機械設(shè)計考研復習習題

第一單元測試題

2-9.有一根階梯軸，用45鋼制造，截面變化處過度圓角的應(yīng)力集中系數(shù)％=1.58,

一、選擇題

2-1.下列四種敘述中，是正確的。

表面狀態(tài)系數(shù)乩=0.82,尺寸系數(shù)q=0.68,則其疲勞強度綜合影響系數(shù)K,二

A.變應(yīng)力只能由變載荷產(chǎn)生B.變應(yīng)力只能由靜載荷產(chǎn)生

C.靜載荷不能產(chǎn)生變應(yīng)力D.變應(yīng)力也可能由靜載荷產(chǎn)生

2-2.發(fā)動機連桿橫截面上的應(yīng)力變化規(guī)律如題2-2圖所示，則該變應(yīng)力的循環(huán)A.2.54B.0.88

特性系數(shù)r為。C.1.14D.2.83

A.0.242-10.零件的截面形狀一定，如絕對尺寸(橫截面尺寸)增大，疲勞強度將隨之

B.-0.24

C.4.17A.增高B.不變

D.-4.17C.降低D.提高或不變

2-11.當形狀、尺寸、結(jié)構(gòu)相同時，磨削加工的零件與精車加工相比，其疲勞強

2-3.應(yīng)力的變化規(guī)律如題2-2圖所示，則應(yīng)力副a

度O

A.較高B.較低

和平均應(yīng)力6“分別為一

C.相同D.相同或較低

A.q=80.6MPa,49.4MPaB.=80.6MPa,(rm=-49.4MPa272.繪制零件的6n一4極限應(yīng)力簡圖時，所必須的已知數(shù)據(jù)是o

C.4=49.4MPa,a=-80.6MPaD.o-=-49.4MPa,<r=-80.6B.J,a,，。

H1flmA.?/?o5>ka0K

MPa

C.<7_),(TG,%,KaD.o-_(,as,We，ka

2-4.變應(yīng)力特性可用弓恤Om、。"和r五個參數(shù)中的任意

2-13.在圖示的b,「久極限應(yīng)力簡圖中，如工作應(yīng)力點M所在的ON線與橫軸間夾

來描述。

A一個B.兩個角6=45°,則該零件受的是.。

C三個D.四個

2-5零件的工作安全系數(shù)為

A零件的極限應(yīng)力比許用應(yīng)力B.零件的工作應(yīng)力比許用應(yīng)力

C零件的極限應(yīng)力比零件的工作應(yīng)力D.零件的工作應(yīng)力比零件的極

限應(yīng)力

2-6機械零件的強度條件可以寫成—

A<7<[<T],r[r]或SrW[S]r

題273圖

B或S02⑸0,S^[S]

rTA.不變號的非對稱循環(huán)變應(yīng)力

B.變號的非對稱循環(huán)變應(yīng)力

CBW,TW⑺或sKsg5》阿

C.對稱循環(huán)變應(yīng)力

D.脈動循環(huán)變應(yīng)力

Dcr2匕],r[r]或SWS]。,

2-14.在上題所示零件的極限應(yīng)力簡圖中，如工作應(yīng)力點M所在ON線與橫軸

2-7在進行材料的疲勞強度計算時，其極限應(yīng)力應(yīng)為材料的.之間的夾角夕=90",則該零件受的是。

A屈服點B.疲勞極限A.脈動循環(huán)變應(yīng)力B.對稱循環(huán)變應(yīng)力

C強度極限D(zhuǎn).彈性極限C.變號的非循環(huán)變應(yīng)力D.不變號的非對稱循環(huán)變應(yīng)力

2—15已知一零件的最大工作應(yīng)力omax=180MPa,最小工作應(yīng)力。min=一

2-845鋼的對稱疲勞極限j=270MPa,疲勞曲線方程的某指數(shù)9,應(yīng)力循

80MPao則在圖示的極限應(yīng)力簡圖中，該應(yīng)力點與原點的連線0"與橫軸間的夾角

環(huán)基數(shù)No=5X1()6次，當實際應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N=1(/次時，有限壽命疲勞極限為0為o

—MPa。(1)68°57/44”(2)21215”(3)66°2,15”(4)74°28,33”

A.539B.135

C.175D.417

題2—15圖題2—16圖四、分析計算題

2-16在圖示零件的極限應(yīng)力簡圖上，M為零件的工作應(yīng)力點，若加載于零件

一鋼制軸類零件的危險剖面承受=20。MPa,o-=-100MPa,綜合影響系

的過程中保持最小應(yīng)力。min為常數(shù)。則該零件的極限應(yīng)力點應(yīng)為。|nin

(DM,(2)M(3)(4)Mi

2數(shù)K0=2,材料的q=400MPa,a,=250MPa,%=400MPa。試：

2-17上題若在對零件加載的過程中保持應(yīng)力比r為常數(shù)。則該零件的極限應(yīng)

力點應(yīng)為o1)畫出零件的簡化極限應(yīng)力線圖，并判定零件的破壞形式。

(1)3(2)M2(3)Mz(4)M,2)按簡單加載計算該零件的安全系數(shù)。

2-18已知45鋼調(diào)制后的力學性能為：ab=620MPa,。產(chǎn)350MPa,o,=280MPa,

0o=45OMPa<(貝ljWo為o

(1)1.6(2)2.2(3)0.24(4)0.26第二章機械零件的強度

2-19.在應(yīng)力變化中，如果周期、應(yīng)力幅和平均應(yīng)力有個變化,則稱為o重要基本概念

A.穩(wěn)定變應(yīng)力B.非穩(wěn)定變應(yīng)力1.疲勞破壞及其特點

C.非對稱循環(huán)變應(yīng)力D.脈動循環(huán)變應(yīng)力疲勞破壞：在遠低于材料抗拉強度極限的交變應(yīng)力作用下工程材料發(fā)生破壞。

2-20.在靜應(yīng)力作用下，塑性材料的極限應(yīng)力為。疲勞破壞的特點：1)在循環(huán)變應(yīng)力多次反復作用下發(fā)生；2)沒有明顯的塑性變

形；3)所受應(yīng)力遠小于材料的靜強度極限；4)對材料組成、零件形狀、尺寸、表面

A.%B.a

s狀態(tài)、使用條件和工作環(huán)境敏感。具有突發(fā)性、高局部性和對缺陷的敏感性。

2.疲勞破壞與靜強度破壞的區(qū)別，強度計算的區(qū)別

靜強度破壞是由于工作應(yīng)力超過了靜強度極限，具體說，當工作應(yīng)力超過材料的

2-21.塑性材料在脈動循環(huán)變應(yīng)力作用下的極限應(yīng)力為o屈服極限就發(fā)生塑性變形，當超過強度極限就發(fā)生斷裂。而疲勞破壞時，其工作應(yīng)力

遠小于材料的抗拉強度極限，其破壞是由于變應(yīng)力對材料損傷的累積所致。交變應(yīng)力

A.(TffB.a

s每作用一次，都對材料形成一定的損傷，損傷的結(jié)果是形成小裂紋。這種損傷隨著應(yīng)

力作用次數(shù)的增加而線性累積，小裂紋不斷擴展，當靜強度不夠時發(fā)生斷裂。

C■crpD.CF_|

靜強度計算的極限應(yīng)力值是定值。而疲勞強度計算的極限應(yīng)力是變化的，隨著循

2-22.對于受循環(huán)變應(yīng)力作用的零件，影響疲勞破壞的主要應(yīng)力成分是環(huán)特性和壽命大小的改變而改變。

3.影響機械零件疲勞強度的因素

A.最大應(yīng)力B.最小應(yīng)力影響機械零件疲勞強度的因素主要有三個：應(yīng)力集中、絕對尺寸和表面狀態(tài)。

C.平均應(yīng)力D.應(yīng)力幅應(yīng)力集中越大，零件的疲勞強度越低。在進行強度計算時，引入了應(yīng)力集中系數(shù)

2-23.零件表面經(jīng)淬火、氮化、噴丸及滾子碾壓等處理后、其疲勞強度。

心來考慮其影響。當零件的同?剖面有幾個應(yīng)力集中源時，只取其中(應(yīng)力集中系

A.提高B.不變

C.降低D.高低不能確定數(shù))最大的一個用于疲勞強度計算。另外需要注意：材料的強度極限越高，對應(yīng)力集

二、填空題中越敏感。

1.影響機械零件疲勞強度的因素有：、、、零件的絕對尺寸越大，其疲勞強度越低。因為絕對尺寸越大，所隱含的缺陷就越

多。用絕對尺寸系數(shù)%考慮其影響。

2.根據(jù)是否隨時間變化，將載荷分為和兩類。同理，應(yīng)力也

分為和兩大類。零件的表面狀態(tài)宜接影響疲勞裂紋的產(chǎn)生，對零件的疲勞強度非常重要。表面越

3.變載荷一定產(chǎn)生——應(yīng)力。變應(yīng)力既可能由載荷產(chǎn)生，也可粗糙，疲勞強度越低。表面強化處理可以大大提高其疲勞強度。在強度計算中，有表

能由載荷產(chǎn)生。但是靜應(yīng)力一定是由載荷產(chǎn)生的。

面狀態(tài)系數(shù)夕來考慮其影響。

4.應(yīng)力幅與平均應(yīng)力之和等于_應(yīng)力幅與平均應(yīng)力之差等J

,最小應(yīng)力與最大應(yīng)力之比稱為o需要注意：這三個因素只影響應(yīng)力幅，不影響平均應(yīng)力，因此不影響靜強度,

5.r=T的變應(yīng)力稱為——變應(yīng)力，r=0的變應(yīng)力稱為——變應(yīng)力，4.線性疲勞損傷累積的主要內(nèi)容

當r=1時稱為——應(yīng)力，當r=其它值時稱為——變應(yīng)力。材料在承受超過疲勞極限的交變應(yīng)力時，應(yīng)力每循環(huán)作用一次都對材料產(chǎn)生一定

三、簡答題量的損傷，并且各個應(yīng)力的疲勞損傷是獨立進行的，這些損傷可以線性地累積起來，

1.什么是穩(wěn)定變應(yīng)力和非穩(wěn)定變應(yīng)力？當損傷累積到臨界值時，零件發(fā)生疲勞破壞。

2.什么是材料的疲勞極限(又稱有限壽命疲勞極限)？如何表示？精選例題與解析

3.極限應(yīng)力線圖有何用處？

例2-1某軸受穩(wěn)定交變應(yīng)力作用，最大應(yīng)力二250MPa,最小應(yīng)力金訪=-50

4.雙向穩(wěn)定變應(yīng)力下機械零件的疲勞強度計算如何進行？

5.如何提高機械零件的疲勞強度？

解題注意要點：

MPa,已知軸的材料為合金調(diào)質(zhì)鋼，其對稱循環(huán)疲勞極限?！?450MPa,脈動循環(huán)疲

1.求的是零件受脈動循環(huán)變應(yīng)力時的極限應(yīng)力；

2.極限應(yīng)力等于極限應(yīng)力點M(例2-2圖)的坐標和;

勞極限％=700MPa,屈服極限q=800MPa,

3.脈動循環(huán)時平均應(yīng)力等于應(yīng)力幅。

危險截面的《=1.40,%=0.78,夕=0.9,試求：

解：綜合影響系數(shù)：Kff=\=—^—=\Al

a￡p0.85x0.8

(1)繪制材料的簡化疲勞極限應(yīng)力線圖，并在圖a

上標出工作應(yīng)力點的位置。

因為，脈動循環(huán)時和直線A'E'方程聯(lián)立，可求得M點的坐標。

(2)材料疲勞極限的平均應(yīng)力4,”和極限應(yīng)力副

例2-2圖即.[b-l

。卬值(按簡單加載)。laOd=%”

(3)若取[S]=1.3,校核此軸疲勞強度是否安

代入已知數(shù)據(jù)：解得：琮=0鼠=238.37MPa

全。

解：則：零件受脈動循環(huán)變應(yīng)力作用時，其極限應(yīng)力為

(1)材料的簡化極限應(yīng)力線圖如例2-1圖所示

aoc=匝+九=2X238.37=476.74MPa。

例2-6一轉(zhuǎn)軸受規(guī)律性非穩(wěn)定變應(yīng)力作用，軸的材料為45鋼調(diào)質(zhì)，已知內(nèi)尸600

MPa,=250MPa,No=10\m=9,k0=1.76,=0.78,p=0.95,=0.340零

展產(chǎn)二駕%。。MPa

件承受三個變應(yīng)力作用，各個應(yīng)力的?”、/、及循環(huán)次數(shù)〃依次為：1)%產(chǎn)20Mpa,

<T=120MPa,zz?=3x104；2)cr,=20MPa,cr=1lOMPa,nz=7x104；3)(T=20MPa?

標出工作應(yīng)力點M(100,150)如圖所示。d]/12u2W13

⑵求材料的仁和外6

<7d3=90MPa,?3=4X10O取許用安全系數(shù)[5]=1.5,試校核該軸的疲勞強度。

在圖中延長0m交AE于％,得材料的極限應(yīng)力點，％點坐標值即為所求。

解：綜合影響系數(shù)：X芻=1=2.38

聯(lián)立：—=—和erT

a<y

mm將各個應(yīng)力等效為材料的對稱循環(huán)變應(yīng)力:

其中:生=2x45。-700=0,2857+Wb。〃0=2.38x120+0.34x20=292.4MPa

700

aad2=Kaaa2+=2.38x110+0.34x20=268.6MPa

解得：<Tra=378MPa,<rm=252MPa

bad3=K,ba3+Webm3=2.38x90+0.34x20=221MPa

(3)校核強度

S=-~四-----=—―......------------=1.37>[5]=1.3因為。皿＜?！?，對材料不起損傷作用，忽略不計。

kL4?…

(1)用當量循環(huán)次數(shù)法

疲勞強度滿足要求。

例2-2某零件用45Mn2制造，材料的力學性能為：atf=900MPa,/=750MPa,

材料對應(yīng)于有限壽命M.的疲勞極限b-lNv為:

\=410MPa,匕=0.25,心=1,4=0.85,￡=0.8。問該零件受脈動循環(huán)變應(yīng)力作

用時，其極限應(yīng)力q為多少？

2人外=海產(chǎn)煤.250=439.3D.零件的工作應(yīng)力比零件的極限應(yīng)力

2~6.機械零件的強度條件可以寫成—_____O

A.crW[cr],rW[r]或5代4，

安全系數(shù)為：5=詠=甯=1.502=[5],疲勞強度剛好滿足要求。

叫292.4B.crN。],r[r]或snSQ,SB⑸，

(2)用當量應(yīng)力法

C.crW[a],rW[r]

或s戶[SQ,Sr^lS]r

D.a2⑻，r2[r]或SRS],,

Sr?[SJr

2-7.在進行材料的疲勞強度計算時，其極限應(yīng)力應(yīng)為材料的o

A.屈服點B.疲勞極限

C.強度極限D(zhuǎn).彈性極限

2-8.45鋼的對稱疲勞極限t=270MPa,疲勞曲線方程的第指數(shù)機=9,應(yīng)力循

環(huán)基數(shù)M)=5X106次，當實際應(yīng)力循環(huán)次數(shù)NTO4次時，有限壽命疲勞極限為

自測題與答案_______MPa。

一、選擇題A.539B.135

2-1.下列四種敘述中，是正確的。C.175D.417

A.變應(yīng)力只能由變載荷產(chǎn)生B.變應(yīng)力只能由靜載荷產(chǎn)生

2-9.有一根階梯軸，用45鋼制造，截面變化處過度圓角的應(yīng)力集中系數(shù)口=1.58,

C.靜載荷不能產(chǎn)生變應(yīng)力D.變應(yīng)力也可能由靜載荷產(chǎn)生

2-2.發(fā)動機連桿橫截面上的應(yīng)力變化規(guī)律如題2-2圖所示，則該變應(yīng)力的循環(huán)

表面狀態(tài)系數(shù)。=0.82,尺寸系數(shù)q=0.68,則其疲勞強度綜合影響系數(shù)K,二

特性系數(shù)r為_______o

A.0.24

B.-0.24A.0.35B.0.88

C.4.17C.1.14D,2.83

D.-4.172-10.零件的截面形狀一定，如絕對尺寸(橫截面尺寸)增大，疲勞強度將隨之

2-3.應(yīng)力的變化規(guī)律如題2-2題2-2圖圖所示，則應(yīng)力副,

A.增高B.不變

C.降低D.提高或不變

和平均應(yīng)力?分別為—

2-11.當形狀、尺寸、結(jié)構(gòu)相同時，磨削加工的零件與精車加工相比，其疲勞強

度。

A.(r=80.6MPa,cr=49.4MPaB.a=80.6MPa,a=-49.4MPa

amainA.較高B.較低

C.相同D.相同或較低

C.q=49.4MPa,arn=-80.6MPaD.^,=-49.4MPa,o-m=-80.6

2-12.繪制零件的。凡極限應(yīng)力簡圖時、所必須的已知數(shù)據(jù)是o

MPa

2-4.變應(yīng)力特性可用%訕、6”、凡和「五個參數(shù)中的任意_______來描A.",%,%,k?B.%，。()，%,Ka

述。

C.b_],(T,(T?KD.(T.],(T,"a，k°

A.一個o5as

B.兩個

2-13.在圖示的a,”-凡極限應(yīng)力簡圖中，如工作應(yīng)力點M所在的ON線4橫軸

r二個

D.四個間夾角。=45°,則該零件受的是。

2-5.零件的工作安全系數(shù)為A.不變號的非對稱循環(huán)變應(yīng)力

A.零件的極限應(yīng)力比許用應(yīng)力B.變號的非對稱循環(huán)變應(yīng)力

B.零件的工作應(yīng)力比許用應(yīng)力C.對稱循環(huán)變應(yīng)力

C.零件的極限應(yīng)力比零件的題2-13圖工作應(yīng)力D.脈動循環(huán)變應(yīng)力

2-14.在上題所示零件的極限應(yīng)力簡圖中，如工作應(yīng)力點M所在ON線與橫軸

2-31.一鋼制軸類零件的危險剖面承受200MPa,o-=-100MPa,綜合

之間的夾角6=90°,則該零件受的是。n)in

A.脈動循環(huán)變應(yīng)力B.對稱循環(huán)變應(yīng)力

影響系數(shù)KI2,材料的％=400MPa,cr,=250MPa,%=400MPa。試：

C.變號的非循環(huán)變應(yīng)力D.不變號的非對稱循環(huán)變應(yīng)力

2-15.在應(yīng)力變化中，如果周期、應(yīng)力幅和平均應(yīng)力有一個變化，則稱為o1）畫出材料的簡化極限應(yīng)力線圖，并判定零件的破壞形式。

A.穩(wěn)定變應(yīng)力B.非穩(wěn)定變應(yīng)力2）按簡單加載計算該零件的安全系數(shù)。

C.非對稱循環(huán)變應(yīng)力D.脈動循環(huán)變應(yīng)力

2-32.一鋼制零件，危險剖面承受的工作應(yīng)力。max=300MPa,<7=-150MPa,

2-16.在靜應(yīng)力作用下，塑性材料的極限應(yīng)力為。min

A.aBB.as有效應(yīng)力集中系數(shù)心=1.4,絕對尺寸系數(shù)￡0=0.91,表面狀態(tài)系數(shù)夕=1。材料的%=

C.D.cr_1800MPa,%=520MPa,<7_,=450MPa,尢=0.5,材料常數(shù)m=9,循環(huán)基數(shù)N（）=107,

求該零件在有限壽命NTO,時的計算安全系數(shù)。

2-17.已知45鋼調(diào)質(zhì)后的力學性能為：%=620MPa,0=350MPa,，產(chǎn)280

五、參考答案

1.選擇題

MPa,G）=450MPa,則%為。

9-1D；9-2B；9-3A；9-4B；9-5C；

A.1.6B.2.29-6C；9-7B；9-8A；9-9D；9-10C；

C.0.24D.0.269-11A；9-12C；9-13D；9-14B；9-15B；

2-18.塑性材料在脈動循環(huán)變應(yīng)力作用下的極限應(yīng)力為—9-16B；9-17C；9-18C；9-19D；9-20A；

2.填空題

A.aB.

R9-21應(yīng)力集中絕對尺寸表面狀態(tài)

9-22靜載荷變載荷彈應(yīng)力變應(yīng)力

C.aD.cr_1

Q9-23變變靜靜

2-19.對于受循環(huán)變應(yīng)力作用的零件,影響疲勞破壞的主要應(yīng)力成分是9-24最大應(yīng)力最小應(yīng)力應(yīng)力循環(huán)特性

9-25對稱循環(huán)脈動循環(huán)靜非對稱循劃

A.最大應(yīng)力B.最小應(yīng)力3.簡答題

C.平均應(yīng)力D.應(yīng)力幅2-26.周期、應(yīng)力副、平均應(yīng)力均不改變的變應(yīng)力稱為穩(wěn)定變應(yīng)力，若其中之一

2-20.零件表面經(jīng)淬火、氮化、噴丸及滾子碾壓等處理后、其疲勞強度。變化稱為非穩(wěn)定變應(yīng)力。

A.提高B.不變2-27.用一組材料相同的標準試件進行疲勞實驗，當試件受無限次循環(huán)應(yīng)力作用

C.降低D.高低不能確定

下而不發(fā)生疲勞破壞時的最大應(yīng)力稱作材料的疲勞極限，用巴表示，，為應(yīng)力循環(huán)特

二、填空題

2-21.影響機械零件疲勞強度的因素仃：、、征。

2-22.根據(jù)是否隨時間變化，將載荷分為——和——兩類。同理，應(yīng)2-28.確定零件材料的破壞形式；確定零件、材料的極限應(yīng)力；計算零件的安全

力也分為和兩大類。系數(shù)。

2-23.變載荷一定產(chǎn)生________應(yīng)力。變應(yīng)力既可能由載荷產(chǎn)生，也

2-29.分別計算兩個單向穩(wěn)定變應(yīng)力的安全系數(shù)S,和S,，然后計算零件的計算

可能由載荷產(chǎn)生。但是靜應(yīng)力一定是由載荷產(chǎn)生的。

2-24.應(yīng)力幅與平均應(yīng)力之和等于_應(yīng)力幅與平均應(yīng)力之差等于

安全系數(shù)S,一其強度條件為:

，最小應(yīng)力與最大應(yīng)力之比稱為O

2-25.r=-l的變應(yīng)力稱為——變應(yīng)力，r=0的變應(yīng)力稱為——變應(yīng)力，

當r=1時稱為——應(yīng)力，當r=其它值時稱為——變應(yīng)力。2一2[S]

他+S；

三、簡答題

2-26.什么是穩(wěn)定變應(yīng)力和非穩(wěn)定變應(yīng)力？2-30.設(shè)法減小零件的應(yīng)力集中，減小零件的絕對尺寸，對零件進行表面強化

2-27.什么是材料的疲勞極限（又稱無限壽命疲勞極限）？如何表示？

2-28.極限應(yīng)力線圖有何用處？

2-29.雙向穩(wěn)定變應(yīng)力下機械零件的疲勞強度計算如何進行？

2-30.如何提高機械零件的疲勞強度？

四、分析計算題

4.分析計算題1.常用螺紋有哪幾類？哪些用于聯(lián)接，哪些用于傳動，為什么？哪些是標準螺

2-31.解題要點：紋？

（1）材料的簡化極限應(yīng)力線圖如題2-31解圖所常用的有：三角螺紋，矩形螺紋，梯形螺紋和鋸齒形螺紋。三角螺紋用于聯(lián)接，

其余用于傳動。因三角螺紋自鎖性好，其它螺紋傳動效率高。除矩形螺紋外，其余均

為標準螺紋。

2.何謂螺紋聯(lián)接的預緊，預緊的目的是什么？預緊力的最大值如何控制？

螺紋聯(lián)接的預緊是指在裝配時擰緊，是聯(lián)接在承受工作載荷之前預先受到預