机械设计作业第3章题解.doc

第三章 机械零件的强度三、分析与思考题AAAFrFrFrnnFa323 图示各零件均受静载荷作用，试判断零件上A点的应力是静应力还是变应力，并确定应力比r的大小或范围。非对称循环应力-1r1对称循环应力r= -1静应力r= +1 题323图324 零件的等寿命疲劳曲线与材料试件的等寿命疲劳曲线有何区别？在相同的应力变化规律下，零件和材料试件的失效形式是否总是相同的？为什么（用疲劳极限应力图说明）？amO材料零件答：考虑零件的几何形状变化、加工尺寸、加工质量及强化因素的影响，使得零件的疲劳极限要小于材料试件的疲劳极限。在相同的应力变化规律下，零件和材料试件的失效形式相比不一定相同，如图示：点相同，而点材料静强度失效，零件是疲劳失效，不同区域为图中阴影面积。M1M2325 试说明承受循环变应力的机械零件，在什么情况下可按静强度条件计算？什么情况下可按疲劳强度条件计算？maCGO答：NN0，塑性材料，已进入无限寿命区，所以取R34840328 某零件如图所示，材料的强度极限B=650Mpa，表面精车，不进行强化处理。试确定-截面处的弯曲疲劳极限的综合影响系数K和剪切疲劳极限的综合影响系数K解：，附图3-1 题328图 附图3-2 , 附图3-3 附图3-4 零件不强化处理 所以： 329 某轴只受稳定交变应力的作用，工作应力max=240MPa，min=-40MPa。材料的机械性能-1=450MPa，s=800MPa，0=700Mpa，轴上危险截面处的k=1.3，=0.78，=1，q=1。 绘制材料的简化极限应力图； 用作图法求极限应力r及安全系数（按r=C加载和无限寿命考虑）； 取S=1.3，试用计算法验证作图法求S值，并校验此轴是否安全。解：（1）A点（0，-1），B点（0/2，0/2），S点（s.0） （2） 工作点：a=(240+40)/2=140 m=(240-40)/2=100 M(166,248) m=166+248=414mm （3） 安全 s330 一零件由45钢制成，材料的力学性能为：S=360MPa，-1=300MPa，=0.2。已知零件上两点的最大工作应力和最小工作应力分别为：M1点：max=190 Mpa、min=110 Mpa；M2点：max=170 Mpa、min=30 Mpa，应力变化规律为r=常数，弯曲疲劳极限的综合影响系数K=2.0，试分别用图解法和计算法确定该零件的计算安全系数。解： M1： M2： 图解： 解析法：M1: M2: mm331 转轴的局部结构如题3-28图所示。已知轴的-截面承受的弯矩M=300N.m，扭矩T=800N.m，弯曲应力为对称循环，扭转切应力为脉动循环。轴的材料为40Cr钢调质，-1=355MPa，-1=200MPa，=0.2，=0.1，设K=2.2，K=1.8，试计算考虑弯曲和扭转共同作用时的计算安全系数Sca。解：M: T: 屈服安全系数：查书P355 40Cr：s=540MPa按第三强度理论：332 实心转轴的危险截面上受有载荷为：弯矩M=100N.m；转矩为周期变化，T=050N.m。轴的材料为碳钢，已知力学性能为：s=300MPa，-1=170MPa，s=180MPa，-1=100MPa。若截面直径d=25mm，有效应力集中系数k=1.79，k=1.47，尺寸系数=0.84，=0.78，表面质量系数=0.9，强化系数q=1，材料常数=0.34，=0.21。试确定安全系数S。计算时可按无限寿命考虑，忽略横向剪应力的作用。解：M： T： 屈服安全系数：查P355 碳钢：s=355MPa第三强度理论：