强度计算习题及答案

1、宁夏大学机械工程学院机械设计课程习题第三章一、填空题：（13分）1影响机械零件疲劳强度的主要因素有应力集中、尺寸及截面形状、表面质量（强化）。（列出3项）在静应力工况下，不仅可以产生静应力,也可能产生变应力。钢制零件的疲劳曲线（bN曲线）中，当NVN。时为有限疲劳寿命区;而当nnq时为无限疲劳寿命区。零件按无限寿命设计时，疲劳极限取疲劳曲线上的水平线对应的应力水平:按有限寿命设计时，预期达到N次循坏时的疲劳极限表达式为在校核轴危险截面处的安全系数时，在该截面处同时有圆角、键槽及配合边缘等应力集中源，此时应采用应力集中系数进行计算。7.铁路车辆的车轮轴只受对称循坏弯曲应力有一传动轴的应力谱如图所

2、示，则r.=_rmax/2二、选择题：（20分）1某齿轮传动装置如图1所示，轮1为主动轮，则轮2的齿面接触应力应按B变化。当轮1做双向回转时，则轮1齿面接触应力A对称循坏脉动循环循环特性尸-0.5的循环循环特性尸+1的循环2图1所示的齿轮传动装置，轮1为主动轮按E变化。A.对称循坏E脉动循环C.循环特性尸-0.5的循环D循坏特性尸+1的循坏某单向回转工作的转轴，考虑起动、停车及载荷不平稳的影响，其危险截面处的切应力右的应力性质通常按卞图中的E计算。两等宽的圆柱体接触，其直径血=2d,弹性模量厶=2E.,则其接触应力值为丄A=CTH2B.=2CTH2C.=4耐Dhi=8旷耐某四个结构及性能相同的

3、零件甲、乙、丙、丁，若承受最人应力找的值相等，而应力循环特性r分别为十1、0、-0.5.-b则其中最易发生失效的零件是DA.甲B乙C.丙D.T6卞图所示为四种圆柱体接触情况，各零件的材料相同，接触宽度及受载均相同，图中的接触应力最小。r2=2rL9贝ij情况_A的接触应力最犬;环基数N=10S当该零件工作的实际应力循坏次数N=IO：时，则按有限寿命计算，对应于N的疲劳极限6小为CMPa。A.300B.428C.500.4D.430.5在下图所示的极限应力图中，工作应力N点位置如图，加载情况属于bmgh常数情况,试用作图法判定其材料的极限应力取为D。A.CThB70CCT_iD（Ts某结构尺寸相

4、同的零件，当采用C材料制造时,其有效应力集中系数最人。A.HT200E.35号钢C40C1N1D45号钢某截面形状一定的零件，当其尺寸增大时，其疲劳极限值将随之EA.增高B.降低C.不变D.规律不定三、分析计算题（67分）：（15分）已知某一合金钢的6】=370MPd,6=880MPa,碍=625MPa。（1）试绘制（按比例）此材料试件的仏简化极限应力图；（2）设此试件受rmax=300MR/，o-mm=-120MPa,的变应力作用，试用所绘制的极限应力图求出该试件在厂=?这种情况下的极限应力6.O已知一严370MP85=625MPsa严880MPS则可在材料极限应力图上取A、E、S点.即人(

5、0370八B(3125,312.5)5(880,0),连接过S点作13笄射线交A的延长线于E点，则可绘岀简化极限应力曲线ABES.(2)求极限应力。已知：g=300MPa,a-ZOMPa求解得%k3“I=(300-120)/2MPa-90MPa5kaiK(300+120)/2MPa弓210MPa利用该材料的极限应力图取工作点AH9X2W),并与。点相连、延伸交极限应力曲线于M点，量得M点的型标为M(14(1,35O),则得%=140MPa,g=350MPa所以某一循环特征时的疲劳极阪应力为5分6=g+L(140十350)MPa=490MPa(12分)一圆轴的轴肩尺寸为D=72nun,d=62m

6、m、r=3mm材料为40C1N1,其强度极限6=900MPd,屈服极限屯=750MPa，试计算轴肩的弯曲有效应力集中系数灯。解：ka=l+(6Za-1)确定公式中的未知量：确定岛：一一5分查附图3-1,r=3nuiL片=900MPa,有q。9800.917000.84y(x)=084:由插值公式y(900)=)0。)+J7)(x_x。)代入a0=700山=980,y(xj=0.91，及x=900可计算出y=q=0.892）确定5分查附表32在/7d=004&D/d=l161.201.101.160.042.092.002.0540.101.621.591.618经过三次插值计算可得当x=0.0

7、48时y=%=1.99将上述各参数代入公式计算后得=l+(-l)=l+0.89x(1.99-l)=1.882分（20分）圆轴轴肩处的尺寸为：D=54nun,d=45mm,r=3mm。材料的力学性能为:6=260MR/,6】=170MPa.y/a=0.2,5=420MPa,试绘制零件的简化等寿命疲劳弯曲综合影响系数为心G有效应力集中系数分别确定公式中的各项系数:曲线。解:1)qa一一材料的敏性系数，查附图3J,当r=3nmi时，qa=0.78:J理论应力集中系数，查附表32r/d=0.067,D/d=1.21.20.042.090.101.62从上表中需要插值出x=0.067时y=a=1.879

8、则ka=1+(-1)=1+0.78x(1.879-1)=1.692）6一尺寸系数，设试件直径为d=10D=54?圆柱形，查表得=0.69_3）Pa一一表面质量系数，若轴为精车，由bp=420MPa,查表得pa=0.91一一2分4）ftq一一强化系数，设试件直径d=10/77/77.有应力集中，采用渗碳工艺，取0?=16将上述各参数代入公式可得K。=（+=l）x=1.59PaA,0.690.911.6故在简化的等寿命疲劳曲线图中，坐标值分别为：A(oa07),P(142,89),2分（20分）如上题中危险截面上的平均应力为0=20MPa,应力幅cru=30MPa,试分别按1）r=C.2）J=C求出该截面的计算安全系数S“解：根据上题图标出工作点M如图:（1）r=C时，从原点过工作点M做射线