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《机械设计作业集》
（第四版）解题指南
西北工业大学机电学院
2012.7
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前言
本书是高等教育出版社出版、西北工业大学濮良贵、纪名刚主编《机械设
计》（第八版）和李育锡主编《机械设计作业集》（第三版）的配套教学参考书，
其编写目的是为了帮助青年教师使用好上述两本教材，并为教师批改作业提供
方便。
本书是机械设计课程教师的教学参考书，也可供自学机械设计课程的读者和
考研学生参考。
《机械设计作业集》已经使用多年，希望广大教师将使用中发现的问题和错
误、希望增加或删去的作业题、以及对《机械设计作业集》的改进建议告知编
者（电子信箱：liyuxi05@126.com），我们会认真参考，努力改进。
本书由李育锡编写，由于编者水平所限，误漏之处在所难免，敬请广大使用
者批评指正。
编者
2012.7
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目录
第三章 机械零件的强度………………………………………（1）
第四章
摩擦、磨损及润滑概述………………………………（5） 螺纹连接和螺旋传动…………………………………（6） 键、花键、无键连接和销连接………………………（9）
第五章
第六章
第七章 铆接、焊接、胶接和过盈连接………………………（11） 第八章 带传动…………………………………………………（15）
第九章
链传动…………………………………………………（18） 齿轮传动………………………………………………（19） 蜗杆传动……………………………………………（24） 滑动轴承……………………………………………（28） 滚动轴承……………………………………………（30） 联轴器和离合器……………………………………（34） 轴……………………………………………………（36） 弹簧…………………………………………………（41）
第十章
第十一章
第十二章
第十三章
第十四章
第十五章
第十六章
机械设计自测试题………………………………………………（43）
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第三章 机械零件的强度
3—1 表面化学热处理 ；高频表面淬火 ；表面硬化加工 ；3—2 （3） ；
3—3 截面形状突变
；增大 ； 3—4 （1） ；（1） ； 3—5 （1） ；
3－6 答：
零件上的应力接近屈服极限，疲劳破坏发生在应力循环次数在 103～104范围内，零件破坏断口处 有塑性变形的特征，这种疲劳破坏称为低周疲劳破坏，例如飞机起落架、火箭发射架中的零件。
零件上的应力远低于屈服极限，疲劳破坏发生在应力循环次数大于 10时，零件破坏断口处无塑性
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变形的特征，这种疲劳破坏称为高周疲劳破坏，例如一般机械上的齿轮、轴承、螺栓等通用零件。
3－7 答：
材料的持久疲劳极限 σ
r∞
所对应的循环次数为 ND，不同的材料有不同的 ND值，有时 ND很大。为
0
了便于材料的疲劳试验，人为地规定一个循环次数 N，称为循环基数，所对应的极限应力σr称为材料
的疲劳极限。 σ
σrN= σr。
r∞
和 ND为材料所固有的性质，通常是不知道的，在设计计算时，当 N > N0时，则取
3—8 答：
图 a 中 A 点为静应力， r = 1 。图 b 中 A 点为对称循环变应力， r = ?1。图 c 中 A 点为不对称循环变
应力， ?1 < r < 1。
3—9 答：
在对称循环时， Kσ
的比值；在不对称循环时， Kσ
极限应力幅的比值。Kσ 质量系数 β
σ
是试件的与零件的疲劳极限是试件的与零件的
与零件的有效应力集中系数 kσ 、尺寸系数 ε
σ 、表面
和强化系数 βq
有关。 Kσ 对零件的疲劳强度有影响，对零件的静强度没有影响。
3—10 答：
区别在于零件的等寿命疲劳曲线相对于试件的等寿命疲劳曲线下移了一段距离（不是平行下移）。 在相同的应力变化规律下，两者的失效形式通常是相同的，如图中 m1′ 和 m2′ 。但两者的失效形式也有可
能不同，如图中 n1′ 和 n2′ 。这是由于 Kσ 围增大。
题解 3—10 图
的影响，使得在极限应力线图中零件发生疲劳破坏的范
3—11 答：
承受循环变应力的机械零件，当应力循环次数 N ≤ 103时，应按静强度条件计算；当应力循环次数
N > 103时，在一定的应力变化规律下，如果极限应力点落在极限应力线图中的屈服曲线 GC 上时，也
应按静强度条件计算；如果极限应力点落在极限应力线图中的疲劳曲线 AG 上时，则应按疲劳强度条件
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