机械设计作业第3章题解

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1、第三章机械零件的强度三、分析与思考题AAAFrFrFrnnFa3—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。非对称循环应力-1

2、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：Ｍ１点相同，而Ｍ２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。M1M23—25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？σmσaCGO答：N<103时，或在疲劳极限应力图处OGC区域时，可按照静强度计算，否则，应按照疲劳强度计算。3—26在双向稳定变应力下工作的零件，怎样进行疲劳强度的计算？答：先按单向应力分别计算出:Sσ,Sτ再由：检验。四

3、、设计计算题3—27某材料的对称循环弯曲疲劳极限应力σ-1=350Mpa，疲劳极限σS=550Mpa，强度极限σB=750Mpa，循环基数N0=5×106，m=9，试求对称循环次数N分别为5×104、5×105、5×107次时的极限应力。解：∵，∴因为：N3>N0，塑性材料，已进入无限寿命区，所以取R3Φ48Φ40ⅠⅠ3—28某零件如图所示，材料的强度极限σB=650Mpa，表面精车，不进行强化处理。试确定Ⅰ-Ⅰ截面处的弯曲疲劳极限的综合影响系数Kσ和剪切疲劳极限的综合影响系数Kτ解：，附图3-1题

4、3—28图附图3-2,附图3-3附图3-4零件不强化处理所以：3—29某轴只受稳定交变应力的作用，工作应力σmax=240MPa，σmin=-40MPa。材料的机械性能σ-1=450MPa，σs=800MPa，σ0=700Mpa，轴上危险截面处的kσ=1.3，εσ=0.78，βσ=1，βq=1。⑴绘制材料的简化极限应力图；⑵用作图法求极限应力σr及安全系数（按r=C加载和无限寿命考虑）；⑶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，σ-1），B点（σ0/2，

5、σ0/2），S点（σs.0）（2）工作点：σa=(240+40)/2=140σm=(240-40)/2=100M′(166,248)σm=166+248=414σmσm∴（3）∴安全s3—30一零件由45钢制成，材料的力学性能为：σS=360MPa，σ-1=300MPa，ψσ=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：σmax=190Mpa、σmin=110Mpa；M2点：σmax=170Mpa、σmin=30Mpa，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.

6、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:σmσm3—31转轴的局部结构如题3-28图所示。已知轴的Ⅰ-Ⅰ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，σ-1=355MPa，τ-1=200MPa，ψσ=0.2，ψτ=0.1，设Kσ=2.2，Kτ=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P35540Cr：σs=540MPa按第

7、三强度理论：3—32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=0—50N.m。轴的材料为碳钢，已知力学性能为：σs=300MPa，σ-1=170MPa，τs=180MPa，τ-1=100MPa。若截面直径d=25mm，有效应力集中系数kσ=1.79，kτ=1.47，尺寸系数εσ=0.84，ετ=0.78，表面质量系数βσ=βτ=0.9，强化系数βq=1，材料常数ψσ=0.34，ψτ=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：

8、屈服安全系数：查P355碳钢：σs=355MPa第三强度理论：