第一篇 机械设计总论 6
第三章 机械零件的强度
(1)零件的名义载荷与计算载荷，两者之间的区别及其关系如何？ 名义载荷：根据额定功率，按力学公式计算出的载荷。
计算载荷：考虑载荷的时间不均匀性、分布的不均匀性以及其它影响因素对名义载荷进行修
正得到的载荷，即载荷系数K×名义载荷。
(2)何谓机械零件的强度?它可以分成哪两类?各举两个实例。
材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力称为强度。强度是衡量零件本身承载能力（即抵抗失效能力）的重要指标。强度是机械零部件首先应满足的基本要求。 机械零件的强度分为静应力强度和变应力强度两个范畴。
静应力强度：机械零件在整个工作寿命期内应力变化次数少于103，如松螺栓连接、键连接等的强度计算。
变应力强度：轴向变载荷的紧螺栓连接的强度计算、齿轮的弯曲疲劳强度强度计算等。 (3)强度条件的一般形式有哪些？并说明式中各符号代表的意义。
根据许用应力建立的计算准则，通过判断危险截面的最大许用应力是否小于或等于许用应力：
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根据安全系数建立的计算准则，通过判断危险截面上实际的安全系数是否大于或等于许用安全系数：
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?lim??s?? ??lim??s?? ?第一篇 机械设计总论 7
(4)机械设计中常用的强度理论有哪几个?各适用于何种场合？ 静强度理论：静应力
脆性断裂的强度理论：最大拉应力理论和最大伸长线应变理论 屈服的强度理论：最大切应力理论和形状改变比能理论 疲劳强度理论：变应力下的疲劳强度理论
低应力下的脆断(断裂强度理论)：低应力脆断(工作应力远小于许用应力) 接触强度理论：齿轮接触疲劳强度计算、滚动轴承寿命计算。
(5)对零件的工作应力应如何进行分类？承受拉伸载荷的零件就一定产生拉伸应力吗？如果
不是，试举例说明。
只要设定一个分类标准，就可以对任何集合进行分类，因此，不存在“对零件的工作应力如何进行分类”的问题。
承受拉伸载荷的零件不一定产生拉应力。比如零件在做拉伸实验时，当零件达到屈服极限时，当载荷继续增加，零件中的拉应力并不增长(或增长不明显)，此时增加的拉伸载荷在零件并未产生拉伸应力。
(6)稳定循环交应力的主要参数有哪些，它们的相互关系怎样? 五个参数：?max、?min、?m、?a、r，其中只有两个是独立的。
(7)变载荷下一定产生变应力，那么静载荷下也一定产生静应力吗?举例说明之。 不一定产，如旋转的轴上作用一集中力，而轴表面上任意一点的应力则是变应力。
第一篇 机械设计总论 8
(8)下列零件均受静载荷作用(见图)，试判断零件上A点的应力性质(拉、压、弯、扭或接触
应力)，是静应力还是变应力?应力变化的规律(即应力变化循环特性系数r的大小或范围)及应力变化图(即σ-τ图)是怎样的？
(a) 静应力，扭转剪切应力，r?1。 (b) 对称循环变应力，拉、压应力，r??1。 (c) 不对称循环变应力，拉、压应力，?1?r?1 (d) 滚动体与套圈间的接触应力为脉动循环变应力，r?0
第一篇 机械设计总论 9
(9)什么是材料的疲劳曲线？试用图线描述碳钢材料的疲劳曲线形状，说明应力循环次数N与疲劳极限?r的关系。有色金属及高硬度合金钢的疲劳曲线又是怎样?
金属材料的疲劳曲线(??N曲线)是取同一r值、不同N值时做试验得到的，它表示在给定应力比r的条件下，应力循环次数N与疲劳极限?r的关系曲线。
曲线AB使材料试件发生破坏的最大应力基本不变，或者说下降很小，此阶段是静应力强度
的状况。
曲线BC段，随着循环次数的增加，使材料发生疲劳破坏的最大应力不断下降，这一阶段的疲劳破坏伴随着材料的塑性变形，此阶段称为低周疲劳。
曲线CD段代表有限寿命阶段，在此范围内，试件经过一定次数的交变应力作用后总会发生疲劳破坏。CD段的曲线方程为?rNN?C?NC?N?ND?。
mD点以后的线段代表了试件无限寿命阶段，即作用在试件上的变应力的最大应力小于D点的应力，则应力无论变化多少次，材料都不会发生破坏。
有色金属和高硬度合金钢属于塑性材料，其疲劳曲线应与碳钢类似，其上的具体数值应该有所不同。
第一篇 机械设计总论 10
(10)影响零件疲劳强度的因素有哪些，如何影响？零件疲劳强度的综合影响系数K?和K?如何定义，计算公式怎样?
影响零件疲劳强度的主要因素有：材料的性能、应力循环特征r、应力循环次数N，应力
集中、绝对尺寸和零件表面质量等。
零件疲劳强度的综合影响系数K?的定义为K????1，即材料对称循环弯曲疲劳极限??1
??1e?k??????1?1?，式中：????q1与零件对称循环弯曲疲劳极限??1e的比值。其计算公式为K???k?零件的有效应力集中系数；??零件的尺寸系数；??零件的表面质量系数；?q零件的强
化系数。
第一篇机械设计总论参考答案
