机械设计作业集第3章答案解析.pdf

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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 BD规律不定C 降低不变GG 所示的两点，若加载规律为32 在图中所示的极限应力图中，工作应力有、r=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A，对应 G 点的极限应力点应取为33 同上题，若加载规律为T的极限应力点应取为庐常数，则对应 G 点(TaGiG，对应C2点的极限应力点B234 在图中所示的极限应力图中,所受的应力为应取为D。D工作应力点为D2题 32 图对称循环变应力（Tmax、jmin号（正负）相同的不对称循环变应力力（Tmax、Tmin号（正不同的不对称循环变应

2、负）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、，则其中最易发生失效的零件是A 甲B乙 G丙 DB。丁36 某钢制零件材料的对称循环弯曲疲劳极限T-1=300MPa 若疲劳曲线指数 m=9 应力循环基 数 N）=107，当该零件工作的实际应力循环次数N=1时，则按有限寿命计算，对应于N的疲劳极 限T-1N为G MPaA 300B 420GD37 某结构尺寸相同的零件，当采用_G_材料制造时，其有效应力集中系数最大。A HT200 B 35 号钢G 40GrNiD 45 号钢38 某个 40Gr 钢制成的零件，已知T B=7

3、50MPgjs=550MPaT-1=350MPa。=，零件危险截面处的最大工作应力量bma=185MPa 最小工作应力bmin=-75MPa,疲劳强度的综合影响系数K 产,则当循环特性 r=常数时，该零件的疲劳强度安全系数A B 1.74 C DSba为_。39 对于循环基数NO=10的金属材料,下列公式中,_A _是正确的。AbrN=CmB bN=C C寿命系数kNmN/NoD 寿命系数 kN3 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Sb=、S=，则该轴的实际计算安全系数为T_C_。A B 6.0 C D311 在载荷和几何尺寸相同的情况下A 大于

4、 B 等于 C 小于，钢制零件间的接触应力 _A_铸铁零件间的接触应力。D小于等于_ A _。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 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AbH1=bH2Bd=2cb,弹性模量E=2E2，则其接触应力为CA。bH1=2bH2bH1=4bH2DbH1=8bH2314 在图中示出圆柱形表面接触的情况下，则_A_的接触应力最大。各零件间的材料、宽度均相同，受力均为正压力F,CD题 314 图315 在上题 A 图中，d2=2di，小圆柱的弹性模量为 日，大圆柱的弹性

5、模量为E2,E为一定值,大小圆柱的尺寸及外载荷应力最小。AEI=E2=E/2F定，则在以下四种情况中,D的接触应力最大，A的接触BE=E、E2=E/2CE=E/2、E2=EDEI=E2=E二、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 _（T _及 _SeaS _。317 在静载荷作用下的机械零件，不仅可以产生318 在变应力工况下，机械零件的强度失效是及_粗糙区_两部分。319 钢制零件的d-N曲线上，当疲劳极限几乎与应力循环次数_静_应力，也可能产生 _变_应力。疲劳失效；这种损坏的断面包括 _光滑区N无关时，称为_无限寿命_循环疲劳

6、；而当 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pSV2max2max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323 图示各零件均受静载荷作用，试判断零件上力比 r 的大小或范围。1Frj_JA 点的应力是静应力还是变应力，并确定应FrFrA非对称循环应力静应力题 3 23 图3 24

7、 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）答：考虑零件的几何形状变化、加工尺寸、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。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，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：NM,塑性材料，已进入无限寿命区，所以取1N31心和剪切疲劳极限的综合影响系数I截面处的弯曲疲劳极限的综合影响系数R348解：k“401 q(附图 3-1q1),k0.82q

8、1 q(1)0.84D/d 48/401.2 r/d 3/40 0.075题 328 图2.091.622.090.0351.820.10.04小kk1.67241.39271.331.661.660.0350.10.441.46750.85附图 3-2附图 3-40.73,附图 3-31 6724所以：k(1.6724k(1.39270.850.731 39270.84零件不强化处理111)12.48140.84111)1 1.828890.84329 某轴只受稳定交变应力的作用，工作应力bma=240MPadmin=-40MPa。材料的机械性能（T-i=450MPads=800MPado=

9、700Mpa 轴上危险截面处的 kd=，e。=,3。=1,3q=1绘制材料的简化极限应力图；用作图法求极限应力dr及安全系数（按 r=C 加载和无限寿命考虑）；取S=,试用计算法验证作图法求S值，并校验此轴是否安全。解：（1）A 点（0,d-1）,B 点（do/2,d0/2),S 点(d)(2)k(k 1 1)11q.667A(0 1)(0,270)B(0K2 2K0)(350,210)工作点:da=(240+40)/2=140414max2401.725s(3)1.7188 S1.3安全00.2857330 一零件由 45 钢制成，材料的力学性能为：dS=360MPad-1=300MPa。=

10、。已知零件上两点的最大工作应力和最小工作应力分别为：M点：dmax=190 Mpadmin=110 Mpa M点：dma=170Mpadmin=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=,试分别用图解法和计算法确定该零件的计算安全系数。(T m解:M1:图解：S0 500MPa才22501252kmk1150190 110150190 11040 M170 30 100217030a7059.61.89231.540.61.8772.45解析法:M：(T m3601.894190maxM3001.8752 700.2 1002：331 转轴的局部结构如题 3-28

11、图所示。已知轴的I-I截面承受的弯矩 M=扭矩 T=,弯曲应40Cr钢调质,力为对称循环，扭转切应力为脉动循环。轴的材料为T_KT=，试计算考虑弯曲和扭转共同作用时的计(T-1=355MPaT-1=200MPaw。=,W,算安全系数Sca3002 400.2 1502.72o300000解：M:46.875MPa3minWb0.1 40800000T:62.5MPaminmax3WT0.24035513.4424kam2.246.8750.2 02001S3.3684cakam1.8 31.25 0.1 31.25屈服安全系数：查书 P35540Crs=540MPaS46.875m 062.5

12、mT3125MPa2.4076按第三强度理论：Sca4.048922ca42maxmax332 实心转轴的危险截面上受有载荷为：弯矩M=转矩为周期变化，T=0-o轴的材料为碳钢,已知力学性能为：(T s=300MPa-1=170MPaT s=180MPaT-1=100MPa右截面直径 d=25mm有效应力集中系数 k=,kT=，尺寸系数&T=，表面质量系数3=3T=，强化系数3q=1,材料常数T=。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:1maxX 65.19MP3WbminT:maxWTmaxmin0/28.148MPa(k 11)1q(11)q2.2421.996170-1.1632.24265.190100m1.996&148 0.21 8.1485.5631.1383屈服安全系数：查F355碳钢：（rs=355MPa第三强度理论：Ss _ca2max424.87max