机械设计作业集第3章答案解析

1、第三章 机械零件的强度一、选择题31 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 D1D2SmaB1B2C1C2O32 在图中所示的极限应力图中，工作应力有C1、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C1点的极限应力点应取为 A ，对应C2点的极限应力点应取为 B 。A B1 B B2 C D1 D D233 同上题，若加载规律为m=常数，则对应C1点的极限应力点应取为 C ，对应C2点的极限应力点应取为 D 。A B1 B B2 C D1 D D2 题32图amCo34 在图中所示的极限应力图中，工作应力

2、点为C，OC线与横坐标轴的交角=600，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C max、min符号（正负）相同的不对称循环变应力D max、min符号（正负）不同的不对称循环变应力 题34图35 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、0.5，则其中最易发生失效的零件是 B 。A 甲 B 乙 C 丙 D 丁36 某钢制零件材料的对称循环弯曲疲劳极限-1=300MPa，若疲劳曲线指数m=9，应力循环基数N0=107，当该零件工作的实际应力循环次数N=105时，则按有限寿命计算，对应于N的疲劳极限-1N为

3、 CMPa。A 300 B 420 C 500.4D 430.537 某结构尺寸相同的零件,当采用 C 材料制造时,其有效应力集中系数最大。A HT200 B 35号钢 C 40CrNi D 45号钢38 某个40Cr钢制成的零件，已知B=750MPa，s=550MPa，-1=350MPa，=0.25，零件危险截面处的最大工作应力量max=185MPa，最小工作应力min=-75MPa，疲劳强度的综合影响系数K=1.44，则当循环特性r=常数时，该零件的疲劳强度安全系数Sa为 B 。A 2.97 B 1.74 C 1.90 D 1.4539 对于循环基数N0=107的金属材料,下列公式中, A

4、 是正确的。A rmN=C B Nm=C C 寿命系数 D 寿命系数kN<1.0310 已知某转轴在弯-扭复合应力状态下工作，其弯曲与扭转作用下的计算安全系数分别为 S=6.0、S=18.0，则该轴的实际计算安全系数为 C 。A 12.0 B 6.0 C 5.69 D 18.0 311 在载荷和几何尺寸相同的情况下,钢制零件间的接触应力 A 铸铁零件间的接触应力。A 大于 B 等于 C 小于 D 小于等于312 两零件的材料和几何尺寸都不相同，以曲面接触受载时，两者的接触应力值 A 。A 相等 B 不相等C 是否相等与材料和几何尺寸有关D 材料软的接触应力值大 313 两等宽的圆柱体接触

5、，其直径d1=2d2，弹性模量E1=2E2，则其接触应力为 A 。A H1=H2 B H1=2H2 C H1=4H2 D H1=8H2314 在图中示出圆柱形表面接触的情况下，各零件间的材料、宽度均相同，受力均为正压力F，则 A 的接触应力最大。d1d2d3d1d1d1d3d2FFFF A B C D 题314图315 在上题A图中，d2=2d1，小圆柱的弹性模量为E1，大圆柱的弹性模量为E2，E为一定值，大小圆柱的尺寸及外载荷F一定，则在以下四种情况中， D 的接触应力最大， A 的接触应力最小。A E1=E2=E/2 B E1=E、E2=E/2 C E1=E/2、E2=E D E1=E2=

6、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 及 ScaS 。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-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N<N0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。320 公式表示 复合（双向）应力状态下 疲劳或静 强度的安全系数，而表示 复合（双向） 应力状态下的 静 强度的安全系

7、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 增大 。三、分析与思考题AAAFrFrFrnnFa323 图示各零件均受静载荷作用，试判断零件上A点的应力是静应力还是变应力，并确定应力比r的大小或范围。非对称循环应力-1<r<1对称循环应力r= -1静应力r= +1 题323图324 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）？amO材料

8、零件答：考虑零件的几何形状变化、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：点相同，而点材料静强度失效，零件是疲劳失效，不同区域为图中阴影面积。M1M2325 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？maCGO答：N<103时，或在疲劳极限应力图处OGC区域时，可按照静强度计算，否则，应按照疲劳强度计算。326 在双向稳定变应力下工作的零件，怎样进行疲劳强度的计算？答：先按单向应力分别计算出:S,S 再由： 检验。四、设计计算

9、题327 某材料的对称循环弯曲疲劳极限应力-1=350Mpa，疲劳极限S=550Mpa，强度极限B=750Mpa，循环基数N0=5×106，m=9，试求对称循环次数N分别为5×104、5×105、5×107次时的极限应力。解： ， 因为：N3>N0，塑性材料，已进入无限寿命区，所以取R34840328 某零件如图所示，材料的强度极限B=650Mpa，表面精车，不进行强化处理。试确定-截面处的弯曲疲劳极限的综合影响系数K和剪切疲劳极限的综合影响系数K解：，附图3-1 题328图 附图3-2 , 附图3-3 附图3-4 零件不强化处理 所以： 329

10、某轴只受稳定交变应力的作用，工作应力max=240MPa，min=-40MPa。材料的机械性能-1=450MPa，s=800MPa，0=700Mpa，轴上危险截面处的k=1.3，=0.78，=1，q=1。 绘制材料的简化极限应力图； 用作图法求极限应力r及安全系数（按r=C加载和无限寿命考虑）； 取S=1.3，试用计算法验证作图法求S值，并校验此轴是否安全。解：（1）A点（0，-1），B点（0/2，0/2），S点（s.0） （2） 工作点：a=(240+40)/2=140 m=(240-40)/2=100 M(166,248) m=166+248=414mm （3） 安全 s330 一零件由4

11、5钢制成，材料的力学性能为：S=360MPa，-1=300MPa，=0.2。已知零件上两点的最大工作应力和最小工作应力分别为：M1点：max=190 Mpa、min=110 Mpa；M2点：max=170 Mpa、min=30 Mpa，应力变化规律为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。解： M1： M2： 图解： 解析法：M1: M2: mm331 转轴的局部结构如题3-28图所示。已知轴的-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，-1=355MPa，-1=200MPa，=0.2，=0.1，设K=2.2，K=1.8，试计算考虑弯曲和扭转共同作用时的计算安全系数Sca。解：M: T: 屈服安全系数：查书P355 40Cr：s=540MPa按第三强度理论：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，T=050N.m。轴的材料为碳钢，已知力学性能为：s=300MPa，-1=170MPa，s=180MPa，-1=100M