2016年考研机械分析计算题全

目录分析计算题.........................2第三章机械零件强度...............2第五章螺纹联接和螺旋传动........16第八章带传动....................72第十章齿轮传动..................81第十一章蜗杆传动................95第十二章滑动轴承...............111第十三章滚动轴承...............111第十五章轴....................151分析计算题第三章机械零件强度1，某合金钢零件，其危险截面上的σmax=280MPa,σmin=-80MPa，弯曲疲劳综合影响系数Kσ=1.41.已知材料参数σs=800MPa,σ-1=440MPa,ψσ=0.2.要求：1）设应力比r=C,求零件的极限应力σ’max;2）设许用安全系数Sσ=1.4，判断零件的安全性。（10分）2，1）画出如下简化材料极限应力图中A，B，C各点的应力——时间曲线图2）若使用σs=300MPa,σ0=350MPa，σ-1=220MPa的材料制造某一零件，并已知零件危险截面上的σmax=140MPa,σmin=-20MPa，r=常数，疲劳综合影响系数Kσ=2.20，试计算零件的安全系数。（10分）解：3，（11分）某钢材的材料参数σs=400MPa，σ-1=220MPa，MPa3680。用该材料制作零件，已知零件危险截面上的σmax=200MPa，σmin=20MPa，，零件的弯曲疲劳综合影响系数Kσ=1.41。要求：1）画出材料的极限应力线图及零件的极限应力线图。2）设许用安全系数[Sσ]=1.3，应力比r=C，求零件在以上工况下的极限应力σlim；判断零件的安全性。解：1）（4分）2）（7分）零件安全零件的安全系数为：为：该点处对应的极限应力的交点坐标为：与）联立求解得（）则：（）（即：：）（：：方法应计算疲劳强度所以：：：,S48.12004.2964.2961634.133ABOD2121561845.251841565.1300AB1119OD11845.13011090184236825.13041.123682B15641.1220A9022020021102202002Dmaxlimlim110011minmaxminmaxcamamamammBmeBaeammmDaDaBmBamDaDBmBaeaDmDSσσσσσσσσσKσKσσσ,48.1110196.09041.1220196.022a1maxlim001a零件安全：方法SKSmDaDca29620048.1maxlimcaS4，（10分）如下图的简化材料极限应力线图，写出以材料的力学性能参数表示的A、B、C各点坐标值。若使用σs=260MPa，σ0=300MPa，σ-1=180MPa的材料制造某一零件，并已知零件危险截面上的σmax=120MPa，σmin=20MPa，r=常数，疲劳综合影响系数Kσ=2.28，试计算零件的安全系数。解：1）（3分）坐标：A点：1,0。B点：2,200。C点：0,s。2）（7分）41.11201691694.706.986.984.7041.1DBADO)2).(1(702.05028.21802791501315079660BA2.022175OD152150667050150230026628.223002B7928.2180A502201202702201202Dmaxlimlima1maxlim11001a0011minmaxminmaxcamDaDmDaDmamDaDcammBmeBaeammmDaDaBmBamDaDBmBaeaDmDSKSσσσσσσσσσKσKσσσ零件的安全系数为：该点处极限应力为：坐标为：的交点与联立求解得则：）（即：：方法）（：方法应计算疲劳强度所以：：：5，（10分）某钢材的材料参数σs=835MPa，σ-1=345MPa，σ0=615MPa。用该材料制作零件，已知零件危险截面上的σmax=266MPa，σmin=78MPa，，零件的弯曲疲劳综合影响系数Kσ=2.1。要求：1）画出材料的极限应力线图及零件的极限应力线图（按比例作图，并标注关键点坐标）。2）设应力比r=C，求零件在以上工况下的安全系数。解：1）（4分）2）（6分）5.3074.146172945.307261524.1461.226152D3.1641.2345A94278266217227826620011minmaxminmax应计算疲劳强度所以：：：危险界面mDaDmWaWmDaDeaWmWσσσσσKσKσσσW58.126618.42018.4207.2715.148AGOW2123.1645.3079.175.3073.1644.1460AD117294OW1maxlimlim11camamamammmDeaDeammmWaWaSσσσσ零件的安全系数为：为：该点处对应的极限应力的交点坐标为：与）联立求解得（）则：（）（即：：）（：：方法58.117212.0941.234512.0615615345222a1maxlim001amWaWcaKS：方法6，（10分）某零件危险截面上工作应力为σmW=180MPa，σaW=95MPa，材料为合金钢：σs=520MPa，σ0=640MPa，σ-1=400MPa；弯曲疲劳综合影响系数Kσ=2.3。（1）画出零件的简化极限应力线图（按比例作图，标注关键点坐标）；（2）若r=常数，试计算零件的安全系数。解：1）（4分）2）（6分）52.1951801.4171.4171.27314452.1ADDO)2).(1(18025.0953.24002174320353201741390AD25.022118095OW132013918095320264021393.226402B1743.2400Aamlimmaxlimlima1maxlim11001a0011camamamamacammmDeaDeammmWaWamDaDmWaWmDaDeSKSσσσσσσσσσKσKσ零件的安全系数为：该点处极限应力为：的交点坐标为：与联立求解得则：）（即：：方法）（：方法应计算疲劳强度所以：：7，试画出机械零件的疲劳极限图（特殊点标出坐标值），并据此推导出零件在非对称循环应力作用下（工作应力点M在疲劳区）计算安全系数的表达式（r=常数）解：8，某零件材料的机械性能为：σ-1=500MPa，σ0=800MPa，σS=850MPa，综合影响系数Kσ零件工作的最大应力σmax=300MPa，最小应力σmin=-50MPa，加载方式为r=c（常数）。（12分）求，1）按比例绘制该零件的极限应力线图，并在图中标出该零件的工作应力点M和相应的应力极限点M1；2）根据极限应力线图，判断该零件将可能发生何种破坏；3）若该零件的设计安全系数S=1.5，用计算法验算其是否安全。解：9，下述四种零件均作用一稳定外载荷：a)转轴的弯曲应力σb；b)单向回转且启动频繁的传动轴的扭转应力τc)正反转的齿轮齿根弯曲应力σFd)有一定预紧力的压缩圆柱螺旋弹簧簧丝剖面上的扭转剪切应力τ0。（10分）试求：1）画出它们的应力随时间变化的曲线；2）说明他们的循环特性r，并算出r值；3）写出应力幅，平均应力，最大应力，最小应力之间的关系式。解：10，已知45钢经调质后的机械性能为：强度极限σb=600N/mm2，屈服限σS=360N/mm2,疲劳限σ-1=300N/mm2，材料的等效系数ψσ=0.25.（12分）1）材料的极限应力线图如图，试求材料的脉动循环疲劳极限σ0；2）疲劳强度综合影响系数Kσ=2，试作出零件的极限应力线；3）若某零件所受的最大应力σmax=120N/mm2，循环特性系数r=0.25，试求工作应力点M的坐标σm和σa的位置。解：11，某合金钢对称循环疲劳极限σ-1=400N/mm2，屈服极限σS=780N/mm2，ψσ=0.2.试：1）绘制此材料的简化极限应力图2）求r=0.5时的σ’a，σ’m值解：12，已知某一合金钢的σ-1=370N/mm2，σS=880N/mm2，σ0=625N/mm21）绘制（按比例）此材料试件的简化σm-σa极限应力图2）设此试件受σmax=300N/mm2，σmin=-120N/mm2的变应力作用，试用所绘制的极限应力图，求出该试件在此种情况下的极限应力σr（10分）解：13，一钢制液压油缸，缸体内油压为p=1.5MPa,气缸的内径D=250mm,缸盖上螺栓的数目为10个（扳手的空间满足要求），螺栓的材料为45钢，2135/Nmm,试计算所需螺栓的最小直径d1。（10分）解：（1）单个螺栓的工作载荷221.525047363410DpFNz（2）螺栓的总拉伸载荷：1.82.8736320616.7aFFFN（4）螺栓的最小直径：141.341.320616.7289.19517[]118aFdmmmm第五章螺纹联接和螺旋传动1，已知一支架由6个铰制孔用螺栓与机架相联接，已知支架上所受力为F=60000N。试分析确定如图所示的两种布置形式中，那种所用螺栓直径较小。（13分）2，一扳手搭接处由四个普通螺栓联接而成，在扳手端施加如图所示的力F=800N，已知搭接处的摩擦系数f=0.15，可靠性系数K=1.2，螺栓材料许用拉伸应力[σ]=180MPa，试选择联接螺栓。（13分）注：M14：d1=11.835mm，d=14mm；M16：d1=13.825mm，d=16mmM18:d1=15.292mm，d=18mm3，（14分）某机器中的两构件采用2个螺栓联接，所受载荷为F。设螺栓的预紧力为F0。采用如下图1（普通螺栓联接）、图2（普通螺栓联接）两种联接方案时，试分别写出螺栓强度校核计算的相关计算公式并指明各参数的含义。（不考虑倾覆力矩作用。要求分步写出）解：800100100F*7*____314221)1212002分许用应力足：螺栓中的最大应力应满为预紧力其中：则：螺栓中的总拉力为。，被联接件刚度为设螺栓刚度为：：每个螺栓所受载荷为对图dF.FFCCCFFCCFmbbmb*7*____314_____22222)210S00分许用应力足螺栓中的最大应力应满防滑系数被连接件间的摩擦系数：：每个螺栓所受载荷为对图dF.KffFKFFKfFFzFSS4，（14分）某机器中的两构件采用2个普通螺栓联接，如图所示。设预紧力为F0=18000N，在预紧力作用下，螺栓伸长量为mm1.0b，被连接件间被压缩量为mm05.0m。工作中，最大总载荷为N20000F。螺栓的许用应力为140MPa。试选择螺栓。注：752mm.20:M24292mm.17:M2013.835mm: