机构与零部件设计(2)课程习题解答

第1，2章 机械设计总论

1.1 一部完整的机器由哪几部分组成？

答：一部完整的机器由哪几部分组成通常由原动机部分、传动部分、执行部分、控制

系统、润滑、显示、照明等辅助系统。

1.2 机器设计应满足哪些基本要求？

答：预定功能要求

经济性要求 可靠性要求

劳动保护和环境保护要求 其它特殊要求

1.4机械零件计算准则和失效形式有什么关系？常用的准则有哪些？它们各针对什么失效形式？

答：机械零件计算准则是基于某种失效形式提出的，不同的计算准则对应于不同的失效形式。

常用的计算准则有：强度准则、刚度准则、寿命准则、振动稳定性准则。

强度准则对应的失效形式为整体断裂及过大的塑性变形； 刚度准则对应的失效形式为过大的弹性变形。 寿命准则对应的失效形式为：腐蚀、磨损和疲劳。

振动稳定性准则对应的失效形式为：破坏正常工作条件引起的失效。

1.6 机械零件设计的一般步骤有哪些？其中哪个步骤对零件尺寸的确定起决定作用？为什么？

答：1.

选择零件类型 2. 受力分析 3. 选择材料 4. 确定计算准则

5. 理论设计计算

结 构 设 计 7. 校 核 计 算

6.

1

8.

画出零件工作图

9．写出计算说明书

其中理论设计计算对零件尺寸的确定起决定作用。因为这个步骤确定了零件的

主要尺寸和主要参数。

1.10 什么是标准化、系列化和通用化？标准化的重要意义？

答：标准化就是要通过对零件的尺寸、结构要素、材料性能、设计方法、制图要求等，

制定出大家共同遵守的标准。

系列化：是指同一基本结构下，规定若干个规格尺寸不同的产品、形成产品系列，

以满足不同的使用条件。

通用化：是指在同类型机械系列产品内部或在跨系列产品间，采用同一结构和尺寸

的零部件，使有关的零部件，特别是易损件，最大限度地实现互换。

标准化的意义：标准化有利于保证产品质量；减轻设计工作量；便于零部件的互换

和组织专业化生产以降低生产成本等。

1.11 机械设计方法通常分为哪两大类？简述两者的区别和联系？

答：机械设计方法通常分为两大类：传统设计方法和现代设计方法。

传统设计方法是现代设计方法的基础，现代设计方法的应用将弥补传统设计方法的不足。但它不能离开或完全取代传统设计方法。现代设计方法还将随着科学技术的飞速发展而不断发展。

第3章 机械零件的强度

3.1 静应力下计算的强度准则是什么？计算中选取极限应力和安全系数的原则是什么？ 答： 选取极

?s???[?]??ca[s]????ca?[?]??s[s]??或

?s?s??[s]????ca????s??s?[s]???ca?限应力原则是：对塑性材料：极

限应力取材料的屈服极限；对脆性材料或低塑性材料极限应力取材料的强度极限。

2

选取安全系数原则是：在保证安全可靠的前提下，尽可能选取较小的许用安全系数。

3.2 什么是材料的疲劳曲线？什么是有限寿命？什么是无限寿命？

答：材料的疲劳曲线是指应力循环特性一定时，材料的疲劳极限与应力循环次数之间关系的曲线

有限寿命：应力循环次数小于应力循环基数时的寿命； 无限寿命：应力循环次数大于应力循环基数时的寿命；

3.3 如何绘制材料的极限应力线图？材料极限应力线图在零件强度中有什么用处？ 答：在确定好关键坐标点的基础上，即可绘制材料的极限应力线图（A’D’G’C）。A′——

对称疲劳极限点 D′——脉动疲劳极限点 C —— 屈服极限点 B ——强度极限点

基于材料极限应力线图可以判断零件的强度（静强度及疲劳强度）是否满足要求。

3.4 影响零件疲劳强度的主要因素有哪些？ 答：应力集中、几何尺寸、表面状态。

3.5 某材料的对称循环弯曲疲劳极限σ-1=180MPa, 取N0=5X106 ，m=9，试求循环次数N

为7000，25000，620000次时的有限寿命弯曲疲劳极限？ 答：由

m??m?N??N?1?N0 3

得：

将m=9, σ-1=180MPa，N0=5X106 代入上式，就可求出在不同应力循环次数下的疲劳极限.

当N=7000时，疲劳极限为：σrn=373.6MPa 当N=25000时，疲劳极限为：σrn=327.3MPa 当N=620000时，疲劳极限为：σrn=227MPa

3.6 已知某材料的σs=260MPa, σ-1=170MPa ,ψσ=0.2,试绘制该材料的极限应力线图？ 答：由ψσ=0.2得到：σ0=283MPa

3.7、零件材料的机械性能为：??1?500MPa，?0?800MPa，?s?850MPa，综合影响系

数K??2，零件工作的最大应力?max?300MPa，最小应力?min??50MPa，加载方式为r?c（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M和

其相应的极限应力点M1；

（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S解：（1）

?1.5，用计算法验算其是否安全。

??1K??500?250MPa 2

?02K??800 ?20M0Pa2?2 4

零件的极限应力线图如图示。工作应力点为M，其相应的极限应力点为M1。

?a??max??min2?125MPa

?a??max??min2?175MPa

（2）该零件将可能发生疲劳破坏。 （3）???2??1??0?0?0.25

Sca???1500??1.31?1.5

K??a????m2?175?0.25?125 该零件不安全。

3.8、在图示零件的极限应力线图中，零件的 工作应力位于M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r等 于常数，应按什么方式进行强度计算？

解：可能发生疲劳失效。

r?c时，应按疲劳进行强度计算；

S?a???1??S?

K??a????m3.9、已知45钢经调质后的机械性能为：强度限?H?600N/mm2，屈服限?s?360N/mm2，

疲劳限??1?300N/mm2，材料的等效系数???0.25。

（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?0； （2）疲劳强度综合影响系数K??2，试作出零

件的极限应力线；

（3）若某零件所受的最大应力

2 ?ma?x120N/mm，循环特性系数r?0.25，试求工作

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