机械设计配套题库及答案

机械设计配套题库及答案一、选择题（每题2分，共40分）1.机械设计的基本原则不包括以下哪一项？A.安全性原则B.经济性原则C.美观性原则D.可靠性原则2.下列哪种材料适合制造承受高冲击载荷的零件？A.铸铁B.碳钢C.合金钢D.塑料3.在机械设计中，应力集中通常出现在：A.截面均匀处B.截面突变处C.材料内部D.零件表面4.螺纹联接中最常用的防松方法是：A.增加螺栓预紧力B.使用弹簧垫圈C.采用细牙螺纹D.增加螺栓数量5.带传动中，弹性滑动是由于：A.带与带轮之间的摩擦力不足B.带的弹性变形C.带轮的制造误差D.带的张紧力过大6.链传动的主要缺点是：A.传动比不恒定B.承载能力低C.传动效率低D.不适合中心距较大的场合7.齿轮传动中，避免根切的最小齿数是：A.10B.17C.20D.258.蜗杆传动的主要优点是：A.传动效率高B.可以实现大传动比C.结构紧凑D.制造简单9.滑动轴承的摩擦系数通常比滚动轴承：A.大B.小C.相同D.不确定10.滚动轴承的基本额定动载荷是指：A.轴承能承受的最大静态载荷B.轴承能承受的最大动态载荷C.90%可靠度下，轴承能承受的载荷D.轴承能承受的平均载荷11.轴的设计中，最主要考虑的因素是：A.刚度B.强度C.振动特性D.加工工艺性12.弹簧的主要功能不包括：A.缓冲吸振B.控制运动C.储存能量D.传递动力13.离合器的主要作用是：A.传递扭矩B.分离和接合传动系统C.减速增矩D.改变传动方向14.密封装置中，接触式密封与非接触式密封的主要区别是：A.接触式密封密封性能更好B.非接触式密封摩擦损失更小C.接触式密封适用于高速场合D.非接触式密封需要润滑15.机械零件的疲劳破坏通常是由于：A.一次性过载B.多次循环载荷C.腐蚀环境D.高温环境16.在机械设计中，安全系数的取值通常：A.越大越好B.越小越好C.根据具体情况确定D.固定不变17.下列哪种联接方式能够传递轴向力和周向力？A.平键联接B.花键联接C.半圆键联接D.切向键联接18.V带传动中，带的楔角通常为：A.30°B.40°C.50°D.60°19.齿轮传动中，重合度的大小反映了：A.齿轮的强度B.传动的平稳性C.齿轮的精度D.传动的效率20.滚动轴承的游隙是指：A.轴承内外圈之间的相对位移B.轴承滚动体与滚道之间的间隙C.轴承安装时的间隙D.轴承在工作过程中的间隙变化二、填空题（每题2分，共30分）1.机械设计的基本要求包括：________、________、________和工艺性。2.机械零件的失效形式主要有：________、________、________和表面失效。3.螺纹联接的三种主要防松方法是：________、________和机械防松。4.带传动中，带的弹性滑动会导致________和________的损失。5.链传动的主要失效形式有：________、________和链条的疲劳破坏。6.齿轮传动中，为了避免根切，对于标准直齿圆柱齿轮，最小齿数应不少于________。7.蜗杆传动的主要失效形式是________和________。8.滚动轴承的基本额定寿命是指：一批相同的轴承，在相同条件下运转，其中________%的轴承不发生疲劳点蚀前的总转数。9.轴的设计中，主要考虑的强度条件是________和________。10.弹簧的特性曲线是指________与________之间的关系曲线。11.根据工作原理，离合器可分为________和________两大类。12.密封装置按工作原理可分为________和________。13.机械零件的疲劳极限是指材料在无限多次应力循环下而不发生疲劳破坏的________。14.在机械设计中，标准化、系列化和通用化的目的是________。15.机械零件的工艺性包括________、________和装配工艺性。三、判断题（每题1分，共15分）1.机械设计中，安全系数越大越好，可以提高零件的安全性。（）2.螺纹联接中，细牙螺纹比粗牙螺纹的自锁性好，强度高。（）3.带传动中，弹性滑动是不可避免的，但可以减小。（）4.链传动适用于高速、高精度的传动场合。（）5.齿轮传动中，模数越大，齿轮的承载能力越强。（）6.蜗杆传动可以实现很大的传动比，且传动效率高。（）7.滚动轴承的内圈通常与轴一起转动，外圈与轴承座固定。（）8.轴的设计中，刚度比强度更重要。（）9.弹簧的主要功能是缓冲吸振和储存能量。（）10.离合器和制动器的工作原理相同。（）11.接触式密封适用于高速、高温的场合。（）12.机械零件的疲劳破坏通常没有明显塑性变形。（）13.在机械设计中，零件的重量越轻越好。（）14.平键联接只能传递扭矩，不能传递轴向力。（）15.V带传动比平带传动能传递更大的功率。（）四、简答题（每题5分，共30分）1.简述机械设计的基本原则。2.解释应力集中系数的含义及其影响因素。3.简述螺纹联接的防松方法及其适用场合。4.比较带传动和链传动的优缺点。5.简述齿轮传动的主要失效形式及预防措施。6.解释滚动轴承的基本额定动载荷和基本额定寿命的概念。五、论述题/计算题（每题15分，共45分）1.一轴承受径向载荷Fr=5000N，轴向载荷Fa=2000N，转速n=1000r/min，要求轴承寿命Lh=10000小时。试选择合适的深沟球轴承型号（已知温度系数ft=1，载荷系数fp=1.1）。2.设计一普通V带传动，已知电动机功率P=5.5kW，转速n1=1440r/min，从动轮转速n2=400r/min，两轴中心距a约为800mm，每天工作16小时。试确定带型、带轮基准直径、带长、带的根数等参数。3.论述机械设计中材料选择的原则和考虑因素，并结合实例说明。4.一对标准直齿圆柱齿轮传动，已知小齿轮齿数z1=20，大齿轮齿数z2=60，模数m=4mm，齿宽b=60mm，小齿轮转速n1=960r/min，传递功率P=5kW。齿轮材料为45钢调质，齿面硬度220HBS。试校核齿轮的接触强度和弯曲强度（已知齿轮的接触疲劳极限σHlim=550MPa，弯曲疲劳极限σFlim=220MPa，安全系数SH=1.1，SF=1.3，弹性系数ZE=189.8√MPa，节点区域系数ZH=2.5，重合度系数Zε=0.88，齿向载荷分布系数KHβ=1.1，齿间载荷分配系数KHα=1.2，弯曲强度计算用齿形系数YF1=2.8，YF2=2.3，应力修正系数YS1=1.55，YS2=1.7）。5.试述轴的结构设计要点，并举例说明如何提高轴的疲劳强度。答案：一、选择题（每题2分，共40分）1.答案：C解释：机械设计的基本原则包括安全性原则、经济性原则、可靠性和工艺性。美观性虽然也是产品设计的考虑因素，但不是机械设计的基本原则。2.答案：C解释：合金钢具有较好的强度和韧性，适合制造承受高冲击载荷的零件。铸铁脆性大，碳钢韧性一般，塑料强度低，都不适合高冲击载荷。3.答案：B解释：应力集中通常出现在截面突变处，如轴肩、键槽、孔洞等位置，因为这些地方的应力分布不均匀，局部应力会显著提高。4.答案：B解释：使用弹簧垫圈是螺纹联接中最常用的防松方法之一，通过弹簧垫圈的弹性和斜口摩擦来防止螺栓松动。增加螺栓预紧力可以减少松动趋势但不是防松方法，细牙螺纹有较好的自锁性但不是防松方法，增加螺栓数量会增加成本且不一定能防松。5.答案：B解释：带传动中，弹性滑动是由于带的弹性变形造成的，当带绕上主动轮时会被拉伸，绕上从动轮时会被压缩，这种弹性变形导致带与带轮之间产生相对滑动。6.答案：A解释：链传动的主要缺点是传动比不恒定，因为链条是刚性的，在啮合过程中会产生多边形效应，导致瞬时传动比变化。链传动承载能力较高，传动效率较高，适合中心距较大的场合。7.答案：B解释：在标准直齿圆柱齿轮中，为了避免根切，最小齿数应不少于17。这是因为当齿数少于17时，刀具会在齿根处切去一部分齿廓，削弱齿轮强度。8.答案：B解释：蜗杆传动可以实现大传动比，通常在10-80之间。蜗杆传动的传动效率较低，结构紧凑但制造复杂。9.答案：A解释：滑动轴承的摩擦系数通常比滚动轴承大，因为滑动轴承依靠流体膜或边界膜润滑，摩擦较大，而滚动轴承依靠滚动摩擦，摩擦较小。10.答案：C解释：滚动轴承的基本额定动载荷是指90%可靠度下，轴承能承受的载荷，即在规定寿命（通常是100万转）下，有90%的轴承不会发生疲劳点蚀的载荷。11.答案：B解释：轴的设计中，最主要考虑的因素是强度，因为轴通常承受弯曲和扭转载荷，需要足够的强度来保证安全工作。刚度也很重要，但强度是首要考虑因素。12.答案：D解释：弹簧的主要功能包括缓冲吸振、控制运动和储存能量，但不包括传递动力。弹簧通常不用于传递动力，而是用于辅助功能。13.答案：B解释：离合器的主要作用是分离和接合传动系统，可以在不停止动力源的情况下实现动力的接通和断开。传递扭矩是离合器实现的功能之一，但不是主要作用。14.答案：B解释：接触式密封与非接触式密封的主要区别是摩擦损失不同。接触式密封密封性能更好但摩擦损失较大，非接触式密封摩擦损失较小但密封性能较差。15.答案：B解释：机械零件的疲劳破坏通常是由于多次循环载荷引起的，即使在应力低于材料屈服极限的情况下，长期承受循环载荷也会导致疲劳破坏。16.答案：C解释：在机械设计中，安全系数的取值不是越大越好或越小越好，而是根据具体情况确定，包括载荷性质、材料性能、计算方法、制造水平等因素。17.答案：B解释：花键联接能够同时传递轴向力和周向力，因为花键有多个键齿，可以承受较大的载荷。平键联接只能传递周向力，半圆键和切向键主要用于传递扭矩。18.答案：B解释：V带传动中，带的楔角通常为40°，这是V带的标准角度，能够提供较好的摩擦力和自锁性。19.答案：B解释：齿轮传动中，重合度的大小反映了传动的平稳性。重合度越大，意味着同时啮合的轮齿对数越多，传动越平稳。20.答案：B解释：滚动轴承的游隙是指轴承滚动体与滚道之间的间隙，包括径向游隙和轴向游隙，对轴承的运转性能和寿命有重要影响。二、填空题（每题2分，共30分）1.答案：工作能力、可靠性、寿命解释：机械设计的基本要求包括工作能力（能够完成预定功能）、可靠性（在规定条件下正常工作）、寿命（达到预期的使用期限）和工艺性（便于制造和装配）。2.答案：断裂变形、过量变形、磨损解释：机械零件的失效形式主要有断裂变形（如拉伸断裂、剪切断裂）、过量变形（如塑性变形、弹性变形过大）、磨损（如磨粒磨损、粘着磨损）和表面失效（如腐蚀、疲劳点蚀）。3.答案：摩擦防松、机械防松、永久防松解释：螺纹联接的三种主要防松方法是摩擦防松（如弹簧垫圈、双螺母）、机械防松（如开口销、止动垫圈）和永久防松（如焊接、铆接）。4.答案：速度、功率解释：带传动中，带的弹性滑动会导致速度和功率的损失，因为弹性滑动使带的速度低于带轮的速度，造成能量损失。5.答案：链条的疲劳破坏、铰链磨损、链条的过载断裂解释：链传动的主要失效形式有链条的疲劳破坏（在长期循环载荷下）、铰链磨损（销轴和套筒之间的磨损）和链条的过载断裂（在瞬时过载情况下）。6.答案：17解释：在标准直齿圆柱齿轮中，为了避免根切，最小齿数应不少于17。这是因为当齿数少于17时，刀具会在齿根处切去一部分齿廓，削弱齿轮强度。7.答案：齿面胶合、齿面磨损解释：蜗杆传动的主要失效形式是齿面胶合（由于滑动速度大，容易发生胶合）和齿面磨损（由于相对滑动速度大，磨损严重）。8.答案：90解释：滚动轴承的基本额定寿命是指一批相同的轴承，在相同条件下运转，其中90%的轴承不发生疲劳点蚀前的总转数或工作小时数。9.答案：弯曲强度、扭转强度解释：轴的设计中，主要考虑的强度条件是弯曲强度（抵抗弯矩的能力）和扭转强度（抵抗扭矩的能力）。对于承受弯扭组合载荷的轴，还需要考虑弯扭组合强度。10.答案：载荷、变形解释：弹簧的特性曲线是指载荷与变形之间的关系曲线，包括线性特性曲线和非线性特性曲线，反映了弹簧的刚度特性。11.答案：操纵式离合器、自动式离合器解释：根据工作原理，离合器可分为操纵式离合器（需要外力操纵）和自动式离合器（根据工作条件自动接合或分离）两大类。12.答案：接触式密封、非接触式密封解释：密封装置按工作原理可分为接触式密封（密封件与被密封表面接触）和非接触式密封（密封件与被密封表面不接触）两大类。13.答案：应力极限解释：机械零件的疲劳极限是指材料在无限多次应力循环下而不发生疲劳破坏的应力极限，也称为疲劳强度。14.答案：提高互换性、降低成本、便于维修解释：在机械设计中，标准化、系列化和通用化的目的是提高互换性、降低成本、便于维修和提高产品质量。15.答案：结构工艺性、材料工艺性、装配工艺性解释：机械零件的工艺性包括结构工艺性（便于加工）、材料工艺性（适合加工方法）和装配工艺性（便于装配）。三、判断题（每题1分，共15分）1.答案：×解释：机械设计中，安全系数不是越大越好，而是应根据具体情况确定。过大的安全系数会导致零件尺寸过大、材料浪费和成本增加，而过小的安全系数则可能导致零件失效。2.答案：×解释：螺纹联接中，细牙螺纹比粗牙螺纹的自锁性好，但强度不一定高。细牙螺纹的螺距小，牙型高度小，承载能力较低，但自锁性好，适用于薄壁件或需要防松的场合。3.答案：√解释：带传动中，弹性滑动是由于带的弹性变形造成的，是不可避免的物理现象，但可以通过增加初拉力、减小带轮直径差等方法减小弹性滑动的程度。4.答案：×解释：链传动不适用于高速、高精度的传动场合，因为链传动存在多边形效应，导致传动比不恒定，振动和噪声较大，适用于中低速传动。5.答案：√解释：齿轮传动中，模数越大，齿轮的齿厚越大，承载能力越强，但齿轮尺寸也会增大，需要综合考虑。6.答案：×解释：蜗杆传动可以实现很大的传动比，但传动效率较低，尤其是大传动比时，效率更低，通常在50-90%之间。7.答案：√解释：滚动轴承的内圈通常与轴一起转动，外圈与轴承座固定，这是滚动轴承的典型安装方式，有利于轴承的均匀受力。8.答案：×解释：轴的设计中，强度和刚度都很重要，但对于不同用途的轴，侧重点不同。对于传动轴，强度更重要；对于机床主轴等要求精确定位的轴，刚度更重要。9.答案：√解释：弹簧的主要功能是缓冲吸振（减少冲击和振动）、控制运动（如阀门控制）和储存能量（如钟表弹簧）。10.答案：×解释：离合器和制动器的工作原理不同。离合器用于接合或断开传动系统，传递动力；制动器用于减速或停止运动，吸收能量。11.答案：×解释：接触式密封不适用于高速、高温的场合，因为高速会导致摩擦发热，高温会使密封材料老化失效。非接触式密封适用于高速、高温的场合。12.答案：√解释：机械零件的疲劳破坏通常没有明显塑性变形，表现为突然断裂，尤其是在高周疲劳情况下。13.答案：×解释：在机械设计中，零件的重量不是越轻越好，而应在满足强度、刚度等要求的前提下，尽可能减轻重量，以节省材料和能源。14.答案：√解释：平键联接只能传递扭矩，不能传递轴向力，因为平键的两侧面与键槽配合，只能传递周向力。要传递轴向力，需要采用其他联接方式，如花键联接。15.答案：√解释：V带传动比平带传动能传递更大的功率，因为V带与带轮之间的摩擦力更大，传动能力更强，结构更紧凑。四、简答题（每题5分，共30分）1.答案：机械设计的基本原则包括：(1)安全性原则：确保零件在规定条件下能够安全工作，避免失效造成危害。(2)可靠性原则：零件在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力。(3)经济性原则：在满足功能要求的前提下，尽可能降低制造成本和使用成本。(4)工艺性原则：零件的结构应便于加工、装配和维修。(5)标准化原则：优先采用标准件和通用件，提高互换性，降低成本。(6)创新性原则：在满足基本要求的前提下，尽可能采用新技术、新结构、新材料。2.答案：应力集中系数是指有缺口的试件在缺口处的最大应力与名义应力之比，用α表示，即α=σmax/σnom。应力集中系数的影响因素包括：(1)缺口形状：缺口越尖锐，应力集中系数越大。(2)缺口尺寸：缺口尺寸越大，应力集中系数越大。(3)载荷类型：不同类型的载荷（拉伸、弯曲、扭转）对应力集中的影响不同。(4)材料性能：塑性材料对应力集中的敏感性较低，脆性材料较高。(5)表面状态：表面粗糙度越高，应力集中越严重。减小应力集中的方法包括：增大过渡圆角、采用卸载结构、提高表面质量等。3.答案：螺纹联接的防松方法及适用场合：(1)摩擦防松：-弹簧垫圈：利用垫圈的弹性和斜口摩擦防止松动，适用于一般场合。-双螺母：利用两个螺母之间的摩擦力防松，适用于低速、轻载场合。-锁紧螺母：利用螺母的特殊结构增加摩擦力，适用于振动较大的场合。(2)机械防松：-开口销：与槽形螺母配合使用，适用于高速、振动大的场合。-止动垫圈：通过弯折垫圈的止动边防止螺母转动，适用于经常拆卸的场合。-串联钢丝：将多个螺母串联固定，适用于需要多个螺母固定的场合。(3)永久防松：-焊接：将螺母与螺栓或被联接件焊接，适用于不经常拆卸的场合。-冲点：在螺母与螺栓接触处冲点，适用于不经常拆卸的场合。-粘接：使用胶粘剂固定，适用于特殊场合。4.答案：带传动和链传动的比较：带传动的优点：-传动平稳，噪声小-有缓冲吸振作用-过载时打滑，可保护其他零件-适用于中心距较大的场合-结构简单，成本低带传动的缺点：-传动比不准确，有弹性滑动-传递功率较小-带的寿命较短-不适用于高温、有油污的场合链传动的优点：-传动比准确，无弹性滑动-传递功率较大-传动效率较高-适用于恶劣环境（如高温、多尘）-中心距可大可小链传动的缺点：-瞬时传动比不恒定，有冲击和噪声-只能用于平行轴传动-制造和安装精度要求高-成本较高5.答案：齿轮传动的主要失效形式及预防措施：(1)齿面点蚀：-现象：齿面金属微粒剥落，形成麻点状凹坑-原因：循环接触应力超过材料的接触疲劳极限-预防：提高齿面硬度，改善润滑，增大齿宽，采用正变位齿轮(2)齿面胶合：-现象：齿面金属直接接触，发生粘着和撕裂-原因：高速重载或润滑不良导致齿面温度升高-预防：采用极压润滑油，提高齿面硬度，减小模数，减小滑动系数(3)齿面磨损：-现象：齿面材料逐渐被磨掉，齿厚减薄-原因：润滑不良、磨粒进入或齿面硬度低-预防：改善润滑，提高齿面硬度，保持清洁，采用闭式传动(4)齿面塑性变形：-现象：齿面金属发生塑性流动，破坏齿形-原因：载荷过大或材料屈服强度低-预防：提高齿面硬度，减小载荷，采用高屈服强度材料(5)轮齿折断：-现象：轮齿整体或部分断裂-原因：弯曲应力超过材料的弯曲疲劳极限或冲击载荷-预防：增大模数，增大齿宽，提高齿根圆角半径，采用高强度材料6.答案：滚动轴承的基本额定动载荷和基本额定寿命的概念：(1)基本额定动载荷（C）：定义：指一批相同的轴承，在相同条件下运转，其中90%的轴承不发生疲劳点蚀前的总转数或工作小时数。特点：是轴承的固有性能，与轴承的结构、尺寸、材料、制造精度等有关，与载荷性质、工作条件无关。作用：用于计算轴承寿命和选择轴承型号。(2)基本额定寿命（L10）：定义：指一批相同的轴承，在相同条件下运转，其中90%的轴承不发生疲劳点蚀前的总转数或工作小时数。特点：与轴承所受载荷、转速、工作条件等有关，是轴承可靠性的重要指标。计算公式：L10=(C/P)^ε×10^6(转)或Lh=(C/P)^ε×10^6/(60n)(小时)其中，P为当量动载荷，ε为寿命指数（球轴承ε=3，滚子轴承ε=10/3），n为转速。五、论述题/计算题（每题15分，共45分）1.答案：选择深沟球轴承型号的步骤如下：(1)计算当量动载荷P：对于深沟球轴承，当Fr>Fa时，P=XFr+YFa查表得深沟球轴承的X=1，Y=0（因为Fa/Fr=2000/5000=0.4<0.68）所以P=1×5000+0×2000=5000N(2)考虑载荷系数：P=fp×P'=1.1×5000=5500N(3)计算所需的基本额定动载荷C：L10=(C/P)^ε×10^6(转)Lh=L10/(60n)=(C/P)^ε×10^6/(60n)(小时)所以C=P×(60nLh/10^6)^(1/ε)代入数据：C=5500×(60×1000×10000/10^6)^(1/3)=5500×(600000000/1000000)^(1/3)=5500×600^(1/3)=5500×8.434≈46387N(4)选择轴承型号：查深沟球轴承标准，选择基本额定动载荷C略大于46387N的轴承。例如，6312轴承的C=61300N，满足要求。(5)校核轴承寿命：L10=(61300/5500)^3×10^6=(11.145)^3×10^6≈1384×10^6转Lh=1384×10^6/(60×1000)≈23067小时>10000小时满足寿命要求。因此，选择6312深沟球轴承合适。2.答案：设计普通V带传动的步骤如下：(1)计算传动比i：i=n1/n2=1440/400=3.6(2)确定带型：计算设计功率Pd=KAP=1.2×5.5=6.6kW（查工况系数KA=1.2）查V带选型图，根据Pd=6.6kW和n1=1440r/min，选择A型带。(3)确定带轮基准直径：小带轮基准直径dd1：根据标准，取dd1=125mm大带轮基准直径dd2=i×dd1=3.6×125=450mm实际传动比i'=dd2/dd1=450/125=3.6，满足要求。(4)验算带速v：v=π×dd1×n1/(60×1000)=3.14×125×1440/(60×1000)≈9.42m/s在5-25m/s范围内，合适。(5)确定中心距a和带长Ld：初选中心距a0=800mm初算带长Ld0=2a0+π(dd1+dd2)/2+(dd2-dd1)^2/(4a0)=2×800+3.14×(125+450)/2+(450-125)^2/(4×800)=1600+902.5+32.03≈2534.53mm查V带基准长度系列，取Ld=2500mm(6)计算实际中心距a：a≈a0+(Ld-Ld0)/2=800+(2500-2534.53)/2≈782.7mm(7)计算小带轮包角α1：α1=180°-57.3°×(dd2-dd1)/a=180°-57.3°×(450-125)/782.7≈180°-23.6°≈156.4°>120°，合适。(8)计算带的根数Z：单根V带的基本额定功率P0=1.38kW（查表）功率增量ΔP0=0.11kW（查表）包角系数Ka=0.95（查表）长度系数KL=0.93（查表）工况系数KA=1.2Z=Pd/[(P0+ΔP0)KaKL]=6.6/[(1.38+0.11)×0.95×0.93]≈6.6/1.28≈5.16取Z=6根(9)计算压轴力FQ：单根带的张紧力F0=500×[(2.5/Ka)-1]×Pd/Zv+mv²=500×[(2.5/0.95)-1]×6.6/(6×9.42)+0.1×9.42²≈500×1.632×0.1167+8.88≈95.3+8.88≈104.18NFQ=2ZF0sin(α1/2)=2×6×104.18×sin(156.4°/2)≈1249.6×sin(78.2°)≈1249.6×0.979≈1223.3N因此，选用A型V带，带轮基准直径分别为125mm和450mm，带长2500mm，带根数6根，压轴力约1223.3N。3.答案：机械设计中材料选择的原则和考虑因素：(1)材料选择的原则：-满足使用要求：材料应能够满足零件的功能要求，如强度、刚度、耐磨性等。-工艺性好：材料应具有良好的加工性能，如切削性、铸造性、焊接性等。-经济性：在满足使用要求的前提下，尽可能选择成本低的材料。-可靠性：材料应具有稳定的性能和足够的可靠性。-环保性：应尽可能选择对环境友好的材料，减少有害物质的使用。(2)材料选择的考虑因素：-载荷性质：静载荷、动载荷、冲击载荷等，选择不同的材料。-工作环境：温度、湿度、腐蚀性介质等，选择耐相应环境的材料。-制造工艺：铸造、锻造、切削、焊接等，选择适合相应工艺的材料。-经济成本：材料价格、加工成本、使用寿命等，综合考虑经济性。-资源供应：材料的可获得性、供应稳定性等。实例说明：以汽车发动机连杆为例，材料选择如下：-功能要求：连杆承受活塞传来的周期性冲击载荷，需要足够的强度、刚度和疲劳强度。-工作环境：高温环境，可能接触燃烧产物，有一定的腐蚀性。-制造工艺：通常采用模锻成形，需要材料具有良好的锻造性能。-经济性：汽车产量大，需要材料成本适中，供应稳定。基于以上考虑，选择45钢或40Cr钢作为连杆材料。这些材料具有较高的强度和韧性，良好的锻造性能，成本适中，能够满足连杆的工作要求。对于高性能发动机，可能选用更高强度的合金钢或钛合金，以提高连杆的轻量化和性能。4.答案：校核齿轮的接触强度和弯曲强度：(1)计算齿轮的几何参数：分度圆直径：d1=mz1=4×20=80mmd2=mz2=4×60=240mm齿顶圆直径：da1=d1+2m=80+8=88mmda2=d2+2m=240+8=248mm齿根圆直径：df1=d1-2.5m=80-10=70mmdf2=d2-2.5m=240-10=230mm中心距：a=(d1+d2)/2=(80+240)/2=160mm齿数比：u=z2/z1=60/20=3(2)计算齿轮的圆周力和径向力：扭矩：T1=9550×P/n1=9550×5/960≈49.74N·m圆周力：Ft=2T1/d1=2×49.74/0.08≈1243.5N径向力：Fr=Ft·tanα=1243.5×tan20°≈1243.5×0.364≈452.6N(3)校核接触强度：计算接触应力：σH=ZE·ZH·Zε·√[KHβ·KHα·Ft/(bd1)·(u+1)/u]=189.8×2.5×0.88×√[1.1×1.2×1243.5/(60×80)×(3+1)/3]=189.8×2.5×0.88×√[1.1×1.2×1243.5/4800×4/3]=189.8×2.5×0.88×√[0.343]=189.8×2.5×0.88×0.586≈243.4MPa许用接触应力：[σH]=σHlim/SH=550/1.1=500MPa因为σH<[σH]，所以接触强度满足要求。(4)校核弯曲强度：计算小齿轮齿根弯曲应力：σF1=KHβ·KHα·Ft·YF1·YS1/(b·m)=1.1×1.2×1243.5×2.8×1.55/(60×4)=1.1×1.2×1243.5×2.8×1.55/240≈59.1MPa