机械设计第2章课后习题答案

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1、第2章习题解答2-1稳定循环变应力常有哪几种典型的形式？试说明每种形式的应力特点。答：(1)非对称循环变应力。变应力中的最大应力σmax和最小应力σmin的绝对值不相等，且-1＜r＜+1。（2）对称循环变应力。变应力中的最大应力σmax和最小应力σmin的绝对值相等而符号相反，且r=-1。（3）脉动循环变应力。最小应力σmin=0，且r=0。2-2根据润滑状态的不同，滑动摩擦可分为哪几种类型？试说明每种类型的特点。答：（1）干摩擦：干摩擦的摩擦系数最大，f＞0.1。（2）边界摩擦：边界摩擦的摩擦系数较小，f=0.01～0.1。

2、（3）流体摩擦：流体摩擦的摩擦系数最小，f=0.001～0.008。（4）混合摩擦：混合摩擦的摩擦系数较小，f=0.01～0.1。2-3润滑的目的和作用分别是什么?答：（1）降低机器的摩擦功率，从而可节约能源。（2）减少或防止机器的摩擦副零件的磨损。（3）由于摩擦功耗的降低，因摩擦引起的发热量将大大减少，此外，润滑剂还可以带走一部分热量，因而润滑剂具有良好的降温作用（4）润滑膜可以隔绝空气中的氧和腐蚀性气体，从而保护摩擦表面不受腐蚀，所以，润滑剂也有防锈的作用。（5）由于润滑膜具有弹性和阻尼作用，因而，润滑剂还能起缓冲和减震的

3、作用。（6）循环润滑的液体润滑剂，还可以清洗摩擦表面，将磨损产生的颗粒及其他污染物带走，起密封，防尘的作用。2-4磨损分为哪几个主要阶段？如何防止和减轻磨损？答：磨损分为：跑合磨损阶段，稳定磨损阶段和剧烈磨损阶段。防止和减轻磨损措施有:(1)正确选用材料。（2）进行有效润滑。（3）采用适当的表面处理。（4）改进结构设计，提高加工和装配精度。（5）正确的使用，维护，和保养。2-5某材料的对称循环弯曲疲劳极限=180MPa，循环基数，材料系数m=9，试求循环次数分别为8000、35000、650000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。解

4、：因为当N=8000时，当N=35000时，当N=650000时，2-6已知某材料的力学性能=430MPa，=280MPa，=150MPa。试绘出此材料的简化疲劳极限应力图。解：作图步骤如下：①绘出坐标系，其中以平均应力为横坐标，应力幅为纵坐标；②在纵坐标上按比例取OA等于150MPa，得到A点；③按相同比例取纵坐标和横坐标均为，得点B(140，140)；④在横坐标上按相同比例取S(430，0)点，过S点作与横坐标成的斜线与AB的延长线相交于E点，折线ABES即是此材料的简化疲劳极限应力曲线。2-7已知某钢制零件受稳定变应力的

5、作用，其中最大工作应力=200MPa，最小工作应力=-50MPa，危险截面上的应力集中系数=1.2，绝对尺寸系数=0.85，表面状态系数=1。材料的=750MPa，=580MPa，=350MPa。试求：(1)绘出材料的简化疲劳极限应力图，并在图中标出工作应力点的位置；(2)求材料在该应力状态下的疲劳极限应力；(3)若=常数，按安全系数法校核此零件是否安全，其中[S]=l.5。解：(1)绘出材料的简化疲劳极限应力图，并在图中标出工作应力点K的位置,如图所示。(2)求材料在该应力状态下的疲劳极限应力。AE线段疲劳极限方程（即直线方

6、程）为(1)其中将上述结果和已知条件代入式(1)可得(2)OK直线方程为(3)联立方程(2)和(3)可求得此材料在该应力状态下的疲劳极限应力为(3)按安全系数法校核此零件是否安全。所以该零件是安全的。2-8一转轴受规律性非稳定对称循环变应力如图2-17所示，轴的转速，工作时，轴材料的疲劳极限，，，，，，许用安全系数，试求等效循环次数时的寿命系数、疲劳极限和转轴的实际安全系数。解：由于因此在计算疲劳损伤时可以不予考虑，的影响。（1）求寿命系数选定等效应力，求各变应力的循环次数由式(2-40)，可得等效循环次数为由式(2-41)，

7、可得寿命系数为（2）求疲劳极限因为对称循环时，，故（3）求安全系数由式(2-42)可得