强度计算习题及答案

宁夏大学机械工程学院《机械设计》课程习题——第三章一、填空题：（13分）1.影响机械零件疲劳强度的主要因素有应力集中、尺寸及截面形状、表面质量（强化）。（列出3项）2.在静应力工况下，不仅可以产生静应力，也可能产生变应力。3.钢制零件的疲劳曲线(N曲线)中，当0NN时为有限疲劳寿命区；而当0NN时为无限疲劳寿命区。4.零件按无限寿命设计时，疲劳极限取疲劳曲线上的水平线对应的应力水平；按有限寿命设计时，预期达到N次循环时的疲劳极限表达式为mrrNNN0。5.在校核轴危险截面处的安全系数时，在该截面处同时有圆角、键槽及配合边缘等应力集中源，此时应采用其中最大的有效应力集中系数进行计算。6.有一传动轴的应力谱如图所示，则a＝2max，m＝2max。7.铁路车辆的车轮轴只受对称循环弯曲应力。二、选择题：（20分）1.某齿轮传动装置如图1所示，轮1为主动轮，则轮2的齿面接触应力应按B变化。A．对称循环B．脉动循环C．循环特性r=-0.5的循环D．循环特性r=+1的循环2.图1所示的齿轮传动装置，轮1为主动轮，当轮1做双向回转时，则轮1齿面接触应力按B变化。A.对称循环B.脉动循环C．循环特性r=-0.5的循环D．循环特性r=+1的循环3.某单向回转工作的转轴，考虑起动、停车及载荷不平稳的影响，其危险截面处的切应力T的应力性质通常按下图中的B计算。4.两等宽的圆柱体接触，其直径212dd，弹性模量212EE，则其接触应力值为A。A．21HHB.212HHC.214HHD.218HH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max的值相等，而应力循环特性r分别为十1、0、-0.5、-1，则其中最易发生失效的零件是D。A．甲B乙C．丙D．丁6.下图所示为四种圆柱体接触情况，各零件的材料相同，接触宽度及受载均相同，图中122rr，则情况A的接触应力最大；C的接触应力最小。7.某钢制零件材料的对称循环弯曲疲劳极限MPa3001，若疲劳曲线指数m=9，应力循环基数7010N，当该零件工作的实际应力循环次数510N时，则按有限寿命计算，对应于N的疲劳极限N1为CMPa。A．300B.428C.500.4D.430.58.在下图所示的极限应力图中，工作应力N点位置如图，加载情况属于常数min情况，试用作图法判定其材料的极限应力取为D。A．bB.0.C.1D.S9.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．HT200B．35号钢C．40CrNiD．45号钢10.某截面形状一定的零件，当其尺寸增大时，其疲劳极限值将随之B。A．增高B．降低C．不变D.规律不定三、分析计算题（67分）：1.（15分）已知某一合金钢的MPa3701，MPas880，MPa6250。（1）试绘制（按比例）此材料试件的am简化极限应力图；（2）设此试件受,300maxMPa,120minMPa的变应力作用，试用所绘制的极限应力图求出该试件在Cr这种情况下的极限应力r。2.（12分）一圆轴的轴肩尺寸为D=72mm，d=62mm,r=3mm.材料为40CrNi，其强度极限,900MPaB屈服极限,750MPaS试计算轴肩的弯曲有效应力集中系数k。解：)1(1qk确定公式中的未知量：1)确定q：查附图3-1，r=3mm,,900MPaB有bq9800.91——5分——5分——5分——5分7000.84由插值公式)()()()()900(001010xxxxxyxyxyy代入7000x，84.0)(0xy；9801x，91.0)(1xy,及900x可计算出89.0qy2）确定查附表3-2，在16.1/,048.0/dDdr1.201.101.160.042.092.002.0540.101.621.591.618经过三次插值计算可得当048.0x时99.1y3）将上述各参数代入公式计算后得88.1)199.1(89.01)1(1qk3.（20分）圆轴轴肩处的尺寸为：D=54mm，d=45mm，r=3mm。材料的力学性能为：,260MPaS,1701MPa2.0，,420MPaB试绘制零件的简化等寿命疲劳曲线。解：弯曲综合影响系数为qkK1)11(，分别确定公式中的各项系数：1）k——有效应力集中系数)1(1qkq——材料的敏性系数，查附图3-1，当r=3mm时，78.0q；——理论应力集中系数，查附表3-2，2.1/,067.0/dDdr1.20.042.090.101.62从上表中需要插值出067.0x时879.1y则69.1)1879.1(78.01)1(1qk2）——尺寸系数，设试件直径为mmDmm54,10d，圆柱形，查表得69.03）——表面质量系数，若轴为精车，由MPaB420，查表得91.0——5分——2分——5分——2分——2分4）q——强化系数，设试件直径mm10d，有应力集中，采用渗碳工艺，取6.1q；将上述各参数代入公式可得59.16.11)191.0169.069.1(1)11(qkK故在简化的等寿命疲劳曲线图中，坐标值分别为：)260.0(),89,142(),107,0(CDA绘图如右所示。4.（20分）如上题中危险截面上的平均应力为,20MPam应力幅MPaa30，试分别按1）r=C、2）Cm求出该截面的计算安全系数caS。解：根据上题图标出工作点M如图；（1）Cr时，从原点过工作点M做射线交AG于'1M，则计算安全系数为11.3202.03069.11701macaKS（2）Cm时，过工作点M做平行于纵轴的射线交AG于'2M，则计算安全系数为41.2)2030(69.120)2.069.1(170)()-(1mamcaKKSADGCM'1M'2Mma——2分——2分——2分——5分——4分——3分——5分——5分——3分