机械设计作业3答案.pdf

第三章第三章 机械零件的强度机械零件的强度 一、选择题一、选择题 31 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 32 在图中所示的极限应力图中，工作应力有 C1、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 C1点的极限应力点应取为 A ，对应 C2点的极限应力点应取为 B 。A B1 B B2 C D1 D D2 33 同上题，若加载规律为m=常数，则对应 C1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 B1 B B2 C D1 D D2 题 32 图 34 在图中所示的极限应力图中，工作应力点为 C，OC 线与横坐标轴的交角=600，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 C max、min符号（正负）相同的不对称循环变应力 D max、min符号（正负）不同的不对称循环变应力 题 34 图 35 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 B B 。A 甲 B 乙 C 丙 D 丁 36 某钢制零件材料的对称循环弯曲疲劳极限-1=300MPa，若疲劳曲线指数 m=9，应力循环基数 N0=107，当该零件工作的实际应力循环次数N=105时则按有限寿命计算，对应于N的疲劳极限-1N为 C C MPa。A 300 B 420 C 500.4 D 430.5 37 某结构尺寸相同的零件,当采用 C 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 38 某个 40Cr 钢制成的零件，已知B=750MPa，s=550MPa，-1=350MPa，=0.25，零件危险截面处的最大工作应力量max=185MPa，最小工作应力min=-75MPa，疲劳强度的综合影响系数K=1.44，则当循环特性 r=常数时，该零件的疲劳强度安全系数 S a为 B B 。A 2.97 B 1.74 C 1.90 D 1.45 39 对于循环基数N0=107的金属材料,下列公式中,A 是正确的。A rmN=C B Nm=C C 寿命系数mNNNk0/D 寿命系数 kN1.0 310 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=6.0、S=18.0，则该轴的实际计算安全系数为 C 。A 12.0 B 6.0 C 5.69 D 18.0 311 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 312 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 313 两等宽的圆柱体接触，其直径d1=2d2，弹性模量E1=2E2，则其接触应力为 A 。A H1=H2 B H1=2H2 C H1=4H2 D H1=8H2 D1 D2 S m a B1 B2 C1 C2 O a m C o 314 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。A B C D 题 314 图 315 在上题 A 图中，d2=2d1，小圆柱的弹性模量为E1，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 一定，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。A E1=E2=E/2 B E1=E、E2=E/2 C E1=E/2、E2=E D E1=E2=E 二二、填空题、填空题 316 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 及 ScaS 。317 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。318 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。319 钢制零件的-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 NN0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。320 公式22SSSSS表示 复合（双向）应力状态下 疲劳或静 强度的安全系数，而2max2max4sS表示 复合（双向）应力状态下的 静 强度的安全系数。321 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。322 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 增大 。三、分析与思考题三、分析与思考题 323 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，并确定应力比 r 的大小或范围。题 323 图 静应力 r=+1 F F d1 d2 d3 d1 d1 d1 d3 d2 F F A A A Fr Fr Fr n n Fa 对称 循环应力 r=-1 非对称 循环应力-1r1 324 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）？325 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？答：NN0，塑性材料，已进入无限寿命区，所以取113 N 解：)1(1 qk，)1(1 qk 附图 3-1 82.0 q 84.0 q 2.140/48/dD 075.040/3/dr 82.1035.004.01.062.109.209.2 6724.1 k 4675.1035.044.01.033.166.166.1 3927.1 k 附图 3-2 73.0 ,附图 3-3 85.0 附图 3-4 84.0 零件不强化处理 1 q 所以：4814.21)184.0173.06724.1(k 82889.11)184.0185.03927.1(k 329 某轴只受稳定交变应力的作用，工作应力max=240MPa，min=-40MPa。材料的机械性能-1=450MPa，s=800MPa，0=700Mpa，轴上危险截面处的 k=1.3，=0.78，=1，q=1。绘制材料的简化极限应力图；用作图法求极限应力r及安全系数（按 r=C 加载和无限寿命考虑）；取S=1.3，试用计算法验证作图法求S值，并校验此轴是否安全。s 330 一零件由 45 钢制成，材料的力学性能为：S=360MPa，-1=300MPa，=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：M1点：max=190 Mpa、min=110 Mpa；M2点：max=170 Mpa、min=30 Mpa，应力变化规律为 r=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：（1）A 点（0，-1），B 点（0/2，0/2），S 点（s.0）（2）667.11)11(qkk )270,0(),0(1 KA )210,350()2,2(00 KB 工作点：a=(240+40)/2=140 m=(240-40)/2=100 M(166,248)m=166+248=414 解：0012 MPa5000 25020 12520 k 1501 k M1：1502110190 m 402110190 a M2：100230170 m 70230170 a 图解：892.15.316.591 S 877.145.26.402 S 解析法：M1:makS 11 72.21502.0402300 894.1190360max1 sS M2:875.11002.07023002 S 725.1240414maxrS （3）makS 1 3.17188.1 S 安全 2857.02001 OSBBAAMM(100,140)m m m m CAOM2(100,70)M1(150,40)M1M2D(250,125)331 转轴的局部结构如题 3-28 图所示。已知轴的-截面承受的弯矩 M=300N.m，扭矩T=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40Cr钢调质，-1=355MPa，-1=200MPa，=0.2，=0.1，设 K=2.2，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 Sca。332 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：s=300MPa，-1=170MPa，s=180MPa，-1=100MPa。若截面直径 d=25mm，有效应力集中系数 k=1.79，k=1.47，尺寸系数=0.84，=0.78，表面质量系数=0.9，强化系数q=1，材料常数=0.34，=0.21。试确定安全系数 S。计算时可按无限寿命考虑，忽略横向剪应力的作用。解：M:min3875.46401.0300000 MPaWMbb 1 r 875.46 a 0 m T:max35.62402.0800000 MPaWTTT 0min 0 r MPama25.3125.62 4424.3020875.462.23551 makS 3684.325.311.025.318.12001makS 4076.222 ssssSca 屈服安全系数：查书 P355 40Cr：s=540MPa 按第三强度理论：04892.442max2max scaS 屈服安全系数：查 P355 碳钢：s=355MPa 第三强度理论：87.442max2max scaS 解：M：abMPaWM min3max19.6532/25100000 0 m 1 r T：MPaWTT297.1616/25500003max 0min 0 r MPama148.82/max 242.21)11(qkK 996.11)11(qkK 163.1019.65242.21701 makS 563.5148.821.0148.8996.11001makS 1383.122 ssssSca