上海工程技术大学机械设计A复习题第三章机械零件的强度.ppt

* 3）计算轴肩的弯曲有效应力集中系数kσ 45 * 4）由附图3-2 （见教材P42页），查取轴肩的绝对尺寸及截面形状系数ε σ=0.74。 * 5）由附图3-4 （见教材P44页），查取表面质量系数βσ=0.96。 表面磨削 未作强化处理 * 6）计算影响零件疲劳极限的综合影响系数Kσ =2.28。 * 由 得 7） * A C σm/MPa O D G 260 74.56 σa/MPa 141.67 62.13 零件的简化等寿命疲劳曲线 3.5 已知危险截面上的平均应力σ m=20 MPa ，应力幅σ a=30 MPa。试分别按1）r=C，2）σ m=C计算该截面的计算安全系数Sca。 * * 解： 1）r=C 零件极限应力点M ′位于直线AD上 A C σm/MPa O D G M ′ M 260 74.56 30 20 σa/MPa 141.67 62.13 * 2）σ m=C 零件极限应力点M ′位于直线AD上 A C σm/MPa O D G M ′ M 260 74.56 30 20 σa/MPa 141.67 62.13 * * * * * * * * * * 转轴弯曲应力对称循环： 双向转动转轴扭切应力为对称循环： 单向转动转轴扭切应力为脉动循环： * 解： 弯曲应力 扭切应力 * * 单向不稳定变应力下零件的疲劳强度 Miner法则 * 正好发生破坏 未发生损坏 Miner法则 * 强度条件 * 已知：材料σ-1=350 MPa，N0= 107，m=6。 500 105 n σ/MPa 400 600 σ/MPa 550 100 104 104 104 104 * 损伤率： 500 105 n σ/MPa * 总损伤率： 400 600 σ/MPa 550 100 104 104 104 104 * 在400MPa下还能循环多少次才损坏？ 400 600 σ/MPa 550 104 104 * 已知：材料σ-1=350 MPa，N0= 107，m=6。 已知：某轴的轴肩尺寸为D=54mm，d=45mm，r=3mm，表面抛光，未作强化处理，轴的材料性能σS=260 MPa，σB=560 MPa ，σ-1=170 MPa， σ0=283 MPa。计算该轴肩的综合影响系数。 * * * 45 * * 已知：某轴的轴肩尺寸为D=70mm，d=65mm，r=2mm，表面抛光，未作强化处理，轴的材料性能σB=640 MPa ，σ-1=275 MPa， τ -1=155 MPa， φσ=0.1， φτ =0.05，调质处理，磨削加工，不经过强化处理。作用在轴上的M=1.336 × 105 N ? mm ，T=9.6 × 106 N ? mm。计算轴肩处的综合影响系数K σ 和轴的计算安全系数。 * 解： 弯曲应力 扭切应力 综合影响系数 * * §3-3 机械零件的抗断裂强度 断裂力学：低应力脆断问题 高强度钢材和大型焊接件 带有裂纹或尖缺口的结构 断裂力学理论： 应力强度因子KI：表征裂纹尖端应力场的强度。 平面应变断裂韧度KIC：表征材料阻止裂纹失稳扩展的能力。 裂纹构件安全强度准则： 裂纹不会失稳扩展：KI KIC 裂纹失稳扩展：KI ≥ KIC * §3-4 机械零件的接触强度 * ρ2 ρ1 σH σH b Fn 弹性模量E大，材料硬，则接触应力σH大； 宽度B大,曲率ρ ∑大，则接触面积大，使接触应力σH下降。 最大接触应力（赫兹应力） * §3-5 机械零件可靠性设计简介 机械零件可靠性设计（概论设计）核心思想： 将设计变量作为随机变量； 以应力-强度干涉模型为基础； 以可靠度为目标 机械零件可靠性设计（概论设计）分类： 可靠性评估或分析问题 可靠性设计问题 * 解： 3.2 已知材料的σ S=260 MPa ，σ -1=170 MPa，φ σ=0.2。试绘制此材料的极限应力线图。 C G ′ D ′ σm σa σ0/2 σ0/2 σ-1 O σS A ′ * 3-3 一圆轴的轴肩尺寸为D=72 mm，d=62 mm，r=3mm。材料为40CrNi，其强度极限σB=900 MPa ，屈服极限σS=750 MPa。试计算轴肩的弯曲有效应力集中系数kσ 。 * 解：1）由附表3-2 （见教材P40页），采用线性插值法，查取轴肩圆角处的理论应力集中系数ασ=1.98。 * 附表3-2 轴肩圆角处的理论应力集中系数（P40） * 1.20 1.16 1.10 0.04 2.09 2.05 2.00 0.05 1.98 0.10 1.62 1.61 1.59 D/d r/d * 2）由附图3-1 （见教材P41页），采用线性插值法，查取材料的敏性系数qσ=0.88。 附图3