機(jī)械設(shè)計(jì)作業(yè)3答案

1、第三章機(jī)械零件的強(qiáng)度選擇題3-1零件的截面形狀一定，當(dāng)截面尺寸增大時(shí)，其疲勞極限值將隨之C。A增加B不變C降低D規(guī)律不定3-2在圖中所示的極限應(yīng)力圖中，工作應(yīng)力有C】、C2所示的兩點(diǎn)，若加戯規(guī)律為尸常數(shù)。在進(jìn)行安全系數(shù)校核時(shí)，對(duì)應(yīng)G點(diǎn)的極限應(yīng)力點(diǎn)應(yīng)取為S,對(duì)應(yīng)G點(diǎn)的極限應(yīng)力點(diǎn)應(yīng)取為一BABiBB?CDiD3-3同上題，若加載規(guī)律為cr二常數(shù)，則對(duì)應(yīng)G點(diǎn)的極限應(yīng)力點(diǎn)應(yīng)取為C,對(duì)應(yīng)C2點(diǎn)的極限應(yīng)力點(diǎn)應(yīng)取為Do34在圖中所示的極限應(yīng)力圖中,ABiBBsCDi34在圖中所示的極限應(yīng)力圖中,工作應(yīng)力點(diǎn)為C,0C線(xiàn)與橫坐標(biāo)軸的交角8=60,則該零件所受的應(yīng)力為D。A對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力B脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力CCTmx

2、、CT叫符號(hào)（正負(fù)）相同的不對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力DCTrm*、CTnuu符號(hào)（正負(fù)）不同的不對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力3-5某四個(gè)結(jié)構(gòu)及性能相同的零件卜乙、肉、丁，若承受最大應(yīng)力的值相等，而應(yīng)力循環(huán)特性r分別為+1、0、0.5,則其中最易發(fā)生失效的零件是BcA甲B乙C丙DT3-6某鋼制睿件材料的對(duì)稱(chēng)循環(huán)彎曲疲勞極限cr-x=300MPa,若疲勞曲線(xiàn)指數(shù)m二9,應(yīng)力循環(huán)基數(shù)No=lOT,當(dāng)該零件工作的實(shí)際應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N=l（f時(shí)，則按有限壽命計(jì)算，對(duì)應(yīng)丁的疲勞極限CT衛(wèi)為CMPa.A300B420C500.4D430.53-7某結(jié)構(gòu)尺寸相同的零件，當(dāng)采用材料制造時(shí),其有效應(yīng)力集中系數(shù)最大。AHT200B35號(hào)鋼C

3、40CrNiD45號(hào)鋼38某個(gè)40Cr鋼制成的零件，已知0尸750矗恥crs=550MPa,cr-x=350MPa,中r二0.25,睿件危險(xiǎn)截面處的最大工作應(yīng)力l：crmF185MPa,最小工作應(yīng)力cr_=-75MPa,疲勞強(qiáng)度的綜合影響系數(shù)二1.44,則當(dāng)循環(huán)特性r二常數(shù)時(shí)，該零件的疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)Sr為二A2.97B1.74C1.90D1.453-9對(duì)于循環(huán)基數(shù)No=lO7的金屬材料，下列公式中，力是正確的。ACTrN=CBcrACC壽命系數(shù)k”=咄N/ND壽命系數(shù)kil.0ACTrN=C3-10已知某轉(zhuǎn)軸在彎-扭復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下工作，其彎曲與扭轉(zhuǎn)作用下的計(jì)算安全系數(shù)分別為0二6.0、ST=

4、18.0,則該軸的實(shí)際計(jì)算安全系數(shù)為C。A12.0B6.0C5.69D18.03-11在載荷和兒何尺寸相同的情況下，鋼制零件間的接觸應(yīng)力/_鑄鐵零件間的接觸應(yīng)力。A大于B等于C小于D小于等于3-12兩零件的材料和兒何尺寸都不相同，以曲面接觸受載時(shí)，兩者的接觸應(yīng)力值力。A相等B不相等C是否相等與材料和兒何尺寸有關(guān)D材料軟的接觸應(yīng)力值大3-13兩等寬的圓柱體接觸，其直徑dF2込,彈性模宣EF2E2,則其接觸應(yīng)力為SAcrii-cr12Bcrn-2（y12Ccrn-4cr12Dcrn-8（y123-14在圖中示出圓柱形表面接觸的情況下，各零件間的材料、寬度均相同，受力均為正壓力F,則力的接觸應(yīng)力最大

5、。3-15在上題A圖中，妒2小圓柱的彈性模量為，大圓柱的彈性模量為田，$為一定值，大小圓柱的尺寸及外載荷F定，則在以下四種情況中，D的接觸應(yīng)力最大,川的接觸應(yīng)力最小。AEfEfE/2BE產(chǎn)E、E2=E/2CElE/2、E2=EDE產(chǎn)EfE二、填空題3-16判斷機(jī)械零件強(qiáng)度的兩種方法是最大應(yīng)力法及安全系數(shù)法:其相應(yīng)的強(qiáng)度條件式分別為oW2及。3-17在靜載荷作用下的機(jī)械零件，不僅可以產(chǎn)生靜應(yīng)力,也可能產(chǎn)生變應(yīng)力。3-18在變應(yīng)力工況下，機(jī)械零件的強(qiáng)度失效是疲勞失效：這種損壞的斷面包括光滑區(qū)及粗糙區(qū)兩部分。3-19鋼制零件的（JW曲線(xiàn)上，當(dāng)疲勞極限兒乎與應(yīng)力循環(huán)次數(shù)無(wú)關(guān)時(shí)，稱(chēng)為無(wú)限壽命循環(huán)疲勞；而

6、當(dāng)NN。時(shí)，疲勞極限隨循環(huán)次數(shù)N的增加而降低的稱(chēng)為有限壽命疲勞。SS320公式S=表示復(fù)合（雙向）應(yīng)力狀態(tài)下疲勞或靜強(qiáng)度的安全系數(shù)，而S=6表示復(fù)合（雙向）應(yīng)力狀態(tài)下的靜強(qiáng)度的安全系數(shù)。2二+4心3-21零件表面的強(qiáng)化處理方法有化學(xué)熱處理、高頻表面淬火、表面硬化加工等。3-22機(jī)械零件受載荷時(shí)，在截而形狀突變處產(chǎn)生應(yīng)力集中,應(yīng)力集中的程度通常隨材料強(qiáng)度的增大而増大。分析與思考題3-23圖示各零件均受靜載荷作用，試判斷零件上A點(diǎn)的應(yīng)力是靜應(yīng)力還是變應(yīng)力，并確定應(yīng)v11AI對(duì)稱(chēng)循環(huán)應(yīng)力1-1v11AI對(duì)稱(chēng)循環(huán)應(yīng)力1-1非對(duì)稱(chēng)循環(huán)應(yīng)力-lr=750Mpa,循環(huán)基數(shù)No=5XlO6,m=9,試求對(duì)稱(chēng)循

7、環(huán)次數(shù)N分別為5X10*.5X105X107次時(shí)的極限應(yīng)力。6附Jb-隔=6=55QMPa題328圖(XT=題328圖(XT=1.66-1.66-1.330.1-0.440.035=1.4675kT=13927因?yàn)椋篘sN。塑性材料，已進(jìn)入無(wú)限壽命區(qū)，所以取3-28某零件如圖所示，材料的強(qiáng)度極限。訐650險(xiǎn)表面精車(chē)，不進(jìn)行強(qiáng)化處理。試確定1-I截面處的彎曲疲勞極限的綜合影響系數(shù)和剪切疲勞極限的綜合影響系數(shù)A；解：=中屁一1),kT=l+qT(aT-V)(a=0.82附圖(a=0.82P/J=48/40=L2r/d=3/40=0.075209162=209-T35=L82k附圖3-2%=0.73

8、,附圖3-3J=0.85附圖340”=僅=0.84零件不強(qiáng)化處理flq=l所以：ka.2=(1，6724+-一1)x1=2.48140.730.84139271=(+1)x1=1.828890.850.84329某軸只受穩(wěn)定交變應(yīng)力的作用，工作應(yīng)力crml=240NPa,cr心二-40MPa。材料的機(jī)械性能cr-i=450MPa,crs=800NPa,cro=7OOMpa,軸上危險(xiǎn)截面處的ka=l.3,r=0.78,0廠(chǎng)1,0產(chǎn)1。（1）繪制材料的簡(jiǎn)化極限應(yīng)力圖；（2）用作圖法求極限應(yīng)力（7及安全系數(shù)（按r二C加載和無(wú)限壽命考慮）；（3）取S=1.3,試用計(jì)算法驗(yàn)證作圖法求S值，并校驗(yàn)此軸是否

9、安全。解：(1)A點(diǎn)(0,cr-i),B點(diǎn)(cro/2,cro/2),S點(diǎn)(0)=(輕+寺-1)寺667川(0,J)=(0,270)ZT(字島)=(350,210)賂PaPq2330一零件由45鋼制成，材料的力學(xué)性能為：Os=360MPOF300MPa,叭=0.2。已知零件上兩點(diǎn)的最大工作應(yīng)力和最小工作應(yīng)力分別為：必點(diǎn)：O“=190Mpa、O110險(xiǎn)a；胚點(diǎn)：O=170Mpa.O圧30Mpa,應(yīng)力變化規(guī)律為r二常數(shù)，彎曲疲勞極限的綜合影響系數(shù)K=2.0,試分別用圖解法和計(jì)算法確定該零件的計(jì)算安全系數(shù)。解:190+no2ac=500MPa知250工=1252100Ml：-150190-110_4

10、0ar170+302170-302-40.6解:190+no2ac=500MPa知250工=1252100Ml：-150190-110_40ar170+302170-302-40.62451.877解析法:M1:=kf3002x40+0.2xlSO2.72636061901.894636061901.8943002x70+0.2x1001.8753002x70+0.2x1001.875331轉(zhuǎn)軸的局部結(jié)構(gòu)如題3-28圖所示。已知軸的I-截面承受的彎矩M二300Nm,扭矩T二800N.m,彎曲應(yīng)力為對(duì)稱(chēng)循環(huán)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)。軸的材料為彳血鋼調(diào)質(zhì)，crF355MP/T-x=200NPa,中r

11、=0.2,中T=0.1,設(shè)心二22,K：=1.8.試計(jì)算考慮彎曲和扭轉(zhuǎn)共同作用時(shí)的計(jì)算安全系數(shù)S“。-1aa=46.875-1aa=46.875%=0&Wh0.1x40sgT.T800000355丄兮=355S=J=m=3.4424+%2.2x46.875+0.2x0Sr=9_=2=3.3684sca=嚴(yán)=2.407618x31.25+0.1x31.25Js；+s：屈服安全系數(shù)：查書(shū)P35540Cr：Os=540MPa按第三強(qiáng)度理論：SC(I=i=4.04892Jb二+4窪3-32實(shí)心轉(zhuǎn)軸的危險(xiǎn)截面上受有載荷為：彎矩M=100N.m;轉(zhuǎn)矩為周期變化，T=050N.m.軸的材料為碳鋼，已知力學(xué)性能為：Os=300MPa,O-i=170MPa,Ts=lS0MPa,T-i=100MPa.若截面直徑d二25mm,有效應(yīng)力集中系數(shù)爲(wèi)二1.79,kT=1.47,尺寸系數(shù)二0.84,T=0.78,表面質(zhì)量系數(shù)|3cr二|3t=0.9,強(qiáng)化系數(shù)|3.=1,材料常數(shù)中cr=O.34,中t=0.21。試確定安全系數(shù)So計(jì)算時(shí)可按無(wú)限壽命考慮，忽略橫向剪應(yīng)力的作用。解：M：M_100000兩一龍25彳/32=65.19MPa=T：T50000”2556=16291MPamux=0=r/2=8JL48M