齐齐哈尔大学机械设计答案38ans.doc

齐齐哈尔大学考试中心制作机械设计试卷试卷号：38学校：齐齐哈尔大学院系： 专业：年级：班级： 一. 是非题：正确的在（）中写“”，错误的在（）中写“”（本大题共 34 小题，每小题-3分，总计 -102 分 ）1、F2、T3、F4、F5、T6、T7、F8、T9、T10、F11、F12、T13、F14、T15、F16、F17、F18、F19、F20、T21、F22、F (因为I=，增大d较为有效）23、F24、F25、T26、T27、F28、T29、T30、F31、F32、F33、T34、F二. 选择题：把正确的选项代号填入（）中（本大题共 46 小题，总计 -77 分 ）1、本小题-2分B.2、本小题-2分C.3、本小题-2分B.4、本小题-2分B.5、本小题-2分D.6、本小题-2分B. C. D.7、本小题-2分A.8、本小题-2分C.9、本小题-2分C.10、本小题-2分C.11、本小题-2分D.12、本小题-2分B.13、本小题-2分D.14、本小题-2分C.15、本小题-2分C.16、本小题-2分B.17、本小题-2分C.注：，18、本小题-2分B.19、本小题-2分B.20、本小题-2分C. 注：21、本小题-2分C.22、本小题-2分C. 注：23、本小题-2分A.24、本小题-2分A.25、本小题-2分A，C26、本小题-2分D.27、本小题-2分A.28、本小题-2分B，C29、本小题-2分D30、本小题-2分A31、本小题-2分B注：因 所以 32、本小题-1分B33、本小题-1分C34、本小题-1分A35、本小题-1分C36、本小题-1分B.37、本小题-1分B38、本小题-1分B39、本小题-1分A，C40、本小题-1分B，A41、本小题-1分B42、本小题-1分D.注：因43、本小题-1分B注：44、本小题-1分B45、本小题-1分A.注：t=C46、本小题-1分A注：三. 填空题：把答案写在题中的空格里（本大题共 39 小题，每小题-3分，总计 -117 分 ）1、限制零件的弹性变形量不得超过许用值2、对称循环3、零件的极限应力与零件的工作应力(S=slim/s)4、500MPa300MPa0.255、加热包容件；冷却被包容件；同时加热包容件和冷却被包容件6、产生单位变形所需的外力（或力矩）单位外力（或外力矩)所产生的变形7、线膨胀系数相等或相近的8、腐蚀，磨损，接触疲劳，压溃9、限制零件及润滑剂的工作温度不超过温度许用值t控制单位时间内摩擦副所产生的摩擦热量不大于同时间内的散热量10、对称，脉动，0，tm=tmax/211、对称，对称，0，ta=tmax12、零件抵抗破坏的能力，零件抵抗弹性变形的能力，刚度的倒数13、a)材料：E及G值b)结构(剖面形状，支承方式与位置加强肋)c)预紧装配14、自振频率与外力作用的频率不相等也不接近15、每次循环中，平均应力、应力幅和周期都不随时间变化的上述条件其中之一随时间变化的变应力16、零件本身的自振频率f与fp相等，提高，提高17、零件不发生失效的安全，承载18、脉动变应力19、1.剖面形状2.支承方式与位置3.加强肋20、依靠表面接触来传递载荷和工作的零件的承载能力(工作能力)所决定的强度按体积应力(零件体内产生的应力)计算的零件的强度21、把“非对称循环”变，与其等效的当量“对称循环”22、1)由于往复运动或摆动零件产生的惯性力(或力矩)2)回转零件的不平衡产生的离心力3)周期性作用的外力23、1.8，2.0，不安全，ss或1.8350HBS是两条不同的疲劳曲线，见图示。2.硬度350HBS钢的疲劳曲线没有水平部分，在N0处无突变点。30、本小题0分1.产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的概率。2.Rt= (该产品到时间t的可靠度)。3.一般手册中给出的疲劳极限s-1的可靠度R=50%。31、本小题10分1.物理意义：大小表示材料循环不对称性的敏感程度。通过可以把非对称循环的疲劳问题转化为对称循环的疲劳问题。在公式中，把非对称循环的疲劳极限折合成极限应力幅，因此非对称循环中及等效极限应力幅之和为定数。2.几何意义：A点：对称循环()，；M点：但，由图可见：32、本小题10分1.；r=常数时，2.作许用极限应力图疲劳极限由两直线FM及AM的交点坐标确定。FM直线方程：求解得：；所以疲劳极限为：最大安全系数3.受轴向载荷的紧螺栓联接中的螺栓受这种应力作用(内燃机气缸螺栓)。33、本小题10分1.作极限应力图见图由图可知：由直线FM与AM方程联立求解，即可解出极限应力点的坐标值(srm，sra)：FM方程解得2.对于的简化加载情况，34、本小题10分1.作许用极限应力图sm=C；垂线GMM代表应力变化规律线；两直线GM、AM的方程为：（GM方程 ()联立求解得： =2.，但r=常数时，3.车辆减振弹簧35、本小题10分1.作许用极限应力图（如图），直线GM与AM的方程为：(GM方程）联立求解得2.sN曲线：对于N104(循环次数高）的机械零件（如齿轮，轴等），可借助s-N曲线进行安全寿命设计；当N104时，疲劳极限将可能增大到近于或超过屈服极限sS，此时sN曲线就不适用了。（因N小，可按静强度或低周疲劳问题处理。）36、本小题10分1.作许用极限应力图：r=C时，射线OM具有r=C规律，M为最大应力点（smax=sm+sa）M（sra,srm）为极限应力点解直线OM，AB联立方程：2.因3.转轴的弯曲应力即属此种情况。37、本小题5分表面粗糙度是零件表面质量的重要部分，表面粗糙度值越低，应力集中越小，因而疲劳强度可以提高。表面强化主要工艺方法有：机械加工方法使表层硬化（如喷丸，滚压)，表层热处理方法（如高频淬火）表层化学处理方法等。表面强化提高疲劳强度机理：主要是零件的疲劳裂纹常从表面开始产生，各种表面强化工艺能提高表层材料的力学性能及产生残余压应力。38、本小题3分蜗杆传动：滑动轴承：39、本小题0分40、本小题0分直线AB的方程式为：（循环特性r=常数）41、本小题3分1.轴两端滚动轴承设计及安装完后形成两端均为“固定”端结构，如“两端固定”方式时，轴承未留有可调整间隙，轴的变形受到多余的约束形成超静定。2.如果形成超静定构件，温度引起尺寸变化，产生相当大的热应力，影响正常工作能力。3.两种方案：a）一端固定，一端游动：长轴及温度高场合。b）两端单向固定（轴向留有轴向间隙）：普通工作温度下的短轴。42、本小题0分1.根据力学原理，可导出等截面杆的温度应力计算公式：（推导从略。）2.由sc=aEDt式可知，sc与杆长l、截面尺寸无关，只与线膨胀系数a、温升Dt及弹性模量E有关。43、本小题3分当零件要求的破坏概率P不同时，可靠度R愈高（P愈小），寿命愈短，反之R愈小，则寿命愈长。44、本小题0分1）图示为不同破坏概率P的s-N疲劳曲线族。2）中间曲线：代表破坏概率P0.5的s-N曲线，工程上一般给出的即为P0.5的s-N曲线，手册中给出的s1即指P0.5时的持久极限。上面曲线：代表破坏概率大（P0.99)的s-N曲线，P大，可靠度R小，s1值可提高。下面曲线：代表P小的s-N曲线，因可靠度R高，故s1要降低3）同一变应力作用下，材料达到破坏时，P大，寿命长45、本小题10分1.（损伤累积学说，sv为等效应力，一般sv取为si中作用时间最长的、起主要作用的应力）2.（sr：循环基数为N0时疲劳极限），srv为等效循环基数Nv下的疲劳极限，即五. 结构题：（本大题共 8 小题，总计 24 分 ）1、本小题5分2、本小题5分1.单个弹簧改为并联弹簧族，则承受同样载荷时，可减小尺寸。2.结构：3、本小题0分1.a中的径向槽，b中的U形管作用为：补偿胀缩。2.原理：a留有胀缩空间；bU形管为增加弹性环节。4、本小题3分5、本小题3分注：答案可不止一个。6、本小题3分1.采用柔性螺栓结构2.空心螺栓，可减小螺栓刚度。7、本小题0分铸铁拉伸强度差，应避免e点受拉，以受压为好。(但也不能太大)出现裂纹是因为角度有误差ab，铸铁件固定时受压。8、本小题5分1.可行方案：设计加强肋，使肋在受压状态下工作。2.设计肋应注意要点：a)避免受拉，应受压；b)三角肋必须延至外力作用点处c) 肋高度不宜过低，以便增大惯性矩I值六. 计算题：计算下列各题（本大题共 6 小题，总计 1 分 ）1、本小题0分梁中点受到最大弯距，。2、本小题0分1.2.3.4.5.3、本小题0分截面杆件的温度应力与长度及剖面尺寸无关代入数值：4、本小题0分5、本小题3分1.当螺栓在右端时最危险。2.6、本小题-2分可靠度失效概率七. 大型题：计算下列各题（本大题共 22 小题，总计 238 分 ）1、本小题5分 MPa疲劳安全系数：屈服强度安全系数：两种强度的安全系数均大于故零件强度足够。2、本小题10分1.作极限应力图,见图，r=常数，标明工作点M；2. ：由图可知：3. S：延长0M得(极限应力点)，由直线方程:；直线0M方程：，联解:x=220，y=20由作图法:(r=常数)3、本小题5分1.计算法：2.作图法：工作应力点M，r=常数,为极限应力点4、本小题7分1.计算应力幅和平均应力：2.计算疲劳安全系数：其中：3.计算静强度安全系数:在未判断工作点在极限应力图上的区域情况下,为安全起见,还应计算静强度安全系数:5、本小题13分1. 试件的极限应力图:直线AE的倾角，根据A点按可画出AES线2. 零件的极限应力图画出点按画出线3. ,由点O作45射线交线于点,故可能发生疲劳失效(脉动循环)4. 时，由O点作角射线交于段的点,故可能发生静强度破坏。6、本小题15分1.求工作应力点C1)气缸最大压力螺栓工作载荷2)剩余预紧力3)螺栓最大拉力4)预紧力5)螺栓所受拉力幅(p=00.5 MPa)6)螺栓应力幅7)螺栓平均应力最小应力8)由值在图上按比例定出点C(125.4,23.9)2.极限应力点：1)属于常数变化情况；2)由值定点G；3)由G点作射线(与成45)交折线于点即极限应力点。3.安全系数7、本小题5分(1)已知，(2)自原点0作射线交折线于点(极限应力点)(3)安全系数为1.5时,即,直接在直线上可量得工作应力点C(4)对应于C点的2)可能失效形式:静强度失效(塑性变形)8、本小题15分(1) 许用极限应力图：许用疲劳极限曲线为折线。(2) 计算安全系数简单加载情况：工作应力点；计算法：(3) 可能发生的破坏形式：疲劳断裂。9、本小题5分该点处强度符合要求。10、本小题10分1），所以2）K：，所以3）位于安全区11、本小题10分方法1：对于钢，弯曲应力由，得：又，所以则：而故方法2：12、本小题10分实心轴：直径，剖面积A实=；空心轴：外径D，内径；当两者面积相等时，则，即(1)扭矩刚度GIp：实心轴：I实P=；空心轴：I空P= (2)(1)代入（2）抗扭刚度GIp：所以抗扭刚度比值，空心轴为实心轴的4.56倍,有效地提高了刚度。13、本小题15分方法1：同理由得：方法2：，14、本小题15分1. 计算法：之方程:之方程:，得从而有：解得：，此为坐标,则M之坐标为2. 做图法：(1)按比例画出许用极限应力图：A(0，240)：故；，所以S：(450，0)；，所以；许用极限应力图:许用疲劳极限曲线(2)的射线：因为，所以或，由图方便作出a角的射线。射线为直线（3）时，零件允许的：因所以15、本小题10分1）在a情况下材料的极限应力2）在a情况下的安全系数：3)应用疲劳损伤累积假说求b情况下的材料极限应力，取等效稳定变应力，在考虑和安全系数后仍小于，故可不计入所以极限应力为：4）在b情况下的安全系数：5)由题意a、b情况下相同，因为a情况对材料的破坏作用大。16、本小题15分1. 绘制极限应力图：折线2. 工作应力点C：1）由机器重量引起最大弯矩：2）该弯矩引起的平均应力：3）不平衡重量引起的应力幅:4）由，定C点3. 属于常数的加载情况，故过C点的垂线交于点4. 静强度安全系数:疲劳强度安全系数:所以支配设计的为静态失效可能性：17、本小题15分作图法：1. 求值:1）工作应力点C：，作与横坐标轴成的射线；许用极限应力图：；，；，作折线为许用极限应力图；射线与线交于点为极限应力点安全系数为1.5时的C点:使可得C点2. 可能失效形式为疲劳破坏；3. ，计算法：，即又，联立解得，所以，18、本小题15分因此杆1受向上拉力取。所以取。杆1上端凸缘剪切，取=3mm。对压板2，故压板2可满足挤压强度要求。，取。19、本小题5分，此时出现塑性变形，即要求寿命次时会在疲劳断裂之前出现塑性变形，设计中可按此应力进行设计，称为低周疲劳。20、本小题15分1. :由题意：t为脉动循环，配合引起综合影响系数；圆角引起，取两者大值，所以由常数，则所以则所以2. 图解法：；因此；