强度计算习题及答案.doc

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）
2.在静应力工况下，不仅可以产生 静 应力，也可能产生 变 应力。
3. 钢制零件的疲劳曲线(曲线)中，当时为 有限疲劳寿命 区；而当时为 无限疲劳寿命 区。
4. 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次循环时的疲劳极限表达式为 。
5. 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 其中最大的有效 应力集中系数进行计算。
6. 有一传动轴的应力谱如图所示，则＝ ，
＝ 。
7. 铁路车辆的车轮轴只受 对称循环弯曲 应力。

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。
A．对称循环
B．脉动循环
C．循环特性r=-0.5的循环
D．循环特性r=+1的循环
2. 图1所示的齿轮传动装置，轮1为主动轮，当轮1做双向回转时，则轮1齿面接触应力按 B 变化。
A. 对称循环 B.脉动循环 C．循环特性r=-0.5的循环 D．循环特性r=+1的循环
3. 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的应力性质通常按下图中的 B 计算。

4. 两等宽的圆柱体接触，其直径，弹性模量，则其接触应力值为 A 。
A． B. C. D.
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分别为十1、0、-0.5、-1，则其中最易发生失效的零件是 D 。
A．甲 B 乙 C．丙 D．丁
6.下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，则情况 A 的接触应力最大； C 的接触应力最小。

7.某钢制零件材料的对称循环弯曲疲劳极限，若疲劳曲线指数m=9，应力循环基数，当该零件工作的实际应力循环次数时，则按有限寿命计算，对应于N的疲劳极限为 C MPa。
A．300 B. 428 C. 500.4 D.430.5
8.在下图所示的极限应力图中，工作应力N点位置如图，加载情况属于情况，试用作图法判定其材料的极限应力取为 D 。
A． B. . C. D.

9. 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
10. 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 B 。
A．增高 B．降低 C．不变 D. 规律不定

三、分析计算题（67分）：
1. （15分）已知某一合金钢的，，。（1）试绘制（按比例）此材料试件的简化极限应力图；（2）设此试件受的变应力作用，试用所绘制的极限应力图求出该试件
在这种情况下的极限应力。
——5分

——5分
——5分

2.（12分）一圆轴的轴肩尺寸为D=72mm，d=62mm,r=3mm.材料为40CrNi，其强度极限屈服极限试计算轴肩的弯曲有效应力集中系数。
解：确定公式中的未知量：
——5分
1)确定：
查附图3-1，r=3mm, 有

980
0.91
700
0.84
由插值公式代入，；，,及可计算出
——5分
2）确定
查附表3-2，在

1.20
1.10
1.16
0.04
2.09
2.00
2.054
0.10
1.62
1.59
1.618
经过三次插值计算可得当时
——2分
3）将上述各参数代入公式计算后得

3. （20分）圆轴轴肩处的尺寸为：D=54mm，d=45mm，r=3mm。材料的力学性能为：，试绘制零件的简化等寿命疲劳曲线。
解：弯曲综合影响系数为，分别确定公式中的各项系数：
——5分
1）——有效应力集中系数

——材料的敏性系数，查附图3-1，当r=3mm时，；
——理论应力集中系数，查附表3-2，

1.2
0.04
2.09
0.10
1.62
从上表中需要插值出时
——2分
则
——2分
2）——尺寸系数，设试件直径为，圆柱形，查表得
3）——表面质量系数，若轴为精车，由，查表得
——2分
——2分
A
D
G
C
M
4）——强化系数，设试件直径，有应力集中，采用渗碳工艺，取；
将上述各参数代入公式可得
——5分

故在简化的等寿命疲劳曲线图中，坐标值分别为：
——2分
绘图如右所示。

——4分
4.（20分） 如上题中危险截面上的平均应力为应力幅，试分别按1）r=C、2）求出该截面的计算安全系数。
——3分
解：根据上题图标出工作点M如图；
（1）时，从原点过工作点M做射线交AG于，则计算安全系数为
——5分

——3分
（2）时，过工作点M做平行于纵轴的射线交AG于，则计算安全系数为
——5分