第3章机械零件强度习题
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____________。
濮良贵机械设计第九版课后 习题答案.(DOC)
取 ⑩由弯曲强度确定的最大转矩
（4）齿轮传动的功率 取由接触强度和弯曲强度确定的最大转矩中的最小值 即
第十一章 蜗杆传动 习题答案
11-1 试分析图11-26所示蜗杆传动中各轴的回转方向、蜗轮轮齿的螺旋 方向及蜗杆、蜗轮所受各力的作用位置及方向。
[解] 各轴的回转方向如下图所示，蜗轮2、4的轮齿螺旋线方向均为右 旋。蜗杆、蜗轮所受各力的作用位置及方向如下图
第十章 齿轮传动 习题答案
10-1 试分析图10-47所示的齿轮传动各齿轮所受的力（用受力图表示各 力的作用位置及方向）。
[解] 受力图如下图：
补充题：如图（b），已知标准锥齿轮，标准斜齿轮 ，若中间轴上两齿轮所受轴向力互相抵消，应为多少？并计算2、3齿轮
各分力大小。 [解] （1）齿轮2的轴向力：
[解] 螺栓组受到剪力F和转矩，设剪力F分在各个螺栓上的力为，转矩T 分在各个螺栓上的分力为
（a）中各螺栓轴线到螺栓组中心的距离为r，即r=125mm 由（a）图可知，最左的螺栓受力最大
（b）方案中
由（b）图可知，螺栓受力最大为
5-10
第六章 键、花键、无键连接和销连接 习题答案
6-3 在一直径的轴端，安装一钢制直齿圆柱齿轮（如下图），轮毂宽 度，工作时有轻微冲击。试确定平键的尺寸，并计算其允许传递的最大 扭矩。
⑤由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮 的接触疲劳强度极限。 ⑥齿数比 ⑦计算应力循环次数
⑧由图10-19取接触疲劳寿命系数 ⑨计算接触疲劳许用应力
取失效概率为，安全系数
2）计算 ①计算小齿轮分度圆直径，代入中较小值
②计算圆周速度
③计算尺宽
④计算尺宽与齿高之比
疲劳强度安全系数
（4）多数钢的疲劳曲线类似图3.2，当需作疲劳曲线， 可仿图3.2作出.
3.2.2 疲劳极限应力图
疲劳极限应力图用来表示材料在相同N和不 同的r下的疲劳极限。坐标：σm－ σa
1 塑性材料的极限应力图如 图3.6
2 脆性材料、低塑性材料的极限应力图如图3.7
简化疲劳极限应力图：
σ σ
σ0 σ0
3）疲劳断裂是疲劳损伤的积累，初期零件表 层形成微裂纹，随N的增大裂纹扩展，扩展到断截 面不足承受外载，发生断裂。
故变应力下，零件的极限应力既不能取材料的强 度极限也不能取屈服极限，应为疲劳极限。
影响疲劳断裂的主要因素：应力σ和应力循 环次数N。(疲劳曲线σ—N曲线）
3.2 疲劳曲线和疲劳极限应力图
图3.22 为一零件的规律性非稳定变应力直方图 假说：
在每一次应力作用下，零件寿命就要受到微 量的疲劳损伤，当疲劳损伤积累到一定程度达到 疲劳寿命极限时，便发生疲劳断裂。
线性疲劳损伤积累计算提出：
应力每循环一次，造成零件一次寿命损伤， 故其总寿命损伤率：
F N1 N 2 N n n Ni
受拉（压）、弯、扭时， i (或 i )Fi , v (或 v )Fv ,
1
1
对于接触强度，两圆柱体接触时， HiFi 2 , HvFv2
3.6.3 规律性非稳定变应力时安全系数的计算步骤
1 取等效应力 σV= σi非稳定变应力作用时间最长和（或）
起主要作用的应力。
并取 v 的应力幅 av 和平均应力 mv 相应地等于
σ σ
σ0 σ0
安全区
塑性失效区
σ
σσ
图 3.8 塑性材料简化疲劳极限应力图
σ σ
σ
机械设计精选题100例.
第三章 机械零件强度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K σ=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、某零件的工作应力变化如图所示，求最大应力σmax ,，最小应力σmin ，平均应，最小工作应力σmin =150MPa ，屈服极限σS 240MPa =，对称循环疲劳极限σ-=1180MPa ，脉动循环疲劳极限σ0=240MPa ，略去危险截面处应力集中系数等综合影响系数()K σD 的影响，试求：（1）等效系数ψσ值（2）安全系数S 值4、已知材料σ-=1260MPa ，σ0=360MPa ，K σσεβ=25.，σa 50MPa =，σm 40MPa =，r =常数，用图解法及计算法求安全系数S 。
注：简化疲劳极限线图采用折线图法。
5、某钢制零件,其σB560MPa=，σS280MPa=，σ-=1250MPa，σ=385MPa。
工作变应力σm a x =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。
6、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。
机械设计第三章
第三章机械零件的强度载荷及应力§3-1 材料的疲劳特性§3-2机械零件的疲劳强度计算§3-3机械零件的抗断裂强度§3-4机械零件的接触强度材料疲劳的两种类别材料的疲劳特性一、交变应力的描述σm ─平均应力；σa ─应力幅值σmax ─最大应力；σmin ─最小应力r ─应力比（循环特性）2minmax m σσσ+=2minmax a σσσ−=maxmin σσ=r 描述规律性的交变应力可有5个参数，但其中只有两个参数是独立的。
r = -1对称循环应力r =0脉动循环应力r =1静应力疲劳曲线材料的疲劳特性机械零件的疲劳大多发生在σ－N 曲线的CD 段，可用下式描述：)(D C m rN N N N C N ≤≤= σ)D r rN N N >=∞ （σσD 点以后的疲劳曲线呈一水平线，代表着无限寿命区其方程为：由于N D 很大，所以在作疲劳试验时，常规定一个循环次数N 0(称为循环基数)，用N 0及其相对应的疲劳极限σr 来近似代表N D 和σr∞，于是有：有限寿命区间内循环次数N 与疲劳极限σrN 的关系为：式中，σr 、N 0及m 的值由材料试验确定。
二、σ－N 疲劳曲线m0r rN NN σσ=0mrN r N N ⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛=σσσ－N 疲劳曲线详细说明CN N ==0m r m rN σσ例题1 Mpa 2751=−σMpa s 355=σN1−σ某钢材的对称循环弯曲疲劳极限，屈服极限，取循环基数N 0=107，寿命指数m=9，试求循环次数N 分别为105，5X106，108次时相应的寿命系数K N 和疲劳极限。
解：由题意知Mpa 。
Mpa Mpa MpaK N N K N N N N mN 355,35545945927567.167.1101011111111957101=>==×=====−−−−σσσσ所以取由于MpaK N N K N N mN 29727508.108.1105101221967202=×=×==×==−−σσ。
《机械设计》第3章_机械零件的强度(正式)
2.最小应力 s min s m s a
3.平均应力
sm
s max
s min
2
4.应力幅
sa
s max
s min
2
5.应力循环特性
s min s max
第三章 机械零件的强度
(a)非对称循环变应力
(b)脉动循环变应力
(c)对称循环变应力
疲劳曲线
s max
s min
2
sa
s max
s min
2
r s min
s max
1 r 1 (r 0)
smax
sm
0
t
sm
sa
s max
2
s min 0
r0
sa= smax
0
t
smin
sm 0
s a s max s min
r 1
二、应力的描述
第三章 机械零件的强度
稳定循环变应力的基本参数 共有５个基本参数，知其２就能求其他
应力循环特性 r 一定的条件下，记录出在 不同最大应力σmax下引起试件疲劳破坏所经历 的应力循环次数N，即可得到σ-N疲劳曲线 。
静应力强度（AB段）：N≤103， σmax几乎不 随N变化，可近似看作是静应力强度。
(ND,σr∞)
低周疲劳（BC段）：N↑→ σmax↓。C点对应 的循环次数约为104。
（非周期变化）
循环变应力
（周期变化）
符合统计规律
稳定循环变应力
（等幅变应力）
非稳定循环变应力
（变幅变应力）
非对称循环变应力 对称循环变应力 脉动循环变应力
s
1、非循环变应力 符合统计规律
机械设计简答和计算题
《机械设计》精品课程习题第一篇总论第一章绪论●分析与思考题●第二章机械设计总论●分析与思考题2-1试述机器和机构的特征。
2-2说明构件、零件及部件的特点。
2-3简述现代机器的定义及特征。
2-4试述机械产品设计中对机器的主要要求。
2-5叙述机械设计的基本类型及设计的一般程序。
2-6简述方案设计的主要内容及要求.第三章机械零件的强度●分析与思考题3—1 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3-1图3-2 弯曲疲劳极限的综合影响系数Kσ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?3-3 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?3—4 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?什么情况下需按疲劳强度条件计算?3-5 在单向稳定变应力下工作的零件,如何确定其极限应力？3-6 疲劳损伤线性累积假说的含义是什么？写出其数学表达式。
3-7 在双向稳定变应力下工作的零件，怎样进行疲劳强度计算？3—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？3-9 导致机械结构发生低应力断裂的原因有哪些?3-10机械结构的裂纹是否会失稳扩展是如何判定的？第四章摩擦、磨损及润滑概述●分析与思考题4—1 按照摩擦面间的润滑状态不同，滑动摩擦可分为哪几种？4—2 膜厚比的物理意义是什么?边界摩擦、混合摩擦和液体摩擦所对应的膜厚比范围各是多少？4-3 在工程中，常用金属材料副的摩擦系数是如何得来的？4—4 什么是边界膜？边界膜的形成机理是什么？如何提高边界膜的强度?4—5 零件的磨损过程大致可分为哪几个阶段?每个阶段的特征是什么？4-6 根据磨损机理的不同，磨损通常分为哪几种类型？它们各有什么主要特点？4—7 润滑油的粘度是如何定义的?什么是润滑油的粘性定律?什么样的液体称为牛顿液体？4—8 粘度的表示方法通常有哪几种？各种粘度的单位和换算关系是什么?4-9 润滑油的主要性能指标有哪些?润滑脂的主要性能指标有哪些?4-10 在润滑油和润滑脂中加入添加剂的作用是什么？4-11 流体动力润滑和流体静力润滑的油膜形成原理有何不同？流体静力润滑的主要优缺点是什么?4—12 流体动力润滑和弹性流体动力润滑两者间有何本质区别？所研究的对象有何不同?第二篇连接第五章螺纹连接和螺旋传动分析与思考题5-1常用螺纹有哪几种类型?各用于什么场合?对联接螺纹和传动螺纹的要求有何不同?5—2 在螺栓联接中，不同的载荷类型要求不同的螺纹余留长度,这是为什么?5—3 联接螺纹都具有良好的自锁性,为什么有时还需要防松装置?试各举出两个机械防松和摩擦防松的例子。
第三章 机械零件的强度
σ max − σ min
2
平均应力： σ m =
σ max + σ min
2
Well begun is half done. 好的开始等于成功的一半。
机械设计
Design of Machinery
强度计算
静应力强度 变应力强度
2、静应力时的机械零件的强度 σ lim σ ≤ [σ ] = S
—— AG 的方程 ′ ′ 2. CG方程：
' ' σ ae + σ me = σ s
σ +σ =σs
' a ' m
—— CG′的方程
Well begun is half done. 好的开始等于成功的一半。
机械设计
Design of Machinery
1. 单向稳定变应力时机械零件的疲劳强度计算 机械零件应力的变化规律： ①变应力的循环特性不变 ②变应力的平均应力不变 ③变应力的最小应力不变
′ ′ AG 的方程：
' ' σ−1 =σa +ϕσσm
其中：
ϕσ =
2 −1 −σ0 σ
σ0
CG′ 的方程：
材料的极限应力线图
' ' σa +σm =σs
Well begun is half done. 好的开始等于成功的一半。
机械设计
Design of Machinery
§3-2 机械零件的疲劳强度计算
机械设计
Design of Machinery
第三章 机械零件的强度
1.载荷和应力的分类 静载荷、变载荷 静应力、变应力
静载荷：大小和方向不随时间变化或变化缓慢的载荷。 变载荷：随时间周期性变化或非周期性变化的载荷。 静应力：不随时间变化或变化缓慢的应力。 （只在静载荷作用下产生） 变应力：随时间变化的应力。 （可由变载荷产生，也可由静载荷产生） σ
机械设计第9版课后习题标准答案(习题整理完整版)
第三章 机械零件的强度习题答案3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限MPa 1801=-ζ，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 ζζN M P a 3.324105.2105180946920112=⨯⨯⨯==--N N ζζN M P a 0.227102.6105180956930113=⨯⨯⨯==--N N ζζN 3-2已知材料的力学性能为MPa 260=s ζ，MPa 1701=-ζ，2.0=ζΦ，试绘制此材料的简化的等寿命寿命曲线。
[解] )170,0('A )0,260(C 012ζζζΦζ-=- ζΦζζ+=∴-121M P a33.2832.0117021210=+⨯=+=∴-ζΦζζ 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=αζ，查附图3-1得78.0≈ζq ，将所查值代入公式，即()()69.1188.178.0111k =-⨯+=-α+=ζζζq查附图3-2，得75.0=ζε；按精车加工工艺，查附图3-4，得91.0=ζβ，已知1=q β，则35.211191.0175.069.1111k =⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=q ζζζζββεK ()()()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 =ζ，应力幅MPa 20a =ζ，试分别按①C r =②C ζ=m ，求出该截面的计算安全系数ca S 。
机械设计作业3答案
1.66 − 1.33 ατ = 1.66 − 0.1 − 0.44 ⋅ 0.035 = 1.4675
kτ = 1.3927
附图 3-2 εσ = 0.73 , 附图 3-3 ετ = 0.85
附图 3-4 βσ = βτ = 0.84 零件不强化处理 βq = 1
所以： kσ
=
(1.6724 0.73
所受的应力为 D 。
σa
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
C
o
θ 题 3—4 图σm
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 2.97
B 1.74
C 1.90
D 1.45
3—9 对于循环基数 N0=107 的金属材料,下列公式中, A 是正确的。
A σrmN=C
B σNm=C
C 寿命系数 k N = m N / N 0
D 寿命系数 kN<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
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 。
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。
机械设计第三章3
接触失效形式：为疲劳点蚀。
后果：减少了接触面积、损坏了零件的光滑表面、降低了 承载能力、引起振动和噪音。
对于线接触的情况，接触应力可用赫兹应力公式计算。
sH
F B
1
1
1
2
1
12
E1
1
2 2
E2
式中ρ1和ρ2 分别为两零件初始接触线处的曲率半径, 其 中正号用于外接触，负号用于内接触。μ1、μ2 为泊松比， E1、E2为弹性模量
机械零件可能发生的典型的应力变化规律有以下三种： 应力比为常数：r=C （多数转轴中的应力状态） 平均应力为常数：σm=C （振动中的受载弹簧） 最小应力为常数：σmin=C （螺栓受轴向变载荷）
1. 应力比为常数：r=C
r为常数
也为常数
只有过原点的射线满足关系
当工作点是位于AOG区域的M时，零件的疲劳强度条件为 推导见下页
由于是对称循环变应力，故应力幅即为最大应力。弧线 AM'B 上任何一个点即代表一对极限应力σa′及τa′。
若作用于零件上的应力幅σa及τa如图中M点表示，则由 于此工作应力点在极限以内，未达到极限条件，因而是安 全的。
切向应力安全系数
Sτ
-1e a
OA OC
法向应力安全系数
Ss
s -1e sa
(5)尽可能地减少或消除零件表面可能发生的初始裂纹 的尺寸，对于延长零件的疲劳寿命有着比提高材料性能更 为显著的作用。
3-3机械零件的抗断裂强度 机械零件的抗断裂强度 低应力脆断：在工程实际中，往往会发生工作应力小
于许用应力时所发生的突然断裂。
原因：结构内部裂纹和缺陷。
本质原因：对于高强度材料，抵抗裂纹扩展的能力随 着强度的增高而下降。用传统的强度理论计算高强度材料 结构的强度问题，就存在一定的危险性。
机械设计习题解答
机械设计习题解答第2章 机械设计总论一、填空题 1．当机械零件出现疲劳断裂时，应按 A 准则计算。
A ．强度； B.刚度； C.寿命； D.振动稳定性2.零件的工作安全系数为 B 。
A ．零件的极限应力比许用应力； B.零件的极限应力比工作应力C.零件的工作应力比许用应力；D.零件的工作应力比极限应力3.对大量生产、强度要求高、尺寸不大、形状不复杂的零件，应选择 D 。
A ．铸造； B.冲压； C.自由锻造； D.模锻二、是非题1.当零件可能出现塑性变形时，应按刚性准则计算。
（×）2．调质钢的回火温度越高，其硬度和强度将越低，塑性越好。
（√）3.机器的设计阶段是决定机器好坏的关键。
（√）4.疲劳破坏是引起大部分机械零件破坏的主要原因。
（√）5.随着工作时间的延长，零件的可靠度总是不变。
（×）第3章 机械零件的强度一、简答题1.弯曲疲劳极限的综合影响系数的含义是什么？它与那些因素有关？它对零件疲劳强度与静强度各有何影响？答：① 综合影响系数()D k σ的含义：在对称循环时，()D k σ是试件与零件疲劳极限的比值；在非对称循环时，()D k σ是试件与零件极限应力幅的比值。
② ()D k σ与零件的有效应力集中系数、尺寸系数、表面状态系数有关。
③ ()D k σ对零件的疲劳强度有影响，对零件的静强度没有影响。
2.零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？零件和材料试件的失效形式是否总是相同的？为什么？答：① 零件的等寿命疲劳曲线相对于材料试件的等寿命疲劳曲线下移了一段距离。
② 在相同变应力作用下，两者的失效规律并不总是相同的，因为零件疲劳曲线中疲劳破坏的范围增大了。
3.试说明承受循环变应力的机械零件，在什么情况下可按静条件强度计算？在什么情况下按疲劳强度条件计算？答：承受循环变应力的机械零件，当应力循环次数310N ≤时，按静强度条件计算；当极限应力点与疲劳极限应力曲线中的屈服曲线相交时，也按静强度计算。
第3章机械零件的强度
σ ca = σ max
杜永平 机械零件的强度
b、双向应力 、
σca = σx + σy 2 + ( σx − σy 2
2 )2 + τxy
②
最大剪应力理论（第三强度理论） 最大剪应力理论（第三强度理论）
σ ca = σ 2 + 4τ 2
③ 最大形变能理论（第四强度理论） 最大形变能理论（第四强度理论）
σ min σm - σa = C=r = σ max σm + σa
σa σa = (1- ) (1 + ) σm σm
σa ⇒ = C ' = 常数 σm
杜永平 机械零件的强度
' ' （σme，σae ）
（σm，σa ）
M点的极限应力为 点的极限应力为
σ
' max
= σ +σ
' ae
' me
σ−1(σm +σa ) σ−1σmax = = Kσσa +ϕσσm Kσσa +ϕσσm
σmax + σmin 平均应力σ（τ m）= m 2 σmax − σmin 应力幅σ（τ a）= a 2
杜永平 机械零件的强度
σmin 应力循环特 性 r = σmax
疲劳极限 循环特性r一定时，应力循环 次后 次后， 循环特性 一定时，应力循环N次后， 一定时 材料不发生疲劳破坏时的最大应力
用[σ ]表示
杜永平 机械零件的强度
3. 安全系数（safety factor） 安全系数（ ） 安全系数 极限应力与许 用应力的比值
σ lim S = [σ ]
安全系数计算值
极限应力与计 S = σ lim ca σ ca 算应力的比值
3 第三章 机械零件的疲劳强度《机械设计》
C点的极限应力为
计算安全系数及疲劳强度条件为：
σ′ k N σ -1 max Sσ = = ≥ [S] σ max (Kσ ) Dσa + ψσ σ m
N点的极限应力点N’位于直线 E’S上， 有： σ'm a x = σ′ α + σ′ m = σs
这说明工作应力为N点时，首 先可能发生的是屈服失效。故 只需要进行静强度计算即可。 σS σS = ≥ [S] 强度计算公式为： Sσ = σ max σ a + σ m
三、规律性非稳定变应力时的疲劳强度计算 按损伤累积假说进行疲劳强度计算 不稳定 规律性 如汽车钢板弹簧的载荷与应力受载重量、行车速度、轮胎充气成都、路面状况、驾驶员水平等因素有关。 变应力 非规律性 用统计方法进行疲劳强度计算
σmax σ1 σmax σ2 σ3 σ4 n2 n3 σ1 σ2
σ-1∞ O n 1
2）当应力作用顺序是先小 后大时，等号右边值 >1； z ni 0 .7 ~ 2 .2 一般情况有： i 1 N i 极限情况：
ni 1 i 1 N i
z
1 m m m i 1 ( n n ... n ) 1 1 1 2 2 z z m m N 0 1 N 0 1
§机械零件的工艺性及标准化
1 何为工艺性？
所设计的零件便于加工且加工费用低
25
2、标准化
对产品的品种、规格、质量、检验等制订标准并加以实施。 1）产品品种规格的系列化： 2）零部件的通用化： 3）产品质量标准化： 标准化的意义：
在制造上可实行专业化大量生产，既可提高产品质量，又 可降低成本；
在设计方面可减小设计工作量； 在管理维修方面，可减小库存和便于更换损坏的零件。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第三章 机械零件的强度
1.何谓静应力、变应力？静载荷能否产生变应力？作用在机械零件中的应力有哪几种类型？
2. 何谓材料的疲劳极限、疲劳曲线？指出疲劳曲线的有限寿命区和无限寿命区，并写出有限寿命区疲劳曲线方程，材料试件的有限寿命疲劳极限σrN 如何计算？说明寿命系数K N 的意义。
3. 影响机械零件疲劳强度的主要因素有哪些？零件的简化极限应力图与材料试件的简化极限应力图一样吗？有何不同？
4. 举例说明哪些零件工作应力的变化规律符合：a) r =常数；b) σm =常数；c) σmin =常数。
5. 两个零件以点、线接触时应按何种强度进行计算？若为面接触时（如平键联接），又应按何种强度进行计算？零件的截面形状一定，当截面尺寸增大时，其疲劳极限值将如何变化？
6. 表面接触疲劳点蚀是如何产生的？根据赫兹公式（Hertz ），接触带上的最大接触应力应如何计算？说明赫兹公式中各参数的含义。
7. 某机械零件，疲劳极限1285MPa σ-=，若其7010=N ，m =6，当应力循环次数分
别为41105.2⨯=N ，5
2102⨯=N 时，求寿命系数N K 各为多少？疲劳极限又各为多少？
8. 有一机械零件，其1390MPa σ-=，0600MPa σ=，600MPa s σ=，σ 2.5K =，求：(1)材料常数σψ；
(2)画出零件的极限应力线图；
(3)设工作应力为a 200MPa σ=，m 300MPa σ=，r ＝常数，试求安全系数ca S 。
9. 某合金钢制造的零件，其材料性能为：s 800MPa σ=,1450MPa σ-=,σ0.3ψ=。
已知工作应力为min 80MPa σ=-，max 280MPa σ=，应力变化规律为r =常数，弯曲疲劳极限的综合影响系数σ 1.62K =。
若许用安全系数是 [S ] =1.3，并按无限寿命考虑，试校核该零件是否安全。
10. 有一钢制转轴，其危险截面上对称循环弯曲应力在单位时间t 内的变化如题10图.所示，总工作时间300h ，转速n 为150r/min 。
若零件材料的疲劳极限1280MPa σ-=，应
力集中系数σ2K =，7010=N ，m ＝9，求此零件的安全系数ca S 。
题10图.。