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机械设计作业集解答第三章机械零件的强度一、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。AB1BB2CD1DD23—3同上题，若加载规律为σm=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。AB1BB2CD1DD2题3—2图3—4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θ=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Cσmax、σmin符号（正负）相同的不对称循环变应力Dσmax、σmin符号（正负）不同的不对称循环变应力题3—4图3—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+1、-1、0、0.5，则其中最易发生失效的零件是B。A甲B乙C丙D丁3—6某钢制零件材料的对称循环弯曲疲劳极限σ-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σ-1N为CMPa。A300B420C500.4D430.53—7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。AHT200B35号钢C40CrNiD45号钢3—8某个40Cr钢制成的零件，已知σB=750MPa，σs=550MPa，σ-1=350MPa，ψσ=0.25，零件危险截面处的最大工作应力量σmax=185MPa，最小工作应力σmin=-75MPa，疲劳强度的综合影响系数Kσ=1.44，则当循环特性r=常数时，该零件的疲劳强度安全系数Sσa为B。A2.97B1.74C1.90D1.453—9对于循环基数N0=107的金属材料,下列公式中,A是正确的。AσrmN=CBσNm=CC寿命系数mNNNk0/=D寿命系数kN1.03—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Sσ=6.0、Sτ=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3—12两零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3—13两等宽的圆柱体接触，其直径d1=2d2，弹性模量E1=2E2，则其接触应力为A。D1D2σSσmσaB1B2C1C2OθσaσmCo-1-班级成绩姓名任课教师学号批改日期机械设计作业集解答AσH1=σH2BσH1=2σH2CσH1=4σH2DσH1=8σH23—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A的接触应力最大。ABCD题3—14图3—15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。AE1=E2=E/2BE1=E、E2=E/2CE1=E/2、E2=EDE1=E2=E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σ≤[σ]及Sca≥[S]。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σ-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。3—20公式22τστσSSSSS+=表示复合（双向）应力状态下疲劳或静强度的安全系数，而2max2max4τσσ+=sS表示复合（双向）应力状态下的静强度的安全系数。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，并确定应力比r的大小或范围。题3—23图静应力r=+1FFd1d2d3d1d1d1d3d2FFAAAFrFrFrnnFa对称循环应力r=-1非对称循环应力-1r1-2-班级成绩姓名任课教师学号批改日期机械设计作业集解答3—24零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）？3—25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：N103时，或在疲劳极限应力图处OGC区域时，可按照静强度计算，否则，应按照疲劳强度计算。3—26在双向稳定变应力下工作的零件，怎样进行疲劳强度的计算？答：先按单向应力分别计算出:Sσ,Sτ再由：][22SSSSSSca≥+=σστσ检验。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，如图示：Ｍ１点相同，而Ｍ２点材料静强度失效，零件是疲劳失效，不同区域为图中阴影面积。静疲静疲σmσaCGOM1M2σaσmO材料零件-3-班级成绩姓名任课教师学号批改日期机械设计作业集解答四、设计计算题3—27某材料的对称循环弯曲疲劳极限应力σ-1=350Mpa，疲劳极限σS=550Mpa，强度极限σB=750Mpa，循环基数N0=5×106，m=9，试求对称循环次数N分别为5×104、5×105、5×107次时的极限应力。3—28某零件如图所示，材料的强度极限σB=650Mpa，表面精车，不进行强化处理。试确定Ⅰ-Ⅰ截面处的弯曲疲劳极限的综合影响系数Kσ和剪切疲劳极限的综合影响系数Kτ题3—28图R3Φ48Φ40ⅠⅠ解：∵，∴解：，附图3-1附图3-2,附图3-3附图3-4零件不强化处理所以：-4-班级成绩姓名任课教师学号批改日期机械设计作业集解答3—29某轴只受稳定交变应力的作用，工作应力σmax=240MPa，σmin=-40MPa。材料的机械性能σ-1=450MPa，σs=800MPa，σ0=700Mpa，轴上危险截面处的kσ=1.3，εσ=0.78，βσ=1，βq=1。⑴绘制材料的简化极限应力图；⑵用作图法求极限应力σr及安全系数（按r=C加载和无限寿命考虑）；⑶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。s3—30一零件由45钢制成，材料的力学性能为：σS=360MPa，σ-1=300MPa，ψσ=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：σmax=190Mpa、σmin=110Mpa；M2点：σmax=170Mpa、σmin=30Mpa，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，σ-1），B点（σ0/2，σ0/2），S点（σs.0）（2）工作点：σa=(240+40)/2=140σm=(240-40)/2=100M′(166,248)σm=166+248=414解：M1：M2：图解：解析法：M1:M2:∴（3）∴安全OSB′BAA′M′M′(100,140)σmσmσmσmCAOM2(100,70)M1(150,40)M1′M2′D(250,125)-5-班级成绩姓名任课教师学号批改日期机械设计作业集解答3—31转轴的局部结构如题3-28图所示。已知轴的Ⅰ-Ⅰ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，σ-1=355MPa，τ-1=200MPa，ψσ=0.2，ψτ=0.1，设Kσ=2.2，Kτ=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。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=0—50N.m。轴的材料为碳钢，已知力学性能为：σs=300MPa，σ-1=170MPa，τs=180MPa，τ-1=100MPa。若截面直径d=25mm，有效应力集中系数kσ=1.79，kτ=1.47，尺寸系数εσ=0.84，ετ=0.78，表面质量系数βσ=βτ=0.9，强化系数βq=1，材料常数ψσ=0.34，ψτ=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:T:屈服安全系数：查书P35540Cr：σs=540MPa按第三强度理论：屈服安全系数：查P355碳钢：σs=355MPa第三强度理论：解：M：T：-6-班级成绩姓名任课教师学号批改日期机械设计作业集第五章螺纹联接和螺旋传动一、选择题5—1螺纹升角ψ增大，则联接的自锁性C，传动的效率A；牙型角α增大，则联接的自锁性A，传动的效率C。A、提高B、不变C、降低5—2在常用的螺旋传动中，传动效率最高的螺纹是D。A、三角形螺纹B、梯形螺纹C、锯齿形螺纹D、矩形螺纹5—3当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且需要经常装拆时，往往采用A。A、双头螺柱联接B、螺栓联接C、螺钉联接D、紧定螺钉联接5—4螺纹联接防松的根本问题在于C。A、增加螺纹联接的轴向力B、增加螺纹联接的横向力C、防止螺纹副的相对转动D、增加螺纹联接的刚度5—5对顶螺母为A防松，开口销为B防松，串联钢丝为B防松。A、摩擦B、机械C、不可拆5—6在铰制孔用螺栓联接中，螺栓杆与孔的配合为B。A、间隙配合B、过渡配合C、过盈配合5—7在承受横向工作载荷或旋转力矩的普通紧螺栓联接中，螺栓杆C作用。A、受剪切应力B、受拉应力C、受扭转切应力和拉应力D、既可能只受切应力又可能只受拉应力5—8受横向工作载荷的普通紧螺栓联接中，依靠A来承载。A、接合面间的摩擦力B、螺栓的剪切和挤压C、螺栓的剪切和被联接件的挤压5—9受横向工作载荷的普通紧螺栓联接中，螺栓所受的载荷为B；受横向工作载荷的铰制孔螺栓联接中，螺栓所受的载荷为A；受轴向工作载荷的普通松螺栓联接中，螺栓所受的载荷是A；受轴向工作载荷的普通紧螺栓联接中，螺栓所受的载荷是D。A、工作载荷B、预紧力C、工作载荷+预紧力D、工作载荷+残余预紧力E、残余预紧力5—10受轴向工作载荷的普通紧螺栓联接。假设螺栓的刚度Cb与被联接件的刚度Cm相等，联接的预紧力为F0，要求受载后接合面不分离，当工作载荷F等于预紧力F0时，则D。A、联接件分离，联接失效B、被联接件即将分离，联接不可靠C、联接可靠，但不能再继续加载D、联接可靠，只要螺栓强度足够，工作载荷F还可增加到接近预紧力的两倍5—11重要的螺栓联接直径不宜小于M12，这是因为C。A、要求精度高B、减少应力集中C、防止拧紧时过载拧断D、便于装配5—12紧螺栓联接强度计算时将螺栓所受的轴向拉力乘以1.3，是由于D。A、安全可靠B、保证足够的预紧力C、防止松脱D、计入扭转剪应力5—13对于工作载荷是轴向变载荷的重要联接，螺栓所受总拉力在F0与F2之间变化，则螺栓的应力变化规律按C。A、r=常数B、σm=常数C、σmin=常数5—14对承受轴向变载荷的普通紧螺栓联接，在限定螺栓总拉力的情况下，提高螺栓疲劳强度的有效措施是B。A、增大螺栓的刚度Cb，减小被联接件的刚度CmB、减小Cb，增大CmC、减小Cb和CmD、增大Cb和Cm5—15有一汽缸盖螺栓联接，若汽缸内气体压力在0~2MPa之间变化，则螺栓中的应力变化规律为C。-1-班级成绩姓名任课教师学号批改日期机械设计作业集A、对称循环B、脉动循环C、