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1、 例1已知 max 200N mm2 r 0 5 求 min a m 解 2020 4 7 1 例2已知 a 80N mm2 m 40N mm2求 max min r 绘图 解 2020 4 7 2 例3已知 A截面产生 max 400N mm2 min 100N mm2求 a m r 解 2020 4 7 3 例4如图示旋转轴 求截面A上 max min a m及r 解 Pr A 对称循环变应力 Px A 静压力 2020 4 7 4 2020 4 7 5 第二章机械零件的疲劳强度计算 习题 一 选择题1 机械设计课程研究的内容只限于 1 专用零件和部件 2 在高速 高压 环境温度过高或过低
2、等特殊条件下工作的以及尺寸特大或特小的通用零件和部件 3 在普通工作条件下工作的一般参数的通用零件和部件 4 标准化的零件和部件 2 下列四种叙述中是正确的 1 变应力只能由变载荷产生 2 静载荷不能产生变应力 3 变应力是由静载荷产生 4 变应力是由变载荷产生 也可能由静载荷产生 3 4 2020 4 7 6 3 发动机连杆横截面上的应力变化规律如图所示 则该变应力的应力比r为 1 0 24 2 0 24 3 4 17 4 4 17 4 发动机连杆横截面上的应力变化规律如题3图所示 则其应力幅 a和平均应力 m分别为 1 a 80 6Mpa m 49 4Mpa 2 a 80 6Mpa m 4
3、9 4Mpa 3 a 49 4Mpa m 80 6Mpa 4 a 49 4Mpa m 80 6Mpa 5 变应力特性 max min m a及r等五个参数中的任意来描述 1 一个 2 两个 3 三个 4 四个 2 2 2 2020 4 7 7 6 机械零件的强度条件可以写成 1 或 2 或 3 或 4 或 7 一直径d 18mm的等截面直杆 杆长为800mm 受静拉力F 36kN 杆材料的屈服点 s 270Mpa 取许用安全系数 S 1 8 则该杆的强度 1 不足 2 刚好满足要求 3 足够 8 在进行疲劳强度计算时 其极限应力应为材料的 1 屈服点 2 疲劳极限 3 强度极限 4 弹性极限
4、二 分析与思考题1 什么是变应力的应力比r 静应力 脉动循环变应力和对称循环变应力的r值各是多少 3 3 2 静应力r静 1 脉动循环r脉 0 对称循环变应力r 1 解 2020 4 7 8 2 图示各应力随时间变化的图形分别表示什么类型的应力 它们的应力比分别是多少 解 a 静应力r 1 b 非对称 或稳定 循环变应力0 r 1 c 脉动循环r 0 d 对称循环r 1 2020 4 7 9 例题2 1 某零件采用塑性材料 s 1 268N mm2 N0 107 m 9 当工作应力smax 240 或300 N mm2 r 1 试按下述条件求材料的疲劳极限应力 并在s N曲线上定性标出极限应力
5、点和工作应力点 Sca 1 N N0 2 N 106解 2020 4 7 10 当时 将会失效 2020 4 7 11 例2 2 一铬镍合金钢 1 460N mm2 s 920N mm2 试绘制此材料试件的简化的 m a极限应力图 解 按合金钢 0 2 0 3 取 0 2 由式 2 9a 得 如图2 10所示 取D点坐标为 0 2 383 0 2 383 A点坐标为 0 1 460 过C点 s 920 0 与横坐标成135 作直线 与AD的延长线相交于G 则直线化的极限应力图为ADG 2020 4 7 12 例2 3 在图2 10的极限应力图中 求r 0 4时的 a 和 m 值 从而得 又由式
6、 3 9a 得 联立以上两式解得 即图上M点 解 由式 2 8 得 2020 4 7 13 例题 45号钢经过调质后的性能为 1 307Mpa m 9 N0 5 106 现以此材料作试件进行试验 以对称循环变应力 1 500Mpa作用104次 2 400Mpa作用105次 试计算该试件在此条件下的安全系数计算值 若以后再以 3 350Mpa作用于试件 还能再循环多少次才会使试件破坏 解 根据式 2 46 根据式 2 47 试件的安全系数计算值为 2020 4 7 14 又根据式 2 19 2020 4 7 15 若要使试件破坏 则由式 2 42 得 即该试件在 3 350Mpa的对称循环变应力
7、的作用下 估计尚可再承受0 97 106次应力循环 2020 4 7 16 总结 1 在解决变应力下零件的强度问题叫疲劳强度 零件里通常作用的都是变应力 所以其应用更为广泛 2 疲劳强度和哪些因素有关 f N r K 材料 形式 疲劳强度比静强度复杂得多 3 三大理论一假说 疲劳曲线 解决对称循环变应力的强度计算问题 极限应力图 对称 非对称的关系 复合极限应力图 复合和简单应力的关系 Miner法则 稳定和非稳定应力的关系 2020 4 7 17 例题 一零件采用塑性材料 1 275Mpa N0 106 m 9 K 11 当作用一工作应力 1 n1 4 103 N1 8 103 后 又作用一
8、工作应力 2 275Mpa 试求其工作寿命n2 2 当作用 1 410Mpa n1 4 103后 若使n2 106 则工作应力 2 3 若工作应力 1 410Mpa n1 4 103 2 275Mpa n2 5 105求 S 安全系数 解 1 这属于不稳定变应力下的强度计算问题 应用疲劳损伤累积假说的数学表达式 2020 4 7 18 2 3 2020 4 7 19 第二章机械零件的疲劳强度设计 习题续 一 选择题2 1 45钢的持久疲劳极限 1 270Mpa 设疲劳曲线方程的幂指数m 9 应力循环基数N0 5 106次 当实际应力循环次数N 104次时 有限寿命疲劳极限为Mpa 1 539
9、2 135 3 175 4 417 2 2 零件表面经淬火 渗氮 喷丸 滚子碾压等处理后 其疲劳强度 1 增高 2 降低 3 不变 4 增高或降低视处理方法而定2 3 影响零件疲劳强度的综合影响系数K 与等因素有关 1 零件的应力集中 加工方法 过载 2 零件的应力循环特性 应力集中 加载状态 3 零件的表面状态 绝对尺寸 应力集中 4 零件的材料 热处理方法 绝对尺寸 1 1 3 2020 4 7 20 2 4 绘制设计零件的 m a极限应力简图时 所必须的已知数据是 1 1 0 s k 2 1 0 s K 3 1 s K 4 1 0 K 2 5 在图示设计零件的 m a极限应力简图中 如工
10、作应力点M所在的0N线与横轴间夹角 45 则该零件受的是 1 不变号的不对称循环变应力 2 变号的不对称循环变应力 3 脉动循环变应力 4 对称循环变应力 2 3 2020 4 7 21 2 6 在题2 5图所示零件的极限应力简图中 如工作应力点M所在的0N线与横轴之间的夹角 90 时 则该零件受的是 1 脉动循环变应力 2 对称循环变应力 3 变号的不对称循环变应力 4 不变号的不对称循环变应力 2 7 已知一零件的最大工作应力 max 180Mpa 最小工作应力 min 80Mpa 则在图示的极限应力简图中 该应力点M与原点的连线0M与横轴间的夹角 为 1 68 57 44 2 21 2
11、15 3 66 2 15 4 74 28 33 2 1 2020 4 7 22 2 8 在图示零件的极限应力简图上 M为零件的工作应力点 若加载于零件的过程中保持最小应力 min为常数 则该零件的极限应力点应为 1 M1 2 M2 3 M3 4 M4 2 9 在上题中若对零件加载的过程中保持应力比r等于常数 则该零件的极限应力点应为 1 M1 2 M2 3 M3 4 M4 2 3 2020 4 7 23 2 10 2 8题中若对零件加载的过程中保持平均应力 m等于常数 则该零件的极限应力点应为 1 M1 2 M2 3 M3 4 M4 2 11 零件的材料为45钢 b 600Mpa s 355M
12、pa 1 270Mpa 0 2 零件的疲劳强度综合影响系数K 1 4 则在图示的零件极限应力简图中 角为 1 36 55 35 2 41 14 22 3 48 45 38 3 67 8 6 1 2 2020 4 7 24 2 12 在题2 5图所示零件的极限应力简图中 如工作应力点M所在的0N线与横轴间夹角 50 则该零件受的是 1 脉动循环变应力 2 对称循环变应力 3 变号的不对称循环变应力 4 不变号的不对称循环变应力 2 13 一零件由40Cr制成 已知材料的 b 980Mpa s 785Mpa 1 440Mpa 0 3 零件的最大工作应力 max 240Mpa 最小工作应力 min
13、80Mpa 疲劳强度综合影响系数K 1 44 则当应力比r 常数时 该零件的疲劳强度工作安全系数S为 1 3 27 2 1 73 3 1 83 4 1 27 2 14 若材料疲劳曲线方程的幂指数m 9 则以对称循环应力 1 500Mpa作用于零件n1 104次以后 它所造成的疲劳损伤 相当于应力 2 450Mpa作用于零件 1 0 39 104 2 1 46 104 3 2 58 104 4 7 45 104 3 2 3 2020 4 7 25 2 15 若材料疲劳曲线方程的幂指数m 9 则以对称循环应力 1 400Mpa作用于零件n1 105次所造成的疲劳损伤 相当于 2 Mpa作用于零件n
14、2 104次所造成的疲劳损伤 1 517 2 546 3 583 4 615 2 16 45钢经调质后的疲劳极限 1 300Mpa 应力循环基数N0 5 106次 疲劳曲线方程的幂指数m 9 若用此材料做成的试件进行试验 以对称循环应力 1 450Mpa作用104次 2 400Mpa作用2 104次 则工作安全系数为 1 1 14 2 1 25 3 1 47 4 1 65 2 17 45钢经调质后的疲劳极限 1 300Mpa 应力循环基数N0 5 106次 疲劳曲线方程的幂指数m 9 若用此材料做成的试件进行试验 以对称循环应力 1 450Mpa作用104次 2 400Mpa作用2 104次
15、再以 3 350Mpa作用于此试件 直到它破坏为止 试件还能承受的应力循环次数为次 1 6 25 105 2 9 34 105 3 1 09 106 4 4 52 106 1 2 3 2020 4 7 26 2 应力分析3 失效分析4 材料选择5 计算准则6 主要参数计算 d 查标准螺栓 螺母 垫片 7 结构设计l 螺杆长度 根据被联接件的厚度 习题 第四章螺纹零件一 选择题 2020 4 7 27 1 在常用的螺旋传动中 传动效率最高的螺纹是 1 三角形螺纹 2 梯形螺纹 3 锯齿形螺纹 4 矩形螺纹 2 在常用的螺纹联接中 自锁性最好的螺纹是 1 三角形螺纹 2 梯形螺纹 3 锯齿形螺纹
16、4 矩形螺纹 3 当两个被联接件不太厚时 宜采用 1 双头螺柱联接 2 螺栓联接 3 螺钉联接 4 紧定螺钉联接 4 当两个被联接件之一太厚 不宜制成通孔 且需要经常拆装时 往往采用 1 螺栓联接 2 螺钉联接 3 双头螺柱联接 4 紧定螺钉联接 4 1 2 3 2020 4 7 28 5 当两个被联接件之一太厚 不宜制成通孔 且联接不需要经常拆装时 往往采用 1 螺栓联接 2 螺钉联接 3 双头螺柱联接 4 紧定螺钉联接 6 在拧紧螺栓联接时 控制拧紧力矩有很多方法 例如 1 增加拧紧力 2 增加扳手力臂 3 使用测力矩扳手或定力矩扳手 7 螺纹联接预紧的目的之一是 1 增强联接的可靠性和紧密性 2 增加被联接件的刚性 3 减小螺栓的刚性 8 有一汽缸盖螺栓联接 若汽缸内气体压力在0 2Mpa之间循环变化 则螺栓中的应力变化规律为 1 对称循环变应力 2 脉动循环变应力 3 非对称循环变应力 4 非稳定循环变应力 2 3 1 3 2020 4 7 29 例题1平行 均匀分布 解 2020 4 7 30 例题2某钢制吊架用螺栓组固定在水平钢梁上 螺栓组由四个普通螺栓组成 解 找中心线
