《机械设计》疲劳强度习题
机械设计课后习题答案及解析
3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限MPa 1801=-σ，取循环基数60105⨯=N ，9=m ，试求循环次数N分别为7 000、25 000、620 000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。
[解] MPa 6.373107105180936910111=⨯⨯⨯==--N N σσN MPa 3.324105.2105180946920112=⨯⨯⨯==--N N σσN MPa 0.227102.6105180956930113=⨯⨯⨯==--N N σσN 3-2已知材料的力学性能为MPa 260=s σ，MPa 1701=-σ，2.0=σΦ，试绘制此材料的简化的等寿命寿命曲线。
[解] )170,0('A )0,260(C 012σσσΦσ-=- σΦσσ+=∴-121MPa 33.2832.0117021210=+⨯=+=∴-σΦσσ得)233.283,233.283(D '，即)67.141,67.141(D '根据点)170,0('A ，)0,260(C ，)67.141,67.141(D '按比例绘制该材料的极限应力图如下图所示3-4 圆轴轴肩处的尺寸为：D =72mm ，d =62mm ，r =3mm 。
如用题3-2中的材料，设其强度极限σB =420MPa ，精车，弯曲，βq =1，试绘制此零件的简化等寿命疲劳曲线。
[解] 因2.14554==d D ，067.0453==d r ，查附表3-2，插值得88.1=ασ，查附图3-1得78.0≈σq ，将所查值代入公式，即()()69.1188.178.0111k =-⨯+=-α+=σσσq查附图3-2，得75.0=σε；按精车加工工艺，查附图3-4，得91.0=σβ，已知1=q β，则35.211191.0175.069.1111k =⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=q σσσσββεK ()()()35.267.141,67.141,0,260,35.2170,0D C A ∴根据()()()29.60,67.141,0,260,34.72,0D C A 按比例绘出该零件的极限应力线图如下图3-5 如题3-4中危险截面上的平均应力MPa 20m =σ，应力幅MPa 20a =σ，试分别按①C r =②C σ=m ，求出该截面的计算安全系数ca S 。
第三章疲劳强度计算练习题
第三章机械零件的疲劳强度设计一、选择题3－1 45钢的持久疲劳极限σ-1＝270MPa,，设疲劳曲线方程的幂指数m=9，应力循环基数N0=5×106次，当实际应力循环次数N=104次时，有限寿命疲劳极限为____________MPa。
（1）539 （2）135 （3）175 （4）4173－2 有一根阶梯轴，用45钢制造，截面变化处过渡圆角的疲劳缺口系数Kσ=1.58，表面状态系数β＝0.28，尺寸系数εσ＝0.68，则其疲劳强度综合影响系数KσD=____________。
（1）0.35 （2）0.88 （3）1.14 （4）2.833－3 形状、尺寸、结构和工作条件相同的零件，采用下列不同材料制造：a）HT200；b）35钢；c）40CrNi钢。
其中设计零件的疲劳缺口系数最大和最小的分别是____________。
（1）a）和b）（2）c）和a）（3）b）和c）（4）b）和a）（5）a）和c）（6）c）和b）3－4 零件的截面形状一定，如绝对尺寸（横截面尺寸）增大，疲劳强度将随之____________。
（1）增高（2）不变（3）降低3－5 零件的形状、尺寸、结果相同时，磨削加工的零件与精车加工相比，其疲劳强度____________。
（1）较高（2）较低（3）相同3－6 零件表面经淬火、渗氮、喷丸、滚子碾压等处理后，其疲劳强度____________。
（1）增高（2）降低（3）不变（4）增高或降低视处理方法而定3－7 影响零件疲劳强度的综合影响系数KσD或KτD与____________等因素有关。
（1）零件的应力集中、加工方法、过载（2）零件的应力循环特性、应力集中、加载状态（3）零件的表面状态、绝对尺寸、应力集中（4）零件的材料、热处理方法、绝对尺寸。
3－8 已知设计零件的疲劳缺口系数Kσ=1.3、尺寸系数εσ＝0.9、表面状态系数βσ＝0.8。
则疲劳强度综合影响系数KσD为____________。
机械设计练习题_(6)
1、为什么轮齿的弯曲疲劳裂纹首先发生在齿根受拉伸一侧？解题要点：（1）齿根弯曲疲劳强度计算时，将轮齿视为悬臂梁，受载荷后齿根处产生的弯曲应力最大。
（2）齿根过渡圆角处尺寸发生急剧变化，又由于沿齿宽方向留下加工刀痕产生应力集中。
（3）在反复变应力的作用下，由于齿轮材料对拉应力敏感，故疲劳裂纹首先发生在齿根受拉伸一侧。
2、有一闭式齿轮传动，满载工作几个月后，发现硬度为200~240HBS 的齿轮工作表面上出现小的凹坑。
试问：（1）这是什么现象？（2）如何判断该齿轮是否可以继续使用？（3）应采取什么措施？解题要点：（1）已开始产生齿面疲劳点蚀，但因“出现小的凹坑”，故属于早期点蚀。
（2）若早期点蚀不再发展成破坏性点蚀，该齿轮仍可继续使用。
（3）采用高粘度的润滑油或加极压添加剂于没中，均可提高齿轮的抗疲劳点蚀的能力。
3、一对齿轮传动，如何判断大、小齿轮中哪个齿面不易产生疲劳点蚀？哪个轮齿不易产生弯曲疲劳折断？并简述其理由。
解题要点：（1） 大、小齿轮的材料与热处理硬度及循环次数N 不等，通常21HP HP σσ>， 而21H H σσ=，故小齿轮齿面接触强度较高，则不易出现疲劳点蚀。
（2）比较大、小齿轮的111Sa Fa FP Y Y σ与222Sa Fa FP Y Y σ，若111Sa Fa FP Y Y σ<222Sa Fa FP Y Y σ，则表明小齿的弯曲疲劳强底低于大齿轮，易产生弯曲疲劳折断；反之亦然。
4、图为两级斜齿圆柱齿轮减速器，已知条件如图所示。
试问： （1） 低速级斜齿轮的螺旋线方向应如何选择才能使中间 轴Ⅱ上两齿轮所受的轴向力相反？（2） 低速级小齿轮的螺旋角β2应取多大值，才能使 轴Ⅱ轴上轴向力相互抵？解题要点：（1）轴Ⅱ上小齿轮为左旋；Ⅲ轴上大齿轮为左旋。
（2）若要求Ⅱ轴上轮1、2的轴向力能互相抵消，则必须满足下式： F a1=F a2即 12122211t a n t a n ,t a n t a nββββt t t t F F F F == 由中间轴的力矩平衡，得222211dF d F t t = 则 1121211212t a n c o s /513cos /175tan tan tan ββββββ⨯⨯===d d F F t t 得1438.015sin 513175sin 2=︒⨯⨯=β 则 2161827.82'''︒=︒=β5、今有两对斜齿圆柱齿轮传动，主动轴传递的功率P 1=13kW ，n 1=200r/min ，齿轮的法面模数m n =4mm ，齿数z 1=60均相同，仅螺旋角分别为9°与18°。
机械设计机械零件的强度习题
零件的强度一、选择与填空1. 结构尺寸相同的零件分别采用HT200、35钢和40CrNi 钢制造，其中有效应力集中系数最大的是40CrNi ，最小的是HT200零件。
2. 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 （3） 。
（1）增高 （2）不变 （3）降低3. 机械零件受载时，在 几何不连续 (或零件结构形状及尺寸突变)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 。
4.在载荷和几何形状相同情况下，钢制零件间的接触应力 大 铸铁零件间的接触应力 小 。
5. 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 （1） 。
1）相等 （2） 不相等 （3） 是否相等与材料和集合尺寸有关二、分析与思考题1. 材料的低周疲劳和高周疲劳在本质上有何区别？二者对应的循环次数分界线通常取为多少？2. 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？并确定应力循环`特性r 的大小或范围。
3． 试举例说明什么零件的疲劳破坏属于低周疲劳破坏？什么零件的疲劳破坏属于低周疲劳破坏？4. 弯曲疲劳极限的综合影响系数的含义是什么？它与哪些因素有关？它对零件的疲劳强度和静强度各有什么影响？5. 零件的极限应力线图与材料试件的极限应力线图有和区别？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是相同的？为什么？6．在材料的极限应力线图中，ςφ的几何含义是什么？它与材料的强度高低有何关系？7． 试说明承受循环变应力的机械零件，在什么条件下可按静强度条件计算？在什么条件下需按疲劳强度条件计算？8．影响机械零件疲劳强度的主要因素有哪些？提高机械零件疲劳强度的措施有哪些？(a) (b) (c)。
机械设计(第八版)课后习题答案(最新_参考答案)
3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限MPa 1801=-σ，取循环基数60105⨯=N ，9=m ，试求循环次数N分别为7 000、25 000、620 000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。
[解] MPa 6.373107105180936910111=⨯⨯⨯==--N N σσN MPa 3.324105.2105180946920112=⨯⨯⨯==--N N σσN MPa 0.227102.6105180956930113=⨯⨯⨯==--N N σσN 3-2已知材料的力学性能为MPa 260=s σ，MPa 1701=-σ，2.0=σΦ，试绘制此材料的简化的等寿命寿命曲线。
[解] )170,0('A )0,260(C 012σσσΦσ-=-Θ σΦσσ+=∴-121MPa 33.2832.0117021210=+⨯=+=∴-σΦσσ得)233.283,233.283(D '，即)67.141,67.141(D '根据点)170,0('A ，)0,260(C ，)67.141,67.141(D '按比例绘制该材料的极限应力图如下图所示3-4 圆轴轴肩处的尺寸为：D =72mm ，d =62mm ，r =3mm 。
如用题3-2中的材料，设其强度极限σB =420MPa ，精车，弯曲，βq =1，试绘制此零件的简化等寿命疲劳曲线。
[解] 因2.14554==d D，067.0453==d r ，查附表3-2，插值得88.1=ασ，查附图3-1得78.0≈σq ，将所查值代入公式，即()()69.1188.178.0111k =-⨯+=-α+=σσσq查附图3-2，得75.0=σε；按精车加工工艺，查附图3-4，得91.0=σβ，已知1=q β，则35.211191.0175.069.1111k =⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=q σσσσββεK ()()()35.267.141,67.141,0,260,35.2170,0D C A ∴根据()()()29.60,67.141,0,260,34.72,0D C A 按比例绘出该零件的极限应力线图如下图3-5 如题3-4中危险截面上的平均应力MPa 20m =σ，应力幅MPa 20a =σ，试分别按①C r =②C σ=m ，求出该截面的计算安全系数ca S 。
第三章疲劳强度计算练习题dayin
第三章机械零件的疲劳强度设计三、设计计算题3－47 如图所示某旋转轴受径向载荷F=12kN作用，已知跨距L=1.6m，直径d=55mm，轴的角速度为ω，求中间截面上A点的应力随时间变化的表达式，并求A点的σmax、σmin、σa和σm。
3－48 一内燃机中的活塞连杆，当气缸发火时，此连杆受压应力σmax=－150MPa，当气缸进气开始时，连杆承受拉应力σmin=50MPa，试求：（1）该连杆的平均应力σm、应力幅σa 和应力比r；（2）绘出连杆的应力随时间而变化的简图。
3－49 一转动轴如图所示，轴上受有轴向力F a=1800N，径向力F r=5400N，支点间的距离L=320mm，轴是等截面的，直径d=45mm。
试求该轴危险截面上的循环变应力的σmax、σmin、σm、σa和r。
题3－49图题3－50图3－50 某一转轴的局部结构如图所示，轴的材料为Q235普通碳钢，精车制成。
若已知直径D=120mm，d=110mm，圆角半径r=5mm，材料的力学性能为：σb=450MPa，σs=220MPa，试求截面变化处的疲劳强度综合影响系数KσD和KτD。
3－51 由脆性材料制成的受弯平板的平面尺寸如图所示，板厚30mm。
A、B两处各有一个直径5mm的穿透小孔，弯矩M=20kN·m。
试分别计算Ⅰ、Ⅱ两截面上的最大应力值。
疲劳缺口系数查题3－53附图。
3－52 一转轴的各段尺寸及其受载情况如图所示。
所有圆角半径均为r=3mm。
试分别计算Ⅰ—Ⅰ至Ⅶ—Ⅶ各截面上的最大弯曲应力的名义值和实际值。
疲劳缺口系数查题3－53附图。
题3－51图题3－52图3－53 用高强度碳钢制成的构件的平面尺寸如图所示，厚8mm，受拉力F=50kN。
该构件的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ截面上分别有φ15mm的圆孔、R7.5mm的半圆缺口和R7.5mm的圆角。
试分别计算这三个截面上的最大应力。
题3－53附图附注：这三种结构的疲劳缺口系数值可从上图曲线中查得。
机械设计课后习题-答案
第三章 机械零件的强度p45习题答案3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限MPa 1801=-σ，取循环基数60105⨯=N ，9=m ，试求循环次数N分别为7 000、25 000、620 000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。
[解] MPa 6.373107105180936910111=⨯⨯⨯==--N N σσN MPa 3.324105.2105180946920112=⨯⨯⨯==--N N σσN MPa 0.227102.6105180956930113=⨯⨯⨯==--N N σσN 3-2已知材料的力学性能为MPa 260=s σ，MPa 1701=-σ，2.0=σΦ，试绘制此材料的简化的等寿命寿命曲线。
[解] )170,0('A )0,260(C 012σσσΦσ-=- σΦσσ+=∴-121MPa 33.2832.0117021210=+⨯=+=∴-σΦσσ得)233.283,233.283(D '，即)67.141,67.141(D '根据点)170,0('A ，)0,260(C ，)67.141,67.141(D '按比例绘制该材料的极限应力图如下图所示3-4 圆轴轴肩处的尺寸为：D =72mm ，d =62mm ，r =3mm 。
如用题3-2中的材料，设其强度极限σB =420MPa ，精车，弯曲，βq =1，试绘制此零件的简化等寿命疲劳曲线。
[解] 因2.14554==d D ，067.0453==d r ，查附表3-2，插值得88.1=ασ，查附图3-1得78.0≈σq ，将所查值代入公式，即()()69.1188.178.0111k =-⨯+=-α+=σσσq查附图3-2，得75.0=σε；按精车加工工艺，查附图3-4，得91.0=σβ，已知1=q β，则35.211191.0175.069.1111k =⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=qσσσσββεK ()()()35.267.141,67.141,0,260,35.2170,0D C A ∴ 根据()()()29.60,67.141,0,260,34.72,0D C A 按比例绘出该零件的极限应力线图如下图3-5 如题3-4中危险截面上的平均应力MPa 20m =σ，应力幅MPa 20a =σ，试分别按①C r =②C σ=m ，求出该截面的计算安全系数ca S 。
机械设计习题集(3)
第1章机械设计概论思考题1. 什么是部件什么是零件什么是构件什么是通用零件什么是专用零件机械设计课程研究的是哪类零件从哪几个方面来研究这类零件2. 机械设计应满足哪些基本要求机械零件设计应满足哪些基本要求3. 机械设计的一般步骤是怎样的第2章机械零件的工作能力和计算准则一、填空题1. 在压力作用下，以点、线相接触的两物体在接触处产生的应力称为应力。
2. 零件在变应力作用下的强度计算属于强度计算，它不同于静强度计算。
3. 零件的计算载荷与名义载荷的关系是。
4. 零件的名义载荷是指载荷。
5. 零件的实际载荷与计算载荷的差异对零件的强度影响，将在中考虑。
二、简答与思考题1. 解释下列名词：静载荷、变载荷、稳定循环变载荷、动载荷、工作载荷、额定载荷、计算载荷、静应力、变应力、疲劳及疲劳极限。
静载荷是否一定产生静应力变载荷是否一定产生变应力2. 什么是变应力的循环特性r对于静应力、脉动循环变应力和对称循环变应力，其r值各等于多少3. 在一定的循环特性r下工作的金属试件，其应力循环次数与疲劳极限之间有怎样的内在联系怎样区分试件的无限工作寿命和有限工作寿命怎样计算在有限寿命下工作的试件的疲劳极限4. 两个曲面形状的金属零件相互压紧，其表面接触应力的大小由哪些因素确定如果这两个零件的材料、尺寸都不同，其相互接触的各点上彼此的接触应力值是否相等三、计算题1. 图示为对心直动滚子从动件凸轮机构。
从动件顶端承受压力F=12kN。
当压力角α达到最大值αmax=250时，相应的凸轮轮廓在接触点上的曲率半径为R=75mm。
已知：滚子半径r=15mm，凸轮与滚子的宽度b=20mm；两者材料的弹性模量和泊松比均为E=×105Mpa和μ=；许用接触应力[σ]H=1500Mpa。
试校核凸轮与滚子的表面接触强度。
题1图第3章机械零件的疲劳强度一、简答题1.已知某零件的简化极限应力图及其危险剖面上的σm、σa工作应力点M（σm，σa），如图示，当其应力变化规律按σm=C（常数）变化时，在图中找出相应的极限应力点，并计算其安全系数。
机械设计练习题_(6)
1、为什么轮齿的弯曲疲劳裂纹首先发生在齿根受拉伸一侧解题要点：（1）齿根弯曲疲劳强度计算时，将轮齿视为悬臂梁，受载荷后齿根处产生的弯曲应力最大。
（2）齿根过渡圆角处尺寸发生急剧变化，又由于沿齿宽方向留下加工刀痕产生应力集中。
（3）在反复变应力的作用下，由于齿轮材料对拉应力敏感，故疲劳裂纹首先发生在齿根受拉伸一侧。
2、有一闭式齿轮传动，满载工作几个月后，发现硬度为200~240HBS 的齿轮工作表面上出现小的凹坑。
试问：（1）这是什么现象（2）如何判断该齿轮是否可以继续使用（3）应采取什么措施解题要点：（1）已开始产生齿面疲劳点蚀，但因“出现小的凹坑”，故属于早期点蚀。
（2）若早期点蚀不再发展成破坏性点蚀，该齿轮仍可继续使用。
（3）采用高粘度的润滑油或加极压添加剂于没中，均可提高齿轮的抗疲劳点蚀的能力。
3、一对齿轮传动，如何判断大、小齿轮中哪个齿面不易产生疲劳点蚀哪个轮齿不易产生弯曲疲劳折断并简述其理由。
解题要点：（1） 大、小齿轮的材料与热处理硬度及循环次数N 不等，通常21HP HP σσ>， 而21H H σσ=，故小齿轮齿面接触强度较高，则不易出现疲劳点蚀。
（2）比较大、小齿轮的111Sa Fa FP Y Y σ与222Sa Fa FP Y Y σ，若111Sa Fa FP Y Y σ<222Sa Fa FP Y Y σ，则表明小齿的弯曲疲劳强底低于大齿轮，易产生弯曲疲劳折断；反之亦然。
4、图为两级斜齿圆柱齿轮减速器，已知条件如图所示。
试问： （1） 低速级斜齿轮的螺旋线方向应如何选择才能使中间轴Ⅱ上两齿轮所受的轴向力相反（2） 低速级小齿轮的螺旋角β2应取多大值，才能使 轴Ⅱ轴上轴向力相互抵 解题要点：（1）轴Ⅱ上小齿轮为左旋；Ⅲ轴上大齿轮为左旋。
（2）若要求Ⅱ轴上轮1、2的轴向力能互相抵消，则必须满足下式： F a1=F a2即 12122211tan tan ,tan tan ββββt t t t F F F F == 由中间轴的力矩平衡，得222211d F d F t t = 则 1121211212tan cos /513cos /175tan tan tan ββββββ⨯⨯===d d F F t t 得1438.015sin 513175sin 2=︒⨯⨯=β 则 2161827.82'''︒=︒=β5、今有两对斜齿圆柱齿轮传动，主动轴传递的功率P 1=13kW ，n 1=200r/min ，齿轮的法面模数m n =4mm ，齿数z 1=60均相同，仅螺旋角分别为9°与18°。
机械设计复习题答案
K (σ + σ )ca第三章机械零件的疲劳强度设计3－39 试推导出 σmin ＝常数或 σm ＝常数时安全系数的计算公式，并比较 r ＝常数和上述两种情况下安全系数计算公式的区别（可代入一些具体数字进行比较）3－65 一钢制零件，工作应力为：σmax =250MP a ，σmin =－50MP a 。
零件的疲劳强度综合 影 响 系 数 K σ=1.35 ， 材 料 的 力 学 性 能 为 σb =630MP a ， σs =455MP a ， σ-1=285MP a ， σ0=510MP a 。
若 许 用 安 全 系 数 对 变 应 力 取 [S σ]=1.3、对静应力取[S σ]＇=1.5，并按无限寿命 考虑，试分别用解析法和图解法校核该零件的安全系数。
（σa =150MP a ，σm =100MP a ，ψσ=0.1176） 第一种情况：r=CS =caσ-1K σ + ϕ σσ a σm= 1.33 >[S σ]安全第二种情况：σm =CS = σ -1 + ( K σ - ϕσ )σm = 1.21 <[S ]σ σam不安全第三种情况：σmin =CS = ca 2σ + ( K - ϕ )σ-1 σ σ min ( K + ϕ )(2σ + σ σ σ a min)= 1.39安全第四章摩擦、磨损及润滑概述二、分析与思考题1 按照摩擦机理分，磨损有哪几种基本类型？它们各有什么主要特点？2 机械零件的磨损过程分为哪三个阶段？在设计使用时，在设计或使用机器时如何要 求以延长零件的寿命？3 获得流体动力润滑的必要条件是什么？4 润滑剂的作用是什么？常用润滑剂有哪几种？l 2第五章 螺纹联接和螺旋传动三、计算题1、 如图示高压容器螺纹联接 的 a ）、b ）、c ）三种方案，问哪 种比较合理？并说明其它方案为什么不合理。
解答：图（b ）比较合理。
图(a)螺纹联接布置太少，两螺纹间矩太大，对于高压熔器很难保证密封性要求；图(c)螺纹联接太多，两螺纹间矩太小，不够扳手的活动空间，没法拧紧和放松。
机械设计习题
第三章 机械零件的强度一、 名词解释1、循环特性r 、对称循环、脉动循环2、静强度、疲劳强度、高周疲劳、低周疲劳、N -σ曲线、等寿命曲线（极限应力线图）3、寿命系数K N 、循环基数、单向稳定变应力、单向不稳定变应力、双向稳定变应力、设计安全系数、计算安全系数二、选择题1、若传动轴作正、反向转动，则轴上某点的扭转应力（剪应力）可按 处理。
A 、脉动循环B 、对称循环C 、静止不变D 、以上都不是2、以下四种叙述中， 是正确的。
A 、变应力只能由变载荷产生B 、静载荷不能产生变应力C 、变应力是由静载荷产生的D 、变应力由变载荷产生，也可能由静载荷产生3、变应力特性可用max σ、min σ、a σ、m σ、r 中五个参数的任意 个来描述。
A 、一个B 、两个C 、三个D 、四个4、零件的截面形状一定，如绝对尺寸(横截面尺寸)增大，疲劳强度将随之_____。
A 、 增高B 、 不变C 、 降低D 、不确定5、零件的材料、形状，尺寸，结构相同时，磨削加工的零件与精车加工相比，其疲劳强度______。
A 、 较高B 、 较低C 、 相同6、零件的表面经淬火，渗氮，喷丸，滚子碾压等处理后，其疲劳强度_______。
A 、 增高B 、 降低C 、 不变D 、 增高或降低视处理方法而定三、问答题1、在N -σ曲线上指出静强度、低周疲劳和高周疲劳区及有限寿命疲劳阶段和无限寿命疲劳阶段。
2、弯曲疲劳极限的综合影响系数K σ的含义是什么?它与哪些因素有关?它对零件的疲劳强度和静强度各有何影响?四、计算题1、一零件用合金钢制造，已知材料的弯曲疲劳极限的综合影响系数K σ=1.6，MPa MPa MPa MPa O S B 746,485,800,10001====-σσσσ，试绘制该零件的简化极限应力限图。
若测得零件的工作应力MPa MPa 50,350min max ==σσ，当（1）r=C,(2)C m =σ时, 分别用计算法和图解法求该零件的计算安全系数S ca 。
机械设计习题及答案
1. 下图为某零件的许用极限应力图，A ’G ’C 为疲劳极限曲线，M 为工作应力点，下列3种情况下的极限应力点分别为：1）应力比r 为常数时，（ ）点。
2）m σ为常数时，（ ）点。
3）min σ为常数时，（ ）点。
2.如一零件的应力比r=0.6，a σ =80MPa ，则此时的m σ=（ ），m i n σ=（ ），m a x σ=（ ）。
3.某零件的s σ =500MPa ，1σ- =220MPa ，工作应力m σ =300MPa ，a σ =100MPa ，工作点位于塑性安全区，则该零件的安全系数为： A.1.78 B.5.0 C.1.25 D.1.674.某受稳定弯曲变应力作用的轴类零件，最大工作应力max σ =400MPa ，最小工作应力min σ =-100MPa 。
已知材料的对称循环疲劳极限1σ- =450MPa ，脉动循环疲劳极限0σ =700MPa ，屈服极限为s σ =800MPa 。
1）试绘出材料的极限应力图。
2）在极限应力图中表明工作应力点M ，以及极限应力点M1。
3）说明该零件可能的失效形式。
题一、图示为一气缸螺栓联接预紧时的受力—变形图。
当螺栓再承受F=1000~2000N 的工作载荷时，试求：螺栓总拉力F2应如何变化，其最大拉力和最小拉力为多少？ 螺栓受拉应力循环特性系数是多少？题二、图示为一托架的边板用6个铰制孔用螺栓与相邻机架联接，托架受一个大小为60kN 的载荷FQ 作用，试问哪个螺栓受力最大？题三.图示钢板用两只普通螺栓联接,已知横向工作载荷为R ，接合面之间的摩擦系数f =0.15,为使联接可靠，取防滑系数K s =1.2，则每个螺栓需要的预紧力F 0为 。
A.0.5R B.R C.2R D.4R题四. 受轴向力的紧螺栓联接，已知螺栓刚度b C =60.410⨯N/mm ，被联接件的刚度m C =61.610⨯N/mm ，螺栓所受的预紧力0F =8000N ，螺栓所受的工作拉力F =4000N ，求螺栓所受的总拉力2F 和残余预紧力1F 分别为多少？题五、如图所示为螺栓联接结构，当工作载荷F=5000N 加在下端后，在结合面A 处，仍要求一定的剩余预紧力，其大小为1.4F ，设材料的许用拉应力为200MPa ，R/2 R/2R求螺栓危险截面直径？一双线螺纹副，螺距为4mm，则螺杆相对螺母转过一圈时，它们沿轴向相对位移的距离应为（）。
机械设计习题集第1-5章
机械设计课程习题集（填空、简答、计算题部分）（第一章~第五章）第一章 机械设计概论 填空题1-1 大多数机器都由( )、( )、( )三部分组成。
1-2 机械设计课程研究的对象是( )，研究的目的是( )。
1-3 进行机器设计时，除了要满足使用和经济方面的要求外，还要满足( )和( )方面的要求。
问答题1-4 写出下列标准代号的中文名称：GB JB ISO1-5 解释下列名词：零件构件通用零件专用零件1-6 简述机器和机械零件的设计过程。
1-7 简述机械零件标准化、系列化和通用化的意义。
1-8 机械零件有哪些主要的失效形式？1-9 设计机械零件时应满足哪些基本要求？第二章 机械零件的工作能力和计算准则选择题2-1 限制齿轮传动中齿轮的接触宽度是为了提高齿轮的( )。
A 硬度B 强度C 刚度D 工艺性2-2 因为钢材的种类和热处A -1B 0C 0.5D 12-4 改变轴的支承位置时，轴的刚度( )。
A 增大B 减小C 不变D 可能增大也可能减小2-5 增大零件的刚度，其抗冲击的能力( )。
A 增大B 减小C 不变D 不一定2-6 圆柱与圆柱间的接触应力σH 与所受载荷F 的关系是( )。
A F H ∝σB 2/1F H ∝σC 3/1F H ∝σD 理对弹性模量影响甚小，欲采用合金钢和热处理来提高零件的( )并无实效。
A 硬度B 强度C 刚度D 工艺性2-3 静应力的循环特性r=( )。
4/1F H ∝σ填空题2-7 稳定循环变应力的三种基本形式是( )、()ττ和( )。
2-8 有一传动轴的应力谱如图所示。
则其应力幅a τ=( )、平均应力m τ=( )、循环特性r =( )。
2-9 低副连接的零件的连接表面产生的应力称为( )，高副连接的零件的连接表面产生的应力称为( )。
2-10 零件发生的( )现象称为振动。
2-11 零件或系统在规定的时间内和规定的条件下能正常工作的概率称为( )。
2-12 在轴的直径有突变处会产生( )，增大( )和增加( )都使之减小。
机械设计(第八版)课后习题答案及解析(最新_参考答案及解析)
3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限MPa 1801=-σ，取循环基数60105⨯=N ，9=m ，试求循环次数N 分别为7 000、25 000、620 000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。
[解] MPa 6.373107105180936910111=⨯⨯⨯==--N N σσN MPa 3.324105.2105180946920112=⨯⨯⨯==--N N σσN MPa 0.227102.6105180956930113=⨯⨯⨯==--N N σσN 3-2已知材料的力学性能为MPa 260=s σ，MPa 1701=-σ，2.0=σΦ，试绘制此材料的简化的等寿命寿命曲线。
[解] )170,0('A )0,260(C 012σσσΦσ-=- σΦσσ+=∴-121MPa 33.2832.0117021210=+⨯=+=∴-σΦσσ得)233.283,233.283(D '，即)67.141,67.141(D '根据点)170,0('A ，)0,260(C ，)67.141,67.141(D '按比例绘制该材料的极限应力图如下图所示3-4 圆轴轴肩处的尺寸为：D =72mm ，d =62mm ，r =3mm 。
如用题3-2中的材料，设其强度极限σB =420MPa ，精车，弯曲，βq =1，试绘制此零件的简化等寿命疲劳曲线。
[解] 因2.14554==d D ，067.0453==d r ，查附表3-2，插值得88.1=ασ，查附图3-1得78.0≈σq ，将所查值代入公式，即()()69.1188.178.0111k =-⨯+=-α+=σσσq查附图3-2，得75.0=σε；按精车加工工艺，查附图3-4，得91.0=σβ，已知1=q β，则35.211191.0175.069.1111k =⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=q σσσσββεK ()()()35.267.141,67.141,0,260,35.2170,0D C A ∴根据()()()29.60,67.141,0,260,34.72,0D C A 按比例绘出该零件的极限应力线图如下图3-5 如题3-4中危险截面上的平均应力MPa 20m =σ，应力幅MPa 20a =σ，试分别按①C r =②C σ=m ，求出该截面的计算安全系数ca S 。
机械设计考试习题
机械设计总论一.判断1. 凡零件只要承受静载荷，则都产生静应力。
F2. 当零件的尺寸由刚度条件决定时，为了提高零件的刚度，可选用高强度合金钢制造。
F3. 机械零件在工作中发生失效，即意味着该零件一定产生了破坏。
F4. 在变应力中，当r=-1 时，c m=0 ,c a= c max。
T5. 在变应力中，当r=C （常数）时，c a/c m时随时间变化的。
F6. 润滑油的粘度与温度有关，且粘度随温度的升高而增大。
F7. 某截面形状一定的零件，当其尺寸增大时，其疲劳极限值将随之降低。
T8. 对于理论上为线接触的两接触面处的接触应力c H与法向外载荷F成线性关心。
F9. 机械零件设计计算中最基本的设计准则时强度准则。
T10. 工业用润滑油的粘度会因为温度的升高而降低。
T11•钢的强敌极限愈高，对应力集中愈敏感。
T12.变应力时由变载荷产生，也可能由静载荷产生。
T二.单项选择题1 •零件表面经淬火、渗氮、喷丸、滚子碾压等处理后，其疲劳强度|提高2. 某钢制零件材料的对称循环弯曲疲劳极限c -1=300MPa ,若疲劳曲线指数m=9 ,应力循环基数N0=10A7 ,当该零件工作的实际应力循环次数N=10A5时，则按有限寿命计算，对应于N的疲劳极限为| 500彳MPa。
3•零件的形状、尺寸、结构相同时，磨削加工的零件与精车加工相比，其疲劳强度较高。
4. 变应力特性可用c max、c min、c m、r这五个参数中的任意两个来描述。
5. 在图示零件的极限应力简图中，如工作应力点M所在的7. 零件的截面形状一定，当绝对尺寸（横截面尺寸）增大时，其疲劳极限值将随之降低。
&两相对滑动的接触表面，依靠吸附的油膜进行润滑的摩擦状态称为|边界摩擦|。
9. 两摩擦表面被一层液体隔开，摩擦性质取决于液体内部分子间粘性阻力的摩擦状态称为|液体摩擦。
10. 某四个结构及性能相同的零件甲、乙、丙、丁，若承受最大应力c max的值相等，而应力循环特性分别为+1、0> -0.5、-1，则其中|丁最易发生失效的零件是丁。
机械设计课后习题答案
第三章 机械零件的强度 p45习题答案3-1 某材料的对称循环弯曲疲劳极限σ1 180MPa ，取循环基数 N 0 5 106，m 9 ，试求循环次数 N 分别为7 000 、 25 000、620 000 次时的有限寿命弯曲疲劳极限。
σs 260MPa ，σ1 170MPa ，Φσ 0.2 ，试绘制此材料的简化的等寿命寿命曲线。
[解 ] A '(0,170)C(260,0)得D '(283.332,283.332)，即 D '(141.67,141 .67)根据点 A '(0,170) ， C (260,0) ， D '(141.67,141.67) 按比例绘制该材料的极限应力图如下图所示3-4 圆轴轴肩处的尺寸为： D=72mm ，d=62mm ，r=3mm 。
如用题 3-2 中的材料，设其强度极限σB=420MPa ，精 车，弯曲， βq =1，试绘制此零件的简化等寿命疲劳曲线。
D54 r 3 ［解］ 因D54 1.2， r 3 0.067 ，查附表 3-2，插值得σ1.88 ，查附图 3-1 得q σ0.78 ，将所查d45 d 45σσ值代入公式，即查附图 3-2，得 εσ 0.75 ；按精车加工工艺，查附图 3-4，得 βσ 0.91，已知 βq 1，则 根据 A 0,72.34 ,C 260,0 ,D 141.67,60.29 按比例绘出该零件的极限应力线图如下图3-5 如题 3-4 中危险截面上的平均应力 σm 20MPa ，应力幅 σa 20MPa ，试分别按① r C ② σm C ，求 出该截面的计算安全系数 S ca 。
［解］ 由题 3-4可知 σ-1 170MPa, σs 260MPa, Φσ 0.2,K σ 2.35（ 1） r C 工作应力点在疲劳强度区，根据变应力的循环特性不变公式，其计算安全系数 （ 2） σm C工作应力点在疲劳强度区，根据变应力的平均应力不变公式，其计算安全系数3-2 已知材料的力学性能为 [解 ]σ1N 15 1067 103180 373.6MPa第五章螺纹连接和螺旋传动p101习题答案5-1 分析比较普通螺纹、管螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹的特点，各举一例说明它们的应用5-2 将承受轴向变载荷的联接螺栓的光杆部分做得细些有什么好处？答：可以减小螺栓的刚度，从而提高螺栓联接的强度。
机械设计习题3
第三章机械零件的疲劳强度设计一、选择题3－1 45钢的持久疲劳极限σ-1＝270MPa,，设疲劳曲线方程的幂指数m=9，应力循环基数N0=5×106次，当实际应力循环次数N=104次时，有限寿命疲劳极限为____________MPa。
（1）539 （2）135 （3）175 （4）4173－2 有一根阶梯轴，用45钢制造，截面变化处过渡圆角的疲劳缺口系数Kσ=1.58，表面状态系数β＝0.28，尺寸系数εσ＝0.68，则其疲劳强度综合影响系数KσD=____________。
（1）0.35 （2）0.88 （3）1.14 （4）2.833－3 形状、尺寸、结构和工作条件相同的零件，采用下列不同材料制造：a）HT200；b）35钢；c）40CrNi钢。
其中设计零件的疲劳缺口系数最大和最小的分别是____________。
（1）a）和b）（2）c）和a）（3）b）和c）（4）b）和a）（5）a）和c）（6）c）和b）3－4 零件的截面形状一定，如绝对尺寸（横截面尺寸）增大，疲劳强度将随之____________。
（1）增高（2）不变（3）降低3－5 零件的形状、尺寸、结果相同时，磨削加工的零件与精车加工相比，其疲劳强度____________。
（1）较高（2）较低（3）相同3－6 零件表面经淬火、渗氮、喷丸、滚子碾压等处理后，其疲劳强度____________。
（1）增高（2）降低（3）不变（4）增高或降低视处理方法而定3－7 影响零件疲劳强度的综合影响系数KσD或KτD与____________等因素有关。
（1）零件的应力集中、加工方法、过载（2）零件的应力循环特性、应力集中、加载状态（3）零件的表面状态、绝对尺寸、应力集中（4）零件的材料、热处理方法、绝对尺寸。
3－8 已知设计零件的疲劳缺口系数Kσ=1.3、尺寸系数εσ＝0.9、表面状态系数βσ＝0.8。
则疲劳强度综合影响系数KσD为____________。
机械设计习题
3-1．45钢的持久疲劳极限 -1=270Mpa，设疲劳曲线方程的幂指数 m=9，应 力循环基数N0=5×106次，当实际应力循环次数N=104次时，有限寿命疲劳极 限为 1 Mpa。 （1）539； （2）135； （3）175； （4）417； 3 -2 ． 零 件 表 面 经 淬 火 、 渗 氮 、 喷 丸 、 滚 子 碾 压 等 处 理 后 ， 其 疲1 劳强 度 。 （1）增高 （2）降低 （3）不变 （4）增高或降低视处理方法而定
N
M(m,a ) G
135
0
C
m
3-2 机械零件的疲劳强度计算
3-8．在图示零件的极限应力简图上，M为零件的工作应力点，若加载于零件
的过程中保持最小应力min为常数。则该零件的极限应力点应为 2 （1）M1；（2）M2；（3）M3（4）M4；
a A
。
M4
M1 M2
M3 G
M 45 45
min 100 1 r 0.25 max 400 4
100 0 -150 -400 a t
a
m
0
t
＋ 0
m
= 稳定循环变应力 t
R=－1对称循环
R=＋1静应力
3-1 材料的疲劳特性
例4 如图示旋转轴，求截面A上max、min、a、m 及 r。
3-2 3 -15 机械零件的疲劳强度计算 ． 若 材 料 疲 劳 曲 线 方 程 的 幂 指 数 m=9 ， 则 以 对 称 循 环 应 力
1=400Mpa 作用于零件 n1=105 次所造成的疲劳损伤， 相当于
2=
1
Mpa作用于零件n2=104次所造成的疲劳损伤。