宁夏大学机械工程学院《机械设计》课程习题——第三章
一、填空题：（13分）
1.影响机械零件疲劳强度的主要因素有 应力集中 、 尺寸及截面形状 、 表面质量（强化） 。（列出3项）
2.在静应力工况下，不仅可以产生 静 应力，也可能产生 变 应力。
3. 钢制零件的疲劳曲线(曲线)中，当时为
有限疲劳寿命 区；而当
N -σ0N N <时为 无限疲劳寿命 区。
0N N ≥4. 零件按无限寿命设计时，疲劳极限取疲劳曲线上的 水平线对应的 应力水平；按有限
寿命设计时，预期达到N 次循环时的疲劳极限表达式为
。m
r rN N
N 0
σσ=5. 在校核轴危险截面处的安全系数时，在该截面处同时有圆角、键槽及配合边缘等应力集中源，此时应采用 其中最大的有效 应力集中系数进行计算。
6. 有一传动轴的应力谱如图所示，则＝
，
a τ2max τ＝
。
m τ2max τ7. 铁路车辆的车轮轴只受
对称循环弯曲
应力。
二、选择题：（20分）
1.某齿轮传动装置如图1所示，轮1为主动轮，则轮2的齿面接触应力应按 B 变化。A ．对称循环
B ．脉动循环
C ．循环特性r=-0.5的循环
D ．循环特性r=+1的循环
2. 图1所示的齿轮传动装置，轮1为主动轮，当轮1做双向回转时，则轮1齿面接触应力按 B 变化。
A. 对称循环
B.脉动循环 C ．循环特性r=-0.5的循环 D ．循环特性r=+1的循环
3. 某单向回转工作的转轴，考虑起动、停车及载荷不平稳的影响，其危险截面处的切应力
的应力性质通常按下图中的
B
计算。
T τ
4. 两等宽的圆柱体接触，其直径，弹性模量，则其接触应力值为 A
212d d =212E E =
。
A ．
B.
C.
D. 21H H σσ=212H H σσ=214H H σσ=2
18H H σσ=5. 某四个结构及性能相同的零件甲、乙、丙、丁，若承受最大应力的值相等，而应力
max σ循环特性r 分别为十1、0、-0.5、-1，则其中最易发生失效的零件是 D 。
A ．甲
B 乙
C ．丙
D ．丁
6.下图所示为四种圆柱体接触情况，各零件的材料相同，接触宽度及受载均相同，图中
，则情况 A 的接触应力最大； C 的接触应力最小。
122r r =7.某钢制零件材料的对称循环弯曲疲劳极限，若疲劳曲线指数m=9，应力
MPa 3001=-σ循环基数，当该零件工作的实际应力循环次数时，则按有限寿命计算，
7
010=N 5
10=N 对应于N 的疲劳极限为
C
MPa 。
N 1-σA ．300
B. 428
C. 500.4
D.430.5
8.在下图所示的极限应力图中，工作应力N 点位置如图，加载情况属于情况，
常数=min σ试用作图法判定其材料的极限应力取为
D
。
A ．
B.
. C.
D. b σ0σ1-σS
σ9. 某结构尺寸相同的零件，当采用 C 材料制造时，其有效应力集中系数最大。A ．HT200 B ．35号钢 C ．40CrNi D ．45号钢
10. 某截面形状一定的零件，当其尺寸增大时，其疲劳极限值将随之 B 。A ．增高 B ．降低 C ．不变 D. 规律不定
三、分析计算题（67分）：
1. （15分）已知某一合金钢的，，。（1）
MPa 3701=-σMPa s 880=σMPa 6250=σ试绘制（按比例）此材料试件的简化极限应力图；（2）设此试件受
a m σσ-
的变应力作用，试用所绘制的极限应力图求出该试件
,300max MPa =σ,120min MPa -=σ在这种情况下的极限应力。
C r =r σ2.（12分）一圆轴的轴肩尺寸为D=72mm ，d=62mm,r=3mm.材料为40CrNi ，其强度极限
屈服极限试计算轴肩的弯曲有效应力集中系数。
,900MPa B =σ,750MPa S =σσk 解：确定公式中的未知量：
)1(1-+=σσσαq k 1)确定：
σq 查附图3-1，r=3mm, 有
,900MPa B =σ——5分
——5分
——5分
b
σσ
q 980
0.91
700
0.84由插值公式代入，；
)()
()()()900(00
1010x x x x x y x y x y y ---+
=7000=x 84.0)(0=x y ，,及可计算出9801=x 91.0)(1=x y 900=x 89
.0==ωq y 2）确定σ
α查附表3-2，在16
.1/,048.0/==d D d r 1.20 1.10
1.16
0.04
2.09 2.00 2.054
0.10
1.62 1.59 1.618经过三次插值计算可得当时048.0=x 99
.1==σαy 3）将上述各参数代入公式计算后得88.1)199.1(89.01)1(1=-⨯+=-+=σσσαq k 3.
（20分）圆轴轴肩处的尺寸为：D=54mm ，d=45mm ，r=3mm 。材料的力学性能为：
，试绘制零件的简化等寿命疲
,260MPa S =σ,1701MPa =-σ2.0=σψ,420MPa B =σ劳曲线。
解：弯曲综合影响系数为，分别确定公式中的各项系数：
q
k K ββεσ
σ
σ
σ1
)
11
(
-+=1）——有效应力集中系数
σk )
1(1-+=σσσαq k ——材料的敏性系数，查附图3-1，当r=3mm 时，；
σq 78.0=σq ——理论应力集中系数，查附表3-2，σα2
.1/,067.0/==d D d r 1.2
0.04
2.09
0.10
1.62
从上表中需要插值出时067.0=x 879
.1==σαy 则69
.1)1879
.1(78.
01)1(
1=-⨯+=
-+=σσσαq k
