第三章机械零件的强度

机械设计复习题任课教师：朱昆莉1第三章机械零件的强度一名词解释(1)静应力：静应力:大小和方向不随转移而产生变化或变化较缓慢的应力，其作用下零件可能产生静断裂或过大的塑性变形，即应按静强度进行计算。(2)变应力：大小和方向均可能随时间转移产生变化者，它可以是由变载荷引起的，也可能因静载荷产生(如电动机重量给梁带来的弯曲应力)变应力作用的零件主要发生疲劳失效。(3)工作应力：用计算载荷按材料力学基本公式求得作用在零件剖面上的内力:Fcp,,σσσ　,T,ττ等。(4)计算应力：根据零件危险断面的复杂应力状态，按适当的强度理论确定的，有相当破坏作用的应力。(5)极限应力：根据材料性质及应力种类用试件试验得到的机械性能失效时应力极限值，常分为用光滑试件进行试验得到的材料极限应力及用零件试验得到的零件的极限应力。(6)许用应力：设计零件时，按相应强度准则、计算应力允许达到的最大值caSσσσ=]/[][lim。(7)计算安全系数：零件(材料)的极限应力与计算应力的比值cacaSσσ/lim=，以衡量安全程度。(8)安全系数许用值：根据零件重要程度及计算方法精确度给出设计零件安全程度的许用范围][S，力求][SSca。二选择题(1)零件受对称循环应力时，对于塑性材料应取Ｃ作为材料的极限。A.材料的抗拉强度B.材料的屈服极限C.材料的疲劳极限D.屈服极限除以安全系数。(2)零件的截面形状一定时，当截面尺寸增大，其疲劳极限将随之Ｃ。A.增高B.不变C.降低(3)在载荷几何形状相同的条件下，钢制零件间的接触应力Ｃ铸铁零件间的接触应力。A.小于B.等于C.大于(4)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机械设计复习题任课教师：朱昆莉2(5)在图3-1所示某试件的amσσ−，极限应力简图中，如工作应力点M所在的ON线与横轴间夹角45=θ°，则该试件受的是Ｃ。图3-1A.不变号的不对称循环变应力B.变号的不对称循环变应力(7)由试验知，有效应力集中、绝对尺寸和表面状态只对Ａ有影响。A.应力幅B.平均应力C.应力幅和平均应力(11)下列公式中A是正确的。A.CNmrN=σB.CN=mσC.m0NNNk=D.0012σσσψσ−=−(14)对于受循环变应力作用的零件，影响疲劳破坏的主要应力成分是C。A.最大应力maxσB.平均应力mσC.应力幅aσD.最小应力minσ(15)一对啮合的传动齿轮，单向回转，则齿面接触应力按C变化。A.对称循环B.循环特性5.0=rC.脉动循环D.循环特性5.0−=r(16)塑性材料制成的零件，进行静强度计算时，其极限应力为A。A.SσB.BσC.0σD.1−σ(17)有限寿命疲劳极限符号rNσ中，N表示寿命计算的B。A.循环基数B.循环次数C.寿命指数D.寿命系数(18)绘制amσσ−坐标中的简化疲劳极限应力线图，绘制此图起码应具备的条件是C。机械设计复习题任课教师：朱昆莉3A.各种循环特性值r下的实验结果B.某一循环特性实验求得的疲劳极限应力rNσC.材料的屈服极限Sσ，以及疲劳极限0σ和1−σD.根据理论计算出一系列数据(20)两轴线互相平行的圆柱体接触，受径向压力，则两零件的接触应力A。A.相等B.不相等C.与直径有关，直径大的接触应力大(21)1−σ代表变应力，其脚标-1代表D。A.maσσ/=-lB.amσσ/=-1C.minmax/σσ=-1D.maxmin/σσ=-1(22)两圆柱体接触，其直径212dd=，弹性模量212EE=，长度212bb=，则其接触应力1σ和2σ的关系是A。A.21σσ=B.212σσ=C.214σσ=D.218σσ=三填空题(1)机械零件受载时，在截面形状突变处处产生应力集中，应力集中的程度通常随材料强度的增加而增大。(2)在静强度条件下，塑性材料的极限应力是屈服极限Sσ，而脆性材料的极限应力是抗拉强度Bσ。(6)影响机械零件疲劳强度的主要因素，除材料性能、应力循环特性r和应力循环次数N之外，主要有应力集中、零件尺寸和表面状态等。(7)在图3-5所示某零件的许用极限应力图中，SEA′′为疲劳极限曲线，M为零件的工作应力点，下列3种情况下的极限应力点分别为：1)应力循环特性=r常数时，3M点；2)平均应力=mσ常数时，1M点；3)最小应力=minσ常数时，2M点。机械设计复习题任课教师：朱昆莉4图3-5(8)影响零件疲劳强度的主要因素有应力集中，绝对尺寸，材料及热处理(列出3项)。(10)如图3-6所示，滚动轴承在内圈转动、外圈固定时，其外圈上一点A的应力类型为脉动变应力。图3-6（11）在交变应力中，应力循环特性系数是指maxminσσ的比值。(12)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。(13)材料的许用应力越大，表明材料的强度就越高。(14)在静强度条件下塑性材料的极限应力是屈服极限Sσ，而脆性材料的极限应力是强度极限Bσ。四是非题(1)变应力都是由变载荷产生的。(F)(2)用40钢（MPaS335=σ），经校核其扭转刚度不够，可改选高强度合金结构40Cr（MPaS=σ），以提高刚度。(F)(3)在变应力作用下，零件的主要失效形式将是疲劳断裂，而在静应力作用下，其失效形式将是塑性变形或断裂。(T)机械设计复习题任课教师：朱昆莉5(4)火车的车轮轴只承受对称循环弯曲变应力。(T)(5)钢的强度极限越高，对应力集中就越敏感。(T)(6)周期不变的变应力为稳定循环变应力。(T)(7)非稳定变应力是指平均应力或应力幅或变化周期随时间而变化的变应力。(T)(8)静载荷作用下的零件，不仅可以产生静应力，也可能产生变应力。(T)(9)增大零件过渡曲线的圆角半径可以减小应力集中。(T)五分析与计算题(3)某钢制零件材料性能为MPa2701=−σMPaS350=σ，MPa4500=σ，受单向稳定循环变应力作用，危险剖面的综合影响系数25.2=σK。1)若工作应力按==MPam270σ常数的规律变化，问该零件首先发生疲劳破坏，还是塑性变形？2)若工作应力按循环特性=r常数的规律变化，问r在什么范围内零件首先发生疲劳破坏?(图解法、解析法均可)解：1)MPaKe120/11==−−σσσ。MPaK100)2/(0=σσ，作该零件的极限应力线图(如答图1)。==MPa270mσ常数时，应力作用点在NN′线上，与极限应力图交于CG线上，所以该零件首先发生塑性变形。答图12)=r常数时，发生疲劳破坏的工作应力点在OGA范围内，G点38.0)1)(1(/≈+−=rrmaσσ，所以，45.0r时首先发生疲劳破坏。(15)在如图3-13所示零件极限应力图上。工作点C和D为斜齿轮轴上两种应力工作点。试在下图中标出对应的极限应力点，并说明分别会出现什么形式的破坏。机械设计复习题任课教师：朱昆莉6图3-13解：如答图8所示，C点对应的极限应力点C′，D点对应的极限应力点为D′。C点会出现屈服失效（塑性变形），D点会出现疲劳失效。答图8