机械设计作业第3章题解

1、最新资料推荐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。FrFrFrnan非对称FAAA循环应力-1r1题 3 23 图对称静应力循环应力r= +1r= -13 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

2、，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。a零件材料M 1M 2mO3 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？答： NN0，塑性材料，已进入无限寿命区，所以取1N 313 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K R3解： k1 q (1) ， k1 q (1) 48 40附图 3-1q0.82q0.84D / d48 / 401.2r / d3 / 400.075题

3、3 28 图2.092.091.620.0351.82k1.67240.10.041.661.661.330.035 1.4675k1.39270.10.44附图 3-20.73 ,附图 3-30.85附图 3-40.84零件不强化处理q1所以： k1.672411)12.4814(0.840.73k1.392711)11.82889(0.840.853 29 某轴只受稳定交变应力的作用，工作应力 =240MPa， min=-40MPa。材料的机械性max能-1 =450MPa， s =800MPa， 0=700Mpa，轴上危险截面处的k=1.3 ， =0.78 ， =1， q=1。2最新资料

4、推荐 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（ .0）sk111.667A (0,1 )(0,270) B ( 0 ,0 ) (350,210)（ 2） k(1)qK22K工作点： =(240+40)/2=140 =(240-40)/2=100M (166,248) =166+248=414amm414mSrmax1.725A240Bs1（ 3） SkamM A B1.7188S 1.3 安

5、全M(100,140)2100.28570mOS3 30 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：2100500 MPa025001251150022kkM 1 ： m19011015019011040M 2 ： m17030100a17030702a2

6、22图解： S 159.61.892m31.540.6AM2S 21.877D(250,125)2.45解析法：M2 (100,70)M1 M 1: S 11kamM 1(150,40)3002.72OCm2400.2150S 1s3601.894max190M 2: S3001.8752 2 70 0. 2 1003 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=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，3最新资料推荐 -1 =355MPa， -1 =200MPa， =0.2 ， =0.1 ，设 K=2

7、.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: bM30000046.875MPaminr1a46.875m0W b0.1403T:T8000000 r062.5TWT0.240362.5 MPamaxminam231.25MPaS13553.4424k2.2 46.875 0.20amS12003.3684Scas s2.4076km 1.8 31.25 0.1 31.25s2as2屈服安全系数：查书P35540Cr： s =540MPa按第三强度理论：cas4.04892S242maxmax3 32 实心转轴的危险截面上受有载荷为：弯矩转矩为周期

8、变化，。M=100N.m；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 ：maxM10000065.19MPaminam0r1Wb253 / 32T ：maxT5000016.297MPamin0r0WT253/16max / 28.148MPak111.996amK (1)qKk112.242