機(jī)械設(shè)計(jì)作業(yè)題解

1、第三章 機(jī)械零件的強(qiáng)度三、分析與思考題3 23 圖示各零件均受靜載荷作用， 試判斷零件上 A 點(diǎn)的應(yīng)力是靜應(yīng)力還是變應(yīng)力， 并確定應(yīng)力比 r 的大小或范圍。FrAA非對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力靜應(yīng)力題 323 圖3 24 零件的等壽命疲勞曲線與材料試件的等壽命疲勞曲線有何區(qū)別在相同的應(yīng)力變化規(guī)律下，零件和材料試件的失效形式是否總是相同的為什么（用疲勞極限應(yīng)力圖說(shuō)明）答：考慮零件的幾何形狀變化、 加 工尺寸、加工質(zhì)量及強(qiáng)化因素的影響， 使得零件的疲勞極限要小于材料試件 的疲勞極限。在相同的應(yīng)力變化規(guī)律下， 零件和材料試件的失效形式相比不一定相同，在什么情況下可按靜強(qiáng)度條件計(jì)算什么情況下可按疲勞強(qiáng)度條件計(jì)算答：

2、 NN0，塑性材料，已進(jìn)入無(wú)限壽命區(qū)，所以取3 28 某零件如圖所示，材料的強(qiáng)度極限 B=650Mpa，表面精車，不進(jìn)行強(qiáng)化處理。試確定- 截面處的彎曲疲勞極限的綜合影響系數(shù)K和剪切疲勞極限的綜合影響系數(shù)解： k 1 q (1) ， k 1 q (481)附圖 3-1 q 0.82 q 0.84D/d 48/40 1.2 r /d 3/40 0.075題 328 圖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附圖 3-2 0.73 , 附圖 3-3 0.85329 某

3、軸只受穩(wěn)定交變應(yīng)力的作用，工作應(yīng)力max=240MPa， min=-40MPa。材料的機(jī)械性能-1 =450MPa， s=800MPa， 0=700Mpa，軸上危險(xiǎn)截面處的 k=， =， =1， q=1。 繪制材料的簡(jiǎn)化極限應(yīng)力圖； 用作圖法求極限應(yīng)力r 及安全系數(shù)（按r=C 加載和無(wú)限壽命考慮） ； 取 S= ，試用計(jì)算法驗(yàn)證作圖法求S值，并校驗(yàn)此軸是否安全。解：（1）A點(diǎn)（ 0， -1 ）， B點(diǎn)（0/2 ，0/2 ），S點(diǎn)（）2)kk 1 1( 1)q1.667A (0, 1 ) (0,270) B ( 0 , 0 ) (350,210)K 2 2K工作點(diǎn)： a=(240+40)/2=1

4、40Smax414 1.725240（s 3）ka1.7188 S 1.3 安全0 0.2857m件上兩點(diǎn)的最大工作應(yīng)力和最小工作應(yīng)力分別為：M1 點(diǎn)： max=190 Mpa、 min =110 Mpa；M2點(diǎn)： max=170 Mpa、 min=30 Mpa，應(yīng)力變化規(guī)律為 r=常數(shù)，彎曲疲勞極限的綜合影響系數(shù)K=，試分別用圖解法和計(jì)算法確定該零件的計(jì)算安全系數(shù)。解：21500 MPa2502k12511 150 kM1：190 110M 2：圖解：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 轉(zhuǎn)軸的局部結(jié)構(gòu)如題 3-28 圖所示。已知軸的截面承受的彎矩 M=，扭矩 T=，彎曲應(yīng)力為對(duì)稱循環(huán)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)。軸的材料為40Cr 鋼調(diào)質(zhì)，-1 =355MPa， -1 =200MPa， =，設(shè) K =， K =，試計(jì)算考慮彎曲和扭轉(zhuǎn)共同作用時(shí)的計(jì)算安全系數(shù) 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屈服安全系數(shù)：查書(shū) P355 40C r： s=540MPa按第三強(qiáng)度理論： Scacas22 max 4 max4.048923 32 實(shí)心轉(zhuǎn)軸的危險(xiǎn)截面上受有載荷為：彎矩M=；轉(zhuǎn)矩為周期變化， T=0。軸的材料為碳鋼，已知力學(xué)性能為：s=300MP，a -1 =170MP，a s=180MP，a -1 =100MP。a 若截面直徑d=25mm，有效應(yīng)力集中系數(shù)k=，k=，尺寸系數(shù)，=，表面質(zhì)量系數(shù) =化系數(shù) q=1，材料常數(shù)=，=。試確定安全系數(shù)S。計(jì)算時(shí)可按無(wú)限壽命考慮，忽略橫向剪應(yīng)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