山东省（春季高考）机电技术类 《金属加工基础》项目一任务一 45分钟专题训练卷

山东省（春季高考）机电技术类《金属加工基础》45分钟专题训练卷专辑，共208份试卷。试卷命题与高考紧密相关，精选具有代表性和典型性的高考常考题。旨在帮助学生系统地复习和巩固机电技术类理论知识，熟悉高考题型和命题规律，提高解题能力和应试技巧，为高考取得优异成绩打下坚实的基础，本训练卷适用于即将参加机电技术类高考的学生。 与本专辑配套的还有山东省春季高考考试《机械制图》《机械基础》《液压与气压传动》45分钟专题训练卷专辑，欢迎同学和老师们下载使用。 山东省（春季高考）机电技术类 《金属加工基础》 项目一：力学性能 任务一：金属材料的力学性能 时间：45分钟 总分：100分 班级＿＿＿＿　姓名＿＿＿＿　学号＿＿＿＿　成绩＿＿＿＿ 一、单项选择题（本大题共20小题，每题2分，共40分） 1. 金属材料在外力作用下表现出的性能，通常称为（ ） A. 物理性能 B. 力学性能 C. 化学性能 D. 工艺性能 2. 金属材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力称为（ ） A. 强度 B. 塑性 C. 硬度 D. 韧性 3. 金属材料抵抗永久变形和断裂的能力称为（ ） A. 强度 B. 硬度 C. 韧性 D. 塑性 4. 材料在载荷作用下发生塑性变形而不断裂的能力称为（ ） A. 弹性 B. 硬度 C. 塑性 D. 韧性 5. 金属材料在断裂前产生永久变形而不破坏的能力称为（ ） A. 弹性 B. 强度 C. 塑性 D. 疲劳强度 6. 用硬质压头压入金属表面，以测定材料性能的方法主要用于检验（ ） A. 强度 B. 硬度 C. 韧性 D. 塑性 7. 某齿轮齿面需要抵抗局部压入和刻划，应优先关注材料的（ ） A. 强度 B. 塑性 C. 韧性 D. 硬度 8. 某冲压件在加工过程中能够被压制成形而不开裂，主要说明该材料具有较好的（ ） A. 强度 B. 硬度 C. 韧性 D. 塑性 9. 金属材料在冲击载荷作用下吸收能量并抵抗断裂的能力称为（ ） A. 韧性 B. 硬度 C. 塑性 D. 强度 10. 机床传动轴工作时主要承受使其发生扭转变形的外力，该载荷属于（ ） A. 拉伸载荷 B. 压缩载荷 C. 扭转载荷 D. 弯曲载荷 11. 金属材料经多次交变载荷作用后抵抗破坏的能力称为（ ） A. 屈服强度 B. 疲劳强度 C. 抗拉强度 D. 冲击韧性 12. 建筑钢筋被两端沿轴线方向向外拉伸时，钢筋承受的载荷属于（ ） A. 拉伸载荷 B. 压缩载荷 C. 扭转载荷 D. 弯曲载荷 13. 起重机将重物缓慢吊离地面后，钢丝绳所承受的主要载荷属于（ ） A. 冲击载荷 B. 交变载荷 C. 静载荷 D. 循环载荷 14. 材料在冲击载荷作用下吸收能量而不发生脆断的能力称为（ ） A. 强度 B. 塑性 C. 硬度 D. 韧性 15. 锻锤瞬间击打热态金属坯料时，坯料承受的主要载荷属于（ ） A. 静载荷 B. 交变载荷 C. 循环载荷 D. 冲击载荷 16. 齿轮齿面经渗碳淬火后，可提高其抵抗磨损能力，主要是因为齿面（ ） A. 强度明显增大 B. 硬度显著提高 C. 塑性明显增大 D. 韧性显著提高 17. 一根横截面积为100 mm2的钢杆承受20 kN轴向拉力，其屈服强度为235 MPa。该钢杆的受力状态是（ ） A. 未超过屈服强度，处于弹性阶段 B. 未超过抗拉强度，已经发生断裂 C. 超过屈服强度，产生塑性变形 D. 超过抗拉强度，处于弹性阶段 18. 一根钢杆承受轴向拉力，原横截面积为100 mm2，拉力为20 kN，其拉应力约为（ ） A. 20 MPa B. 50 MPa C. 200 MPa D. 2000 MPa 19. 某传动拉杆直径为10 mm，承受从0变化到24 kN的循环拉力。在相同试验条件下，材料M的抗拉强度为320 MPa、疲劳强度为280 MPa；材料N的抗拉强度为360 MPa、疲劳强度为330 MPa。若疲劳强度可与最大循环应力比较，材料选择正确的是（ ） A. 选M材料，静载与疲劳校核均合格 B. 选N材料，静载与疲劳校核均合格 C. 选M材料，静载与疲劳校核均不合格 D. 选N材料，静载与疲劳校核均不合格 20. 某电动机传动轴长期高速旋转，轴上承受大小和方向周期变化的弯曲载荷。运行一段时间后，轴表面出现裂纹并突然断裂，断口附近塑性变形很小。该故障最主要与材料的哪项性能不足有关（ ） A. 抵抗局部压入能力不足 B. 抵抗永久变形能力不足 C. 吸收冲击能量能力不足 D. 抵抗交变载荷能力不足 二、计算题（本大题共5小题，每题4分，共20分） 21. 某圆截面钢制拉伸试样直径为 ，受静拉力 作用。已知该材料的屈服强度为 。（1）计算试样横截面积。（2）计算试样所受拉应力，并判断是否发生屈服。 22. 某金属拉伸试样的原始标距为 ，拉断后标距为 ；原始横截面积为 ，断口处最小横截面积为 。（1）计算该材料的断后伸长率。（2）计算该材料的断面收缩率。（3）若技术要求为断后伸长率不低于 、断面收缩率不低于 ，判断该材料是否满足塑性要求。 23. 采用布氏硬度试验检测一钢件，压头直径为 ，试验力为 ，测得压痕直径为 。布氏硬度计算式为 取 ，常用硬度数值按 相当于 换算。（1）计算压痕平均压力。（2）计算该钢件的布氏硬度值。 24. 某摆锤冲击试验中，摆锤质量为 ，冲击前摆锤重心高度为 ，冲断试样后摆锤重心上升至 。试样缺口处有效截面积为 ，取 为 。（1）计算试样吸收的冲击功。（2）计算该材料的冲击韧性。（3）说明该试验所模拟的载荷类型。 25. 某传动轴材料在交变载荷下工作，轴的危险截面直径为 。工作时轴向力在最大拉力 和最大压力 之间周期变化。该材料的对称循环疲劳强度为 ，抗拉强度为 。采用线性疲劳校核准则，校核值取 ，校核值不大于 时认为满足疲劳强度要求。（1）计算危险截面的最大应力和最小应力。（2）计算应力幅和平均应力。（3）计算疲劳校核值，并判断该轴是否满足疲劳强度要求。 三、综合应用题（本大题共6小题，共40分） 26.（5分）某厂为输送设备制作圆截面拉杆，拉杆直径为12 mm，工作时承受36 kN的静拉力。拉杆材料的屈服强度为360 MPa，设计安全系数取1.25。（1）计算拉杆的横截面积和工作应力。（2）计算该材料的许用应力，并判断该拉杆能否满足强度要求。（3）拉杆在搬运中表面出现压痕时，应重点检验材料的哪项力学性能？说明该性能与强度的区别。 27.（5分）某机械制造企业对一批圆钢试样进行拉伸试验。试样原始直径为10 mm，标距为50 mm，拉断时最大载荷为42 kN，断后标距为62 mm。该圆钢技术要求为抗拉强度不低于500 MPa，断后伸长率不低于20%。（1）计算该试样的抗拉强度和断后伸长率。（2）判断该试样是否符合技术要求。（3）说明拉伸试验中最大载荷和断后伸长量分别反映材料的哪种力学性能。 28.（5分）某制造企业为低温环境使用的设备支架选材，对试样进行夏比冲击试验。试样缺口处横截面宽度为10 mm、高度为8 mm，试验吸收的冲击功为48 J。该支架材料的冲击韧性要求不低于0.55 J/mm2。（1）计算该试样的冲击韧性。（2）判断该材料是否满足支架的冲击韧性要求。（3）说明塑性与韧性的主要区别，并分析低温设备支架为什么不能只依据伸长率选材。 29.（5分）某冲压模具在冬季使用时发生崩裂。维修人员从同批模具钢上加工出V形缺口冲击试样，试样缺口处剩余截面积为80 mm2，冲击试验测得试样断裂时吸收的冲击功为54 J。该模具钢规定的冲击韧性不低于600 kJ/。（1）计算该试样的冲击韧性。（2）判断该模具钢的冲击韧性是否符合要求。（3）分析模具在受到冲击载荷时，若材料韧性不足可能产生的后果，并提出一项改进措施。 30.（10分）某自动化生产线上的连接螺栓直径为10 mm，在设备启停过程中承受反复变化的轴向拉力，最大拉力为20 kN，最小拉力为4 kN。已知该材料在相应平均应力条件下的许用应力幅为110 MPa。（1）计算螺栓横截面积、最大应力、最小应力、平均应力和应力幅。（2）根据许用应力幅判断该螺栓是否满足疲劳强度要求。（3）说明该螺栓承受的载荷类型，并写出两项提高其疲劳强度的措施。 31.（10分）某车间的皮带输送机传动轴在运行中发生断裂。经测量，传动轴危险截面直径为30 mm，运行时承受的最大弯矩为300 N·m。该轴材料在对称循环弯曲载荷下的疲劳强度为180 MPa，设备要求疲劳安全系数不低于1.5。忽略应力集中影响。（1）计算该传动轴危险截面的最大弯曲应力和疲劳安全系数。（2）判断该传动轴在现有工况下是否满足疲劳强度要求。（3）说明该传动轴承受的载荷类型，并分析降低疲劳断裂风险的两项措施。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $ 山东省（春季高考）机电技术类《金属加工基础》45分钟专题训练卷专辑，共208份试卷。试卷命题与高考紧密相关，精选具有代表性和典型性的高考常考题。旨在帮助学生系统地复习和巩固机电技术类理论知识，熟悉高考题型和命题规律，提高解题能力和应试技巧，为高考取得优异成绩打下坚实的基础，本训练卷适用于即将参加机电技术类高考的学生。 与本专辑配套的还有山东省春季高考考试《机械制图》《机械基础》《液压与气压传动》45分钟专题训练卷专辑，欢迎同学和老师们下载使用。 山东省（春季高考）机电技术类 《金属加工基础》 项目一：力学性能 任务一：金属材料的力学性能 时间：45分钟 总分：100分 班级＿＿＿＿　姓名＿＿＿＿　学号＿＿＿＿　成绩＿＿＿＿ 一、单项选择题（本大题共20小题，每题2分，共40分） 1. 金属材料在外力作用下表现出的性能，通常称为（ ） A. 物理性能 B. 力学性能 C. 化学性能 D. 工艺性能 【答案】B 【解析】力学性能是金属材料在载荷作用下所表现出的强度、塑性、硬度等性能。 2. 金属材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力称为（ ） A. 强度 B. 塑性 C. 硬度 D. 韧性 【答案】A 【解析】强度反映金属材料抵抗永久变形和断裂的能力，是承载零件的重要性能指标。 3. 金属材料抵抗永久变形和断裂的能力称为（ ） A. 强度 B. 硬度 C. 韧性 D. 塑性 【答案】A 【解析】强度反映材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力。 4. 材料在载荷作用下发生塑性变形而不断裂的能力称为（ ） A. 弹性 B. 硬度 C. 塑性 D. 韧性 【答案】C 【解析】塑性表示材料在断裂前能够产生永久变形的能力，常用伸长率和断面收缩率衡量。 5. 金属材料在断裂前产生永久变形而不破坏的能力称为（ ） A. 弹性 B. 强度 C. 塑性 D. 疲劳强度 【答案】C 【解析】塑性是材料在外力作用下产生永久变形而不断裂的能力。 6. 用硬质压头压入金属表面，以测定材料性能的方法主要用于检验（ ） A. 强度 B. 硬度 C. 韧性 D. 塑性 【答案】B 【解析】硬度是材料抵抗局部压入和刻划的能力，通常采用压痕法进行测定。 7. 某齿轮齿面需要抵抗局部压入和刻划，应优先关注材料的（ ） A. 强度 B. 塑性 C. 韧性 D. 硬度 【答案】D 【解析】硬度表示材料抵抗局部压入、刻划和磨损的能力。 8. 某冲压件在加工过程中能够被压制成形而不开裂，主要说明该材料具有较好的（ ） A. 强度 B. 硬度 C. 韧性 D. 塑性 【答案】D 【解析】冲压成形要求材料能产生较大的永久变形而不破裂，因此主要取决于材料的塑性。 9. 金属材料在冲击载荷作用下吸收能量并抵抗断裂的能力称为（ ） A. 韧性 B. 硬度 C. 塑性 D. 强度 【答案】A 【解析】韧性反映材料在冲击载荷下吸收能量并抵抗断裂的能力。 10. 机床传动轴工作时主要承受使其发生扭转变形的外力，该载荷属于（ ） A. 拉伸载荷 B. 压缩载荷 C. 扭转载荷 D. 弯曲载荷 【答案】C 【解析】作用力使构件绕轴线发生相对转动时，构件承受的载荷称为扭转载荷。 11. 金属材料经多次交变载荷作用后抵抗破坏的能力称为（ ） A. 屈服强度 B. 疲劳强度 C. 抗拉强度 D. 冲击韧性 【答案】B 【解析】疲劳强度是材料在反复交变载荷作用下抵抗疲劳破坏的能力。 12. 建筑钢筋被两端沿轴线方向向外拉伸时，钢筋承受的载荷属于（ ） A. 拉伸载荷 B. 压缩载荷 C. 扭转载荷 D. 弯曲载荷 【答案】A 【解析】外力沿构件轴线方向向两端拉开时，构件内部产生拉应力，属于拉伸载荷。 13. 起重机将重物缓慢吊离地面后，钢丝绳所承受的主要载荷属于（ ） A. 冲击载荷 B. 交变载荷 C. 静载荷 D. 循环载荷 【答案】C 【解析】载荷大小和方向基本不随时间变化时，属于静载荷。 14. 材料在冲击载荷作用下吸收能量而不发生脆断的能力称为（ ） A. 强度 B. 塑性 C. 硬度 D. 韧性 【答案】D 【解析】韧性反映材料在冲击或振动载荷下吸收能量并抵抗断裂的能力。 15. 锻锤瞬间击打热态金属坯料时，坯料承受的主要载荷属于（ ） A. 静载荷 B. 交变载荷 C. 循环载荷 D. 冲击载荷 【答案】D 【解析】冲击载荷是在很短时间内突然施加到零件或材料上的载荷。 16. 齿轮齿面经渗碳淬火后，可提高其抵抗磨损能力，主要是因为齿面（ ） A. 强度明显增大 B. 硬度显著提高 C. 塑性明显增大 D. 韧性显著提高 【答案】B 【解析】齿面磨损与表面抵抗局部压入和刻划的能力有关，渗碳淬火可显著提高表面硬度。 17. 一根横截面积为100 mm2的钢杆承受20 kN轴向拉力，其屈服强度为235 MPa。该钢杆的受力状态是（ ） A. 未超过屈服强度，处于弹性阶段 B. 未超过抗拉强度，已经发生断裂 C. 超过屈服强度，产生塑性变形 D. 超过抗拉强度，处于弹性阶段 【答案】A 【解析】拉应力σ=F/A=20000/100=200 MPa，小于屈服强度235 MPa，钢杆未屈服，处于弹性阶段。 18. 一根钢杆承受轴向拉力，原横截面积为100 mm2，拉力为20 kN，其拉应力约为（ ） A. 20 MPa B. 50 MPa C. 200 MPa D. 2000 MPa 【答案】C 【解析】拉应力为力除以横截面积，即20000 N除以100 mm2，结果为200 MPa。 19. 某传动拉杆直径为10 mm，承受从0变化到24 kN的循环拉力。在相同试验条件下，材料M的抗拉强度为320 MPa、疲劳强度为280 MPa；材料N的抗拉强度为360 MPa、疲劳强度为330 MPa。若疲劳强度可与最大循环应力比较，材料选择正确的是（ ） A. 选M材料，静载与疲劳校核均合格 B. 选N材料，静载与疲劳校核均合格 C. 选M材料，静载与疲劳校核均不合格 D. 选N材料，静载与疲劳校核均不合格 【答案】B 【解析】截面积A=π/4≈78.5 mm2，最大应力约305.6 MPa。M疲劳不合格；N的抗拉强度和疲劳强度均大于该应力，故选N。 20. 某电动机传动轴长期高速旋转，轴上承受大小和方向周期变化的弯曲载荷。运行一段时间后，轴表面出现裂纹并突然断裂，断口附近塑性变形很小。该故障最主要与材料的哪项性能不足有关（ ） A. 抵抗局部压入能力不足 B. 抵抗永久变形能力不足 C. 吸收冲击能量能力不足 D. 抵抗交变载荷能力不足 【答案】D 【解析】传动轴长期承受交变弯曲载荷，裂纹逐渐扩展后突然断裂，属于疲劳破坏，与疲劳强度不足有关。 二、计算题（本大题共5小题，每题4分，共20分） 21. 某圆截面钢制拉伸试样直径为 ，受静拉力 作用。已知该材料的屈服强度为 。（1）计算试样横截面积。（2）计算试样所受拉应力，并判断是否发生屈服。 【答案】（1）试样横截面积约为 。（2）拉应力约为 ，大于屈服强度，试样将发生屈服。 【解析】（1）试样横截面积为： 。（2）静拉力。拉应力为： 。由于，超过材料的屈服强度，试样将发生屈服。 22. 某金属拉伸试样的原始标距为 ，拉断后标距为 ；原始横截面积为 ，断口处最小横截面积为 。（1）计算该材料的断后伸长率。（2）计算该材料的断面收缩率。（3）若技术要求为断后伸长率不低于 、断面收缩率不低于 ，判断该材料是否满足塑性要求。 【答案】（1）断后伸长率为 。（2）断面收缩率为 。（3）该材料满足塑性要求。 【解析】（1）断后伸长率为 ，结果为 。（2）断面收缩率为 ，结果为 。（3）两项计算结果均达到规定值，说明材料具有规定的塑性。 23. 采用布氏硬度试验检测一钢件，压头直径为 ，试验力为 ，测得压痕直径为 。布氏硬度计算式为 取 ，常用硬度数值按 相当于 换算。（1）计算压痕平均压力。（2）计算该钢件的布氏硬度值。 【答案】（1）压痕平均压力约为 。（2）该钢件的布氏硬度约为 。 【解析】（1）代入公式得 。（2）布氏硬度值为 。 24. 某摆锤冲击试验中，摆锤质量为 ，冲击前摆锤重心高度为 ，冲断试样后摆锤重心上升至 。试样缺口处有效截面积为 ，取 为 。（1）计算试样吸收的冲击功。（2）计算该材料的冲击韧性。（3）说明该试验所模拟的载荷类型。 【答案】（1）试样吸收的冲击功为 。（2）冲击韧性约为 。（3）该试验模拟冲击载荷。 【解析】（1）冲击功为 ，结果为 。（2）冲击韧性为 。（3）摆锤在短时间内施加较大作用力，属于冲击载荷。 25. 某传动轴材料在交变载荷下工作，轴的危险截面直径为 。工作时轴向力在最大拉力 和最大压力 之间周期变化。该材料的对称循环疲劳强度为 ，抗拉强度为 。采用线性疲劳校核准则，校核值取 ，校核值不大于 时认为满足疲劳强度要求。（1）计算危险截面的最大应力和最小应力。（2）计算应力幅和平均应力。（3）计算疲劳校核值，并判断该轴是否满足疲劳强度要求。 【答案】（1）最大应力约为 ，最小应力约为 。（2）应力幅约为 ，平均应力约为 。（3）疲劳校核值约为 ，该轴满足疲劳强度要求。 【解析】（1）截面积为 ，最大、最小应力分别为 和 。（2）应力幅为两应力差的一半，平均应力为两应力和的一半。（3）校核值为 ，小于 ，满足要求。 三、综合应用题（本大题共6小题，共40分） 26.（5分）某厂为输送设备制作圆截面拉杆，拉杆直径为12 mm，工作时承受36 kN的静拉力。拉杆材料的屈服强度为360 MPa，设计安全系数取1.25。（1）计算拉杆的横截面积和工作应力。（2）计算该材料的许用应力，并判断该拉杆能否满足强度要求。（3）拉杆在搬运中表面出现压痕时，应重点检验材料的哪项力学性能？说明该性能与强度的区别。 【答案】（1）横截面积为：工作应力为：（2）许用应力为：工作应力318.47 MPa大于许用应力288 MPa，因此该拉杆不满足强度要求。（3）应重点检验硬度，可采用布氏硬度或洛氏硬度试验。硬度表示材料抵抗局部压入和刻划的能力，强度表示材料抵抗塑性变形或断裂的能力。 【解析】（1）拉杆横截面积为：。静拉力，工作应力为： 。（2）许用应力为：。由于，拉杆工作应力超过许用应力，不满足强度要求。（3）表面压痕反映材料抵抗局部压入变形的能力，应重点检验硬度，可采用布氏硬度或洛氏硬度试验。硬度表示材料抵抗局部压入和刻划的能力；强度表示材料抵抗塑性变形或断裂的能力。 27.（5分）某机械制造企业对一批圆钢试样进行拉伸试验。试样原始直径为10 mm，标距为50 mm，拉断时最大载荷为42 kN，断后标距为62 mm。该圆钢技术要求为抗拉强度不低于500 MPa，断后伸长率不低于20%。（1）计算该试样的抗拉强度和断后伸长率。（2）判断该试样是否符合技术要求。（3）说明拉伸试验中最大载荷和断后伸长量分别反映材料的哪种力学性能。 【答案】（1）试样原始横截面积为：。抗拉强度为：。断后伸长率为：。（2）抗拉强度为535.0 MPa，大于500 MPa；断后伸长率为24%，大于20%，该试样符合技术要求。（3）最大载荷反映材料抵抗永久变形和断裂的强度；断后伸长量反映材料产生塑性变形而不断裂的塑性。 【解析】（1）试样原始横截面积为：。最大载荷，抗拉强度为：。断后伸长率为：。（2），且，两项指标均满足要求，该试样符合技术要求。（3）最大载荷及其计算得到的抗拉强度反映材料抵抗塑性变形和断裂的强度；断后伸长量及断后伸长率反映材料发生塑性变形而不断裂的塑性。 28.（5分）某制造企业为低温环境使用的设备支架选材，对试样进行夏比冲击试验。试样缺口处横截面宽度为10 mm、高度为8 mm，试验吸收的冲击功为48 J。该支架材料的冲击韧性要求不低于0.55 J/mm2。（1）计算该试样的冲击韧性。（2）判断该材料是否满足支架的冲击韧性要求。（3）说明塑性与韧性的主要区别，并分析低温设备支架为什么不能只依据伸长率选材。 【答案】（1）缺口处横截面积为：冲击韧性为：（2）该材料的冲击韧性为0.60 J/mm2，高于0.55 J/mm2，满足要求。（3）塑性表示材料在静载荷作用下发生永久变形而不断裂的能力；韧性表示材料在冲击载荷下吸收能量并抵抗断裂的能力。低温下材料可能出现脆性增大现象，仅依据伸长率不能判断其抗冲击断裂能力。 【解析】（1）试样缺口处横截面积为：。冲击韧性为：。（2），因此该材料满足支架的冲击韧性要求。（3）塑性表示材料在静载荷作用下发生永久变形而不断裂的能力；韧性表示材料在冲击载荷下吸收能量并抵抗断裂的能力。低温工况可能使材料韧性下降、脆性增加，伸长率只能反映静载拉伸条件下的塑性，不能充分反映材料抵抗冲击断裂的能力，因此不能只依据伸长率选材。 29.（5分）某冲压模具在冬季使用时发生崩裂。维修人员从同批模具钢上加工出V形缺口冲击试样，试样缺口处剩余截面积为80 mm2，冲击试验测得试样断裂时吸收的冲击功为54 J。该模具钢规定的冲击韧性不低于600 kJ/。（1）计算该试样的冲击韧性。（2）判断该模具钢的冲击韧性是否符合要求。（3）分析模具在受到冲击载荷时，若材料韧性不足可能产生的后果，并提出一项改进措施。 【答案】（1）冲击韧性为：。因为，所以：。（2）该试样冲击韧性为675 kJ/，大于600 kJ/，符合要求。（3）韧性不足时，模具在冲击载荷作用下容易发生脆性断裂或崩角。可采用合理热处理工艺，提高材料的组织均匀性和冲击韧性。 【解析】（1）冲击韧性为：。单位换算为：，因此。（2），该模具钢的冲击韧性符合要求。（3）材料韧性不足时，模具在冲击载荷作用下容易发生脆性断裂、崩角或崩裂。可采用合理热处理工艺，改善组织均匀性并提高冲击韧性。 30.（10分）某自动化生产线上的连接螺栓直径为10 mm，在设备启停过程中承受反复变化的轴向拉力，最大拉力为20 kN，最小拉力为4 kN。已知该材料在相应平均应力条件下的许用应力幅为110 MPa。（1）计算螺栓横截面积、最大应力、最小应力、平均应力和应力幅。（2）根据许用应力幅判断该螺栓是否满足疲劳强度要求。（3）说明该螺栓承受的载荷类型，并写出两项提高其疲劳强度的措施。 【答案】（1）螺栓横截面积为：最大应力为：最小应力为：平均应力为： 应力幅为： （2）应力幅101.91 MPa小于许用应力幅110 MPa，因此该螺栓满足疲劳强度要求。（3）该螺栓承受的是循环载荷。可采用表面强化处理、减小螺纹根部应力集中、提高表面加工质量等措施提高疲劳强度。 【解析】（1）螺栓横截面积为：。最大应力为：。最小应力为：。平均应力为： 。应力幅为： 。（2）由于，应力幅小于相应平均应力条件下的许用应力幅，该螺栓满足疲劳强度要求。（3）该螺栓承受的是循环载荷。可采用表面强化处理、减小螺纹根部应力集中或提高表面加工质量等措施提高疲劳强度。 31.（10分）某车间的皮带输送机传动轴在运行中发生断裂。经测量，传动轴危险截面直径为30 mm，运行时承受的最大弯矩为300 N·m。该轴材料在对称循环弯曲载荷下的疲劳强度为180 MPa，设备要求疲劳安全系数不低于1.5。忽略应力集中影响。（1）计算该传动轴危险截面的最大弯曲应力和疲劳安全系数。（2）判断该传动轴在现有工况下是否满足疲劳强度要求。（3）说明该传动轴承受的载荷类型，并分析降低疲劳断裂风险的两项措施。 【答案】（1）最大弯曲应力为：。将，代入：。疲劳安全系数为：。（2）疲劳安全系数为1.59，大于1.5，该传动轴满足疲劳强度要求。（3）传动轴承受的是交变载荷。可适当增大轴径以降低弯曲应力；可改善轴肩过渡圆角和表面质量，减小应力集中。 【解析】σ=32M/(π)，M=3.0×105 N·mm、d=30 mm，得σ=113.2 MPa；n=180/113.2=1.59＞1.5，满足要求。载荷为对称循环弯曲；可增大轴径，并改善轴肩圆角和表面质量以降低应力集中。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $