B o 电二2 O H ：
C o K1=4 O K ：
第三章机械零件的强度
一. 选择题
3-1零件的截而形状一左，当截而尺寸增大时，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G 、C ：所示的两点，若加载规律为r 二常数。在进 行安全系数校核时，对应G 点的极限应力点应取为川，对应C ：点的极限应力点应取为 B °
A B ： B B ： CD
3-3同上题，若加载规律为常数，则对应C ：点 的极限应力点应取为C ,对应C ：点的极限应力点 应取为D o
A B : B B ： CD D 工作应力点为C, 0C
线与横坐标轴的交角0二60°,则该零件
所受的应力为D °
A 对称循环变应力
B 脉动循环变应力
C 。运、。透符号（正负）相同的不对称循环变应力
D 。込、符号（正负）不同的不对称循环变应力
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、，则其中最易发生失效的零件是B °
A 甲
B 乙
C 丙
D T
3-6某钢制零件材料的对称循环弯曲疲劳极限o -：=300MP a ,若疲劳曲线指数m 二9,应力循环基 数No=lO\当该零件工作的实际应力循环次数N=l （f 时，则按有限寿命讣算，对应于再的疲劳极
限o 十为 C
MPa.
A 300 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oF750MPm o s =550MPa. o -F350MPa,叽二，零件危险截 面处的最大工作应力量0 ”185MPa,最小工作应力O 血二-75皿&,疲劳强度的综合影响系数K+, 则当循环特性r 二常数时，该零件的疲劳强度安全系数Sg 为B -
A B 1.74 C D
3-9对于循环基数NcPlO 的金属材料，下列公式中，月是正确的。
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讣算安全系数分别为 S&、S.=,则该轴的实际汁算安全系数为—C 匚
A B 6.0 C
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，以曲而接触受载时，两者的接触应力值 ￡ 。
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，英直径&弹性模量盼如 则其接触应力为 川°
3-4在图中所示的极限应力图中. B 420
A o r °N=C
C 寿命系数匕“ =^N/N 0
D 寿命系数kX
力比r 的大小或范用。|Fr
二 ---------- 1-1
ra
|
tzi- ? ----- E3?
i-i |——? ------------------- —I
静应力
r= +1
题3-23图
对称
循
环应力
r= -1
非对称
循环应力 -l 3-14在图中示出圆柱形表而接触的情况下，各零件间的材料、宽度均相同，受力均为正压力尺 则 的接触应力最大。 二. 填空题 3-16判断机械零件强度的两种方法是一眾人应力法 及 安全系数法 :其相应的强度 条件式分别为 及 ___________ O 3-17在静载荷作用下的机械零件，不仅可以产生禅应力,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：这种损坏的断而包括光滑区 及粗糙区两 部分。 3-19钢制零件的"■再曲线上，当疲劳极限几乎与应力循环次数M 无关时，称为 无限寿命 循 环疲劳；而当N 〈N 。时，疲劳极限随循环次数N 的增加而降低的称为 有限寿命 疲劳。 S S 3—20公式S=、八.表示 复合（双向）应力状态下 疲劳或静 强度的安全系数，而 S = , 6 、:表示 复合（双向） 应力状态下的 静 强度的安全系数。 Jb 爲+4丘x 3-21零件表面的强化处理方法有化学热处理、高频表而淬火、表而硬化加匸等。 3-22机械零件受载荷时，在截而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 而増人° 三. 分析与思考题 3-23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 3—15在上题A 图中，"2<站 小圆柱的弹性模量为伐，大圆柱的弹性模量为区，三为一上值, 大小圆柱的尺寸及外载荷F —泄，则在以下四种情况中，D 的接触应力最大,月的接触 应力最小。 A Ei=E^E/2 B Ei=E. E ：=E/2 C Ei=E/2. E ：=E D Ei= E ：=E 3-26在双向稳立变应力下工作的零件，怎样进行疲劳强度的计算? 答：先按单向应力分別计算岀：S<.,S< 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）？ 答：考虎零件的几何形状变化、加 工尺寸、加工质虽及强化因素的影响， 使得零件的疲劳极限要小于材料试件零件 的疲劳极限。 在相同的应力变化规律下，零件和 材料试件的失效形式相比不一左相同， 如图示：卜仁点相同，而M 2点材料静强 度失效，零件是疲劳失效，不同区域为 图中阴影面积。 3-25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？什么情况下可 按疲 劳强度条件计算？ 答：N<10‘时，或在疲劳极限应力图处OGC 区域时，可按照静强度计算，否则，应按照疲劳 强度计算。 S O S T 再由: 四. 设计计算题 3-27某材料的对称循环弯曲疲劳极限应力。-F350Mpa>疲劳极限o s =550Mpa.强度极限 o B =750Mpa,循环基数No=5X10\ m 二9,试求对称循环次数N 分别为5X10\ 5X10\ 5X107 次 时的极 限应力。 C]N| > 6，? ? = c x = 55()MPa 附图 3?2 ￡a = 0.73, 附图 3?3 ￡t = 0.85 附图 34 0b=0『 = O ?84零件不强化处理pq 所以：2 2 1.6724 1 “ 0.73 0.84 13927 1 =( ------ + -------- 1)x1 = 1.82889 0.85 0.84 二他="I 雳 ° ①严 452.04MM 因为：N 3>N O .塑性材料，已进入无限寿命区, 所以取b 」比=j 表而精车，不进行强化处理。试确泄I - 3-28某零件如图所示，材料的强度极限o 5=650Mpa. 【截而处的弯曲疲劳极限的综合影响系数K.?和剪切疲劳极限的综合影响系数A ； I R3 解：k a = l + q a (a a -l), k T = l + q r (a r -l) 附图 3?1 q a = 0.82 q T = 0.84 DM =48/40 = 1.2 〃d = 3/40 = 0.075 题3—28图 a 。= 2.09 一 2 "七1厲2 Q 035 = x 82 k = L6724 a 0.1-0.04 a =1.66— 1.66-133 0.1-0.44 ?0.035=1.4675 k T = L3927 解：b-g = 1^.^=583.835^ 648 3—29某轴只受稳立交变应力的作用，工作应力。远二240'%—二-40MPa 。材料的机械性能 O ?L 450HP“ O s =800MPa, o o =700Mpa,轴上危险截而处的 仏二1。 （1） 绘制材料的简化极限应力图； （2） 用作图法求极限应力?及安全系数（按r 二C 加载和无限寿命考虑）； ⑶取［S ］二.试用计算法验证作图法求S 值，并校验此轴是否安全。 3—30 —零件由45钢制成，材料的力学性能为：。s=360MPa,。?产300MPa,巾宀 已知零件上 两点的最大工作应力和最小工作应力分别为：必点:o^=190Mpa. o^=110Mpa ： 点―二170 畑、o^=30 Mp a ,应力变化规律为r 二常数，弯曲疲劳极限的综合影响系数A=试分别用图解 法和计算法确上该零件的计 算安全系数。 s 「丁 mux 解: bo ?5OOAfPa ￥ = 25° >-125 150 g 严+叫⑼ 血：■巴列」oo 2 匹凹.70 图解: ?■I 解析法: Mi ： -1 300 2x40 + 0.2x150 解:(1) A 点(0, o J, B 点(o 0/2, 5/2), S 点⑹ 2 19 °-110 ^40 Mz：300 -~ 2x70 + 0.2x10()-1875 3-31转轴的局部结构如题3-28图所示?已知轴的1-1截而承受的弯矩魁扭矩T 二，弯曲应 力为对称循环，扭转切应力为脉动循环。轴的材料为4竝钢调质， O -F355MPa, T ?L 200MP"巾巾心，设K.m K<=,试计算考虑弯曲和扭转共同作用时的计 算安全系数S, 屈服安全系数：査书P355 40Cr ： 0 5=540MPa 按第三强度理论：S ca = i 2 6 、 = 4.04892 3-32实心转轴的危险截而上受有载荷为：弯矩JU ：转矩为周期变化，7?二0—。轴的材料为碳 钢， 已知力学性能为：o ,=300MPa, 。“=170MPa, J =180MPa, 丫 ?E00MPa° 若截而直径 d 二25mm, 有效应力集中系数k “二，k.=,尺寸系数￡?>=：,「二，表而质量系数二，强化系数B F I, 材料常数\几二，巾，二。试确左安全系数S 。讣算时可按无限寿命考虑，忽略横向剪应力的作用。 解：皿 ％" 冷磐齡65.19M% …"0 r = -l % = T m =力max 〔 2 = 8.148A/P? 屈服安全系数：査P 痴碳钢：o.=355MPa 第三强度理论: ^niax +4 鞋；皿 解：M: M 300000 W ； = 0.1x403 =46?875MPa = 一碍湖 r = —1 a a - 46.875 b m = 0 T: T _ 800000 昨 一 0.2x40 " =62?5A/Pa = r nux Gin 355 2?2x 46.875 + 3.4424 J 二 _____________________________________ 200 k T r a l ?8x 31.25 + 0. lx 31.25 =2.4076 T ： 50000 兀 =16.297MPa k 1 1 心=(斗——1)—= 2.242 5角 A K=(^ + --l)—= 1.996 各A Pg 170 2.242x65.19+0 1.163 100 "1.996x8.148+0.21x8.148 = 5.563 31.25MR = 3.3684 5 =1.1383
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