机械设计课程思考题和习题(适用教材：李建功主编《机械设计》(第四版))

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1、机械设计课程思考题和习题（适用教材：李建功主编《机械设计》（第四版））机械设计课程组第一章机械设计总论思考题1－1一部现代化的机器主要有哪几部分组成？1－2开发一部新机器通常需要经过哪几个阶段？每个阶段的主要工作是什么？1－3作为一个设计者应具备哪些素质？1－4机械设计课程的性质、任务和内容是什么？1－5机械设计课程有哪些特点？学习中应注意哪些问题？1－6什么是失效？什么是机械零件的计算准则？常用的计算准则有哪些？1－7什么是校核计算？什么是设计计算？1－8什么是名义载荷？什么是计算载荷？为什么要引入载荷系数？1－9静应力由静载荷产生，那么变应力是否一定由变载荷产生？1－10什么是

2、强度准则？对于零件的整体强度，分别用应力和安全系数表示的强度条件各是什么？1－11在计算许用应力时，如何选取极限应力？1－12什么是表面接触强度和挤压强度？这两种强度不足时，分别会发生怎样的失效？1－13刚度准则、摩擦学准则以及振动稳定性准则应满足的条件各是什么？这些准则得不到满足时，可能的失效形式是什么？1－14用合金钢代替碳钢可以提高零件的强度，是否也可以提高零件的刚度？1－15什么是机械零件的“三化”？“三化”有什么实际意义？1－16机械零件的常用材料有哪些？设计机械零件时需遵循哪些原则？第二章机械零件的疲劳强度设计思考题2－1什么是疲劳破坏？疲劳断口有哪些特征？2－2变应力

3、有哪几种不同的类型？2－2什么是疲劳极限？什么是疲劳寿命？2－4什么是疲劳曲线？什么是极限应力图？用它们可以分别解决疲劳强度计算中的什么问题？2－5什么是有限寿命设计？什么是无限寿命设计？如何确定两者的极限应力？2－6塑性材料和脆性材料的σm－σa极限应力图应如何简化？2－7影响机械零件疲劳强度的三个主要因素是什么？它们是否对应力幅和平均应力均有影响？2－8如何根据几个特殊点绘出机械零件的σm－σa极限应力图？2－9机械零件受恒幅循环应力时，可能的应力增长规律有哪几种？如何确定每种规律下的极限应力点？如何计算安全系数？2－10什么是Miner法则？用它可以解决疲劳强度计算中的什么问

4、题？2－11如何计算机械零件受规律性变幅循环应力时的安全系数？习题2－1已知：45钢的σ－1＝270MPa，寿命指数m=9，循环基数N0＝107。求：1）循环次数分别为8000和620000次时的有限寿命疲劳极限σ－1N；2）应力幅为330MPa的对称循环应力作用下的疲劳寿命。2－2一板状零件所受工作拉力F在25～85kN之间周期性变化，危险截面的面积A=320mm2，疲劳缺口系数Kσ＝1.45，尺寸系数εσ＝0.75，表面状态系数β＝0.9。零件材料为20CrMnTi，其力学性能为：σs＝835MPa，σ－1＝345MPa，σ0＝615MPa。试绘出该零件的简化σm－σa极限应力

5、图，并用图解法和解析法求γ＝C时的安全系数Sσ。2－3一零件的材料为合金钢，其危险截面上的最大工作应力σmax＝250MPa，最小工作应力σmin＝－50MPa，疲劳缺口系数Kσ＝1.32，尺寸系数εσ＝0.85，表面状态系数β＝0.9。该材料的力学性能为：σb＝900MPa，σs＝800MPa，σ－1＝440MPa，σ0＝720MPa。要求：1）按比例绘制零件的简化σm－σa极限应力图；2）按σm＝C求该零件的极限应力幅σa′、极限平均应力σm′和极限应力σγ′；3）按σm＝C求该零件危险截面的安全系数Sσ。2－4某机械零件在一个工作周期T内的应力（皆为对称循环）变化如图2-27

6、所示。已知：零件材料的σ－1＝350MPa，N0=107，m=9，综合影响系数KσD＝1.85。试计算该零件的安全系数Sσ。2－5已知某材料的力学性能为：＝350MPa，m＝9，＝5×，对此材料进行对称循环疲劳试验，依次加载应力为：（1）＝550MPa，循环次数n1＝5×；（2）＝450MPa，求：发生疲劳破坏时，的循环次数n2＝？注：疲劳曲线方程：解：（1）由疲劳曲线方程得（2）根据Miner法则解得：2－6某机械零件材料为碳素钢，已知：该碳素钢的力学性能为=700MPa，=600MPa，=320MPa，=560MPa。该零件危险截面上的最大应力=220MPa，最小应力=-60M

7、Pa，综合影响系数=1.32。试：（1）在图中按比例绘制该零件的简化极限应力图(计算并标出特殊点的坐标)。（2）在图中标出应力增长规律为时，该零件的极限应力点M。（MPa）（MPa）σaσmB1(280,212.1)A1(0,242.4)G(600,0)N(80,140)M135°D解：（1）A1点纵坐标：B1点纵坐标：B1点横坐标：折线A1DG为该零件的简化极限应力图（2）工作应力点的坐标：过N点且垂直于横轴的直线与极限应力线A1D的交点M即为该零件的极限应力点。9