【正文】 機(jī)械設(shè)計(jì)總論 一、簡答題： （ 1） 機(jī)械設(shè)計(jì)的程序是什么？其各階段大致需要完成哪些任務(wù)？ （ 2） 試述機(jī)械零件設(shè)計(jì)的一般步驟。 （ 3） 什么是機(jī)械零件的失效？機(jī)械零件的失效形式有哪些？試結(jié)合日常接觸的機(jī)械舉出其中幾種零件的失效形式并分析其原因。 （ 4） 機(jī)械零件設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則與失效形式有什么關(guān)系？有哪些日常的計(jì)算準(zhǔn)則？它們是針對什么失效形式建立的？ （ 5） 穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力的 、 、 、 、 五個(gè)參數(shù)各代表 什么？試列出根據(jù)已知零件的、 計(jì)算 、 及 的公式。 （ 6） 影響機(jī)械零件疲勞強(qiáng)度的主要因素有哪些？原因是什么？為什么影響因素中的 、 、只對變應(yīng)力的應(yīng)力幅部分有影響？ （ 7） 何謂摩擦？按機(jī)理不同，磨損可分為哪幾類？各類有何特點(diǎn)？有哪些措施可以提高零件的磨損壽命？ （ 8） 零件的正常磨損分為哪幾個(gè)階段？每階段各有何特點(diǎn)？ （ 9） 潤滑油、潤滑脂各有何主要性能指標(biāo)？如何理解粘度的概念？ （ 10）潤滑油常用的粘度單位有幾種？彼此之間如何換算？壓力、溫度對粘度有何影響 二、填空： （ 1）若一零件的應(yīng)力循環(huán)特性 = +，則此時(shí) =70Mpa，則此時(shí) 為 ， 為 ，為 。 （ 2）影響機(jī)械零件疲勞強(qiáng)度的主要因素，除材料性能、應(yīng)力循環(huán)特性 r 和應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N 之外，主要有 、 、和 。 （ 3）根據(jù)磨損機(jī)理，磨損可分為 、 、 和 。 （ 4）一個(gè)零件的磨損大致可以可分 磨損、 磨損、 磨損三個(gè)階段，在設(shè)計(jì)或使用時(shí)，應(yīng)力求 、 、 。 （ 5）機(jī)械零件的主要失效形式有 ； ； 及 。 （ 6）新產(chǎn)品從任務(wù)提出到投放市場的全部程序一般要經(jīng)過 、 、 及 四個(gè)階段。 （ 7）產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的“三化”是指 、 、 。 （ 8）作用于機(jī)械零件上的名義載荷是指 ；而設(shè)計(jì)零件時(shí)應(yīng)按 進(jìn)行 計(jì)算；它與名義載荷的關(guān)系式為 。 （ 9）判斷機(jī)械零件強(qiáng)度的兩種方法是 及 ；其相應(yīng)的強(qiáng)度條件式為 ； 。 （ 10）鋼制零件的 曲線上，當(dāng)疲勞極限幾乎與應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 無關(guān)時(shí)，稱為 疲勞；而當(dāng)時(shí)，疲勞極限隨循環(huán)次數(shù) 的增加而降低的稱為 疲勞。 （ 11）鋼制零件的疲勞曲線（ 曲線）中，當(dāng) 時(shí)為 區(qū)；而當(dāng) 時(shí)為 區(qū)。 （ 12）非穩(wěn)定變應(yīng)力零件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算中的等效應(yīng)力 通常取等 于 的應(yīng)力。 （ 13）按摩擦狀態(tài)不同，摩擦可分為 、 、 、 。 （ 14）按建立壓力油膜的原理不同，流體潤滑主要有 、 。 （ 15）工業(yè)用潤滑油的粘度主要受 和 的影響。 三、選擇填空： （ 1） 對于受循環(huán)變應(yīng)力作用的零件，影響疲勞破壞的主要因素是 。 ； ； 。 （ 2） 塑性材料制成的零件進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，其極限應(yīng)力為 。 A. ； B. ； C. ； D. 。 （ 3） 零件受對稱循環(huán)應(yīng)力時(shí)，對于塑性材料應(yīng)取 作為材料的極限。 ； ； ； 。 （ 4） 三個(gè)相同的零件甲、乙、丙承受的 變應(yīng)力 是相同的，但應(yīng)力的循環(huán)特性 r 分別為 +1， 0，－ 1，其中最易疲勞損傷的零件是 。 （ 5） 兩圓柱體沿母線相壓，載荷為 F 時(shí)，最大接觸應(yīng)力為 H? ，若載荷增大到 2F 時(shí)，最大接觸應(yīng)力變?yōu)? 。 A. ； B. ； C. ； D. 。 （ 6） 由實(shí)驗(yàn)知，有效應(yīng)力集中、絕對尺寸和表面狀態(tài)只對 有影響。 ； ； 。 （ 7） 摩擦副表面為液體動壓潤滑狀態(tài)，當(dāng)外載荷不變時(shí)，摩擦面間的最小油膜 厚度隨相對滑動速度的增加而 。 ； ； 。 （ 8） 在外載荷不變的情況下，試判斷下列零件上各點(diǎn)應(yīng)力的變化特性（用應(yīng)力循環(huán)特性系數(shù)表示）： a）轉(zhuǎn)動心軸，外徑上的彎曲應(yīng)力 r 為 ： b）推力球軸承滾動體上一點(diǎn)的接觸應(yīng)力， r 為 。 A. r= +1； B. r=－ 1； C. r=－ 1； D. 0r+1； E. 1r0。 （ 9） 為了減輕摩擦副的表面疲勞磨損，下列措施中， 是不合理的。 ； ； 硬度； 。 （ 10）采用含有油性和極壓添加劑的潤滑劑，主要是為了減少 。 ； ； ； 。 （ 11）零件的工作安全系數(shù)為 。 ； ； 應(yīng)力； 。 （ 12）某截面形狀一定的零件，當(dāng)尺寸增大時(shí)，其疲勞極限值將隨之 。 ； ； ； 。 四、計(jì)算題： 某鋼制零件材料性能為 ， ， ，受單向穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力，危險(xiǎn)剖面的綜合影響系數(shù) ，壽命系數(shù) 。 （ 1）若工作應(yīng)力按 常數(shù)的規(guī)律變化，問該零件首先發(fā)生疲勞破壞，還是塑性變形？ （ 2）若工作應(yīng)力按應(yīng)力比（循環(huán)特性） 常數(shù)規(guī)律變化，問 在什么范圍內(nèi)零件首先發(fā)生疲勞破壞？（圖解法、解析法均可） 零件材料的機(jī)械性能為： ， ， ，綜合影響系數(shù) ，零件工作的最大應(yīng)力 ，最小應(yīng)力 ，加載方式為 （常數(shù)）。 求：（ 1）按比例繪制該零件的極限應(yīng)力線圖，并在圖中標(biāo)出該零件的工作應(yīng)力點(diǎn) 和其相應(yīng)的極限應(yīng)力點(diǎn) ；（ 2）根據(jù)極限應(yīng)力線圖，判斷該零件將可能發(fā)生何種破壞； （ 3）若該零件的設(shè)計(jì)安全系數(shù)，用計(jì)算法驗(yàn)算其是否安全。 在圖示零件的極限應(yīng)力線圖中，零件的工作應(yīng)力位于 點(diǎn)，在零件的加載過程中，可能發(fā)生哪種失效？若應(yīng)力循環(huán)特性 等于常數(shù)，應(yīng)按什么方式進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算？ 已知 45 鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)后的機(jī)械性能為：強(qiáng)度限 ，屈服限 ，疲勞限，材料的等效系數(shù) 。 （ 1）材料的基氏極限應(yīng)力線圖如圖示，試求材料的脈動循環(huán)疲勞極 限 ； （ 2）疲勞強(qiáng)度綜合影響系數(shù) ，試作出零件的極限應(yīng)力線； （ 3）若某零件所受的最大應(yīng)力 ，循環(huán)特性系數(shù) ，試求工作應(yīng)力點(diǎn) 的坐標(biāo) 和 的位置。 合金鋼對稱循環(huán)疲勞極限 ，屈服極限 ， 。試： （ 1）繪制此材料的簡化極限應(yīng)力圖； （ 2）求 時(shí)的 、 值。 螺紋聯(lián)接與螺旋傳動 一、簡答題 (1)為什么螺紋聯(lián)接常需要防 松？防松的實(shí)質(zhì)是什么？有哪幾類防松措施？ 試指出普通 螺栓聯(lián)接、雙頭螺栓聯(lián)接和螺釘聯(lián)接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，各用在什么場合？ (2)試指出普通螺栓聯(lián)接、雙頭螺栓聯(lián)接和螺釘聯(lián)接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，各用在什么場合？ (3)一螺栓聯(lián)接預(yù)緊后，受軸向變載荷作用，在最大工作載荷 及剩余預(yù)緊力不變的情 況下，試問提高這種螺栓疲勞 強(qiáng)度的具體措施有哪些？ (4)為提高螺栓的疲勞強(qiáng)度，欲減小螺栓的應(yīng)力幅，請舉出一個(gè)措施，并用螺栓受力 — 變 形協(xié)調(diào)圖來說明。 (5)螺栓的主要失效形式有哪些？ (6)擰緊螺母與松退螺母時(shí)的螺紋副效率如何計(jì)算？哪些螺紋參數(shù)影響螺紋副的效率？ 二、填空 （ 1）螺紋的公稱直徑是指螺紋的 徑，螺紋的升角是指螺紋 徑處的升角。螺紋的自鎖條件為 ，擰緊螺母時(shí)效率公式為 。 （ 2）螺紋聯(lián)接常用的防松原理有， ， ， 。其對應(yīng)的防松裝置有 ， ， 。 （ 3）三角形螺紋主要用于 ，而矩形、梯形和鋸齒形螺紋主要用于 。 （ 4）標(biāo)記為螺栓 GB5782— 86 M1680 的六角頭螺栓的螺紋是 形，牙形角等于 度，線數(shù)等于 ， 16代表 ， 80代表 。 （ 5）若螺紋的直徑和螺紋副的摩擦系數(shù)一定，則擰緊螺母時(shí)的效率取決于螺紋的 和 。 （ 6）為了提高螺栓強(qiáng)度，防止螺栓的疲勞破壞，通常采用的方法之一是減小 剛度或增大 剛度。 （ 7）有一單個(gè)緊螺栓連接，已知該螺栓所受預(yù) 緊力 ，所受軸向工作載荷 ，螺栓的相對剛度系數(shù) ，則螺栓所受的 總拉伸載荷 ，殘余預(yù)緊力 ；為保證結(jié)合面不出現(xiàn)縫隙，則該聯(lián)接允許的最大軸向工作載荷 ，（需注明式中各符號的意義） （ 8）受軸向載荷的緊螺栓所受的總拉力是 與 之和。 （ 9）壓力容器的緊螺栓聯(lián)接中，若螺栓的預(yù)緊力和容器的壓強(qiáng)不變，而僅將凸緣間的銅墊片換成膠墊片，則螺栓所受的總拉力 和聯(lián)接的緊密性 。 （ 10）在一定的變載荷作用下，承受軸向工作載荷的螺栓聯(lián)接的疲勞強(qiáng)度是隨著螺栓剛度的自己而 ；且隨著被聯(lián)接件剛度的增加而 。 （ 11）發(fā)動機(jī)缸體與缸蓋的螺栓聯(lián)接經(jīng)常拆裝，應(yīng)使用 聯(lián)接，為了控制預(yù)緊力需用 扳手?jǐn)Q緊。 （ 12）普通螺栓聯(lián)接承受橫向外載荷時(shí)，依靠 承載，螺栓本身受 作用，該螺栓聯(lián)接可能的失效形式為 。鉸制孔用螺栓聯(lián)接承受橫向外載荷時(shí)，依靠 承載，螺栓本身受 力作用，螺栓可能的失效形式 為 和 。 三、選擇填空 （ 1）采用螺紋聯(lián)接時(shí)，若被聯(lián)接件之一厚度較大，且材料較軟，強(qiáng)度較低，需要經(jīng)常裝拆，則一般宜采用 。 A．螺栓聯(lián)接； B．雙頭螺柱聯(lián)接； C．螺釘聯(lián)接。 （ 2）在常用螺紋中，效率最低、自鎖性最好的是 ，效率最高，牙根強(qiáng)度較大，制造方便的是 ，聯(lián)接螺紋 常用 ，傳動螺紋常用 。 A．矩形螺紋； B．梯形螺紋； C．三角螺紋。 （ 3）螺紋副在摩檫系數(shù)一定時(shí)，螺紋的牙形角越大，則 。 A．量摩擦系數(shù)越小，自鎖能力越好； B．量摩擦系數(shù)越小，自鎖能力越差； C．量摩擦系數(shù)越大，自鎖能力越差； D．量摩擦系數(shù)越大，自鎖能力越好。 （ 4）計(jì)算緊螺栓聯(lián)接的拉伸強(qiáng)度時(shí)，考慮到拉伸和扭轉(zhuǎn)的復(fù)合作用，應(yīng)將拉伸載荷增大到原來的 倍。 A． ； B． ； C． ； D． 。 （ 5）被聯(lián)接件是鍛件或鑄件時(shí)，應(yīng)將安裝螺栓處加工成小凸臺或魚眼坑，其目的是 。 A．易擰緊； B．避免偏心載荷； C．增大接觸面； D．外觀好。 （ 6） 當(dāng)螺紋公稱直徑、牙形角、螺紋線數(shù)相同時(shí)，細(xì)牙螺紋的自鎖性能 。 A． 被聯(lián)接件的橡膠墊片改為皮革墊片； B． 在螺母下放置彈性單元； C． 被聯(lián)接件的金屬墊片改為橡膠墊片； D． 去掉螺母下放置彈性單元而改為普通平墊圈。 （ 7）受軸向載荷的緊螺栓聯(lián)接，在工作載荷 和殘余預(yù)緊力不變的情況下，要提高螺栓強(qiáng)度，可以采取的措施有 。 A． 減小螺栓剛度，增大被聯(lián)接件剛度； B． 同時(shí)減小螺栓與被聯(lián)接件的剛度； C． 增大螺栓剛度，減小被聯(lián)接件剛度； D． 同時(shí)增大螺栓與被聯(lián)接件的剛度。