机械设计作业题解

1、第三章 机械零件的强度三、分析与思考题3 23 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。FrAA非对称循环应力静应力题 323 图3 24 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）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，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答：

2、 NN0，塑性材料，已进入无限寿命区，所以取3 28 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解： k 1 q (1) ， k 1 q (481)附图 3-1 q 0.82 q 0.84D/d 48/40 1.2 r /d 3/40 0.075题 328 图2.09 1.622.09 0.035 1.82 k 1.6724 0.1 0.041.66 1.331.66 0.035 1.4675 k 1.3927 0.1 0.44附图 3-2 0.73 , 附图 3-3 0.85329 某

3、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， 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= ，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（）2)kk 1 1( 1)q1.667A (0, 1 ) (0,270) B ( 0 , 0 ) (350,210)K 2 2K工作点： a=(240+40)/2=1

4、40Smax414 1.725240（s 3）ka1.7188 S 1.3 安全0 0.2857m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=，试分别用图解法和计算法确定该零件的计算安全系数。解：21500 MPa2502k12511 150 kM1：190 110M 2：图解：S159.631.51.892S240.62.451.877解析法：M1:S11kam300240 0.22.72150S11s 3601.8

5、94max 190M 2:S23001.875270 0.2100m190 1102150a402m170 302100a170 302703 31 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=，扭矩 T=，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， =，设 K =， K =，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:Wb3000000.1 40346.875MPamin r46.875m0T:WT8000004030.262.5MPamaxmin62.5 31.25MPa23

6、55ka2.2 46.875 0.2 03.4424200ka3.36841.8 31.25 0.1 31.25s22s2s22.4076屈服安全系数：查书 P355 40C r： s=540MPa按第三强度理论： Scacas22 max 4 max4.048923 32 实心转轴的危险截面上受有载荷为：弯矩M=；转矩为周期变化， T=0。轴的材料为碳钢，已知力学性能为：s=300MP，a -1 =170MP，a s=180MP，a -1 =100MP。a 若截面直径d=25mm，有效应力集中系数k=，k=，尺寸系数，=，表面质量系数 =化系数 q=1，材料常数=，=。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：100000maxWb253 / 3265.19MPamin0rT：maxWT500003253 / 1616.297MPamin0rmax/28.148MPa1.996(k11)q2.2421005.5631702 .242 65.19 01.163ka1.9