河北省（对口招生）机械类 《机械基础》项目三任务十三 45分钟专题训练卷

河北省（对口招生）机械类《机械基础》45分钟专题训练卷专辑，共165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械类理论知识，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械类高考的学生。 与本专辑配套的还有河北省对口招生考试《机械制图》《极限配合与技术测量》45分钟专题训练卷专辑，欢迎同学和老师们下载使用。 河北省（对口招生）机械类 《机械基础》 项目三：材料力学 任务十三：交变应力与疲劳强度 时间：45分钟 总分：98分 班级＿＿＿＿　姓名＿＿＿＿　学号＿＿＿＿　成绩＿＿＿＿ 一、单项选择题（本大题共15小题，每题2分，共30分） 1. 在机械零件承受周期性变化的载荷时，其内部应力随时间发生有规律变化，这种应力称为（ ） A. 静应力 B. 交变应力 C. 冲击应力 D. 残余应力 【答案】B 【解析】应力的大小和方向随时间作周期性变化，称为交变应力。 2. 在应力随时间作周期性变化的过程中，最大应力与最小应力的代数平均值称为（ ） A. 平均应力 B. 应力幅 C. 应力比 D. 疲劳极限 【答案】A 【解析】平均应力是最大应力与最小应力代数和的一半，反映交变应力的静态分量。 3. 交变应力的应力幅可表示为（ ） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】应力幅是最大应力与最小应力之差的一半，即 。 4. 某传动轴长期旋转工作，所受应力远低于材料屈服强度，但轴表面逐渐出现裂纹，最终发生突然断裂。这种破坏属于（ ） A. 静载拉伸引起的塑性断裂 B. 交变载荷引起的疲劳断裂 C. 冲击载荷引起的脆性断裂 D. 高温蠕变引起的延时断裂 【答案】B 【解析】传动轴在长期交变应力作用下，裂纹会在表面薄弱处逐步扩展，即使应力低于屈服强度也可能突然断裂，这属于疲劳断裂。 5. 交变应力的平均应力可表示为（ ） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】平均应力等于最大应力与最小应力之和的一半，即 。 6. 某轴的最大应力为 120 MPa，最小应力为 −40 MPa，则该交变应力的应力幅为（ ） A. 40 MPa B. 60 MPa C. 80 MPa D. 160 MPa 【答案】C 【解析】应力幅取最大应力与最小应力之差的一半，即（120－（−40））÷2，结果为 80 MPa。 7. 当零件承受的循环应力满足 且 时，该应力属于（ ） A. 对称循环应力 B. 交变循环应力 C. 循环压应力 D. 脉动循环应力 【答案】D 【解析】最小应力为零、最大应力为正的循环应力，属于脉动循环应力。 8. 对于脆性材料（如铸铁），其许用应力通常以_____为基础确定。（ ） A. 弹性极限 B. 屈服极限 C. 强度极限 D. 比例极限 【答案】C 【解析】脆性材料无明显屈服阶段，断裂是其失效标志，故以强度极限（断裂时的最大应力）作为极限应力，再除以安全系数得到许用应力。 9. 某轴承受稳定交变应力，最大应力为 240 MPa，最小应力为 −80 MPa。已知材料对称循环疲劳极限为 300 MPa，抗拉强度为 600 MPa。按修正古德曼准则计算，其疲劳安全系数为（ ） A. 0.75 B. 1.50 C. 2.00 D. 2.50 【答案】B 【解析】应力幅为160 MPa，平均应力为80 MPa。按修正古德曼准则，安全系数为 ，结果为1.50。 10. 金属零件在低于材料屈服强度的重复载荷作用下，经过一定循环次数后出现断裂，这种破坏称为（ ） A. 过载断裂 B. 疲劳破坏 C. 脆性断裂 D. 蠕变破坏 【答案】B 【解析】疲劳破坏是在重复或交变载荷作用下，零件经过一定循环次数后产生的破坏，工作应力可低于屈服强度。 11. 在规定的循环特征下，零件经历无限次循环而不发生疲劳破坏时所能承受的最大应力幅，称为（ ） A. 屈服极限 B. 强度极限 C. 疲劳极限 D. 比例极限 【答案】C 【解析】疲劳极限是在规定循环特征下，材料或零件不发生疲劳破坏所能承受的最大应力幅。 12. 下列因素中，通常会使零件疲劳强度降低的是（ ） A. 表面粗糙度增大 B. 合理减小应力集中 C. 适当改善表面质量 D. 采用较大圆角过渡 【答案】A 【解析】表面粗糙度增大会形成较多微观缺口，容易产生疲劳裂纹，从而降低疲劳强度。 13. 某零件的最大应力为100 MPa，最小应力为-100 MPa。该应力循环属于（ ） A. 应力比为0的脉动循环 B. 应力比为1的静应力循环 C. 应力比为-1的对称循环 D. 应力比为-0.5的非对称循环 【答案】C 【解析】应力比为最小应力与最大应力之比。本题中应力比为-100除以100，结果为-1，且平均应力为零，因此属于对称循环。 14. 某零件承受循环应力，已知其最大应力为 ，最小应力为 ，则其平均应力和应力幅分别为（ ） A. 、 B. 、 C. 、 D. 、 【答案】A 【解析】平均应力为最大、最小应力之和的一半，应力幅为二者之差的一半。，。 15. 某机械零件在工作中的最大应力为120 MPa，最小应力为40 MPa。该零件的平均应力和应力幅分别为（ ） A. 平均应力为40 MPa，应力幅为80 MPa B. 平均应力为80 MPa，应力幅为40 MPa C. 平均应力为80 MPa，应力幅为160 MPa D. 平均应力为160 MPa，应力幅为80 MPa 【答案】B 【解析】平均应力为最大应力与最小应力之和的一半，即80 MPa。应力幅为最大应力与最小应力之差的一半，即40 MPa。 二、判断题（本大题共10小题，每题1分，共10分） 16. 在大小和方向随时间作周期性变化的应力称为交变应力。（ ） 【答案】正确 【解析】交变应力的大小或方向随时间按一定规律反复变化，是疲劳破坏的重要原因。 17. 交变应力的应力幅等于最大应力与最小应力之差。（ ） 【答案】错误 【解析】应力幅等于最大应力与最小应力之差的一半，即应力幅是应力范围的二分之一。 18. 对称循环交变应力的平均应力等于零。（ ） 【答案】正确 【解析】对称循环中最大应力与最小应力大小相等、符号相反，因此平均应力为零。 19. 零件在低于材料屈服极限的交变应力作用下，经过足够多次循环也可能发生疲劳破坏。（ ） 【答案】正确 【解析】疲劳破坏通常发生在低于屈服极限的交变应力下，具有突然性和局部起裂等特点。 20. 材料的疲劳极限是在规定循环特征和试验条件下，材料经无穷多次循环而不发生疲劳破坏的最大应力。（ ） 【答案】正确 【解析】疲劳极限与循环特征、试件尺寸、表面状态等条件有关，不能脱离试验条件使用。 21. 零件上的应力集中会使局部应力减小，从而提高零件的疲劳强度。（ ） 【答案】错误 【解析】应力集中会使缺口或突变处的局部应力增大，容易形成疲劳裂纹，通常会降低疲劳强度。 22. 在材料和载荷条件相同的情况下，零件表面加工质量不会影响其疲劳强度。（ ） 【答案】错误 【解析】表面粗糙度会影响疲劳裂纹的萌生，表面质量较差通常会使零件疲劳强度降低。 23. 在应力幅相同的条件下，拉伸平均应力通常会提高零件的疲劳强度。（ ） 【答案】错误 【解析】在应力幅相同的条件下，拉伸平均应力会加剧疲劳损伤，通常使零件的疲劳强度降低。 24. 零件在交变载荷下发生疲劳破坏时，即使名义应力低于材料屈服强度，也可能在应力集中处形成裂纹。（ ） 【答案】正确 【解析】疲劳破坏是在交变应力长期作用下逐渐形成和扩展裂纹的过程。键槽、台阶和螺纹根部等应力集中部位容易成为疲劳裂纹源。 25. 在材料和表面质量相同的条件下，零件表面越粗糙，其疲劳强度越高。（ ） 【答案】错误 【解析】零件表面越粗糙，微小凹痕越容易形成局部应力集中，从而降低抗疲劳能力。改善表面质量通常有利于提高疲劳强度。 三、填空题（本大题共10小题，每题1分，共10分） 26. 构件在大小和方向随时间作周期性变化的应力作用下，该应力称为______。 【答案】交变应力 【解析】应力的大小或方向随时间周期性变化时，称为交变应力。 27. 在交变应力循环中，某时刻应力的最大值称为______，最小值称为______。 【答案】最大应力；最小应力 【解析】一个应力循环内的最大值和最小值分别称为最大应力与最小应力。 28. 交变应力的应力幅等于最大应力与最小应力之差的______。 【答案】一半 【解析】应力幅反映应力波动的程度，。 29. 最大应力和最小应力的代数和除以二，称为交变应力的______。 【答案】平均应力 【解析】平均应力为，表示应力循环的中心位置。 30. 零件在交变应力长期作用下，即使工作应力低于材料的屈服强度，也可能发生的破坏称为______。 【答案】疲劳破坏 【解析】疲劳破坏是在交变应力反复作用下逐渐形成裂纹并最终断裂的现象。 31. 钢制轴承受对称循环弯曲应力，最大应力为80 MPa，最小应力为−80 MPa，则该循环的平均应力为______ MPa，应力幅为______ MPa。 【答案】0；80 【解析】平均应力为 MPa，应力幅为 MPa。 32. 提高零件疲劳强度时，常采用减小截面突变、增大圆角半径和降低表面粗糙度等措施，其主要目的是减小______。 【答案】应力集中 【解析】截面突变和表面缺陷易产生局部高应力，减小应力集中可提高疲劳强度。 33. 机械零件在随时间周期性变化的应力作用下，所承受的这种应力称为______。 【答案】交变应力 【解析】应力的大小或方向随时间作周期性变化时，称为交变应力。机械零件的疲劳破坏通常与交变应力有关。 34. 在对称循环应力中，平均应力为______，应力比为______。 【答案】0；-1 【解析】对称循环的最大应力与最小应力数值相等、符号相反，因此平均应力为0，应力比为-1。 35. 某零件的最大应力为100 MPa，最小应力为20 MPa，则该应力循环的应力幅为______ MPa，平均应力为______ MPa。 【答案】40；60 【解析】应力幅为最大应力与最小应力之差的一半，即40 MPa。平均应力为最大应力与最小应力之和的一半，即60 MPa。 四、简答题（本大题共4小题，每题3分，共12分） 36. 简述交变应力的基本概念，并说明其平均应力、应力幅和应力比的含义。 【答案】（1）交变应力是随时间作周期性变化的应力，其大小、方向或两者均可能发生变化。（2）平均应力是最大应力与最小应力代数和的一半。（3）应力幅是最大应力与最小应力代数差绝对值的一半。（4）应力比是最小应力与最大应力的代数比值。 【解析】交变应力的主要特征是应力随时间周期变化。平均应力反映应力循环的中心位置，应力幅反映交变程度，应力比用于描述最大、最小应力之间的关系。 37. 下图为汽车上的钢板弹簧，请说明其属于哪种梁，并说明其特点。 【答案】此为变截面梁。变截面梁的截面尺寸沿长度变化，截面尺寸是按各截面的弯矩来设计的，采用变截面梁可以提高梁的抗弯强度，还可节省材料。 38. 某传动轴长期承受周期性扭转载荷，工作应力低于材料的屈服强度，但运行一段时间后仍出现裂纹。分析产生疲劳裂纹的主要原因，并列举三项提高轴疲劳强度的措施。 【答案】（1）传动轴承受反复变化的扭转应力，裂纹可能在应力集中部位逐渐萌生并扩展，最终形成疲劳断裂。（2）轴肩、键槽、螺纹根部等结构会造成应力集中，表面划痕、加工缺陷和腐蚀也会降低疲劳强度。（3）合理增大圆角半径，减小键槽和螺纹根部的应力集中。（4）提高轴的表面加工质量，采用表面淬火、渗碳或喷丸等强化处理。（5）合理控制工作载荷，避免冲击载荷，并及时消除腐蚀和加工缺陷。 【解析】疲劳破坏由反复应力作用引起，不要求工作应力超过屈服强度。降低应力集中、改善表面质量和采用表面强化处理，均可延缓裂纹萌生并提高疲劳寿命。 39. 某齿轮轴运行一段时间后，在键槽根部发现细小裂纹。简述该裂纹可能与疲劳破坏有关的原因，并写出至少3项提高该齿轮轴疲劳强度的措施。 【答案】（1）齿轮轴在传递转矩过程中承受反复变化的弯曲应力或扭转应力，长期作用后可能产生疲劳裂纹。 （2）键槽根部截面突变，容易产生应力集中，因此易成为疲劳裂纹的起始部位。 （3）可采用圆角过渡、减小键槽根部尖角等方法，降低局部应力集中。 （4）可通过磨削、抛光等方法改善表面质量，减少表面缺陷。 （5）可采用表面淬火、喷丸强化等工艺，提高零件表层的抗疲劳能力。 【解析】本题应从交变载荷、应力集中和表面状态三个方面分析。提高疲劳强度的关键是减小应力集中、改善表面质量并进行表面强化处理。 五、计算题（本大题共2小题，每题5分，共10分） 40. 某传动轴危险截面承受稳定的交变弯曲应力，测得最大应力为 ，最小应力为 。已知该材料的对称循环疲劳极限 ，平均应力影响系数 。按近似疲劳强度校核式 计算：（1）平均应力 、应力幅 和应力循环特性 ；（2）疲劳安全系数 ；（3）判断该传动轴在此应力状态下是否满足疲劳强度要求。 【答案】（1）平均应力 ；应力幅 ；应力循环特性 。（2）疲劳安全系数 。（3）不满足疲劳强度要求，因为计算所得疲劳安全系数小于 1。 【解析】已知：，，，。 （1）平均应力为 应力幅为 应力循环特性为 （2）根据近似疲劳强度校核式 代入数据得 （3）由于计算所得疲劳安全系数 ，说明该应力状态下的疲劳强度不满足要求，应降低应力幅、减小平均应力或改善结构以提高疲劳安全性。 41. 某钢制轴在工作中承受非对称循环应力，最大应力为180 MPa，最小应力为60 MPa。该材料的对称循环疲劳极限为150 MPa，抗拉强度为600 MPa。按下式计算疲劳安全系数：n＝1÷（σa÷σ-1＋σm÷σb），其中σa为应力幅，σm为平均应力，σ-1为对称循环疲劳极限，σb为抗拉强度。 （1）计算该轴的应力幅σa和平均应力σm。 （2）计算该轴的疲劳安全系数n。 （3）若要求疲劳安全系数不小于1.5，判断该轴是否满足要求。 【答案】（1）应力幅σa＝（180－60）÷2＝60 MPa；平均应力σm＝（180＋60）÷2＝120 MPa。 （2）n＝1÷（60÷150＋120÷600）＝1÷0.6＝1.67。 （3）该轴的疲劳安全系数为1.67，大于1.5，满足疲劳强度要求。 【解析】（1）应力幅反映应力变化的幅度，平均应力反映循环应力的中心位置。 （2）将应力幅、平均应力及材料强度参数代入给定公式，可得疲劳安全系数约为1.67。 （3）计算结果大于规定的最小安全系数，说明在给定工况下该轴具有足够的疲劳强度。 六、综合应用题（本大题共3小题，共26分） 42.（8分）某机械传动装置中的实心传动轴长期以恒定转速旋转，轴上承受交变弯矩。维修人员测得轴的直径为 ，弯矩幅值为 。轴肩处的应力集中系数为 ，材料在对称循环弯曲条件下的疲劳极限为 ，规定疲劳安全系数为 。忽略平均应力影响。（1）计算轴表面的名义弯曲应力幅和考虑应力集中后的实际应力幅。（2）判断该传动轴现有尺寸是否满足疲劳强度要求，并计算其实际疲劳安全系数。（3）若仅通过增大轴径进行改进，计算满足规定疲劳安全系数所需的最小轴径，并从标准尺寸中选择合适的轴径。 【答案】（1）将弯矩换算为 。名义弯曲应力幅为 考虑应力集中后的实际应力幅为（2）实际疲劳安全系数为由于 ，现有轴径不满足疲劳强度要求。（3）所需最小轴径为 应选用不小于该值的标准轴径，取 。同时应减小轴肩处的应力集中并改善表面质量。 【解析】（1）先将弯矩单位换算为 ： 实心圆轴表面的名义弯曲应力幅为 考虑应力集中后的实际应力幅为 （2）忽略平均应力影响时，实际疲劳安全系数为 由于 ，现有轴径不满足规定的疲劳强度要求。 （3）满足规定安全系数的条件为 整理得 代入数据： 因此应从标准尺寸中选取不小于38.6 mm的轴径，取 。 43.（8分）在杆件长度、材料、约束条件和横截面面积等条件均相同的情况下： （1）压杆采用图（ ）所示的截面形状，其稳定性最好； （2）压杆采用图（ ）所示的截面形状，其稳定性最差。 【答案】（1）D （2）B 44.（10分）某传动轴在运行中承受周期变化的弯曲应力，最大应力为100 MPa，最小应力为20 MPa。该轴材料的对称循环疲劳极限为180 MPa，抗拉强度为540 MPa。采用线性疲劳强度准则进行校核，规定疲劳安全系数为1.5，校核条件为：交变应力与疲劳极限之比，加上平均应力与抗拉强度之比，不大于安全系数的倒数。 （1）计算该传动轴的平均应力和应力幅。 （2）计算疲劳校核系数，并判断传动轴是否满足疲劳强度要求。 （3）若最小应力仍为20 MPa，计算满足规定安全系数时允许的最大应力，并说明应采取的控制措施。 【答案】（1）平均应力为60 MPa。应力幅为40 MPa。 （2）疲劳校核系数为40÷180＋60÷540，结果约为0.407。规定安全系数为1.5时，校核系数限值为1÷1.5，结果约为0.667。由于0.407小于0.667，传动轴满足疲劳强度要求。 （3）设允许最大应力为σmax MPa，则应力幅为（σmax－20）÷2，平均应力为（σmax＋20）÷2。代入疲劳校核条件可得，允许最大应力为190 MPa。因此，运行中应将最大应力控制在190 MPa及以下；必要时可通过减小载荷波动、增大轴径或改善表面质量提高疲劳强度。 【解析】（1）平均应力取最大应力与最小应力的平均值，应力幅取两者之差的一半。 （2）线性疲劳强度准则同时考虑交变应力和平均应力的影响，校核系数小于规定限值时，零件具有足够的疲劳强度。 （3）保持最小应力不变时，最大应力增大将同时增大平均应力和应力幅，因此应按疲劳校核条件反算其允许上限，并在使用中避免超过该数值。 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 $ 河北省（对口招生）机械类《机械基础》45分钟专题训练卷专辑，共165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械类理论知识，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械类高考的学生。 与本专辑配套的还有河北省对口招生考试《机械制图》《极限配合与技术测量》45分钟专题训练卷专辑，欢迎同学和老师们下载使用。 河北省（对口招生）机械类 《机械基础》 项目三：材料力学 任务十三：交变应力与疲劳强度 时间：45分钟 总分：98分 班级＿＿＿＿　姓名＿＿＿＿　学号＿＿＿＿　成绩＿＿＿＿ 一、单项选择题（本大题共15小题，每题2分，共30分） 1. 在机械零件承受周期性变化的载荷时，其内部应力随时间发生有规律变化，这种应力称为（ ） A. 静应力 B. 交变应力 C. 冲击应力 D. 残余应力 2. 在应力随时间作周期性变化的过程中，最大应力与最小应力的代数平均值称为（ ） A. 平均应力 B. 应力幅 C. 应力比 D. 疲劳极限 3. 交变应力的应力幅可表示为（ ） A. B. C. D. 4. 某传动轴长期旋转工作，所受应力远低于材料屈服强度，但轴表面逐渐出现裂纹，最终发生突然断裂。这种破坏属于（ ） A. 静载拉伸引起的塑性断裂 B. 交变载荷引起的疲劳断裂 C. 冲击载荷引起的脆性断裂 D. 高温蠕变引起的延时断裂 5. 交变应力的平均应力可表示为（ ） A. B. C. D. 6. 某轴的最大应力为 120 MPa，最小应力为 −40 MPa，则该交变应力的应力幅为（ ） A. 40 MPa B. 60 MPa C. 80 MPa D. 160 MPa 7. 当零件承受的循环应力满足 且 时，该应力属于（ ） A. 对称循环应力 B. 交变循环应力 C. 循环压应力 D. 脉动循环应力 8. 对于脆性材料（如铸铁），其许用应力通常以_____为基础确定。（ ） A. 弹性极限 B. 屈服极限 C. 强度极限 D. 比例极限 9. 某轴承受稳定交变应力，最大应力为 240 MPa，最小应力为 −80 MPa。已知材料对称循环疲劳极限为 300 MPa，抗拉强度为 600 MPa。按修正古德曼准则计算，其疲劳安全系数为（ ） A. 0.75 B. 1.50 C. 2.00 D. 2.50 10. 金属零件在低于材料屈服强度的重复载荷作用下，经过一定循环次数后出现断裂，这种破坏称为（ ） A. 过载断裂 B. 疲劳破坏 C. 脆性断裂 D. 蠕变破坏 11. 在规定的循环特征下，零件经历无限次循环而不发生疲劳破坏时所能承受的最大应力幅，称为（ ） A. 屈服极限 B. 强度极限 C. 疲劳极限 D. 比例极限 12. 下列因素中，通常会使零件疲劳强度降低的是（ ） A. 表面粗糙度增大 B. 合理减小应力集中 C. 适当改善表面质量 D. 采用较大圆角过渡 13. 某零件的最大应力为100 MPa，最小应力为-100 MPa。该应力循环属于（ ） A. 应力比为0的脉动循环 B. 应力比为1的静应力循环 C. 应力比为-1的对称循环 D. 应力比为-0.5的非对称循环 14. 某零件承受循环应力，已知其最大应力为 ，最小应力为 ，则其平均应力和应力幅分别为（ ） A. 、 B. 、 C. 、 D. 、 15. 某机械零件在工作中的最大应力为120 MPa，最小应力为40 MPa。该零件的平均应力和应力幅分别为（ ） A. 平均应力为40 MPa，应力幅为80 MPa B. 平均应力为80 MPa，应力幅为40 MPa C. 平均应力为80 MPa，应力幅为160 MPa D. 平均应力为160 MPa，应力幅为80 MPa 二、判断题（本大题共10小题，每题1分，共10分） 16. 在大小和方向随时间作周期性变化的应力称为交变应力。（ ） 17. 交变应力的应力幅等于最大应力与最小应力之差。（ ） 18. 对称循环交变应力的平均应力等于零。（ ） 19. 零件在低于材料屈服极限的交变应力作用下，经过足够多次循环也可能发生疲劳破坏。（ ） 20. 材料的疲劳极限是在规定循环特征和试验条件下，材料经无穷多次循环而不发生疲劳破坏的最大应力。（ ） 21. 零件上的应力集中会使局部应力减小，从而提高零件的疲劳强度。（ ） 22. 在材料和载荷条件相同的情况下，零件表面加工质量不会影响其疲劳强度。（ ） 23. 在应力幅相同的条件下，拉伸平均应力通常会提高零件的疲劳强度。（ ） 24. 零件在交变载荷下发生疲劳破坏时，即使名义应力低于材料屈服强度，也可能在应力集中处形成裂纹。（ ） 25. 在材料和表面质量相同的条件下，零件表面越粗糙，其疲劳强度越高。（ ） 三、填空题（本大题共10小题，每题1分，共10分） 26. 构件在大小和方向随时间作周期性变化的应力作用下，该应力称为______。 27. 在交变应力循环中，某时刻应力的最大值称为______，最小值称为______。 28. 交变应力的应力幅等于最大应力与最小应力之差的______。 29. 最大应力和最小应力的代数和除以二，称为交变应力的______。 30. 零件在交变应力长期作用下，即使工作应力低于材料的屈服强度，也可能发生的破坏称为______。 31. 钢制轴承受对称循环弯曲应力，最大应力为80 MPa，最小应力为−80 MPa，则该循环的平均应力为______ MPa，应力幅为______ MPa。 32. 提高零件疲劳强度时，常采用减小截面突变、增大圆角半径和降低表面粗糙度等措施，其主要目的是减小______。 33. 机械零件在随时间周期性变化的应力作用下，所承受的这种应力称为______。 34. 在对称循环应力中，平均应力为______，应力比为______。 35. 某零件的最大应力为100 MPa，最小应力为20 MPa，则该应力循环的应力幅为______ MPa，平均应力为______ MPa。 四、简答题（本大题共4小题，每题3分，共12分） 36. 简述交变应力的基本概念，并说明其平均应力、应力幅和应力比的含义。 37. 下图为汽车上的钢板弹簧，请说明其属于哪种梁，并说明其特点。 38. 某传动轴长期承受周期性扭转载荷，工作应力低于材料的屈服强度，但运行一段时间后仍出现裂纹。分析产生疲劳裂纹的主要原因，并列举三项提高轴疲劳强度的措施。 39. 某齿轮轴运行一段时间后，在键槽根部发现细小裂纹。简述该裂纹可能与疲劳破坏有关的原因，并写出至少3项提高该齿轮轴疲劳强度的措施。 五、计算题（本大题共2小题，每题5分，共10分） 40. 某传动轴危险截面承受稳定的交变弯曲应力，测得最大应力为 ，最小应力为 。已知该材料的对称循环疲劳极限 ，平均应力影响系数 。按近似疲劳强度校核式 计算：（1）平均应力 、应力幅 和应力循环特性 ；（2）疲劳安全系数 ；（3）判断该传动轴在此应力状态下是否满足疲劳强度要求。 41. 某钢制轴在工作中承受非对称循环应力，最大应力为180 MPa，最小应力为60 MPa。该材料的对称循环疲劳极限为150 MPa，抗拉强度为600 MPa。按下式计算疲劳安全系数：n＝1÷（σa÷σ-1＋σm÷σb），其中σa为应力幅，σm为平均应力，σ-1为对称循环疲劳极限，σb为抗拉强度。 （1）计算该轴的应力幅σa和平均应力σm。 （2）计算该轴的疲劳安全系数n。 （3）若要求疲劳安全系数不小于1.5，判断该轴是否满足要求。 六、综合应用题（本大题共3小题，共26分） 42.（8分）某机械传动装置中的实心传动轴长期以恒定转速旋转，轴上承受交变弯矩。维修人员测得轴的直径为 ，弯矩幅值为 。轴肩处的应力集中系数为 ，材料在对称循环弯曲条件下的疲劳极限为 ，规定疲劳安全系数为 。忽略平均应力影响。（1）计算轴表面的名义弯曲应力幅和考虑应力集中后的实际应力幅。（2）判断该传动轴现有尺寸是否满足疲劳强度要求，并计算其实际疲劳安全系数。（3）若仅通过增大轴径进行改进，计算满足规定疲劳安全系数所需的最小轴径，并从标准尺寸中选择合适的轴径。 43.（8分）在杆件长度、材料、约束条件和横截面面积等条件均相同的情况下： （1）压杆采用图（ ）所示的截面形状，其稳定性最好； （2）压杆采用图（ ）所示的截面形状，其稳定性最差。 44.（10分）某传动轴在运行中承受周期变化的弯曲应力，最大应力为100 MPa，最小应力为20 MPa。该轴材料的对称循环疲劳极限为180 MPa，抗拉强度为540 MPa。采用线性疲劳强度准则进行校核，规定疲劳安全系数为1.5，校核条件为：交变应力与疲劳极限之比，加上平均应力与抗拉强度之比，不大于安全系数的倒数。 （1）计算该传动轴的平均应力和应力幅。 （2）计算疲劳校核系数，并判断传动轴是否满足疲劳强度要求。 （3）若最小应力仍为20 MPa，计算满足规定安全系数时允许的最大应力，并说明应采取的控制措施。 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 $