第一章 机械设计概论
第二章 机械零件的工作能力和计算准则
1.
一、选择题
1 机械设计课程研究的内容只限于____________。
（1）专用零件和部件 （2）在高速、高压、环境温度过高或过低等特殊条件下工作的以及尺寸特大或特小的通用零件和部件 （3）在普通工作条件下工作的一般参数的通用零件和部件 （4）标准化的零件和部件
2 下列四种叙述中___________是正确的。
（1）变应力只能由变载荷产生 （2）静载荷不能产生变应力
（3）变应力是由静载荷产生的 （4）变应力是由变载荷产生的，也可能由静载荷产生 3 变应力特性可用ζmax、ζmin、ζm、ζa、r等五个参数中的任意___________来描述。 （1）一个 （2）两个 （3）三个 （4）四个 4 零件的工作安全系数为___________。
（1）零件的极限应力比许用应力 （2）零件的极限应力比零件的工作应力（3）零件的工作应力比许用应力（4）零件的工作应力比零件的极限应力 5 机械零件的强度条件可以写成___________。 （1）ζ≤[ζ]，η≤[η]或Sζ≤[S]ζ，Sη≤[S]η （2） ζ≥[ζ]，η≥[η]或Sζ≥[S]ζ，Sη≥[S]η （3） ζ≤[ζ]，η≤[η]或Sζ≥[S]ζ，Sη≥[S]η （4） ζ≥[ζ]，η≥[η]或Sζ≤[S]ζ，Sη≤[S]η
式中ζ、η是危险截面处的最大应力；[ζ]、[η]是许用应力；Sζ、Sη是危险截面处的实际安全系数；[S]ζ、[S]η分别为正应力和切应力时的许用安全系数。
6 一直径d=18mm的等截面直杆，杆长为800mm，受静拉力F=36kN，杆材料的屈服点ζs=360MPa，取许用安全系数[S]ζ=1.8，则该杆的强度___________。 （1）不足 （2）刚好满足要求 （3）足够
7 一直径d=25mm的等截面直杆，受静拉力F=40kN,杆的材料45钢，ζs＝320MPa，许用安全系数[S]ζ＝1.6，则该零件的许用载荷为___________kN。 （1）25 （2）98.17 （3）157.08 （4）251.33
8 在进行疲劳强度计算时，其极限应力应为材料的___________。 （1）屈服点 （2）疲劳极限 （3）强度极限 （4）弹性极限
9 两圆柱体相接触，接触面为矩形，接触面宽度中心处的最大接触应力ζHmax与载荷F的关系为ζHmax∝___________。
（1）F （2）F2 （3）F1/3 （4）F1/2 二、分析与思考题
1、机械设计的基本要求包括哪些方面？2、机械设计的一般程序如何？3、对机械零件设计有哪些一般步骤？4、对机械零件设计有哪些常用计算准则？
5 什么是机械零件的失效？机械零件可能的失效形式主要有哪些？ 6 什么是零件的工作能力？什么是零件的承载能力？
7 什么是静载荷、变载荷、名义载荷、计算载荷？什么是静应力和变应力？
8 什么是变应力的应力比r？静应力、脉动循环变应力和对称循环变应力的r值各是多少？ 9 图示各应力随时间变化的图形分别表示什么类型的应力？它们的应力比分别是多少？
10 什么是零件的工作应力、计算应力、极限应力和许用应力？
11 在静应力下工作的零件其失效形式有哪些？用塑性材料制造的零件和用脆性材料、低塑性材料制造的零件，其极限应力各应是什么？
12. 如图所示，各轴均受静载荷的作用，试判断零件上A点的应力是静应力还是变应力，并确定应力循环特性r的大小或范围。
（a） (b) (c)
第三章 机械零件的疲劳强度设计 一、选择题
1 45钢的持久疲劳极限ζ-1＝270MPa,，设疲劳曲线方程的幂指数m=9，应力循环基数N0=5×106次，当实际应力循环次数N=104次时，有限寿命疲劳极限为____________MPa。 （1）539 （2）135 （3）175 （4）417
2 有一根阶梯轴，用45钢制造，截面变化处过渡圆角的疲劳缺口系数Kζ=1.58，表面状态系数β＝0.28，尺寸系数εζ＝0.68，则其疲劳强度综合影响系数KζD=____________。 （1）0.35 （2）0.88 （3）1.14 （4）2.83
3 零件的截面形状一定，如绝对尺寸（横截面尺寸）增大，疲劳强度将随之____________。 （1）增高 （2）不变 （3）降低
4 零件的形状、尺寸、结果相同时，磨削加工的零件与精车加工相比，其疲劳强度____________。 （1）较高 （2）较低 （3）相同
5 零件表面经淬火、渗氮、喷丸、滚子碾压等处理后，其疲劳强度____________。 （1）增高 （2）降低 （3）不变 （4）增高或降低视处理方法而定 6 影响零件疲劳强度的综合影响系数KζD或KηD与____________等因素有关。 （1）零件的应力集中、加工方法、过载
（2）零件的应力循环特性、应力集中、加载状态 （3）零件的表面状态、绝对尺寸、应力集中 （4）零件的材料、热处理方法、绝对尺寸。
7 绘制设计零件的ζm－ζa极限应力简图时，所必须的已知数据是___________。 （1）ζ－1，ζ0，ζs, Kζ （2）ζ－1，ζ0，ζs, KζD （3）ζ－1，ζs, ψζ， Kζ （4）ζ－1，ζ0，ψζ, KζD 8 在图示设计零件的ζm－ζa极限应力简图中，如工作应力点M所在的ON线与横轴间夹角θ＝45o，则该零件受的是___________。 （1）不变号的不对称循环变应力 （2）变号的不对称循环变应力 （3）脉动循环变应力 （4）对称循环变应力
9 在题8图所示零件的极限应力简图中，如工作应力点M所在的ON线与横轴之间的夹角θ＝90o时，则该零件受的是___________。
（1）脉动循环变应力 （2）对称循环变应力
（3）变号的不对称循环变应力 （4）不变号的不对称循环变应力
10 已知一零件的最大工作应力ζmax=180MPa，最小工作应力ζmin=－80MPa。则在图示的极限应力简图中，该应力点M与原点的连线OM与横轴间的夹角θ为___________。
（1）68o57＇44＇＇（2）21o2＇15＇＇（3）66o2＇15＇＇（4）74o28＇33＇＇
题3－13图 题3－14图
11 在图示零件的极限应力简图上，M为零件的工作应力点，若加载于零件的过程中保持最小应力ζmin为常数。则该零件的极限应力点应为__________。 （1）M1 （2）M2 （3）M3 （4）M4
12 上题若在对零件加载的过程中保持应力比r为常数。则该零件的极限应力点应为__________。 （1）M1 （2）M2 （3）M3 （4）M4
13 11题若在对零件的加载过程中保持平均应力ζm＝常数。则该零件的极限应力点应为__________。 （1）M1 （2）M2 （3）M3 （4）M
14 一零件由40Cr制成，已知材料的ζb=980MPa，ζs=785MPa，ζ-1=440MPa，ψζ=0.3。零件的最大工作应力ζmax=240MPa，最小工作应力ζmin=－80MPa，疲劳强度综合影响系数KζD=1.44。则当应力比r=常数时，该零件的疲劳强度工作安全系数S为__________。 （1）3.27 （2）1.73 （3）1.83 （4）1.27
15 45钢经调制后的疲劳极限ζ-1=300MPa，应力循环基数N0=5×106次，疲劳曲线方程的幂指数m=9，若用此材料做成的试件进行试验，以对称循环应力ζ1=450MPa作用104次，ζ2=400MPa作用2×104次后，再以ζ3=350MPa作用于此试件，直到它破坏为止，试件还能承受的应力循环次数为__________次。 （1）6.25×105 （2）9.34×105 （3）1.09×106 （4）4.52×106 二、分析与思考题
1 机械零件疲劳强度的计算方法有哪两种？其计算准则各是什么？ 2 机械零件在变应力条件下工作发生疲劳断裂而失效的过程怎样？ 3 什么是应力循环基数？一般碳钢和高硬度合金钢的循环基数是多少？
4 试区分金属材料的几种应力极限：ζB、ζs、ζ－1、ζ0和ζr。在零件设计中确定许用应力时，应当怎样根据具体工作情况选取这些应力极限？
5 影响机械零件疲劳强度的主要因素有哪些？提高机械零件疲劳强度的措施有哪些？ 6 疲劳强度的综合影响系数KζD，KηD的意义是什么？其计算公式是什么？
7 怎样区分变应力是稳定的还是非稳定的？怎样进行在稳定变应力下的零件强度计算？怎样进行在规律性非稳定变应力下的零件强度计算？
8 何谓疲劳损伤累积假说？疲劳损伤累积计算的数学表达式为何？
9 零件在非稳定变应力下工作的安全系数如何计算？要求写出计算步骤和计算公式并加以必要的说明。 10 怎样求复合应力状态下的安全系数？
三、设计计算题
1 如图所示某旋转轴受径向载荷F=12kN作用，已知跨距L=1.6m，直径d=55mm，轴的角速度为ω，求中间截面上A点的应力随时间变化的表达式，并求A点的ζmax、ζmin、ζa和ζm。