机械设计作业3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3-2在图中所示的极限应力图中，工作应力有C】、C2所示的两点，若加戯规律为尸常数。在进行安全系数校核时，对应G点的极限应力点应取为S,对应G点的极限应力点应取为一BABiBB?CDiD3-3同上题，若加载规律为cr二常数，则对应G点的极限应力点应取为C,对应C2点的极限应力点应取为Do34在图中所示的极限应力图中,ABiBBsCDi34在图中所示的极限应力图中,工作应力点为C,0C线与横坐标轴的交角8=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CCTmx

2、、CT叫符号（正负）相同的不对称循环变应力DCTrm*、CTnuu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卜乙、肉、丁，若承受最大应力的值相等，而应力循环特性r分别为+1、0、0.5,则其中最易发生失效的零件是BcA甲B乙C丙DT3-6某钢制睿件材料的对称循环弯曲疲劳极限cr-x=300MPa,若疲劳曲线指数m二9,应力循环基数No=lOT,当该零件工作的实际应力循环次数N=l（f时，则按有限寿命计算，对应丁的疲劳极限CT卫为CMPa.A300B420C500.4D430.53-7某结构尺寸相同的零件，当采用材料制造时,其有效应力集中系数最大。AHT200B35号钢C

3、40CrNiD45号钢38某个40Cr钢制成的零件，已知0尸750矗恥crs=550MPa,cr-x=350MPa,中r二0.25,睿件危险截面处的最大工作应力l：crmF185MPa,最小工作应力cr_=-75MPa,疲劳强度的综合影响系数二1.44,则当循环特性r二常数时，该零件的疲劳强度安全系数Sr为二A2.97B1.74C1.90D1.453-9对于循环基数No=lO7的金属材料，下列公式中，力是正确的。ACTrN=CBcrACC寿命系数k”=咄N/ND寿命系数kil.0ACTrN=C3-10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0二6.0、ST=

4、18.0,则该轴的实际计算安全系数为C。A12.0B6.0C5.69D18.03-11在载荷和儿何尺寸相同的情况下，钢制零件间的接触应力/_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儿何尺寸都不相同，以曲面接触受载时，两者的接触应力值力。A相等B不相等C是否相等与材料和儿何尺寸有关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dF2込,弹性模宣EF2E2,则其接触应力为SAcrii-cr12Bcrn-2（y12Ccrn-4cr12Dcrn-8（y123-14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,则力的接触应力最大

5、。3-15在上题A图中，妒2小圆柱的弹性模量为，大圆柱的弹性模量为田，$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,川的接触应力最小。AEfEfE/2BE产E、E2=E/2CElE/2、E2=EDE产EfE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:其相应的强度条件式分别为oW2及。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（JW曲线上，当疲劳极限儿乎与应力循环次数无关时，称为无限寿命循环疲劳；而

6、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。SS320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S=6表示复合（双向）应力状态下的静强度的安全系数。2二+4心3-21零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，在截而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増大。分析与思考题3-23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v11AI对称循环应力1-1v11AI对称循环应力1-1非对称循环应力-lr=750Mpa,循环基数No=5XlO6,m=9,试求对称循

7、环次数N分别为5X10*.5X105X107次时的极限应力。6附Jb-隔=6=55QMPa题328图(XT=题328图(XT=1.66-1.66-1.330.1-0.440.035=1.4675kT=13927因为：NsN。塑性材料，已进入无限寿命区，所以取3-28某零件如图所示，材料的强度极限。讦650险表面精车，不进行强化处理。试确定1-I截面处的弯曲疲劳极限的综合影响系数和剪切疲劳极限的综合影响系数A；解：=中屁一1),kT=l+qT(aT-V)(a=0.82附图(a=0.82P/J=48/40=L2r/d=3/40=0.075209162=209-T35=L82k附图3-2%=0.73

8、,附图3-3J=0.85附图340”=仅=0.84零件不强化处理flq=l所以：ka.2=(1，6724+-一1)x1=2.48140.730.84139271=(+1)x1=1.828890.850.84329某轴只受稳定交变应力的作用，工作应力crml=240NPa,cr心二-40MPa。材料的机械性能cr-i=450MPa,crs=800NPa,cro=7OOMpa,轴上危险截面处的ka=l.3,r=0.78,0厂1,0产1。（1）绘制材料的简化极限应力图；（2）用作图法求极限应力（7及安全系数（按r二C加载和无限寿命考虑）；（3）取S=1.3,试用计算法验证作图法求S值，并校验此轴是否

9、安全。解：(1)A点(0,cr-i),B点(cro/2,cro/2),S点(0)=(轻+寺-1)寺667川(0,J)=(0,270)ZT(字岛)=(350,210)賂PaPq2330一零件由45钢制成，材料的力学性能为：Os=360MPOF300MPa,叭=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：必点：O“=190Mpa、O110险a；胚点：O=170Mpa.O圧30Mpa,应力变化规律为r二常数，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:190+no2ac=500MPa知250工=1252100Ml：-150190-110_4

10、0ar170+302170-302-40.6解:190+no2ac=500MPa知250工=1252100Ml：-150190-110_40ar170+302170-302-40.62451.877解析法:M1:=kf3002x40+0.2xlSO2.72636061901.894636061901.8943002x70+0.2x1001.8753002x70+0.2x1001.875331转轴的局部结构如题3-28图所示。已知轴的I-截面承受的弯矩M二300Nm,扭矩T二800N.m,弯曲应力为对称循环，扭转切应力为脉动循环。轴的材料为彳血钢调质，crF355MP/T-x=200NPa,中r

11、=0.2,中T=0.1,设心二22,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S“。-1aa=46.875-1aa=46.875%=0&Wh0.1x40sgT.T800000355丄兮=355S=J=m=3.4424+%2.2x46.875+0.2x0Sr=9_=2=3.3684sca=严=2.407618x31.25+0.1x31.25Js；+s：屈服安全系数：查书P35540Cr：Os=540MPa按第三强度理论：SC(I=i=4.04892Jb二+4窪3-32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：Os=300MPa,O-i=170MPa,Ts=lS0MPa,T-i=100MPa.若截面直径d二25mm,有效应力集中系数爲二1.79,kT=1.47,尺寸系数二0.84,T=0.78,表面质量系数|3cr二|3t=0.9,强化系数|3.=1,材料常数中cr=O.34,中t=0.21。试确定安全系数So计算时可按无限寿命考虑，忽略横向剪应力的作用。解：M：M_100000两一龙25彳/32=65.19MPa=T：T50000”2556=16291MPamux=0=r/2=8JL48M