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第三章 機械零件的強度 一、選擇題 3—1 零件的截面形狀一定，當(dāng)截面尺寸增大時，其疲勞極限值將隨之 C 。 A 增加 B 不變 C 降低 D 規(guī)律不定 D1 D2 σS σm σa B1 B2 C1 C2 O 3—2 在圖中所示的極限應(yīng)力圖中，工作應(yīng)力有C1、C2所示的兩點，若加載規(guī)律為r=常數(shù)。在進行安全系數(shù)校核時，對應(yīng)C1點的極限應(yīng)力點應(yīng)取為 A ，對應(yīng)C2點的極限應(yīng)力點應(yīng)取為 B 。 A B1 B B2 C D1 D D2 3—3 同上題，若加載規(guī)律為σm=常數(shù)，則對應(yīng)C1點 的極限應(yīng)力點應(yīng)取為 C ，對應(yīng)C2點的極限應(yīng)力點 應(yīng)取為 D 。 A B1 B B2 C D1 D D2 題3—2圖 θ σa σm C o 3—4 在圖中所示的極限應(yīng)力圖中，工作應(yīng)力點為C，OC線與橫坐標(biāo)軸的交角θ=600，則該零件所受的應(yīng)力為 D 。 A 對稱循環(huán)變應(yīng)力 B 脈動循環(huán)變應(yīng)力 C σmax、σmin符號（正負）相同的不對稱循環(huán)變應(yīng)力 D σmax、σmin符號（正負）不同的不對稱循環(huán)變應(yīng)力 題3—4圖 3—5 某四個結(jié)構(gòu)及性能相同的零件甲、乙、丙、丁，若承受最大應(yīng)力的值相等，而應(yīng)力循環(huán)特性r分別為+1、-1、0、0.5，則其中最易發(fā)生失效的零件是 B 。 A 甲 B 乙 C 丙 D 丁 3—6 某鋼制零件材料的對稱循環(huán)彎曲疲勞極限σ-1=300MPa，若疲勞曲線指數(shù)m=9，應(yīng)力循環(huán)基數(shù)N0=107，當(dāng)該零件工作的實際應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N=105時，則按有限壽命計算，對應(yīng)于N的疲勞極限σ-1N為 C MPa。 A 300 B 420 C 500.4 D 430.5 3—7 某結(jié)構(gòu)尺寸相同的零件,當(dāng)采用 C 材料制造時,其有效應(yīng)力集中系數(shù)最大。 A HT200 B 35號鋼 C 40CrNi D 45號鋼 3—8 某個40Cr鋼制成的零件，已知σB=750MPa，σs=550MPa，σ-1=350MPa，ψσ=0.25，零件危險截面處的最大工作應(yīng)力量σmax=185MPa，最小工作應(yīng)力σmin=-75MPa，疲勞強度的綜合影響系數(shù)Kσ=1.44，則當(dāng)循環(huán)特性r=常數(shù)時，該零件的疲勞強度安全系數(shù)Sσa為 B 。 A 2.97 B 1.74 C 1.90 D 1.45 3—9 對于循環(huán)基數(shù)N0=107的金屬材料,下列公式中, A 是正確的。 A σrmN=C B σNm=C C 壽命系數(shù) D 壽命系數(shù)kN<1.0 3—10 已知某轉(zhuǎn)軸在彎-扭復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下工作，其彎曲與扭轉(zhuǎn)作用下的計算安全系數(shù)分別為 Sσ=6.0、Sτ=18.0，則該軸的實際計算安全系數(shù)為 C 。 A 12.0 B 6.0 C 5.69 D 18.0 3—11 在載荷和幾何尺寸相同的情況下,鋼制零件間的接觸應(yīng)力 A 鑄鐵零件間的接觸應(yīng)力。 A 大于 B 等于 C 小于 D 小于等于 3—12 兩零件的材料和幾何尺寸都不相同，以曲面接觸受載時，兩者的接觸應(yīng)力值 A 。 A 相等 B 不相等 C 是否相等與材料和幾何尺寸有關(guān) D 材料軟的接觸應(yīng)力值大 3—13 兩等寬的圓柱體接觸，其直徑d1=2d2，彈性模量E1=2E2，則其接觸應(yīng)力為 A 。 A σH1=σH2 B σH1=2σH2 C σH1=4σH2 D σH1=8σH2 3—14 在圖中示出圓柱形表面接觸的情況下，各零件間的材料、寬度均相同，受力均為正壓力F，則 A 的接觸應(yīng)力最大。 d1 d2 d3 d1 d1 d1 d3 d2 F F F F A B C D 題3—14圖 3—15 在上題A圖中，d2=2d1，小圓柱的彈性模量為E1，大圓柱的彈性模量為E2，E為一定值，大小圓柱的尺寸及外載荷F一定，則在以下四種情況中， D 的接觸應(yīng)力最大， A 的接觸應(yīng)力最小。 A E1=E2=E/2 B E1=E、E2=E/2 C E1=E/2、E2=E D E1=E2=E 二、填空題 3—16 判斷機械零件強度的兩種方法是 最大應(yīng)力法 及 安全系數(shù)法 ；其相應(yīng)的強度條件式分別為 σ≤[σ] 及 Sca≥[S] 。 3—17 在靜載荷作用下的機械零件，不僅可以產(chǎn)生 靜 應(yīng)力，也可能產(chǎn)生 變 應(yīng)力。 3—18 在變應(yīng)力工況下，機械零件的強度失效是 疲勞失效 ；這種損壞的斷面包括 光滑區(qū) 及 粗糙區(qū) 兩部分。 3—19 鋼制零件的σ-N曲線上，當(dāng)疲勞極限幾乎與應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N無關(guān)時，稱為 無限壽命 循環(huán)疲勞；而當(dāng)NN0，塑性材料，已進入無限壽命區(qū)，所以取 R3 Φ48 Φ40 Ⅰ Ⅰ 3—28 某零件如圖所示，材料的強度極限σB=650Mpa，表面精車，不進行強化處理。試確定Ⅰ-Ⅰ截面處的彎曲疲勞極限的綜合影響系數(shù)Kσ和剪切疲勞極限的綜合影響系數(shù)Kτ 解：， 附圖3-1 題3—28圖 附圖3-2 , 附圖3-3 附圖3-4 零件不強化處理 所以： 3—29 某軸只受穩(wěn)定交變應(yīng)力的作用，工作應(yīng)力σmax=240MPa，σmin=-40MPa。材料的機械性能 σ-1=450MPa，σs=800MPa，σ0=700Mpa，軸上危險截面處的kσ=1.3，εσ=0.78，βσ=1，βq=1。 ⑴ 繪制材料的簡化極限應(yīng)力圖； ⑵ 用作圖法求極限應(yīng)力σr及安全系數(shù)（按r=C加載和無限壽命考慮）； ⑶ 取[S]=1.3，試用計算法驗證作圖法求S值，并校驗此軸是否安全。 解：（1）A點（0，σ-1），B點（σ0/2，σ0/2），S點（σs.0） （2） 工作點：σa=(240+40)/2=140 σm=(240-40)/2=100 M′(166,248) σm=166+248=414 σm σm ∴ （3） ∴ 安全 s 3—30 一零件由45鋼制成，材料的力學(xué)性能為：σS=360MPa，σ-1=300MPa，ψσ=0.2。已知零件上兩點的最大工作應(yīng)力和最小工作應(yīng)力分別為：M1點：σmax=190 Mpa、σmin=110 Mpa；M2點：σmax=170 Mpa、σmin=30 Mpa，應(yīng)力變化規(guī)律為r=常數(shù)，彎曲疲勞極限的綜合影響系數(shù)K=2.0，試分別用圖解法和計算法確定該零件的計算安全系數(shù)。 解： M1： M2： 圖解： 解析法： M1: M2: σm σm 3—31 轉(zhuǎn)軸的局部結(jié)構(gòu)如題3-28圖所示。已知軸的Ⅰ-Ⅰ截面承受的彎矩M=300N.m，扭矩T=800N.m，彎曲應(yīng)力為對稱循環(huán)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)。軸的材料為40Cr鋼調(diào)質(zhì)， σ-1=355MPa，τ-1=200MPa，ψσ=0.2，ψτ=0.1，設(shè)Kσ=2.2，Kτ=1.8，試計算考慮彎曲和扭轉(zhuǎn)共同作用時的計算安全系數(shù)Sca。 解：M: T: 屈服安全系數(shù)：查書P355 40Cr：σs=540MPa 按第三強度理論： 3—32 實心轉(zhuǎn)軸的危險截面上受有載荷為：彎矩M=100N.m；轉(zhuǎn)矩為周期變化，T=0—50N.m。軸的材料為碳鋼，已知力學(xué)性能為：σs=300MPa，σ-1=170MPa，τs=180MPa，τ-1=100MPa。若截面直徑d=25mm，有效應(yīng)力集中系數(shù)kσ=1.79，kτ=1.47，尺寸系數(shù)εσ=0.84，ετ=0.78，表面質(zhì)量系數(shù)βσ=βτ=0.9，強化系數(shù)βq=1，材料常數(shù)ψσ=0.34，ψτ=0.21。試確定安全系數(shù)S。計算時可按無限壽命考慮，忽略橫向剪應(yīng)力的作用。 解：M： T： 屈服安全系數(shù)：查P355 碳鋼：σs=355MPa 第三強度理論：