第三章 機(jī)械零件的強(qiáng)度一、選擇題31 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 D1D2SmaB1B2C1C2O32 在圖中所示的極限應(yīng)力圖中，工作應(yīng)力有C1、C2所示的兩點(diǎn)，若加載規(guī)律為r=常數(shù)。在進(jìn)行安全系數(shù)校核時(shí)，對(duì)應(yīng)C1點(diǎn)的極限應(yīng)力點(diǎn)應(yīng)取為 A ，對(duì)應(yīng)C2點(diǎn)的極限應(yīng)力點(diǎn)應(yīng)取為 B 。A B1 B B2 C D1 D D233 同上題，若加載規(guī)律為m=常數(shù)，則對(duì)應(yīng)C1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 D 。A B1 B B2 C D1 D D2 題32圖amCo34 在圖中所示的極限應(yīng)力圖中，工作應(yīng)力點(diǎn)為C，OC線與橫坐標(biāo)軸的交角=600，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C max、min符號(hào)（正負(fù)）相同的不對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力D max、min符號(hào)（正負(fù)）不同的不對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力 題34圖35 某四個(gè)結(jié)構(gòu)及性能相同的零件甲、乙、丙、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、-1、0、0.5，則其中最易發(fā)生失效的零件是 B 。A 甲 B 乙 C 丙 D 丁36 某鋼制零件材料的對(duì)稱(chēng)循環(huán)彎曲疲勞極限-1=300MPa，若疲勞曲線指數(shù)m=9，應(yīng)力循環(huán)基數(shù)N0=107，當(dāng)該零件工作的實(shí)際應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N=105時(shí)，則按有限壽命計(jì)算，對(duì)應(yīng)于N的疲勞極限-1N為 CMPa。A 300 B 420 C 500.4D 430.537 某結(jié)構(gòu)尺寸相同的零件,當(dāng)采用 C 材料制造時(shí),其有效應(yīng)力集中系數(shù)最大。A HT200 B 35號(hào)鋼 C 40CrNi D 45號(hào)鋼38 某個(gè)40Cr鋼制成的零件，已知B=750MPa，s=550MPa，-1=350MPa，=0.25，零件危險(xiǎn)截面處的最大工作應(yīng)力量max=185MPa，最小工作應(yīng)力min=-75MPa，疲勞強(qiáng)度的綜合影響系數(shù)K=1.44，則當(dāng)循環(huán)特性r=常數(shù)時(shí)，該零件的疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)Sa為 B 。A 2.97 B 1.74 C 1.90 D 1.4539 對(duì)于循環(huán)基數(shù)N0=107的金屬材料,下列公式中, A 是正確的。A rmN=C B Nm=C C 壽命系數(shù) D 壽命系數(shù)kN<1.0310 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 S=6.0、S=18.0，則該軸的實(shí)際計(jì)算安全系數(shù)為 C 。A 12.0 B 6.0 C 5.69 D 18.0 311 在載荷和幾何尺寸相同的情況下,鋼制零件間的接觸應(yīng)力 A 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312 兩零件的材料和幾何尺寸都不相同，以曲面接觸受載時(shí)，兩者的接觸應(yīng)力值 A 。A 相等 B 不相等C 是否相等與材料和幾何尺寸有關(guān)D 材料軟的接觸應(yīng)力值大 313 兩等寬的圓柱體接觸，其直徑d1=2d2，彈性模量E1=2E2，則其接觸應(yīng)力為 A 。A H1=H2 B H1=2H2 C H1=4H2 D H1=8H2314 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 A 的接觸應(yīng)力最大。d1d2d3d1d1d1d3d2FFFF A B C D 題314圖315 在上題A圖中，d2=2d1，小圓柱的彈性模量為E1，大圓柱的彈性模量為E2，E為一定值，大小圓柱的尺寸及外載荷F一定，則在以下四種情況中， D 的接觸應(yīng)力最大， A 的接觸應(yīng)力最小。A E1=E2=E/2 B E1=E、E2=E/2 C E1=E/2、E2=E D E1=E2=E二、填空題316 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 及 ScaS 。317 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。318 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。319 鋼制零件的-N曲線上，當(dāng)疲勞極限幾乎與應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N無(wú)關(guān)時(shí)，稱(chēng)為 無(wú)限壽命 循環(huán)疲勞；而當(dāng)N<N0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。320 公式表示 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)。321 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。322 機(jī)械零件受載荷時(shí)，在 截面形狀突變處 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 增大 。三、分析與思考題AAAFrFrFrnnFa323 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)力比r的大小或范圍。非對(duì)稱(chēng)循環(huán)應(yīng)力-1<r<1對(duì)稱(chēng)循環(huán)應(yīng)力r= -1靜應(yīng)力r= +1 題323圖324 零件的等壽命疲勞曲線與材料試件的等壽命疲勞曲線有何區(qū)別？在相同的應(yīng)力變化規(guī)律下，零件和材料試件的失效形式是否總是相同的？為什么（用疲勞極限應(yīng)力圖說(shuō)明）？amO材料零件答：考慮零件的幾何形狀變化、加工尺寸、加工質(zhì)量及強(qiáng)化因素的影響，使得零件的疲勞極限要小于材料試件的疲勞極限。在相同的應(yīng)力變化規(guī)律下，零件和材料試件的失效形式相比不一定相同，如圖示：點(diǎn)相同，而點(diǎn)材料靜強(qiáng)度失效，零件是疲勞失效，不同區(qū)域?yàn)閳D中陰影面積。M1M2325 試說(shuō)明承受循環(huán)變應(yīng)力的機(jī)械零件，在什么情況下可按靜強(qiáng)度條件計(jì)算？什么情況下可按疲勞強(qiáng)度條件計(jì)算？maCGO答：N<103時(shí)，或在疲勞極限應(yīng)力圖處OGC區(qū)域時(shí)，可按照靜強(qiáng)度計(jì)算，否則，應(yīng)按照疲勞強(qiáng)度計(jì)算。326 在雙向穩(wěn)定變應(yīng)力下工作的零件，怎樣進(jìn)行疲勞強(qiáng)度的計(jì)算？答：先按單向應(yīng)力分別計(jì)算出:S,S 再由： 檢驗(yàn)。四、設(shè)計(jì)計(jì)算題327 某材料的對(duì)稱(chēng)循環(huán)彎曲疲勞極限應(yīng)力-1=350Mpa，疲勞極限S=550Mpa，強(qiáng)度極限B=750Mpa，循環(huán)基數(shù)N0=5106，m=9，試求對(duì)稱(chēng)循環(huán)次數(shù)N分別為5104、5105、5107次時(shí)的極限應(yīng)力。解： ， 因?yàn)椋篘3>N0，塑性材料，已進(jìn)入無(wú)限壽命區(qū)，所以取R34840328 某零件如圖所示，材料的強(qiáng)度極限B=650Mpa，表面精車(chē)，不進(jìn)行強(qiáng)化處理。試確定-截面處的彎曲疲勞極限的綜合影響系數(shù)K和剪切疲勞極限的綜合影響系數(shù)K解：，附圖3-1 題328圖 附圖3-2 , 附圖3-3 附圖3-4 零件不強(qiáng)化處理 所以： 329 某軸只受穩(wěn)定交變應(yīng)力的作用，工作應(yīng)力max=240MPa，min=-40MPa。材料的機(jī)械性能-1=450MPa，s=800MPa，0=700Mpa，軸上危險(xiǎn)截面處的k=1.3，=0.78，=1，q=1。 繪制材料的簡(jiǎn)化極限應(yīng)力圖； 用作圖法求極限應(yīng)力r及安全系數(shù)（按r=C加載和無(wú)限壽命考慮）； 取S=1.3，試用計(jì)算法驗(yàn)證作圖法求S值，并校驗(yàn)此軸是否安全。解：（1）A點(diǎn)（0，-1），B點(diǎn)（0/2，0/2），S點(diǎn)（s.0） （2） 工作點(diǎn)：a=(240+40)/2=140 m=(240-40)/2=100 M(166,248) m=166+248=414mm （3） 安全 s330 一零件由45鋼制成，材料的力學(xué)性能為：S=360MPa，-1=300MPa，=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：M1點(diǎn)：max=190 Mpa、min=110 Mpa；M2點(diǎn)：max=170 Mpa、min=30 Mpa，應(yīng)力變化規(guī)律為r=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： M1： M2： 圖解： 解析法：M1: M2: mm331 轉(zhuǎn)軸的局部結(jié)構(gòu)如題3-28圖所示。已知軸的-截面承受的彎矩M=300N.m，扭矩T=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40Cr鋼調(diào)質(zhì)，-1=355MPa，-1=200MPa，=0.2，=0.1，設(shè)K=2.2，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)Sca。解：M: T: 屈服安全系數(shù)：查書(shū)P355 40Cr：s=540MPa按第三強(qiáng)度理論：332 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：s=300MPa，-1=170MPa，s=180MPa，-1=100MPa。若截面直徑d=25mm，有效應(yīng)力集中系數(shù)k=1.79，k=1.47，尺寸系數(shù)=0.84，=0.78，表面質(zhì)量系數(shù)=0.9，強(qiáng)化系數(shù)q=1，材料常數(shù)=0.34，=0.21。試確定安全系數(shù)S。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： T： 屈服安全系數(shù)：查P355 碳鋼：s=355MPa第三強(qiáng)度理論：