机械设计作业集第3章答案

1、第三章机械零件的强度 、选择题 3 1零件的截面形状 疋， 当截面尺寸增大时，其疲劳极限值将随之 A增加 不变 C 降低 D规律不定 3 2在图中所示的极限应力图中，工作应力有Ci、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 Ci点的极限应力点应取为 A Bi B B2 C Di m 3 3同上题，若加载规律为d m=常数，则对应 Ci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 Bi B B2 C Di D2 3 4在图中所示的极限应力图中, 工作应力点为 C, 件所受的应力为D 。 OC线与横坐标轴的交 对称循环变应力 B脉动循环变应力

2、 crmax、 dmin符号（正负） 相同的不对称循环变应力 omax、 dmin符号（正负） 不同的不对称循环变应力 3 5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 3 6某钢制零件材料的对称循环弯曲疲劳极限d-i=300MPa，若疲劳曲线指数 m=9，应力循 环基数No=1O 7,当该零件工作的实际应力循环次数N=I0 5时，则按有限寿命计算，对应于N 的疲劳极限b -in为C MPa。 A300B420C500.4D430.5 3 7某结构尺寸相同的零件，当采用_C 一材料制造时，其有效应

3、力集中系数最大。 AHT200B35 号钢C40CrNiD45 号钢 3 8 某个 40Cr 钢制成的零件，已知b B=750MPa ,g=550MPa，厂i=350MPa 产0.25 , 零件危险截面处的最大工作应力量bmax=185MPa，最小工作应力b min=-75MPa，疲劳强度的 综合影响系数 K 0=1.44，则当循环特性r=常数时，该零件的疲劳强度安全系数Soa为_B_。 A 2.97B 1.74C 1.90D 1.45 3 9对于循环基数 N0=10 7的金属材料，下列公式中，_A 是正确的。 A ormN=CB 0Nm=CC寿命系数 kN m N / N0D寿命系数 kN1

4、.0 3 10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 o=6.0、S产18.0，则该轴的实际计算安全系数为_C _。 A 12.0B 6.0C 5.69D 18.0 3 11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 3 12两零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 3 13两等宽的圆柱体接触，其直径d1=2d 2,弹性模量E1=2E2，则其接触应力为 A。 A 0H1 = 0H2

5、 B 0H1 =2 0H2 C 0H1 =4 0H2 D 0H1 =8 0H2 3 14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。 ABCD 题3 14图 3 15在上题A图中，d2=2d 1，小圆柱的弹性模量为 Ei，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。 AE1=E2=E/2B E1=E、E2=E/2C E1=E/2、E2=ED E1=E2=E 二、填空题 3 16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 _ ;

6、其相应的强 度条件式分别为 厅违d 及Sea耳S 。 3 17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。 3 18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。 3 19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 0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 S 3 20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 ；S2 S2 2 max 2 max 表示 _复合（双向）_应力状态下的 静强度的安全系数。 3 21

7、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。 3 22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 3 23图示各零件均受静载荷作用， Fr 力比r 的大小或围。 试判断零件上 A点的应力是静应力还是变应力，并确定应 =J门 Fa Fr A 非对称 循环应力 -1 r1 对称 静应力 r= +1 题3 23图 循环应力 r= -1 3 24零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）？ 加

8、ca 零件一_材料 答：考虑零件的几何形状变化、 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。 Mi cm 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。 M2 3 25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? 疲劳强度计算。 答：N10 3 时, ，否则，应按照 3 26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 再由： S S Sca S检验。

9、2 2 S S Sr,S 四、设计计算题 3 27某材料的对称循环弯曲疲劳极限应力b-1 =350Mpa ，疲劳极限c s=550Mpa ，强度极限 (?B=750Mpa ，循环基数 No=5 X106, m=9，试求对称循环次数 N分别为5 X104、5 X105、5 X107次时的极限应力。 解: ：5 106 1583.835MPa 9 | 7 1N1壮 104 -1 N1 s ， 1N 1 9 5 106 1N21 5 106 1452.04MPa s 550MPa 3 28某零件如图所示，材料的强度极限 oB=650Mpa，表面精车，不进行强化处理。试确定 I - I截面处的弯曲疲劳极限的综合影响系数 K o和剪切疲劳极限的综合KT I R3 48 解：k 1 1), k 1) 附图3-1 0.82 q 0.84 D/d 48/40 1.2 r/d 3/40 0.075 题3 28图 附图 3-2 附图 3-4 所以：k 2.0