(权威)东北大学机械设计习题.doc

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东北大学专业硕士,机械设计基础 第一章????? 机械设计基础知识 ? 思? 考? 题 ? 1-1 机械零件设计应满足哪些基本准则? 1-2 什么叫机械零件的失效?机械零件主要的主要失效形式有哪些? 1-3 提高机械零件强度的措施有哪些? 1-4 在什么条件下要按刚度准则设计机械零件?提高零件的刚度有哪些措施? 1-5 选用机械零件材料时主要考虑什么原则????????????? 1-6 举例说明什么叫静载荷、变载荷、静应力和变应力? 1-7 什么是零件的工作应力、计算应力、极限应力和许用应力? 1-8? 影响材料的极限应力的因素有那些? 1-9 线性疲劳损伤累积方程(Miner方程)的意义是什么? 1-10 影响材料疲劳强度的主要因素有哪些?原因是什么?这些因素对变应力的哪一部分有影响? 1-11 什么是有效应力集中系数?机械零件设计中,常见的应力集中源有哪些?有三个形状尺寸一样,工作条件也相同,分别用铸铁、低强度钢、高强度钢制造的零件,哪个零件的有效应力集中系数最大? 1-12 ?什么叫接触应力和接触强度?影响接触应力大小的因素有哪些? 1-13 举例说明零件的结构及工艺对被设计零件疲劳强度的影响。 ? 习???? 题???????????????????? ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 1-1 从手册中查找下面各材料的名称和性能数据,并填入表中: 材料牌号 材料名称 抗拉强度极限 σB/ MPa 屈服强度极限 σs / MPa 延伸率 σ5 / % 硬 度 HB 弹性模量 E / MPa HT200 ? ? ? ? ? ? ZG270-500 ? ? ? ? ? ? Q235 ? ? ? ? ? ? 45调质 ? ? ? ? ? ? 40Cr ? ? ? ? ? ? QA19-4 ? ? ? ? ? ? ? 1-2 已知σmin=500 MPa,σa = 300 MPa,求 σmax,σm,r,并画出变应力图。 1-3 图示为一转轴,在轴上作用有轴向力Fa=3000 N和径向力Fr=6000N,支点间距L=300 mm,轴的直径d=50mm,求力Fr 作用面上的σmax,σmin,σm,σa,r,并画出变应力图。 ? ? 1-4 已知一合金结构钢的简化疲劳极限线图如图所示。等效系数ψσ=0.43,若零件工作应力点M 恰在 OE 线上,其最大工作应力σmax=426 MPa,最小工作应力σmin=106 MPa,有效应力集中系数kσ=1.42,绝对尺寸系数 εσ=0.91,表面状态系数 β=1,试求按简单加载情况下零件的安全系数(按无限寿命考虑)。 1-5 某钢制零件承受非对称循环(循环特性 r=-0.4)的两级应力(不稳定变应力)作用,第一级名义应力最大值 σ1=500 MPa,作用105次,第二级名义应力最大值 σ2=400 MPa,作用2×105次,如该钢材的标准平滑试件试验得的 σ-1=500 MPa,σ0 =800 MPa,循环基数 N0 = 107次,材料常数 m = 9,该零件的有效应力集中系数 kσ =1.62,绝对尺寸系数 εσ=0.83,表面状态系数 β=0.95。试估算该零件的计算安全系数。 ? 例?? 题 ? 例1-1 ?某转动心轴,其危险剖面上的平均应力为 σm = 20 MPa,应力幅 σa = 30 MPa,试求最大应力 σmax 、最小应力 σmin 和循环特性 r。 ? 解? 最大应力为 ????????????????????? σmax =σm + σa = 20 + 30 = 50 MPa 最小应力为 ????????????????????? σmin = σm - σa = 20 - 30 = -10 MPa ? 循环特性为??? 该变应力为非对称循环变应力。 例1-2 某静止构件受弯曲应力 σb=150 MPa,扭转剪应力 τr=50 MPa;材料为35钢(σB=540 MPa,σs=320 MPa)。试分别用第一、三、四强度理论求计算应力 σca,并校核静强度是否安全?用哪个强度理论较为合理? 解 (1)求材料的许用拉应力 由于 σs/σB = 320/540=0.593,按表用内插法得 许用拉应力 ?MPa (2)按第一、三、四强度理论求计算应力 σca ? 按第一强度理论得 ?MPa ? 按第三强度理论得 ? MPa ? 按第四理论强度得 ? MPa ? (3)结论 由于许用拉应力 [σ]=212 MPa 均大于按第一、三、四强度理论所求得的计算应力 σca,所以该构件强度

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