贵州大学机械设计课程教案 第3章-疲劳强度

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1、3第三章机械零件的疲劳强度设计一、选择题3－1、45钢的持久疲劳极限σ-1＝270MPa,，设疲劳曲线方程的幂指数m=9，应力循环基数N0=5×106次，当实际应力循环次数N=104次时，有限寿命疲劳极限为____________MPa。（1）539（2）135（3）175（4）4173－2、零件的形状、尺寸、结果相同时，磨削加工的零件与精车加工相比，其疲劳强度____________。（1）较高（2）较低（3）相同3－3、零件表面经淬火、渗氮、喷丸、滚子碾压等处理后，其疲劳强度____________。（1）增高（2）降低（3）不变（4）增高或

2、降低视处理方法而定3－4、影响零件疲劳强度的综合影响系数KσD或KτD与____________等因素有关。（1）零件的应力集中、加工方法、过载（2）零件的应力循环特性、应力集中、加载状态（3）零件的表面状态、绝对尺寸、应力集中（4）零件的材料、热处理方法、绝对尺寸。3－5、已知零件的极限应力σr=200MPa，许用安全系数[S]=2，影响零件疲劳强度的系数为Kσ=1.2，εσ＝0.83，βσ＝0.90。则许用应力为[σr]___________MPa。（1）160.6（2）106.7（3）62.25（4）110.73－6、绘制设计零件的σm－σ

3、a极限应力简图时，所必须的已知数据是___________。（1）σ－1，σ0，σs,Kσ（2）σ－1，σ0，σs,KσD（3）σ－1，σs,ψσ，Kσ（4）σ－1，σ0，ψσ,KσD3－7已知45钢调制后的力学性能为：σb=620MPa，σs=350MPa，σ-1=280MPa，σ0=450MPa。则ψσ为__________。（1）1.6（2）2.2（3）0.24（4）0.263－8、若材料疲劳曲线方程的幂指数m=9，则以对称循环应力σ1=500MPa作用于零件N1=104次以后，它所造成的疲劳损伤，相当于应力σ2=450MPa作用于零件__

4、________次。（1）0.39×104（2）1.46×104（3）2.58×104（4）7.45×1043－9、45钢经调制后的疲劳极限σ-1=300MPa，应力循环基数N0=5×106次，疲劳曲线方程的幂指数m=9，若用此材料做成的试件进行试验，以对称循环应力σ1=450MPa作用104次，σ2=400MPa作用2×104次。则工作安全系数为__________。（1）1.14（2）1.25（3）1.47（4）1.65二、分析与思考题3－1、机械零件疲劳强度的计算方法有哪两种？其计算准则各是什么？3－2、机械零件在变应力条件下工作发生疲劳断

5、裂而失效的过程怎样？3－3、在一定的应力比r下工作的金属试件，其应力循环次数与疲劳极限之间有怎样的内在联系？怎样区分试件的无限工作寿命和有限工作寿命？怎样计算在有限寿命下工作的试件的疲劳极限？33－4、什么是应力循环基数？一般碳钢和高硬度合金钢的循环基数是多少？3－5、按疲劳曲线(σ－N)设计零件时，适用的条件是什么？当循环次数N＜104时，(σ－N)曲线是否适用？为什么？在这种情况下应如何处理？3－6、试区分金属材料的几种应力极限：σb、σs、σ－1、σ0和σr。在零件设计中确定许用应力时，应当怎样根据具体工作情况选取这些应力极限？它们之间的关

6、系有哪些经验公式？3－7、影响机械零件疲劳强度的主要因素有哪些？提高机械零件疲劳强度的措施有哪些？3－8、机械零件受载时在什么地方产生应力集中？应力集中与材料的强度有什么关系？3－9、怎样区分变应力是稳定的还是非稳定的？怎样进行在稳定变应力下的零件强度计算？怎样进行在规律性非稳定变应力下的零件强度计算？3－10、在极限应力简图上，对各种加载情况（即r=常数、σm＝常数、σmin＝常数）如何判断零件是首先产生疲劳破坏还是首先产生塑性变形破坏？若有数学式子来判断，试写出其判断条件式。3－11、试推导出σmin＝常数或σm＝常数时安全系数的计算公式，并

7、比较r＝常数和上述两种情况下安全系数计算公式的区别（可代入一些具体数字进行比较）。3－12、求单向应力状态下的安全系数时，在什么情况下需要验算屈服强度安全系数？为什么？怎样验算？3－13、何谓疲劳损伤累积假说？线性疲劳损伤累积计算的数学表达式为何？三、设计计算题3－1、如图所示某旋转轴受径向载荷F=12kN作用，已知跨距L=1.6m，直径d=55mm，轴的角速度为ω，求中间截面上A点的应力随时间变化的表达式，并求A点的σmax、σmin、σa和σm。3－2一内燃机中的活塞连杆，当气缸发火时，此连杆受压应力σmax=－150MPa，当气缸进气开始时

8、，连杆承受拉应力σmin=50MPa，试求：（1）该连杆的平均应力σm、应力幅σa和应力比r；（2）绘出连杆的应力随时间而变化的简图。3