第三章疲勞強(qiáng)度計(jì)算練習(xí)題dayin

1、 第三章 機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)三、設(shè)計(jì)計(jì)算題3 47 如圖所示某旋轉(zhuǎn)軸受徑向載荷F=12kN作用，已知跨距L=1.6m，直徑d=55mm，軸的角速度為 3,求中間截面上 A點(diǎn)的應(yīng)力隨時(shí)間變化的表達(dá)式，并求A點(diǎn)的ami n、 oa 和 a。3 48 一內(nèi)燃機(jī)中的活塞連桿， 當(dāng)氣缸發(fā)火時(shí)，此連桿受壓應(yīng)力 amax= 150MPa，當(dāng) 氣缸進(jìn)氣開始時(shí)，連桿承受拉應(yīng)力 ain=50MPa，試求：(1)該連桿的平均應(yīng)力 om、應(yīng)力幅a 和應(yīng)力比r; (2)繪出連桿的應(yīng)力隨時(shí)間而變化的簡圖。3 49 一轉(zhuǎn)動(dòng)軸如圖所示，軸上受有軸向力Fa=1800N，徑向力 Fr=5400N，支點(diǎn)間的距離L=320mm

2、,軸是等截面的，直徑d=45mm。試求該軸危險(xiǎn)截面上的循環(huán)變應(yīng)力的awjnin、 om a 和。題3 49圖題3 50圖3 50某一轉(zhuǎn)軸的局部結(jié)構(gòu)如圖所示，軸的材料為Q235普通碳鋼，精車制成。若已知直徑 D=120mm , d=110mm，圓角半徑 r=5mm，材料的力學(xué)性能為：a=450MPa ,a=220MPa，試求截面變化處的疲勞強(qiáng)度綜合影響系數(shù)K q和K d。3 51由脆性材料制成的受彎平板的平面尺寸如圖所示，板厚30mm。A、B兩處各有一個(gè)直徑5mm的穿透小孔，彎矩 M=20kN m。試分別計(jì)算I、n兩截面上的最大應(yīng)力 值。疲勞缺口系數(shù)查題 3 53附圖。3 52 一轉(zhuǎn)軸的各段尺寸

3、及其受載情況如圖所示。所有圓角半徑均為r=3mm。試分別計(jì)算I I至W W各截面上的最大彎曲應(yīng)力的名義值和實(shí)際值。疲勞缺口系數(shù)查題 3 53附圖。題3-51圖3- 53用高強(qiáng)度碳鋼制成的構(gòu)件 的平面尺寸如圖所示，厚8mm，受拉力F=50kN。該構(gòu)件的I、 H、川截面上分別 有0 15mm的圓孔、R7.5mm的半圓缺口 和R7.5mm的圓角。試分別計(jì)算這三個(gè)截 面上的最大應(yīng)力。題3 52圖-nn、L-Jr*、誓-i*.,CL5-題3 53附圖附注：這三種結(jié)構(gòu)的疲勞缺口系數(shù)值可從上圖曲線中查得。3-54 題3 - 53中如載荷F在2585kN之間做周期性的變化，材料改為20CrMnTi , 其力學(xué)

4、性能為 os=835MPa, c=345MPa , e=615MPa。危險(xiǎn)截面上的疲勞缺口系數(shù)K =1.45 ,尺寸系數(shù)=250MPa，問應(yīng)力比r大于多少時(shí)開始按塑性變形計(jì)算。3 62 一機(jī)械零件用45鋼制造，材料的 M=650MPa, o=360MPa，如果受到交變應(yīng) 力作用，應(yīng)力比r=0.5 , oma)=240MPa問其工作應(yīng)力點(diǎn)是處于疲勞強(qiáng)度區(qū)還是屈服強(qiáng)度區(qū)。若r=0.2 , r= 0.5應(yīng)如何計(jì)算。3 63 一零件用合金鋼制成，其危險(xiǎn)截面上的最大工作應(yīng)力oma=250MPa,最小工作應(yīng)力omin= 50MPa，該截面處的疲勞缺口系數(shù)K =1.32，尺寸系數(shù) &=0.85，表面狀態(tài)系數(shù)

5、尹0.9。該合金鋼的力學(xué)性能為：=900MPa, os=800MPa, =440MPa , =720MPa。要求:(1)按比例繪制零件的簡化極限應(yīng)力簡圖；(2)按r=c求與工作應(yīng)力點(diǎn)相對應(yīng)的極限應(yīng)力幅 /,極限平均應(yīng)力 和極 限應(yīng)力a/ ;(3)按r=c校核此零件危險(xiǎn)截面上的安全系數(shù) S*3 64 一曲柄如圖所示，受脈動(dòng)循環(huán)載荷作用，在截 面 AA處有最大彎曲應(yīng)力ax=120MPa，曲柄材料為 40Cr調(diào)制處理，圓角處精磨，應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N = 106。試用解析法和圖解法校核 A A截面處安全系數(shù)是否滿足要求。已知S =630MPa ,os=455MPa ,=285MPa=510MPa。若許用安

6、全系數(shù)對變應(yīng)力取ax=250MPa , in= 50MPa。零件的疲勞強(qiáng)度綜S =1.3、對靜應(yīng)力取S / =1.5，并按無限壽命 考慮，試分別用解析法和圖解法校核該零件的安全系數(shù)。題3 66圖3 66 如圖所示橋式吊車卷筒軸軸頸 d=85mm , D=100mm , r=4mm，所吊重物的重 量W=50kN，由于自身轉(zhuǎn)動(dòng)而承受對稱循環(huán)交變應(yīng)力。已知軸用45鋼調(diào)制，表面精車。如果取安全系數(shù)S=2，試校核軸nn截面處的疲勞強(qiáng)度。3 67 在題3 50中，若危險(xiǎn)截面上同時(shí)作用有彎矩M=6.5 X 106N mm產(chǎn)生的對稱循環(huán)彎曲應(yīng)力和由轉(zhuǎn)矩T=6.5 X 105n mm產(chǎn)生的對稱循環(huán)扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，試校

7、核該截面的抗疲勞安全系數(shù)S。已知該軸的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)不低于107, S=1.5。3 68齒輪減速器的輸出軸受穩(wěn)定載荷作用，單向運(yùn)轉(zhuǎn)，已知某截面上受彎矩M=2500N m,轉(zhuǎn)矩 T=5000N m，軸向力 Fa=75kN，軸的材料為合金鋼， =450MPa ,T=260MPa , =450MPa , p=495MPa，該截面的直徑 d=60mm，疲勞缺 口系數(shù) K No,即按無限壽命計(jì)算。3-69有一軸工作時(shí)頻繁的正反轉(zhuǎn)， 用45鋼制造，調(diào)制處理，其對稱循環(huán)疲勞極限 =300MPa , Ti=155MPa，許用安全系數(shù)S=2，軸危險(xiǎn)截面的直徑 d=40mm ,疲勞強(qiáng)度綜合 影響系數(shù)K d=2.5

8、, K d=1.5。當(dāng)傳遞的轉(zhuǎn)矩 T=500N m時(shí)，還允許承受多大彎矩 M。3 70 已知火車輪軸的尺寸及受力情況如圖所示。軸的材料為45鋼調(diào)制，e=360MPa , o-i =270MPa，危險(xiǎn)截面I I、n n上的疲勞缺口系數(shù)K =1.75，尺寸系數(shù)=0.65，表面狀態(tài)系數(shù) 30.92。試確定軸的安全系數(shù)S。計(jì)算時(shí)可按無限壽命考慮，忽略剪力的作用。理越r一.5BQ _帖比 輒 K題3 70圖3 71題3 70中若軸的轉(zhuǎn)速n=20r/min，載荷穩(wěn)定不變。要求試用壽命5年，每年 工作240天，每天累計(jì)工作 3h。材料疲勞曲線方程的幕指數(shù) m=9，應(yīng)力循環(huán)基數(shù) N0=107。 試按有限壽命計(jì)算：(1)軸的壽命系數(shù) Kn； (2)軸的安全系數(shù) So3 72上題中除軸在每 1h內(nèi)的工作情況按圖示的載荷譜作周期性的重復(fù)變動(dòng)和每 天工作4h外其它條件都不變。試確定：(1 )壽命系數(shù)Kn ; ( 2)安全系數(shù)So3 73 一滑輪軸在一個(gè)周期內(nèi)的載荷和轉(zhuǎn)速變化情況如圖所示。若使用壽命預(yù)期為8年，每年工作240天，每天累計(jì)工作 2h;軸材料的疲勞曲線方程的幕指數(shù)m=9，應(yīng)力循環(huán)基數(shù)N=107。試計(jì)算軸的