強(qiáng)度計(jì)算習(xí)題及答案

1、寧夏大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)課程習(xí)題第三章一、填空題：（13分）1影響機(jī)械零件疲勞強(qiáng)度的主要因素有應(yīng)力集中、尺寸及截面形狀、表面質(zhì)量（強(qiáng)化）。（列出3項(xiàng)）在靜應(yīng)力工況下，不僅可以產(chǎn)生靜應(yīng)力,也可能產(chǎn)生變應(yīng)力。鋼制零件的疲勞曲線（bN曲線）中，當(dāng)NVN。時(shí)為有限疲勞壽命區(qū);而當(dāng)nnq時(shí)為無限疲勞壽命區(qū)。零件按無限壽命設(shè)計(jì)時(shí)，疲勞極限取疲勞曲線上的水平線對(duì)應(yīng)的應(yīng)力水平:按有限壽命設(shè)計(jì)時(shí)，預(yù)期達(dá)到N次循壞時(shí)的疲勞極限表達(dá)式為在校核軸危險(xiǎn)截面處的安全系數(shù)時(shí)，在該截面處同時(shí)有圓角、鍵槽及配合邊緣等應(yīng)力集中源，此時(shí)應(yīng)采用應(yīng)力集中系數(shù)進(jìn)行計(jì)算。7.鐵路車輛的車輪軸只受對(duì)稱循壞彎曲應(yīng)力有一傳動(dòng)軸的應(yīng)力譜如圖所

2、示，則r.=_rmax/2二、選擇題：（20分）1某齒輪傳動(dòng)裝置如圖1所示，輪1為主動(dòng)輪，則輪2的齒面接觸應(yīng)力應(yīng)按B變化。當(dāng)輪1做雙向回轉(zhuǎn)時(shí)，則輪1齒面接觸應(yīng)力A對(duì)稱循壞脈動(dòng)循環(huán)循環(huán)特性尸-0.5的循環(huán)循環(huán)特性尸+1的循環(huán)2圖1所示的齒輪傳動(dòng)裝置，輪1為主動(dòng)輪按E變化。A.對(duì)稱循壞E脈動(dòng)循環(huán)C.循環(huán)特性尸-0.5的循環(huán)D循壞特性尸+1的循壞某單向回轉(zhuǎn)工作的轉(zhuǎn)軸，考慮起動(dòng)、停車及載荷不平穩(wěn)的影響，其危險(xiǎn)截面處的切應(yīng)力右的應(yīng)力性質(zhì)通常按卞圖中的E計(jì)算。兩等寬的圓柱體接觸，其直徑血=2d,彈性模量厶=2E.,則其接觸應(yīng)力值為丄A=CTH2B.=2CTH2C.=4耐Dhi=8曠耐某四個(gè)結(jié)構(gòu)及性能相同的

3、零件甲、乙、丙、丁，若承受最人應(yīng)力找的值相等，而應(yīng)力循環(huán)特性r分別為十1、0、-0.5.-b則其中最易發(fā)生失效的零件是DA.甲B乙C.丙D.T6卞圖所示為四種圓柱體接觸情況，各零件的材料相同，接觸寬度及受載均相同，圖中的接觸應(yīng)力最小。r2=2rL9貝ij情況_A的接觸應(yīng)力最犬;環(huán)基數(shù)N=10S當(dāng)該零件工作的實(shí)際應(yīng)力循壞次數(shù)N=IO：時(shí)，則按有限壽命計(jì)算，對(duì)應(yīng)于N的疲勞極限6小為CMPa。A.300B.428C.500.4D.430.5在下圖所示的極限應(yīng)力圖中，工作應(yīng)力N點(diǎn)位置如圖，加載情況屬于bmgh常數(shù)情況,試用作圖法判定其材料的極限應(yīng)力取為D。A.CThB70CCT_iD（Ts某結(jié)構(gòu)尺寸相

4、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)最人。A.HT200E.35號(hào)鋼C40C1N1D45號(hào)鋼某截面形狀一定的零件，當(dāng)其尺寸增大時(shí)，其疲勞極限值將隨之EA.增高B.降低C.不變D.規(guī)律不定三、分析計(jì)算題（67分）：（15分）已知某一合金鋼的6】=370MPd,6=880MPa,礙=625MPa。（1）試?yán)L制（按比例）此材料試件的仏簡化極限應(yīng)力圖；（2）設(shè)此試件受rmax=300MR/，o-mm=-120MPa,的變應(yīng)力作用，試用所繪制的極限應(yīng)力圖求出該試件在廠=?這種情況下的極限應(yīng)力6.O已知一嚴(yán)370MP85=625MPsa嚴(yán)880MPS則可在材料極限應(yīng)力圖上取A、E、S點(diǎn).即人(

5、0370八B(3125,312.5)5(880,0),連接過S點(diǎn)作13笄射線交A的延長線于E點(diǎn)，則可繪岀簡化極限應(yīng)力曲線ABES.(2)求極限應(yīng)力。已知：g=300MPa,a-ZOMPa求解得%k3“I=(300-120)/2MPa-90MPa5kaiK(300+120)/2MPa弓210MPa利用該材料的極限應(yīng)力圖取工作點(diǎn)AH9X2W),并與。點(diǎn)相連、延伸交極限應(yīng)力曲線于M點(diǎn)，量得M點(diǎn)的型標(biāo)為M(14(1,35O),則得%=140MPa,g=350MPa所以某一循環(huán)特征時(shí)的疲勞極阪應(yīng)力為5分6=g+L(140十350)MPa=490MPa(12分)一圓軸的軸肩尺寸為D=72nun,d=62m

6、m、r=3mm材料為40C1N1,其強(qiáng)度極限6=900MPd,屈服極限屯=750MPa，試計(jì)算軸肩的彎曲有效應(yīng)力集中系數(shù)燈。解：ka=l+(6Za-1)確定公式中的未知量：確定島：一一5分查附圖3-1,r=3nuiL片=900MPa,有q。9800.917000.84y(x)=084:由插值公式y(tǒng)(900)=)0。)+J7)(x_x。)代入a0=700山=980,y(xj=0.91，及x=900可計(jì)算出y=q=0.892）確定5分查附表32在/7d=004&D/d=l161.201.101.160.042.092.002.0540.101.621.591.618經(jīng)過三次插值計(jì)算可得當(dāng)x=0.0

7、48時(shí)y=%=1.99將上述各參數(shù)代入公式計(jì)算后得=l+(-l)=l+0.89x(1.99-l)=1.882分（20分）圓軸軸肩處的尺寸為：D=54nun,d=45mm,r=3mm。材料的力學(xué)性能為:6=260MR/,6】=170MPa.y/a=0.2,5=420MPa,試?yán)L制零件的簡化等壽命疲勞彎曲綜合影響系數(shù)為心G有效應(yīng)力集中系數(shù)分別確定公式中的各項(xiàng)系數(shù):曲線。解:1)qa一一材料的敏性系數(shù)，查附圖3J,當(dāng)r=3nmi時(shí)，qa=0.78:J理論應(yīng)力集中系數(shù)，查附表32r/d=0.067,D/d=1.21.20.042.090.101.62從上表中需要插值出x=0.067時(shí)y=a=1.879

8、則ka=1+(-1)=1+0.78x(1.879-1)=1.692）6一尺寸系數(shù)，設(shè)試件直徑為d=10D=54?圓柱形，查表得=0.69_3）Pa一一表面質(zhì)量系數(shù)，若軸為精車，由bp=420MPa,查表得pa=0.91一一2分4）ftq一一強(qiáng)化系數(shù)，設(shè)試件直徑d=10/77/77.有應(yīng)力集中，采用滲碳工藝，取0?=16將上述各參數(shù)代入公式可得K。=（+=l）x=1.59PaA,0.690.911.6故在簡化的等壽命疲勞曲線圖中，坐標(biāo)值分別為：A(oa07),P(142,89),2分（20分）如上題中危險(xiǎn)截面上的平均應(yīng)力為0=20MPa,應(yīng)力幅cru=30MPa,試分別按1）r=C.2）J=C求出該截面的計(jì)算安全系數(shù)S“解：根據(jù)上題圖標(biāo)出工作點(diǎn)M如圖:（1）r=C時(shí)，從原點(diǎn)過工作點(diǎn)M做射線