机械设计习题集第1-5章

机械设计课程习题集 （填空、简答、计算题部分）（第一章~第五章） 第一章 机械设计概论 填空题 1-1 大多数机器都由( )、( )、( )三部分组成。 1-2 机械设计课程研究的对象是( )，研究的目的是( )。 1-3 进行机器设计时，除了要满足使用和经济方面的要求外，还要满足( )和( )方面的要求。 问答题 1-4 写出下列标准代号的中文名称：GB JB ISO 1-5 解释下列名词： 零件 构件 通用零件 专用零件 1-6 简述机器和机械零件的设计过程。 1-7 简述机械零件标准化、系列化和通用化的意义。 1-8 机械零件有哪些主要的失效形式？ 1-9 设计机械零件时应满足哪些基本要求？ 第二章 机械零件的工作能力和计算准则 选择题 2-1 齿轮传动中齿轮的接触宽度是为了提高齿轮的( )。 A 硬度 B 强度 C 刚度 D 工艺性 2-2 因为钢材的种类和热处 A -1 B 0 C 0.5 D 1 2-4 改变轴的支承位置时，轴的刚度( )。 A 增大 B 减小 C 不变 D 可能增大也可能减小 2-5 增大零件的刚度，其抗冲击的能力( )。 A 增大 B 减小 C 不变 D 不一定 2-6 圆柱与圆柱间的接触应力σH与所受载荷F的关系是( )。 A HF B HF1/2 C HF1/3 D理对弹性模量影响甚小，欲采用合金钢和热处理来提高零件的( )并无实效。 A 硬度 B 强度 C 刚度 D 工艺性 2-3 静应力的循环特性r=( )。HF1/4 填空题 2-7 稳定循环变应力的三种基本形式是( )、( )τ

τmax 1 / 7

t 题2-8图 和( )。 2-8 有一传动轴的应力谱如图所示。则其应力幅a=( )、平均应力m=( )、循环特性r=( )。 2-9 低副连接的零件的连接表面产生的应力称为( )，高副连接的零件的连接表面产生的应力称为( )。 2-10 零件发生的( )现象称为振动。 2-11 零件或系统在规定的时间内和规定的条件下能正常工作的概率称为( )。 2-12 在轴的直径有突变处会产生( )，增大( )和增加( )都使之减小。 2-13 对称循环变应力的循环特性r=( )。 2-14 在一定范围内提高表面的加工质量，接触强度会( )。 2-15 在一定工作温度和应力下，零件的塑性变形缓慢而连续增长的现象，称为( )。 2-16 机械零件设计时，计算所用的载荷，称之为( )，一般用( )乘上名义载荷来计算。 2-17设计加强肋应遵守的原则有：（ ）、（ ）、 （ ）。 判断题 2-18 零件上受有大小和方向都不变的载荷作用，则一定要按静强度计算( )；若所受载荷大小不变方向改变，则一定要按疲劳强度计算。( ) 2-19 零件的表面硬度越高，其接触强度越差( )，耐磨性越好( )。 2-20 机械零件不能正常工作称为失效( )，这也意味着零件已破坏。( ) 问答题 2-21 列举几种提高零件表面耐磨性的方法。 2-22 列举几种减轻振动的方法。 计算题 2-23 一长杆直径d=15mm，长度l=1000mm，受拉伸载荷F=30000N。已知35钢的s310Mpa, B530Mpa; ZG310-57的s310Mpa, B570Mpa; HT300的B290Mpa。如用SS的强度条件公式，试判别三种材料所制成的长杆的强度。 第三章机械零件的疲劳强度 选择题 3-1 45钢的疲劳极限 -1=270MPa，设疲劳曲线指数m=9，应力循环基数N0=5106次，当实际应力循环次数N=104次时，有限寿命疲劳极限为 MPa。 (A)539 (B)135 (C)175 (D)417 3-2用某种材料制成的零件，理论应力集中系数=3，有效应力集中系数K=2.5。则该材料的敏感系数q为__ _。 (A)0.75 (B) 0.83 (C) 1.2 (D)1.33 3-3形状、尺寸、结构和工作条件相同的零件，采用下列不同材料制造：a)HT200；b)352 / 7

钢；C)40CrNi钢。其中有效应力集中系数最大和最小的分别是____。 (A)a)和b) (B)c)和a) (C)b)和c) (D) b)和a) (E) a)和c) (F)c)和b) 3-4零件的截面形状一定，如绝对尺寸(横截面尺寸增大)，疲劳强度将随之____。 (A) 增高 (B) 不变 (C) 降低 3-5零件的形状、尺寸、结构相同时，磨削加工的零件与精车加工相比，其疲劳强度______。 (A) 较高 (B) 较低 (C)相同 3-6零件表面经淬火、渗氮、喷丸、滚子碾压等处理后，其疲劳强度______。 (A) 增高 (B) 降低 (C)不变 (D)增高或降低视处理方法而定 3-7影响零件疲劳强度的综合影响系数(K)D或(K)D与______等因素有关。 (A) 零件的应力集中、加工方法、过载 (B) 零件的应力循环特性、应力集中、加载状态 (C) 零件的表面状态、绝对、应力集中 (D) 零件的材料、热处理方法、绝对尺寸 3-8已知零件的有效应力集中系数K=1.3，尺寸系数=0.9，表面状态系数=0.8。则综合影响系数（K）D为_________。 （A）0.87 （B）0.68 （C）1.16 （D）1.8 3-9已知零件的极限应力r=200MPa，许用安全系数[S]=2，影响零件疲劳强度的系数为K=1.2，=0.83，=0.90。则许用应力[r ]为_____MPa。 (A)160.6 (B)106.7 (C)62.25 (D)110.7 3-10绘制零件的简化极限应力线图时，所必须的已知数据是_____。 (A) -1， 0， e，（K）D （B） 0， e， s，（K）D （C） -1， 0， s，  （D） -1， 0， ，（K）D 3-11已知45钢调质后的力学性能为： b=620MPa， s=350MPa， -1=280MPa，  0=450MPa。则 为____。 (A) 1.6 (B) 2.2 (C) 0.24 (D) 0.26 3-12某零件用45Mn2制造,材料的力学性能为：  b =900MPa， s =750MPa， -1=410MPa， =0.25。影响零件疲劳强度的系数为：K=1， =0.85， =0.8。则该零件的等效系数 e为____。 (A) 0.17 (B) 0.24 (C) 0.27 (D) 0.37 3-13一零件由20Cr制成,已知对称循环许用应力[ -1]=95Mpaf零件的等效系数 e=0.2.则脉动循环许用应力[ 0]为_____MPa. (A) 79.2 (B) 950 (C) 158.3 (D) 380 3-14一零件由40Cr制成，已知材料的 b =980MPa， s =785Mpa， -1 =440MPa， =0.3。零件的最大工作应力max=240MPa，最小工作应力min= -80MPa，疲劳强度的综合影响系数（K）D =1.44。则当应力比r =常数时，该零件的疲劳强度工作安全系数S为_____。 3 / 7

(A) 3.27 (B) 1.73 (C) 1.83 (D) 1.27 3-15一零件由20Cr制成，已知 -1=350Mpa， s =540MPa，  =0.3，零件的最大工作应力max =185MPa，最小工作应力min = -85MPa，疲劳强度的综合影响系数（K）D =1.41。则当平均应力 m =常数时，该零件按应力幅计算的工作安全系数S为______。 (A) 4.27 (B) 2. (C) 2.598 (D) 1.76 3-16若材料疲劳曲线的指数m=9，则以对称循环应力 1 =500MPa作用于零件N1=104次以后，它所造成的疲劳损伤，相当于应力 2 =450MPa作用于零件_____次。 (A) 0.39104 (B) 1.46104 (C) 2.58104 (D) 7.45104 3-17若材料疲劳曲线的指数m=9，则以对称循环应力 1 =400MPa，作用于零件N1=105次所造成的疲劳损伤相当于用应力 2 =_____MPa作用于零件N2=104次所造成的疲劳损伤。 (A) 517 (B) 546 (C) 583 (D) 615 3-18 45钢经调质后的疲劳极限 -1 =300MPa，应力循环基数N0=5106次，疲劳曲线指数m=9，若用此材料做成的试件进行试验，以对称循环应力 1 =450MPa作用104次， 2 =400MPa作用2104次。则工作安全系数为_____。 (A) 1.14 (B) 1.25 (C) 1.47 (D) 1.65 3-19 45钢经调质后的疲劳极限 -1 =300MPa，应力循环基数N0=5106次，疲劳曲线指数m=9，若用此材料做成的试件进行试验，以对称循环应力 1 =450MPa作用104次， 2 =400MPa作用2104次。再以 3=350MPa作用于此试件，直到它破坏为止，试件还能承受的应力循环次数为____次。 (A) 6.25105 (B) 9.34104 (C) 1.09104 (D) 4.52104 3-20 在应力变化过程中，如果周期、应力幅和平均应力有一个不相等，则称为( )． A稳定变应力 B非稳定变应力 C脉动循环变应力 D非对称循环变应力 3-21 对于受循环变应力作用的零件，影响其疲劳破坏的主要因素是( )。 A最大应力 B平均应力 C最小应力 D应力幅 3-22 合金钢较碳钢有较高的( )敏感性。 A硬度和热处理的 B机械性能和对应力集中的 C刚度和对塑性变形的 D工艺性和对弹性变形的 3-23 在静应力下,脆性材料的极限应力为( )，塑性材料的极限应力为( )。塑性材料 在脉动循环变应力下的极限应力为( )，在对称循环变应力下的极限应力为( )。 A B B S C 0 D 1 3-24 零件疲劳强度计算中引入寿命系数KN，它是一个( )的数值，当应力循环次数大于循环基数时，KN将( )。 A 小于零 B 大于等于1 C 小于等于1 D 等于零 E 等于1 3-25 零件的截面形状一定，当截面尺寸增大时，其疲劳极限值将随之 。 （A）增高 （B）不变 （C）降低 3-26在载荷和几何形状相同的情况下，钢制零件间的接触应力 铸铁零件间的接触应力。 4 / 7

σ1=130 （A）大于 （B）等于 （C）小于 3-27两零件的材料和几何尺寸都不相同，以曲面接触受载时，两者的接触应力值 。 （A）相等 （B）不相等 （C）是否相等与材料和几何尺寸有关 填空题 3-28 影响零件疲劳强度的因素有( )、( )，( )。 3-29 零件表面的强化处理方法有 、 、 。 3-30机械零件受载时，在 处产生应力集中，应力集中的程度通常随材料强度的增大而 。 判断题 3-31 当其它条件相同时，零件剖面的绝对尺寸愈大，其疲劳极限也愈高。 ( ) 3-32 材料疲劳损伤积累假说认为：载荷作用的顺序，应力频率的高低，对疲劳强度都有明显的影响。( ) 问答题 3-33疲劳曲线和极限应力图在表示材料极限应力方面的主要区别是什么? 3-34试述简化极限应力图(Haigh图)的画法． 3-35试述疲劳损伤积累假说及等效稳定变应力的物理意义。 3-36画出金属材料的疲劳曲线，并写出曲线方程，说明寿命系数的意义。 3-37 在极限应力线图上标出坐45˚ σ0/2 标轴代号、在图上空白尺寸题3-38图 题3-37图 线上填上合适的习惯用的代号。 3-38 在疲劳曲线图上标出坐标轴代号、疲劳极限、循环基数。 3-39 图示一转轴。作用在轴上的力有轴向力Fa=2000N,径向力Fr=6000N。支点距离L=300mm。轴为等断面轴，直径d=45mm。求轴的危险剖面上的循环变应力max、min、m、a及r值。 Fr 3-40 材料的对称循环疲劳极限在无限寿命区1250MPa，若此Fa 钢材的循环基数N0=5×106，指数m=9，试求循环次数分别为L/2 8000、30000及5×105的有限寿命疲劳极限。 L 3-41 绘制某中碳钢的简化极限应力图(m-a图)，已知题3-39图

数据：B600MPa，s350MPa，1275MPa，0.05。 3-42 一铬镊合金制成的零件，在危险剖面上的最大工作应力为max280MPa，最小工作应力为min80MPa，该剖面处的应力集中系数K1.32，绝对尺寸系数0.85，表面状态系数1。已知该合金钢的机械性能：B900MPa，s800MPa，1440MPa，0.1。要求： (1)绘制极限应力图(m-a图)。 、a、max。 (2)求极限值m（按r=c计算） σ (N/mm2) (3)校核此零件在危险剖面上的安全系数。 σ2=80 3-43 一转轴受规律性非稳定对称循环变应力如图所示，转σ3=60 σ4=20 5 / 7

t 0.5th 0.26th 0.16t h0.08th 题3-43图

1 轴的总工作时间th=650小时，转速n=28r/min，材料为40Gr钢调质，硬度为200HB，320MPa，KD2.75，[S]=1.5，求寿命系数KN，转化为等效稳定变应力时的疲劳极限1V，实际安全系数S。 3-44某材料的对称循环弯曲疲劳极限σ-1=350Mpa屈服极限σS=550Mpa，强度极限σB=750Mpa，循环基数N0=5×106，m=9，试求对称循环次数N分别为5×104、5×105、5×107次时的极限应力。 第四章 摩擦、磨损、润滑 选择题 4-1 边界润滑状态，金属表面上附物理吸附膜和化学吸附膜，由此生成的润滑性能一般称之为( )。 A 极压性 B 油性 C 氧化稳定性 4-2 疲劳磨损是由于接触应力反复作用引起金属微粒脱落的现象，一般也叫( ) A 胶合 B 磨料磨损 C 点蚀 D 腐蚀 4-3现在把研究有关摩擦、磨损与润滑的科学与技术统称为（ ）。 （A）摩擦理论（B）磨损理论（C）润滑理论（D）摩擦学 4-4两相对滑动的接触表面，依靠吸附的油膜进行润滑的摩擦状态称为（ ）。 （A）液体摩擦（B）干摩擦（C）混合摩擦（D）边界摩擦 4-5两摩擦表面被一层液体隔开，摩擦性质取决于液体内部分子间粘性阻力的摩擦状态称为（ ）。 （A）液体摩擦（B）干摩擦（C）混合摩擦（D）边界摩擦 4-6两摩擦表面间的膜厚比λ=1～3时，其摩擦状态为（ ）。 （A）液体摩擦（B）干摩擦（C）混合摩擦（D）边界摩擦 4-7两摩擦表面间的膜厚比λ=1<1时，其摩擦状态为（ ）。 （A）液体摩擦（B）干摩擦（C）混合摩擦（D）边界摩擦 4-8两摩擦表面间的膜厚比λ=1>3时，其摩擦状态为（ ）。 （A）液体摩擦（B）干摩擦（C）混合摩擦（D）边界摩擦 4-9采用含有油性和极压添加剂的润滑剂，主要是为了减小 。 （A）粘着磨损（B）表面疲劳磨损（C）磨粒磨损（D）腐蚀磨损 4-10为了减轻摩擦副的表面疲劳磨损，下列措施中 不是正确的措施 （A）合理选择表面粗糙度（B）合理选择润滑粘度（C）合理选择表面硬度（D）合理控制相对滑动速度 4-11润滑油的 又称为绝对粘度。 （A）运动粘度（B）动力粘度（C）恩格尔粘度（D）基本粘度 4-12动力粘度η的国际单位制（SI）单位为 。 （A）泊（P）（B）厘斯（cSt）（C）恩氏度（E0）（D）帕·秒（Pa·s） 4-13运动粘度ν是动力粘度η与同温下润滑油 的比值。 6 / 7

（A）密度ρ（B）质量m（C）相对密度d（D）速度 4-14当压力加大时，润滑油的粘度 。 （A）随之加大（B）保持不变（C）随之减小（D）增大还是减小或不变，视润滑油性质而定 4-15当温度升高时，润滑油的粘度 。 （A）随之升高（B）随之降低（C）保持不变（D）升高或降低视润滑油性质而定 填空题 4-16理吸附膜的强度比( )膜的低。 4-17 改变润滑油的粘度，边界摩擦的摩擦系数( )。 4-18 在正常情况下，磨损过程大致可分成( )阶段、( )阶段和( )阶段． 4-19 磨损曲线的斜率越大，零件的使用寿命( )。 4-20 材料的磨损率与( )，( )有关。 4-21 根据破坏机理，磨损有( )、( )、( )、( )四种类型。 4-22 在高副接触的承载中，可实现流体动力润滑：这是由于流体在高压下粘度增大并且使接触处几何形状发生弹性变形所致。称这种润滑为( )。 判断题 4-23 跑合产生磨损使机器寿命缩短，应设法防止。( ) 4-24 选用相同材料作摩擦配偶表面，不容易发生粘着磨损。( ) 4-25 润滑油的粘度与压力无关。( ) 4-26 流体粘度随着压力升高而降低( )，随着温度升高而升高( )。 问答题 4-27 机械中有几种摩擦状态?简述各种摩擦的机理。 4-28使用库仑定律有什么局限性？干摩擦表面的摩擦力大小与名义接触面积的大小及滑动速度有无关系？ 4-29 试用粘着理论解释干摩擦现象。 4-30 边界摩擦有无磨损? 4-31 为什么流体润滑的摩擦系数不为零? 4-32 何谓磨损?何谓磨损率? f 4-33 简述粘着磨损的机理。胶合是怎样产生的? 4-34 润滑剂有哪几种? 4-35 润滑油和润滑脂的主要性能指标是什么? ηn/p 4-36 为什么要在润滑油中加入添加剂? 题4-37图 4-37 试在图中标出边界摩擦、混合摩擦和液体摩擦的区间。

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