机械设计作业集第3章答案解析

1、2C, 0C线与横坐标轴的交角B =60，则该零件所受的应力为D 。A对称循环变应力B脉动循环变应力Cb max、b min 符号 （正负）相同的不对称循环变应力Db max、b min付号（正负）不同的不对称循环变应力34在图中所示的极限应力图中，工作应力点为第三章机械零件的强度、选择题3 1零件的截面形状一定，当截面尺寸增大时，其疲劳极限值将随之_C_。A增加 B不变C 降低 D规律不定32在图中所示的极限应力图中，工作应力有G、C2所示的两点，若加载规律为r=常数。在进行安全系数校核时，对应G点的极限应力点应取为A ，对应G点的极限应力点应取为BA B iB B 2CD D D33同上题

2、，若加载规律为b nF常数，则对应 C点 的极限应力点应取为_ C，对应G点的极限应力点 应取为_D 。A BiBE2C D D D235某四个结构及性能相同的零件甲、乙、丙、丁，若承受最大应力的值相等，而应力循环特 性r分别为+1、-1、0.5，则其中最易发生失效的零件是B 。A 甲B乙 C36某钢制零件材料的对称循环弯曲疲劳极限b 数N=17，当该零件工作的实际应力循环次数-1 =3MPa若疲劳曲线指数 n=9应力循环基N=1d时，则按有限寿命计算，对应于N的疲劳极限 b -1N 为 C MPaA 300B 420C 500.4D 430.537某结构尺寸相同的零件，当采用_C _材料制造

3、时，其有效应力集中系数最大。A HT200 B 35 号钢C 40CrNiD 45 号钢38 某个 40Cr 钢制成的零件，已知 b B=750MPa b s=550MPa b -1=350MPa b=0.25，零件危 险截面处的最大工作应力量bnax=185MPa最小工作应力b nin=-75MPa,疲劳强度的综合影响系数Kb =1.44，则当循环特性r=常数时，该零件的疲劳强度安全系数Sb a为_ B_。A 2.97 B 1.74 C 1.90 D 1.4539对于循环基数N0=10的金属材料，下列公式中，_A _是正确的。A b rnNl=CB b N=C C寿命系数 kNm N/N0

4、D寿命系数 kN=E二、填空题316判断机械零件强度的两种方法是_ 最大应力法 _及_安全系数法其相应的强度条件式分别为 d 及SeaS 。317在静载荷作用下的机械零件，不仅可以产生_静应力，也可能产生 _变_应力。318在变应力工况下，机械零件的强度失效是疲劳失效；这种损坏的断面包括 _光滑区及_粗糙区_两部分。319钢制零件的d-N曲线上，当疲劳极限几乎与应力循环次数N无关时，称为无限寿命循环疲劳；而当NN时，疲劳极限随循环次数 N的增加而降低的称为 有限寿命疲劳。S s320公式S 表示 复合（双向）应力状态下疲劳或静 强度的安全系数，而TSV2max2max表示复合（双向）应力状态下

5、的静强度的安全系数。321零件表面的强化处理方法有 _化学热处理、高频表面淬火、表面硬化加工等。322机械零件受载荷时，在 _截面形状突变处 _产生应力集中，应力集中的程度通常随材料 强度的增大而一增大_。三、分析与思考题323图示各零件均受静载荷作用，试判断零件上 力比r的大小或范围。A点的应力是静应力还是变应力，并确定应静应力r= +1FrFr题3 23图r= -1对称 循环应力FaAFr非对称 循环应力-1 r1324零件的等寿命疲劳曲线与材料试件的等寿命疲劳曲线有何区别？在相同的应力变化规律 下，零件和材料试件的失效形式是否总是相同的？为什么（用疲劳极限应力图说明）？答：考虑零件的几何

6、形状变化、 加 工尺寸、加工质量及强化因素的影响， 使得零件的疲劳极限要小于材料试件 的疲劳极限。在相同的应力变化规律下， 零件和 材料试件的失效形式相比不一定相同， 如图示：Mi点相同，而M2点材料静强 度失效，零件是疲劳失效，不同区域为 图中阴影面积。(m325试说明承受循环变应力的机械零件，在什么情况下可按静强度条件计算？什么情况下可 按疲劳强度条件计算？答：NM,塑性材料，已进入无限寿命区，所以取1N31I R3ID/d 48/40 1.2 r/d 3/40 0.075题 328 图2.09 1.622.090.0351.82k1.67240.10.041.661.661.330.03

7、51.4675k1.39270.10.44附图3-20.735附图 3-30.85附图3-40.84零件不强化处理q 11 67241所以：k1) 12.4814(0.730.841.39271k1)11.82889(0.850.84329某轴只受稳定交变应力的作用，工作应力bma=240MPa b min=-40MPa。材料的机械性能b -1 =450MPa b s=800MPa b 0=700Mpa 轴上危险截面处的 kff=1.3，& ff=0.78 , 3 b =1,3 q=1。 绘制材料的简化极限应力图； 用作图法求极限应力 d r及安全系数（按r=C加载和无限寿命考虑） 取S=1.

8、3，试用计算法验证作图法求 S值，并校验此轴是否安全。330 一零件由45钢制成，材料的力学性能为: 件上两点的最大工作应力和最小工作应力分别为：T max=170 Mpa T min=30 Mpa,应力变化规律为(ymax=190 Mp3 CT min解:500MPa 二 250202k1251150kMi：19011015019011040M2 :170 301002170 30702图解：S59.631.51.892解析法:M1：40.62.451.8773002 400.2 1502.72cmmax360 1.894 190M2：2 700.2 1001.875ds=360MPa T

9、-1=300MPa 2 T =0.2。已知零 M 点：CT max=190 Mpa T min = 110 MpQ M 点：r=常数，弯曲疲劳极限的综合影响系数K=2.0,试分别用图解法和计算法确定该零件的计算安全系数。3 31转轴的局部结构如题3-28图所示。已知轴的I -I截面承受的弯矩M=300N.m扭矩T=800N .m,弯曲应力为对称循环，扭转切应力为脉动循环。轴的材料为40Cr钢调质，T -1=355MPa T -1 =200MPa 2 T =0.2 , 2 轴 -1 =100MPa若截面332实心转轴的危险截面上受有载荷为：弯矩M=100N.m转矩为周期变化，的材料为碳钢，已知力学性能为：(T s=300MPa (T -1=170MPa T s=180MPa Tt =0.78，表面质量直径d=25mm有效应力集中系数 kT=1.79 , kt=1.47，尺寸系数& 。=0.84系数B t= 3 t =0.9，强化系数B q=1，材料常数 t =0.34 , t=0.21。试确定安全系数 S。计算时 可按无限寿命考虑，忽略横向剪应力的作用。解：M :maxM100000Wb325 /32T50000max65.19MPamin(kWT253/1616MPamin