机械设计作业集答案Word格式.docx

1、第八章 带传动（15）第九章 链传动（18）第十章 齿轮传动（19）第十一章 蜗杆传动（24）第十二章 滑动轴承（28）第十三章 滚动轴承（30）第十四章 联轴器和离合器（34）第十五章 轴（36）第十六章 弹簧（41）机械设计自测试题（43）第三章 机械零件的强度31 表面化学热处理 ；高频表面淬火 ；表面硬化加工 ；32 （3） ；33 截面形状突变 ；增大 ； 34 （1） ；（1） ； 35 （1） ；36 答：零件上的应力接近屈服极限，疲劳破坏发生在应力循环次数在 103104范围内，零件破坏断口处有塑性变形的特征，这种疲劳破坏称为低周疲劳破坏，例如飞机起落架、火箭发射架中的零件。零

2、件上的应力远低于屈服极限，疲劳破坏发生在应力循环次数大于 104时，零件破坏断口处无塑性变形的特征，这种疲劳破坏称为高周疲劳破坏，例如一般机械上的齿轮、轴承、螺栓等通用零件。37 答：材料的持久疲劳极限 r 所对应的循环次数为 ND，不同的材料有不同的 ND值，有时 ND很大。为了便于材料的疲劳试验，人为地规定一个循环次数 N0，称为循环基数，所对应的极限应力r称为材料的疲劳极限。 r 和 ND为材料所固有的性质，通常是不知道的，在设计计算时，当 N N0时，则取rN= r。38 答：图 a 中 A 点为静应力， r = 1 。图 b 中 A 点为对称循环变应力， r = 1。图 c 中 A

3、点为不对称循环变应力， 1 r 103时，在一定的应力变化规律下，如果极限应力点落在极限应力线图中的屈服曲线 GC 上时，也应按静强度条件计算；如果极限应力点落在极限应力线图中的疲劳曲线 AG 上时，则应按疲劳强度条件计算；312 答：在单向稳定变应力下工作的零件，应当在零件的极限应力线图中，根据零件的应力变化规律，由计算的方法或由作图的方法确定其极限应力。1313 答：该假说认为零件在每次循环变应力作用下，造成的损伤程度是可以累加的。应力循环次数增加，损伤程度也增加，两者满足线性关系。当损伤达到 100时，零件发生疲劳破坏。疲劳损伤线性累积假说的数学表达式为ni/Ni1。314 答：首先求出

4、在单向应力状态下的计算安全系数，即求出只承受法向应力时的计算安全系数 S和只承受切向应力时的计算安全系数 S，然后由公式（335）求出在双向应力状态下的计算安全系数 Sca，要求 ScaS（设计安全系数）。315 答：影响机械零件疲劳强度的主要因素有零件的应力集中大小，零件的尺寸，零件的表面质量以及零件的强化方式。提高的措施是：1）降低零件应力集中的影响；2）提高零件的表面质量；3）对零件进行热处理和强化处理；4）选用疲劳强度高的材料；5）尽可能地减少或消除零件表面的初始裂纹等。316 答：结构内部裂纹和缺陷的存在是导致低应力断裂的内在原因。317 答：应力强度因子 KI表征裂纹顶端附近应力场

5、的强弱，平面应变断裂韧度 KIC表征材料阻止裂纹失稳扩展的能力。若 KI KIC，则裂纹不会失稳扩散；若 KI KIC，则裂纹将失稳扩展。318 解：已知 B= 750MPa ，s= 550MPa ， 1=350MPa ，由公式（3-3），各对应循环次数下的疲劳极限分别为 1N 1= mN9= 350 5 106=583 .8 MPa因此，取 1N1=550MPa = sN141N 2=mN2= 350 5 105= 452 MPa= 350 5 106= 271 MPa 因此，取N1 3= 350MPa = 1 。35 107319 解：1确定有效应力集中系数、尺寸系数和表面质量系数查附表

6、32，由 D / d = 48 / 40 = 1.2 ， r / d = 3/ 40 = 0.075 ，用线性插值法计算 和 。（0.075 0.04 ） （1.62 2.09 ） =2.09 + =1 .66 +0 .10 0 .04（0 .075 0 .04 ） （1.33 1 .66 ）= 1.82= 1 .47查附图 31，由B= 650MPa ， r = 3mm ，查得 q = 0.84 ， q = 0.86，由公式（附 34），有效应力集中系数k= 1+ q （ 1） = 1+ 0.84 （1.82 1） = 1.69= 1 +（q 1） = 1 + 0.86 （1.47 1） =

7、 1.40查附图 32，取 =0.77 。查附图 33，取 =0.86 。查附图 34，取 =0.86 。零件不强化处理，则 q= 1 。2计算综合影响系数由公式（3-12）和（3-14b），综合影响系数K = （k+1 1）1= （1.691）1 =2.36 q0.770.86K= （k1 1）1= （1.401） 1.79320 解：1计算法 已知 max= 190MPa ， min= 110MPa ， m和 a分别为+190 110m=max min=+=150MPa2 2 a=由公式（3-21），计算安全系数max min = =40MPaSca=1（ ）K 300 + （2.0 0.

8、2） 1501.52图解法K （m a）2.0 （150 + 40）由公式（3-6）知，脉动循环的疲劳极限0为2 12 3000=1+ =1+ 0.2=500MPa 5001 =300=K2.0150MPa；2 K2 2 . 0= 125 MPa根据点 A （0，150）、点 D （250，125）和点 C （360，0）绘出零件的极限应力线图。过工作应力点 M （150，40），作垂线交 AG 线于 M 点，则计算安全系数 + M M=+150 135=Scaa150 40ma321 解：1求计算安全系数 Sca题解 320 图由公式（3-31），由于 3 1 ，对材料的寿命无影响，故略去。计算应力Zcai=1m =nii5 106（104 5009+ 105 400 ）275.5MPa由公式（333），试件的计算安全系数Sca= 1 =350= 1.272求试件破坏前的循环次数 n275.5由公式（31 a）各疲劳极限rN所对应的循环次数 N 分别为N1= N0