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强度计算习题及答案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(曲线)中,当时为 有限疲劳寿命 区;而当时为 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 。
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= ,
= 。
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,弹性模量,则其接触应力值为 A 。
A. B. C. D.
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,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,若疲劳曲线指数m=9,应力循环基数,当该零件工作的实际应力循环次数时,则按有限寿命计算,对应于N的疲劳极限为 C MPa。
A.300 B. 428 C. 500.4 D.430.5
8.在下图所示的极限应力图中,工作应力N点位置如图,加载情况属于情况,试用作图法判定其材料的极限应力取为 D 。
A. B. . C. D.
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.HT200 B.35号钢 C.40CrNi D.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,,。(1)试绘制(按比例)此材料试件的简化极限应力图;(2)设此试件受的变应力作用,试用所绘制的极限应力图求出该试件
在这种情况下的极限应力。
2.(12分)一圆轴的轴肩尺寸为D=72mm,d=62mm,r=3mm.材料为40CrNi,其强度极限屈服极限试计算轴肩的弯曲有效应力集中系数。
解:确定公式中的未知量:
1)确定:
查附图3-1,r=3mm, 有
980 0.91 700 0.84 由插值公式代入,;,,及可计算出
2)确定
查附表3-2,在
1.20 1.10 1.16 0.04 2.09 2.00 2.054 0.10 1.62 1.59 1.618 经过三次插值计算可得当时
3)将上述各参数代入公式计算后得
3. (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:,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,分别确定公式中的各项系数:
1)——有效应力集中系数
——材料的敏性系数,查附图3-1,当r=3mm时,;
——理论应力集中系数,查附表3-2,
1.2 0.04 2.09 0.10 1.62 从上表中需要插值出时
则
2)——尺寸系数,设试件直径为,圆柱形,查表得
3)——表面质量系数,若轴为精车,由,查表得
4)——
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