机械设计复习材料

第二章第二章 机械设计总论机械设计总论 2 32 3 考考 点点 本章讲述的是机械设计与机械零件设计中的一些共性问题 尚未涉及各个具体机械零件本章讲述的是机械设计与机械零件设计中的一些共性问题 尚未涉及各个具体机械零件 的设计知识 故本章难点在于内容非常原则 抽象 不易理解和掌握 学习时对各节内容要的设计知识 故本章难点在于内容非常原则 抽象 不易理解和掌握 学习时对各节内容要 从总体上以及它们的相互联系上予以理解 建立机械设计的总体概念 作为以后各章学习的从总体上以及它们的相互联系上予以理解 建立机械设计的总体概念 作为以后各章学习的 基础 并在以后各章的学习中结合各章的具体内容不断深化 本章所述的众多概念是考点 基础 并在以后各章的学习中结合各章的具体内容不断深化 本章所述的众多概念是考点 应予以熟悉和掌握 应予以熟悉和掌握 2 42 4 学习效果测试题及解答学习效果测试题及解答 2 2 4 14 1 测试题测试题 2 2 1 1 选择题选择题 1 1 当零件可能出现疲劳断裂时 应按当零件可能出现疲劳断裂时 应按 准则计算 准则计算 A A 强度 强度 B B 刚度 刚度 C C 寿命 寿命 D D 振动稳定性 振动稳定性 2 2 零件的工作安全系数为零件的工作安全系数为 A A 零件的极限应力比许用应力 零件的极限应力比许用应力 B B 零件的极限应力比工作应力 零件的极限应力比工作应力 C C 零件的工作应力比许用应力 零件的工作应力比许用应力 D D 零件的工作应力比极限应力 零件的工作应力比极限应力 3 3 对大量生产 强度要求高 尺寸不大 形状不复杂的零件 应选择对大量生产 强度要求高 尺寸不大 形状不复杂的零件 应选择 毛坯 毛坯 A A 铸造 铸造 B B 冲压 冲压 C C 自由锻造 自由锻造 D D 模锻 模锻 4 4 工程上采用几何级数作为优先数字基础 级数项的公比一般取为工程上采用几何级数作为优先数字基础 级数项的公比一般取为 A A B B c c D D 5 n 10 n 15 n 20 n 2 2 2 2 是非题 认为正确的在括号内画是非题 认为正确的在括号内画 号 错误的在括号内画号 错误的在括号内画 号 号 1 1 当零件可能出现塑性变形时 应按刚度准则计算 当零件可能出现塑性变形时 应按刚度准则计算 2 2 零件的表面破坏主要是腐蚀 磨损和接触疲劳 零件的表面破坏主要是腐蚀 磨损和接触疲劳 3 3 调制钢的回火温度愈高 其硬度和强度将愈低 塑性愈好 调制钢的回火温度愈高 其硬度和强度将愈低 塑性愈好 4 4 机器的设计阶段是决定机器好坏的关键 机器的设计阶段是决定机器好坏的关键 5 5 疲劳破坏是引起大部分机械零件失效的主要原因 疲劳破坏是引起大部分机械零件失效的主要原因 6 6 随着工作时间的延长 零件的可靠度总是不变 随着工作时间的延长 零件的可靠度总是不变 2 2 3 3 问答题问答题 1 1 什么叫机械零件的失效 机械零件的主要失效形式有哪些 什么叫机械零件的失效 机械零件的主要失效形式有哪些 2 2 试具体说明机械零件的计算准则与失效形式的关系 试具体说明机械零件的计算准则与失效形式的关系 3 3 机械零件常用的设计方法有哪些 各在什么情况下采用 机械零件常用的设计方法有哪些 各在什么情况下采用 4 4 影响机械零件疲劳强度的主要因素是什么 影响机械零件疲劳强度的主要因素是什么 5 5 设计机械零件应满足哪些基本要求 设计机械零件应满足哪些基本要求 6 6 合理选择机械零件材料需考虑哪些具体要求 合理选择机械零件材料需考虑哪些具体要求 7 7 什么是机械设计中的标准化 实行标准化有何重要意义 什么是机械设计中的标准化 实行标准化有何重要意义 8 8 什么是机械零件的条件性计算 什么是机械零件的条件性计算 2 4 22 4 2 参考解答参考解答 2 2 1 1 1 1 A A 2 2 B B 3 3 D D 4 4 B B 2 2 2 2 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 2 2 3 3 1 2 P13 3 P15 4 5 P11 6 P18 7 P19 1 2 P13 3 P15 4 5 P11 6 P18 7 P19 8 8 条件性计算是合理的简化计算 机械零件计算中常常对某些复杂的受力和变形条件性计算是合理的简化计算 机械零件计算中常常对某些复杂的受力和变形 现象作适当而又合理的简化 使计算能顺利地进行 例如以集中力代替某些实际上的分布力 现象作适当而又合理的简化 使计算能顺利地进行 例如以集中力代替某些实际上的分布力 以点支承代替某些面支承 以均布应力代替某些实际上的分布应力等 这样的简化在工程计以点支承代替某些面支承 以均布应力代替某些实际上的分布应力等 这样的简化在工程计 算中是允许的 由于其结果具有一定的近似性和条件性 通常将这些计算称为条件性计算 算中是允许的 由于其结果具有一定的近似性和条件性 通常将这些计算称为条件性计算 第第 3 3 章章 机械零件强度机械零件强度 3 33 3 考点及常见题型精解考点及常见题型精解 3 3 13 3 1 本章考点本章考点 1 1 疲劳曲线的特点 方程及其应用 疲劳曲线的特点 方程及其应用 2 2 材料试件和机械零件的极限应力线图的特点及绘制 材料试件和机械零件的极限应力线图的特点及绘制 3 3 单向稳定变应力时机械零件在三种应力变化规律下的疲劳强度计算 单向稳定变应力时机械零件在三种应力变化规律下的疲劳强度计算 4 4 疲劳损伤累积假说的概念和疲劳损伤累积假说的概念和 MinerMiner 方程的应用 方程的应用 5 5 双向稳定变应力时的疲劳强度计算 双向稳定变应力时的疲劳强度计算 3 3 23 3 2 常见题型精解常见题型精解 例例 3 13 1 某钢材的对称循环弯曲疲劳极限某钢材的对称循环弯曲疲劳极限 屈服极限 屈服极限 取循环 取循环 1 275MPa 355 s MPa 基数基数 寿命指数 寿命指数 试求循环次数 试求循环次数 N N 分别为分别为次时相应的寿命系数次时相应的寿命系数 7 0 10N 9m 568 10 5 10 10 和疲劳极限和疲劳极限 N K 1N 解解 由题意知由题意知 评注评注 这是一个求解任意循环次数时疲劳极限的问题 本题主要考查学习者对疲劳曲线这是一个求解任意循环次数时疲劳极限的问题 本题主要考查学习者对疲劳曲线 的特点 方裎及其应用 疲劳损伤累积假说及的特点 方裎及其应用 疲劳损伤累积假说及 MinerMiner 方程等考点掌握的情况 注意题中易错方程等考点掌握的情况 注意题中易错 点是塑性材料的屈服极限点是塑性材料的屈服极限和循环基数和循环基数 S 0 N 例例 3 23 2 某合金钢制成的零件 其材料性能为 某合金钢制成的零件 其材料性能为 已 已 1 0 2 450MPa 800 s MPa 知工作应力为知工作应力为 若设计 若设计 S 1 3S 1 3 并按无 并按无 max 280MPa min 80MPa rc 1 62K 限寿命考虑 试分别用图解法和解析法校核该零件是否安全 限寿命考虑 试分别用图解法和解析法校核该零件是否安全 解解 1 1 解析法 解析法 若工作应力点在疲劳强度区若工作应力点在疲劳强度区 若工作应力点在屈服强度区若工作应力点在屈服强度区 所以该零件安全 所以该零件安全 2 2 图解法 图解法 根据已知条件 可得根据已知条件 可得 A OA O 450450 1 62 1 62 C 800C 800 0 0 由 由 得得 D 692 3 2 692 3 2D 692 3 2 692 3 2 1 62 1 62 根据点根据点 A OA O 277 78 277 78 C 800C 800 O O D 346 15D 346 15 213 67 213 67 按比例绘出该零件的极限应力按比例绘出该零件的极限应力 线图 如图线图 如图 3 73 7 所示 所示 在图上确定 在图上确定 100 100 180 180 因 因 r Cr C 故自原点作过点 的射线与线 故自原点作过点 的射线与线 AGAG 交于 交于 则 则 为为 极限应力点 极限应力点 所以该零件安全 所以该零件安全 评注评注 这是一个单向稳定变应力时机械零件在这是一个单向稳定变应力时机械零件在 r Cr C 下的疲劳强度校核和机械零件极限应下的疲劳强度校核和机械零件极限应 力曲线图的绘制问题 采用解析法时 因不能判断工作应力点所在的区域 为安全起见 疲力曲线图的绘制问题 采用解析法时 因不能判断工作应力点所在的区域 为安全起见 疲 劳强度和静强度都应校核 劳强度和静强度都应校核 本题中还考查了变应力特性五参数本题中还考查了变应力特性五参数间的数值换算关系 这是本章常考间的数值换算关系 这是本章常考 maxmin am r 的小问题 一定要引起注意 的小问题 一定要引起注意 评注评注 这是一个求解任意循环次数时疲劳极限的问题 这是一个求解任意循环次数时疲劳极限的问题 1 1 是典型的疲劳损伤累积假说的是典型的疲劳损伤累积假说的 概念和概念和 MinerMiner 方程的应用 而方程的应用 而 2 2 在问法上出现变化 但实质问题和在问法上出现变化 但实质问题和 1 1 相同 只是解题思路相同 只是解题思路 和和 1 1 相逆 这一点属于相同问题的不同考法 应引起足够注意 相逆 这一点属于相同问题的不同考法 应引起足够注意 例例 3 43 4 一转轴的材料为一转轴的材料为 40Cr40Cr 调质处理 其机械性能为以 调质处理 其机械性能为以 0 2 1 355MPa 其危险截面上的直径 其危险截面上的直径 d d 4040 mmmm 所受弯矩 所受弯矩 M 300M 300 N mN m 扭矩 扭矩 T T 1 205MPa 0 1 800800 N mN m 疲劳强度综合影响系数 疲劳强度综合影响系数 2 5K 1 5K 1 1 若该转轴工作时频繁地正反转 试确定其计算安全系数若该转轴工作时频繁地正反转 试确定其计算安全系数 ca S 2 2 若该转轴工作时单向旋转 且经常开车与停车 试确定其计算安全系数若该转轴工作时单向旋转 且经常开车与停车 试确定其计算安全系数 ca S 3 3 若该转轴的工作状况与若该转轴的工作状况与 2 2 相同 设计安全系数相同 设计安全系数 S 2S 2 当承受的弯矩 当承受的弯矩 M 400M 400 N mN m 时 时 还允许承受多大的扭矩还允许承受多大的扭矩 T T 解解 1 1 弯曲应力弯曲应力 0 m 扭转剪切应力的应力幅扭转剪切应力的应力幅 评注评注 这是一个双向稳定变应力时的疲劳强度计算问题 本题综合性较强 这是一个双向稳定变应力时的疲劳强度计算问题 本题综合性较强 先考查对先考查对 应力计算公式的记忆及应用 然后是如何根据已知条件确定应力的循环特性 由于转轴频繁应力计算公式的记忆及应用 然后是如何根据已知条件确定应力的循环特性 由于转轴频繁 地