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1、机械设计基础习题库第一篇1、设计机械零件时,选择材料主要应考虑三方面的问题,即 使用 要求、 工艺 要求和 经济 要求。2、由于合金钢主要是为了提高 强度 ,而不是为了提高 刚度 。而且通常要进行适当的 热处理 才能得到充分利用。3、零件刚度是指零件在载荷作用下抵抗 弹性变形 的能力。常用的提高零件刚度的措施有 采用抗弯曲或扭转变形强的剖面形状 , 减小跨距 等。4、脆性材料制成的零件,在静应力下,通常取材料的 强度极限 为极限应力,失效形式为断裂;塑性材料制成的零件,在简单静应力作用下,通常取材料的 屈服极限 为极限应力,失效形式为塑性变形;而在变应力作用下,取材料的 疲劳极限 为极限应力,
2、失效形式为疲劳断裂。5、静止的面接触零件在外载荷作用下,接触表面将产生 挤压 应力,对于塑性材料的零件将产生表面 塑性变形 而破坏;而在点线接触零件,在外载荷作用下,接触处将产生 接触 应力,从而将引起零件的 疲劳点蚀 破坏。6、二个零件相互接触的表面呈 点、线 接触,并具有一定的 相对滑动 ,这种接触面的强度称表面接触强度。如通用件中 齿轮 的工作表面。7、按零件接触状态的不同,三种表面强度的区别是:接触强度的滑动表面为 点、线 接触;挤压强度的静接触面为 面 接触;比压强度的滑动表面为 面 接触。8、两零件高副接触时,其最大接触应力取决于 材料弹性模量; 接触点曲率半径 及 单位接触宽度载
3、荷 。9、随 时间 变化的应力称为变应力,在变应力作用下,零件的损坏是 疲劳断裂 。10、变应力可归纳为 对称循环 变应力, 非对称循环 变应力和 脉动循环 变应力三种基本类型。在变应力中,循环特性r变化在+1 -1之间,当r= -1时,此种变应力称为对称循环变应力;r=0时,称为脉动循环变应力;r= +1时,即为 静 应力。11、在每次应力变化中, 周期 、 应力幅 和 平均应力 如果都相等则称为稳定变应力,如其中之一不相等,则称为非稳定变应力。12、变应力的五个基本参数为 最大应力max、 最小应力min、应力幅a 、 平均应力m 、 循环特性r 。13、脉动循环变应力的min= 0 ;m
4、=a= max/2 ;循环特性r为 0 。14、当循环特性r=-1,变应力为 对称循环 ;循环特性r=0,变应力为 脉动循环 。15、在变应力参数中,如以max,min表示,平均应力m=(max+min)/2,应力幅a=(max-min)/2,循环特性r=min/max。16、应力循环特性r=min/max,其中应力的取值是指 绝对值 的大小,但如有方向改变时,其比值要加 负 号,故r值总是在 -1 +1 之间。17、用应力幅a=及平均应力m作为纵横坐标的极限应力图,是表示材料不同的 循环特性 与不同的疲劳极限之间的关系。在纵坐标上为对称循环应力,其循环特性为 -1 ,极限应力为 -1 ;在横
5、坐标上为静应力,其循环特性为 +1 ,塑性材料的极限应力为S 。18、在变应力中,等效应力幅av=(ks)Dax+ysm,式中的综合影响系数(k)D是表示 表面状态 ; 绝对尺寸 , 应力集中 对零件疲劳强度的影响;而ys是把平均应力折合为 应力幅 的等效系数。19、材料发生疲劳破坏时的应力循环次数N必 小于或等 于该材料的循环基数N0;由于 应力集中 、 绝对尺寸 、 及表面状态 等影响,零件的疲劳极限通常必小于其材料的疲劳极限。20、影响零件疲劳强度的因素主要有: 应力集中 、 绝对尺寸 和 表面状态 。它们在变应力中,只对 应力幅 有影响。21、在影响零件疲劳强度的因素中,绝对尺寸系数是
6、考虑零件剖面的绝对尺寸愈大,使材料晶柱粗大,出现 缺陷 的概率愈大,而使疲劳极限下降,表面状态系数是考虑零件表面的 粗糙度 对疲劳强度的影响,而根据试验,以上两个系数及有效应力集中系数只对变应力中的应力幅 有影响。22、金属材料的疲劳曲线有两种类型: 一种是当循环次数N超过某一值N0以后,曲线即趋向水平 。 另一种则曲线无水平部份,疲劳极限随N增加而下降 。22、普通碳钢的疲劳曲线有两个区域:NN0区为 无限寿命区 ,NN0区为 有限寿命区 ,在 无限寿命区 区疲劳极限是一个常数。23、疲劳极限的定义是在 循环特性r 一定时,应力循环N次后,材料 不发生疲劳破坏 时的最大应力。当N为 N0 时
7、的疲劳极限叫做持久极限。24、零件疲劳计算中,一定的循环特性r下,应力的实际循环总次数Ni与相应应力下达到 疲劳 时的循环总次数Ni之比,叫作寿命损伤率。零件在各应力作用下达到 疲劳 极限时,各寿命损伤率之和 应等于 1 ,这就是疲劳损伤积累假说。25、材料疲劳损伤累积假说认为:大于 疲劳极限 的各实际工作应力每循环一次,就造成一次 寿命 损失,因此用各应力的实际总循环总次数Ni与相应的达到疲劳时循环次数Ni之比表示的 寿命损伤率 在零件达到疲劳极限情况时,各应力下其值之和应等于 1 。26、材料的疲劳曲线是表示一定的 r 下,循环次数N与 疲劳极限 的关系;用平均应力m作横坐标,应力幅a为纵
8、坐标表示的极限应力图,反映了不同的 r 下,具有不同的 极限应力 。27、最典型的四种磨损为: 粘着磨损 ; 接触疲劳磨损 ; 磨料磨损 ; 腐蚀磨损 。28、为了减轻粘着磨损可采取 合理选择材料 、 加添加剂 、 限止摩擦表面的温度和压强 等措施。29、点蚀的形成和润滑油的存在有密切关系,润滑油的粘度愈小,点蚀的发展愈 迅速 ;若没有润滑油,则接触处的主要破坏形式是 磨损 。30、将齿轮加工精度由8级改为7级,则齿轮强度设计中的动载荷系数数值将 减小 。若齿轮的速度增加,则动载荷系数将 增大。第二篇1、紧螺栓联接的螺栓强度可按纯拉伸计算,其强度条件式为 ,其中1.3是考虑 螺纹力矩的影响。2
9、、螺纹松脱的原因是 冲击振动、变载荷、温度变化等 防松装置根据工作原理不同可分为 利用摩擦防松 、 直接锁住 、 破坏螺纹时关系 。3、螺纹的牙型有 三角形 , 矩形 , 梯形 , 锯齿形 。常用的联接螺纹是 右 旋单 头,牙型为 三角形 ,公称直径是 外径 ,管螺纹的公称直径是 内径 。根据用途分类, 三角 螺纹用于联接, 矩形 、 梯形 和 锯齿形 螺纹用于传动。4、普通三角形螺纹与矩形螺纹比较,因具有较大的当量 摩擦系数(或摩擦角)因而效率低, 自锁 性好,所以主要用于 联接 。、矩形螺纹与三角形螺纹比较,因摩擦系数较小,而具有较高的 效率 ,所以主要适用于 传动 。5、在普通机械中,共
10、同完成一个联接任务的一组联接螺栓,虽然受力不同,但材料与尺寸常 相同 ,这主要上为了 减少所用螺栓规格,提高联接结构工艺性 。6、联接件与螺母或螺栓头相接触的支承面均应平整,这是为了 避免产生附加的弯曲应力 。7、为了提高受轴向变载荷螺栓联接的疲劳强度,可采用 提高予紧力 , 减少螺栓的刚度 , 提高被联接件的刚度 等措施。8、由螺纹副效率公式 可以看出,当一定时,三角形螺纹因 较大,效率就低,因而容易 自锁 ,故适用于 联接 ;而矩形螺纹与三角螺纹比较,因较小效率就 高 ,故适用于 传动。9、螺纹副自锁的条件为 螺纹升角当量摩擦角 ;单头螺纹比多头螺纹自锁性 要好。10、从螺纹使用要求上,联
11、接螺纹要求有 自锁 性能,而传动螺纹要求有较高的 效率 。11、受拉螺栓联接是依靠联接件间的 摩擦 力来承受外载荷;而受剪螺栓联接则依靠联接件孔壁和螺杆间受剪切和 挤压 来承受外载荷。12、受旋转力矩的螺栓组联接中,采用受拉螺栓时,是靠螺母拧紧后被联接件接触面之间的 摩擦力 传递外载,而螺栓的受力就是拧紧后的轴向 拉伸 力。13、受旋转力矩的螺栓组联接受力分析中,采用受拉螺栓时,假设各螺栓受有相同预紧力,故在接合面处的 摩擦力 相等,并集中在螺栓中心处;采用受剪螺栓时,假设各螺栓所受剪力与螺栓中心至底板的 旋转中心 的距离成正比。14、拧紧螺母时需要克服 螺纹 力矩和 螺母支承面 力矩。15、
12、螺纹联接拧紧的目的是增强联接的 刚性 、 紧密性 和 防松 能力。16、在工作载荷予紧力不变条件下,为提高螺栓的疲劳强度应 减小 螺栓刚度,措施如 适当增大螺栓长度、减小螺栓直径、中空螺栓 。被联接件刚度 增加 。17、为提高螺栓联接的疲劳强度,常设法减小应力幅,其措施减小 螺栓 刚度或增大被联接件刚度。但将使联接中剩余预紧力减少,故应同时增大联接的 预紧力 。18、螺栓联接中,在一定外载荷和剩余预紧力不变的条件下,要提高螺栓疲劳强度,应 减小螺栓刚度或 增加 被联接件刚度;但预紧力将 加大 ,而螺栓总拉力 不变 。19、在受预紧力和工作拉力的紧螺栓联接中,在预紧力不变时,在联接件间加刚性大的
13、垫片,将使螺栓强度 提高 ,联接的紧密性 降低 。20、在受预紧力和工作拉力的紧螺栓联接中,螺栓所受总拉力等于工作载荷与 剩余预紧 力之和;也可等于一部分工作载荷与预紧力之和,这部分工作载荷的多少取决于 螺栓 和被联接件的刚度。21、螺纹联接中,当被联接件之一厚度较大,并需经常拆卸的,可采用 双头螺栓 联接;而不需经常拆卸的,可采用 螺钉 联接。22、与粗牙螺纹相比,在公称直径相同时,细牙螺纹的 螺距 小,牙细、内径和中径较大,故 升角 较小,因而较易满足自锁条件。23、平键在静联接中的主要失效形式是 挤压破坏 和键的剪断。当单键联接强度不够时,可采用双键相隔180布置,其承载能力按单键时的
14、1.5 倍计算。原因是 两个平键所受的载荷分配不均匀 。24、平键联接常见的失效形式为 压溃 和 磨损 ,故对静联接需作 挤压强度 计算;对动联接需作 耐磨性 计算。25、普通平键联接中,接触工作面为 二侧面 ,其接触表面的强度属 挤压 强度;但在键横断面的宽度方向,还有 剪切 强度问题。26、普通平键的工作面为 二侧面 ,键的上面与轮毂不接触,故轴与轮配合的 对中 性较好;键的断面尺寸决定于轴的 直径 ,长度决定于被联接件的 毂长 。27、普通平键是靠 二侧 面传递载荷;而楔键是靠 上下 面压紧而产生的 摩擦力 传递载荷,故联接的 对中 性较差。28、半圆键的工作面是 两侧面 ,当用两个半圆
15、键时在轴上应 在轴的同一母线上 布置。29、导向键的失效形式为 磨损 ,通常作联接的 耐磨性 计算。30、根据齿形不同,花键联接可分为 三角形 、 矩形 、 梯形 三种。31、花键定心方式有 外径定心 ,侧面定心和 内径定心 三种。32、渐开线花键联接的定心方式有 齿形定心 、 外径定心 两种。33、在矩形花键联接中,当毂孔表面硬度不高时,宜用 外径 定心;而当毂孔表面硬度较高时,宜用 内径 定心。第三篇1、机械零件的失效是指 由于某些原因不能正常工作 ;螺栓联接,皮带传动二者最典型的失效形式分别是 联接松动、塑变及断裂 , 打滑和疲劳断裂 。2、载荷系数K=KAKvKK,其中K是考虑 齿对间载荷分配不均匀 的影响;K是考虑 载荷在齿面接触线上分布不均匀 的影响。3、齿轮动载荷系数的大小主要与下列因素有关: 齿轮制造精度 、 圆周速度 、 齿面硬度 。4、齿轮传动中的动载荷,主要是由轮齿制造时的 误差 和工作时轮齿的 变形 所引起。通常采用的 齿顶修缘 ,可以有效地减小动载荷。5、齿轮轮齿的齿顶修缘是减少 动载荷 的有效措施;齿向修形是减少齿宽上 载荷不均 的有效措施。6、齿轮传动中动载荷系数随速度的增加而 增加 ,随精度提高