂有哪几种？ 答：润滑剂的作用主要是减小摩擦和磨损，降低工作表面间的温度，此外有防锈，传递动力，消除污物，减震，密封等作用。有：液体润滑剂，半固体润滑剂，气体润滑剂和固体润滑剂四类。

8，流体动压润滑及弹性流体动压润滑，二者之间的根本差别是什么？ 答：后者考虑了弹性变形和压力两个因素对粘度的影响。

10 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？在润滑油和润滑脂中加入添加剂的作用是什么？

答：1）粘度，凝点，闪点和燃点，油性；2）滴点，锥入度。3）改善润滑性能。

六

14螺纹连接为什么要防松？防松的根本问题是什么？

答：螺纹防松的目的是防止螺栓螺母等在工作中松脱，造成事故，从而造成人身伤害。根本问题在于：防止螺纹副相对转动。

15防松的基本原理有哪几种？具体的防松方法和装置各有哪些？

答：1）防止螺纹副的相对转动，可以有，利用摩擦，直接锁住和破坏螺纹副关系三种。2）利用对顶螺母，弹簧垫圈，金属锁紧螺母，尼龙圈锁紧螺母，锲紧螺纹锁紧螺母，开口销与槽型螺母，止动垫片，串联金属丝，焊接，冲点，胶接等等。

17．什么叫螺纹的自锁现象？自锁条件如何？螺纹副的传动效率又如何计算？ 答：1）螺纹自锁性是指在静载荷和工作温度变化不大时,螺纹连接不会自动松脱。 2）自锁条件:螺纹升角小于螺旋副的当量摩擦角。3） 七

1.圆头、方头及单圆头普通平键各有何优、缺点？分别适用于什么场合？轴和轮毂孔上键槽是怎样加工的？

答：A型平键键槽由立式键槽铣刀加工，键在槽中轴向固定较好，但键的头部侧面与轮毂上的键槽并不接触，因而键的圆头部分不能充分利用，而且轴上键槽端部的应力集中较大。B型平键键槽用卧式键槽铣刀加工，避免了上述缺点，但对于尺寸较大的键，宜用紧定螺钉固定在轴上的键槽中，以防松动。C型平键一般用于轴端。

2. 导向平键联接和滑键联接有什么不同，各适用于何种场合？ 答：导键固定在轴上而毂可以沿着键移动，滑键固定在毂上而随毂一同沿着轴上键槽移动。当轴向移动距 离较大时，宜采用滑键，因为如同导键，键将很长，增加制造困难。

3 键联接有哪些主要类型？各有何主要特点？

平键和半圆键联接的共同特点：1) 键的侧面是工作面；2) 一般情况下，不影响被联接件的定心。斜键联接只用于静联接

4 平键联接的工作原理是什么？主要失效形式有哪些？平键的剖面尺寸b×h和键的长度L是如何确定的？ 答：平键的工作原理：键的侧面是工作面，靠键和键槽互压传递转矩。按轴颈d确定b×h，按轮毂长度确定L的。 压溃（静压力），磨损（动连接）。键的剪短。

7.半圆键联接与普通平键联接相比，有什么优缺点？它适用于什么场合？ 答：轴槽用尺寸与半圆键相同的半圆键槽铣刀铣出，键在槽中能绕几何中心摆动以适应轮毂中键槽的斜度。 优点：工艺性较好，装配方便 ，尤其适用于锥形轴端与轮毂的联接。 缺点：

轴槽较深，对轴的强度削弱较大。 一般只用于轻载静联接中。

9 花键联接和平键联接相比有哪些优缺点？为什么矩形花键和渐开线型花键应用较广？三角形花键多用 在什么场合？

答：花键优点：1）齿对称布置，使轴毂受力均匀；2）齿轴一体而且齿槽较浅，齿根的应力集中较小，被连接件的强度削弱较少；3）齿数多，总接触面积大，压力分布较均匀。不过，齿的制造要用专门的设备和工具，这就是花键联接的应用到一定的限制。矩形花键联接具有定心精度高、应力集中较小、承载能力较大等优点，故应用较广。渐开线花键连键具有承载能及大、使用寿命长、定心精度高等特点，宜用于载荷较大、尺寸也较大的联接。

.花键联接的主要失效形式是什么？如何进行强度计算？ 答：静联接——工作面被压溃，按工作面上的挤压应力进行强度计算，

15.销有哪几种类型？各用于何种场合？销联接有哪些失效形式？

答：定位销：用于固定零件的相互位置，是组合加工和装配时的重要辅助零件。 联接销：传递不大的载荷。失效形式为剪断和压溃。 安全销：作安全装置中的过载剪断元件。

动联接——工作面过度磨损，按工作面上的压力条件性地进行强度计算，

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