机械设计强度篇章典型试题剖析

一. 是非题：正确的在（）中写“√”，错误的在（）中写“×”1、在不改变零件静强度的条件下,加大在一定载荷下零件的弹性变形量,将会降低该零件的冲击强度。

（ ）2、在不改变零件静强度的条件下，加大在一定载荷下零件的弹性变形量，可提高耐冲击强度。

（ ）3、设计零件时，安全系数应尽可能选大些，使该零件工作更可靠与安全。

（ ）4、某转轴采用40钢（σS MPa =335),经校核其扭转刚度不够，可改选高强度合金结构钢40Cr ()σS MPa =785，以提高刚度。

（ ）5、设计某普通碳钢零件时，校核后刚度不足，采用高强度合金钢时，对提高其刚度是不起作用的。

（ ）6、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。

（ ）7、只要材料的平均极限应力σlim 大于零件的平均工作应力σm ，则安全系数S 就大于1，工作是可靠的。

（ ）8、若材料的平均极限应力σlim 大于零件的平均工作应力σm ，则零件的安全系数不一定总是大于1。

（ ）9、渐开线圆柱直齿轮传动空载运转时，可以认为是处于齿面线接触状态。

（ ）10、渐开线圆柱直齿轮传动工作时，齿面载荷的传递是通过真实的线接触进行的。

（ ）11、两圆柱体相接触，其轴线互相平行，在受法向压力作用下，则两零件的接触应力不等，直径大的零件所受接触应力小。

（ ）12、两圆柱体相接触，其轴线互相平行，受法向压力，则两零件的接触应力相等。

（ ）二、选择题：把正确的选项代号填入（）中1、在受轴向变载荷的紧螺栓联接中，采用柔性螺栓，是为了_____________。

A.增大变载荷下的剩余预紧力，提高联接可靠性； B.改善变载荷下的螺母支承面接触状态； C.降低应力幅σa ；D.可减轻螺栓重量，节省材料。

2、已知某转轴在复合应力状态下工作，其弯矩作用与扭矩作用下的安全系数分别为S σ=6.1，S τ=18.5，则该转轴的实际安全系数大小为_____________________。

A.15.32 B.8.3 C.5.79 D.12.3.3、下列各图中，各零件材料相同、受力相同、宽度相同，则________的接触应力最大，____________最小。

4、绘制塑性材料零件极限应力线图（折线图）时，所必须的已知数据是____________。

A. σ-1，σ0，(K σ)D B. σ0，ψσ，σS ，(K σ)D C . σ-1，σ0，ψσ，σS D. σ-1，σ0，σS ，(K σ)D5、下列公式中_______________是正确的。

A.σm N C = B. σN C m = C. k N N N m =/0 D.ψσσσσ=--102。

6、在图示的极限应力图中，工作应力N 的位置如图所示，加载属σmin =常数，进行安全系数计算中，其材料的极限应力取为_________。

A.σBB.σ0C.σ-1D.σS7、在图示的零件的极限应力图中，M为工作应力点，应力循环特性r＝常数，NO线与横轴间夹角θ＝40︒，则该零件受的应力为________类型。

A.不变号的不对称循环应力B.变号的不对称循环应力C.对称循环变应力D.脉动循环变应力二.填空题：把答案写在题中的空格里1、零件刚度的计算准则是___________________________________。

2、以转轴为例，列出其刚度计算的三个准则：______________，____________，_____________。

3、铁路车辆的车轴所受的弯曲应力，其循环特性为_______________________。

4、机械零件的工作安全系数(或实际安全系数)等于______________________之比。

5、有一零件受变载荷，其σmax=800MPa，σmin=200MPa，则其平均应力σm=_________，应力幅σ=___________，循环特性r＝_____________。

a6、利用材料的热胀冷缩性质，过盈配合联接可采用________________________,______________________,_________________________的方法来进行装配。

7、刚度大小用_______________________________________表示，柔度大小则用____________________________________表示。

8、设计配合零件时，为了防止由于温度的变化引起配合性质的过大变化，配合件一般采用__________________材料。

9、机械零件的表面损坏形式主要有_________________，_________________，______________及_____________。

10、进行摩擦副热平衡计算的目的是_______________________________________,热平衡计算的条件是______________________________________。

三.分析题：简要回答以下问题1、为什么对某些机械零件设计时提出刚度要求?(写出三条即可。

)2、提高零件的疲劳强度通常采取哪些措施？(举出三种即可。

)3、σa、σm、σmax、σmin、r五个参数各代表什么?＝250 MPa，r＝0.25时应力随时间的变化曲线。

绘图说明当σm4、已知某零件材料的力学性能为σ-1=110MPa，σS=200MPa，σ0=200MPa，零件工作时，其σ=120MPa，σmin=40MPa。

max1)画出此材料的按折线简化的极限应力图；2)按简单加载情况，试判断此零件可能的失效形式。

5、图示为一塑性材料的简化极限应力图，1)请标出图中点A、B、S的坐标；2)设用)D＝2，则考虑综合影响系数时点A'、B'在图该材料制造机械零件，其综合影响系数(Kσ上何处，请标出。

6、已知极限应力图中某应力状态C(σC m,σC a),试在该图上标出C点按三种应力变化(r=σσmin max=常数、σm=常数及σmin=常数)时的极限应力点。

7、某气缸螺栓联接，因气缸工作压力在0~FQ间变化，使螺栓工作载荷在0~F间变化(见题图)。

1.试在题给的螺栓联接力-变形图上(题图)标出预紧力F'，剩余预紧力F''，螺栓工作载荷0~F；螺栓最大拉力Fmax ，最小拉力Fmin，拉力幅Fa；2.在题给的该零件许用极限应力图上，标出相应于给定的最小工作应力σmin点的极限应力点C'；。

四.结构题：1、举出三种产生应力集中的结构，并各提出一种改进方案。

2、图示的轮毂结构，在F力作用下，轴上的最大弯矩较大，试画出降低最大应力的轮毂结构。

3、对于承受重载的弹簧，如果用单独一个圆柱螺旋压缩弹簧，其外径尺寸及弹簧直径过大，提出一种常用的简便改进结构设计方案。

4、为了提高受轴向变载荷紧螺栓联接的疲劳强度，普通的螺栓结构如何改进?画出两种改进结构简图。

5、指出图中a、b两种结构，哪个更合理?为什么?五.大型题：计算下列各题1、某优质碳素结构钢零件，其σs=280MPa，σB=560MPa，σ－1=250MPa，工作应力σmax=155MPa，σmin=30MPa，零件的有效应力集中系数Kσ=1.65，尺寸系数εσ=0.81，表面状态系数β=0.95，等效系数ψσ=0.30。

如取许用安全系数[S]=1.5，试校核该零件的强度是否足够（为安全起见一般计算屈服强度和疲劳强度两种安全系数）。

2、某钢制零件,其σB 560MPa =，σS 280MPa =，σ-=1250MPa ，σ0=385MPa 。

工作变应力σmax =155MPa ，σmin =30MPa ，零件的有效应力集中系数K σ=165.，绝对尺寸系数εσ=08.，表面状态系数β=095.。

要求许用安全系数[]S =15.，r =常数，校核该零件的强度是否足够。

提示：解此题时，可略去画疲劳极限应力图，因此在不能判断何种失效方式情况下，要求分别验算疲劳强度安全系数及静强度安全系数是否满足要求。

3、已知气缸工作压力在0~0.5 MPa 之间变化，气缸内直径D 2＝800 mm ，缸盖螺栓为M16，螺栓数目z =28个，螺栓相对刚度系数c c c 11208+=.，联接的剩余预紧力''=F F 15.（F 为螺栓工作载荷），螺纹小径d 1=13.835 mm ，螺栓的许用极限应力图已知。

1.试在给出的许用极限应力图上标出工作应力点C；2.在该图上标出相应C点的极限应力点'C；。

3.按应力幅强度条件,由作图法求出安全系数Sσ4、一个由40Cr制成的零件，其力学性能如下：屈服极限σSMPa=550，对称循环疲劳极限σ-=1320MPa，脉动循环疲劳极限σ540=MPa，已知最大工作应力σmax =185MPa，最小工作应力σmin=-75MPa，r=常数，综合影响系数()KσD=2，试绘制该零件的许用极限应力图（折线图），并用作图法计算它的安全系数，指出该零件可能发生的破坏形式。

5、某零件的材料σBMPa=1000，σSMPa=800，σ-=1400MPa，ψσ=025.，试画出其简化极限应力图；当工作应力σmax =300MPa，σmin=-100MPa，试在该图上标出此点K，并说明是否在安全区。

6、试比较下面两种应力情况，哪一种对材料（碳钢）的破坏作用大？（碳钢的疲劳极限σ-=1350MPa，循环基数N710=，疲劳曲线指数m=6。

）。