2026年大学第二学年（机械设计）零件强度计算综合测试题及答案

2025年大学第二学年（机械设计）零件强度计算综合测试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（总共5题，每题4分，每题只有一个正确答案，请将正确答案填写在题后的括号内）1.零件的强度计算中，对于塑性材料，通常以（）作为极限应力。A.屈服极限B.强度极限C.比例极限D.弹性极限2.在计算零件的疲劳强度时，应力幅是指（）。A.最大应力与最小应力之和B.最大应力与最小应力之差C.最大应力与平均应力之和D.最大应力与平均应力之差3.零件的许用应力是由（）确定的。A.极限应力与安全系数之比B.极限应力与安全系数之积C.工作应力与安全系数之比D.工作应力与安全系数之积4.对于受静应力作用的零件，其强度计算主要考虑（）。A.疲劳强度B.静强度C.刚度D.硬度5.材料的疲劳极限与（）有关。A.应力循环次数B.材料的化学成分C.材料的热处理状态D.以上都是第II卷6.（10分）简述零件强度计算的基本步骤。7.（12分）某零件承受交变应力作用，已知其最大应力σmax=100MPa，最小应力σmin=-50MPa，材料的疲劳极限σ-1=80MPa，试计算该零件的应力幅、平均应力和应力循环特性，并判断该零件是否会发生疲劳破坏。8.（14分）如图所示的轴，传递功率P=10kW，转速n=1450r/min，轴上装有两个轮毂，轮毂宽度b1=b2=80mm，轮毂与轴之间采用键连接，键的尺寸为b×h×l=18×11×80mm，键的许用挤压应力[σp]=100MPa，许用剪切应力[τ]=50MPa。试计算键所承受的挤压应力和剪切应力，并判断键的强度是否足够。9.（20分）阅读以下材料，回答问题。材料：某机械零件在工作过程中，承受的应力随时间变化的规律如图所示。已知该零件的材料为45钢，调质处理，其屈服极限σs=355MPa，强度极限σb=600MPa，疲劳极限σ-1=250MPa。问题：（1）请分析该零件的应力变化特点。（2）计算该零件的平均应力σm和应力幅σa。（3）判断该零件是否会发生疲劳破坏，并说明理由。受力时间历程图：应力随时间呈周期性变化，有最大值和最小值。10.（20分）阅读以下材料，回答问题。材料：有一圆柱齿轮传动，已知传递功率P=5kW，小齿轮转速n1=1450r/min，齿数z1=20，模数m=4mm，齿宽b=50mm，齿形系数YFa1=2.8，应力修正系数Ysa1=1.55，许用接触应力[σH]=550MPa，许用弯曲应力[σF]=120MPa。问题：（1）计算小齿轮的分度圆直径d1、齿厚s1和齿宽系数φd。（2）计算小齿轮的齿面接触应力σH和齿根弯曲应力σF，并判断齿轮的接触强度和弯曲强度是否足够。答案：1.A2.B3.A4.B5.D6.零件强度计算基本步骤：首先明确零件的工作条件和受力情况，确定其承受的载荷类型和大小；然后分析零件的失效形式，确定相应的强度计算准则；接着根据材料性能数据，结合计算准则计算零件的应力；最后将计算应力与许用应力比较，判断零件强度是否满足要求。7.应力幅σa=(σmax-σmin)/2=(100-(-50))/2=75MPa；平均应力σm=(σmax+σmin)/2=(100-50)/2=25MPa；应力循环特性r=σmin/σmax=-50/100=-0.5。因为σa=75MPa＞σ-1=80MPa，所以该零件会发生疲劳破坏。8.轴传递的转矩T=9550P/n=9550×10/1450=65.86N·m。键所承受的挤压应力σp=2T/(dhl)，其中d为轴径，假设轴径d=d1=mz1=4×20=80mm，则σp=2×65.86×1000/(80×11×80)≈18.6MPa＜[σp]=100MPa；键所承受的剪切应力τ=T/(0.5dbl)=65.86×1000/(0.5×18×80×80)≈11.4MPa＜[τ]=50MPa，所以键的强度足够。9.（1）应力随时间呈周期性变化。（2）平均应力σm=(σmax+σmin)/2，应力幅σa=(σmax-σmin)/2，因未给出具体应力值无法计算。（3）若计算出的σa＞σ-1，则会发生疲劳破坏，因为材料疲劳极限为σ-1，当应力幅超过此值时，零件易疲劳失效。10.（1）分度圆直径d1=mz1=4×20=80mm；齿厚s1=πm/2=6.28mm；齿宽系数φd=b/d1=50/80=0.625。（2）齿面接触应力σH=2.5×10^5√(KT1/(bd1^2)u)（其中K为载荷系数，T1为小齿轮转矩，u为传动比，假设K=1.2，T1=9550P/n1=9550×5/1450=32.93N·m，u=z2/z1，假设z2=4