机械设计作业集第3章答案

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C 1、C 2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C 1点的极限应力点应取为 A ，对应

B 。

A B 1 B

B 2

C

D 1 D D 2 3—3 同上题，若加载规律为σm =常数，则对应C 1点 的极限应力点应取为 C ，对应C 2点的极限应力点 应取为 D 。

A B 1

B B 2

C D 1 D D 2 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 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 σmax 、σmin 符号（正负）相同的不对称循环变应力

D σmax 、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N 0=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

S m

σσ

的疲劳极限σ-1N 为 C MPa 。

A 300

B 420

C 500.4

D 430.5

3—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。 A HT200

B 35号钢

C 40CrNi

D 45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K σ=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 σa 为 B 。

A 2.97

B 1.74

C 1.90

D 1.45 3—9 对于循环基数N 0=107的金属材料,下列公式中, A 是正确的。

A σr m N=C

B σN m =

C C 寿命系数m N N N k 0/

D 寿命系数k N <1.0 3—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 S σ=6.0、S τ=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

3—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d 1=2d 2，弹性模量E 1=2E 2，则其接触应力为 A 。

A σH1=σH2

B σH1=2σH2

C σH1=4σH2

D σH1=8σH2

3—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。

A B C D 题3—14图

3—15 在上题A 图中，d 2=2d 1，小圆柱的弹性模量为E 1，大圆柱的弹性模量为E 2，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 E 1=E 2=E/2

B E 1=E 、E 2=E/2

C E 1=E/2、E 2=E

D

E 1=E 2=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N

2

τ

στσS S S S S +=

表示 复合（双向）应力状态下 疲劳或静 强度的安全系数，而

2max

2max

4τ

σ

σ+=

s S 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—

，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

题3—23图

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）？

静应力 r= +1 对称 循环应力 r= -1