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 s =280MPa ， B =560MPa ， -i =250MPa ，工作应 力

max =155MPa ， min =30MPa ，零件的有效应力集中系数 K =1.65,尺寸系数

=0.81,表面状态系数 =0.95,等效系数

=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

max

,,最小应力 min ，平均应 力

m

，应力幅a ，循环特性r 。

3、某零件受稳疋交变弯曲应力作用，最大工作应力

max

180MPa ，最小工作

应力min 150MPa ，屈服极限S 240MPa ，对称循环疲劳极限 ! 180MPa , 脉动循环疲劳极限 0 240MPa ，略去危险截面处应力集中系数等综合影响系数 （K ）D

的影响，试求：

（1） 等效系数 值 （2） 安全系数S 值

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 B 560MPa , S 280MPa ,

1

250MPa ,

385MPa 。

4、已知材料 1 260MPa ， 0

360MPa ， —

25， 50MPa

工作变应力max 155MPa , min 30MPa ,零件的有效应力集中系数

K 165，绝对尺寸系数0.8，表面状态系数0.95。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。

& 一个由40Cr制成的零件，其力学性能如下：屈服极限S 550MPa，对称循环疲劳极限i 320MPa，脉动循环疲劳极限° 540MPa，已知最大工作应

力max 185MPa，最小工作应力min 75MPa，r=常数，综合影响系数

(K )D 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。

7、某零件的材料 B 1000 MPa，S 800MPa， 1 400MPa，0.25，试画出其简化极限应力图；当工作应力max 300MPa，min 100MPa，试在该图上标出此点K，并说明是否在安全区。

1000 -

-

_ I__[__ I_ I_ I _ I J__ I _ I _ I_—Gjr 111也

0 500 WOO

8、某零件受对称循环变应力，其材料在 N。107次时，1 300MPa，疲劳曲线方程的指数m 9。若零件的实际工作情况为：在1 600MPa下工作N1 104次，在2400 MPa下工作N 2 4 104，试问若又在3 350MPa下工作，允许工作多少次数?

S

0.6 B

, B 800 MPa ，该零件的有效应力集中系数

K 141，尺寸系数

0.91，表面状态系数 1，寿命系数k N 12，工作应力的循环特性

r 0268。

1•试用作图法求当安全系数为1.5情况下的最大工作应力 max

值;

2•该零件过载时的可能破坏形式； 3.绘出工作应力

t 图(图上标出min ， max ， a ，

m

)。

11、如已知材料的对称循环疲劳极限 1=240MPa ，脉动循环疲劳极限

=

420MPa ,屈服极限s =570MPa ,试画出按折线简化的极限应力图。如有一应力

状态K( Km , Ka )为已知，其应力变化规律为

min ： max

=常数=0.75 , m —

180MPa ,试在极限应力图上标出K 点的极限应力点

_________________________________ On

C

12、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）

9、某钢制零件已知材料的极限应力图，其

256MPa ,

456 MPa ,

10、有一材料 S 360MPa ， 1

220MPa ，在 m N C 式中 m 9，N ° 107，

问当N ?时，疲劳强度 rN > S

，此时会出现什么现象？是否可按此应力设计

设用该材料制造机械零件，其综合影响系数（K）D二2,则考虑综合影响系数时点A、B在图上何处，请标出。

13、已知极限应力图中某应力状态C（cm, Ca）,试在该图上标出C点按三种应力变化（r min max =常数、m=常数及min=常数）时的极限应力点。

第5章螺纹连接

14、图示某机构上的拉杆端部采用普通螺纹联接。已知拉杆所受最大载荷F二16kN,载荷很少变动。螺钉和拉杆材料为Q235钢，屈服极限S 240MPa，试确定拉杆螺纹的最小直径（安全系数可取 S S 16 ）。

15、图示吊钩起重量 W= 20 kN ,吊钩材料为5.8级，Q235, S 400MPa ，起

重用，取安全系数S S

5 ,试求吊钩螺纹部分所需最小直径。

16、 刚性凸缘联轴器用6个普通螺栓联接，螺栓均匀分布在 D = 155 mm 的圆周

上，接合面摩擦系数 =0.12，摩擦传力的可靠性系数（防滑系数） 0 12。若

联轴器传递的转矩T = 1500 Nm ,问每个螺栓预紧力F 应为多大？

17、 图示螺栓联接中，采用两个M16 （小径d 1 13835 mm ，中径d 2 14.701mm ,） 的

普通螺栓，螺栓材料为45钢，8.8级，S 640MPa ，联接时不严格控制预紧 力（取安全系数S S

4，被联接件接合面间的摩擦系数 =0.2。若考虑摩擦传力 的可靠性系数

（防滑系数） 算直径

d c =d 1）。

K f 12，试计算该联接允许传递的静载荷 F R （取计