第三章疲劳强度计算练习题dayin

1、 第三章 机械零件的疲劳强度设计三、设计计算题3 47 如图所示某旋转轴受径向载荷F=12kN作用，已知跨距L=1.6m，直径d=55mm，轴的角速度为 3,求中间截面上 A点的应力随时间变化的表达式，并求A点的ami n、 oa 和 a。3 48 一内燃机中的活塞连杆， 当气缸发火时，此连杆受压应力 amax= 150MPa，当 气缸进气开始时，连杆承受拉应力 ain=50MPa，试求：(1)该连杆的平均应力 om、应力幅a 和应力比r; (2)绘出连杆的应力随时间而变化的简图。3 49 一转动轴如图所示，轴上受有轴向力Fa=1800N，径向力 Fr=5400N，支点间的距离L=320mm

2、,轴是等截面的，直径d=45mm。试求该轴危险截面上的循环变应力的awjnin、 om a 和。题3 49图题3 50图3 50某一转轴的局部结构如图所示，轴的材料为Q235普通碳钢，精车制成。若已知直径 D=120mm , d=110mm，圆角半径 r=5mm，材料的力学性能为：a=450MPa ,a=220MPa，试求截面变化处的疲劳强度综合影响系数K q和K d。3 51由脆性材料制成的受弯平板的平面尺寸如图所示，板厚30mm。A、B两处各有一个直径5mm的穿透小孔，弯矩 M=20kN m。试分别计算I、n两截面上的最大应力 值。疲劳缺口系数查题 3 53附图。3 52 一转轴的各段尺寸

3、及其受载情况如图所示。所有圆角半径均为r=3mm。试分别计算I I至W W各截面上的最大弯曲应力的名义值和实际值。疲劳缺口系数查题 3 53附图。题3-51图3- 53用高强度碳钢制成的构件 的平面尺寸如图所示，厚8mm，受拉力F=50kN。该构件的I、 H、川截面上分别 有0 15mm的圆孔、R7.5mm的半圆缺口 和R7.5mm的圆角。试分别计算这三个截 面上的最大应力。题3 52图-nn、L-Jr*、誓-i*.,CL5-题3 53附图附注：这三种结构的疲劳缺口系数值可从上图曲线中查得。3-54 题3 - 53中如载荷F在2585kN之间做周期性的变化，材料改为20CrMnTi , 其力学

4、性能为 os=835MPa, c=345MPa , e=615MPa。危险截面上的疲劳缺口系数K =1.45 ,尺寸系数=250MPa，问应力比r大于多少时开始按塑性变形计算。3 62 一机械零件用45钢制造，材料的 M=650MPa, o=360MPa，如果受到交变应 力作用，应力比r=0.5 , oma)=240MPa问其工作应力点是处于疲劳强度区还是屈服强度区。若r=0.2 , r= 0.5应如何计算。3 63 一零件用合金钢制成，其危险截面上的最大工作应力oma=250MPa,最小工作应力omin= 50MPa，该截面处的疲劳缺口系数K =1.32，尺寸系数 &=0.85，表面状态系数

5、尹0.9。该合金钢的力学性能为：=900MPa, os=800MPa, =440MPa , =720MPa。要求:(1)按比例绘制零件的简化极限应力简图；(2)按r=c求与工作应力点相对应的极限应力幅 /,极限平均应力 和极 限应力a/ ;(3)按r=c校核此零件危险截面上的安全系数 S*3 64 一曲柄如图所示，受脉动循环载荷作用，在截 面 AA处有最大弯曲应力ax=120MPa，曲柄材料为 40Cr调制处理，圆角处精磨，应力循环次数N = 106。试用解析法和图解法校核 A A截面处安全系数是否满足要求。已知S =630MPa ,os=455MPa ,=285MPa=510MPa。若许用安

6、全系数对变应力取ax=250MPa , in= 50MPa。零件的疲劳强度综S =1.3、对静应力取S / =1.5，并按无限寿命 考虑，试分别用解析法和图解法校核该零件的安全系数。题3 66图3 66 如图所示桥式吊车卷筒轴轴颈 d=85mm , D=100mm , r=4mm，所吊重物的重 量W=50kN，由于自身转动而承受对称循环交变应力。已知轴用45钢调制，表面精车。如果取安全系数S=2，试校核轴nn截面处的疲劳强度。3 67 在题3 50中，若危险截面上同时作用有弯矩M=6.5 X 106N mm产生的对称循环弯曲应力和由转矩T=6.5 X 105n mm产生的对称循环扭转应力，试校

7、核该截面的抗疲劳安全系数S。已知该轴的应力循环次数不低于107, S=1.5。3 68齿轮减速器的输出轴受稳定载荷作用，单向运转，已知某截面上受弯矩M=2500N m,转矩 T=5000N m，轴向力 Fa=75kN，轴的材料为合金钢， =450MPa ,T=260MPa , =450MPa , p=495MPa，该截面的直径 d=60mm，疲劳缺 口系数 K No,即按无限寿命计算。3-69有一轴工作时频繁的正反转， 用45钢制造，调制处理，其对称循环疲劳极限 =300MPa , Ti=155MPa，许用安全系数S=2，轴危险截面的直径 d=40mm ,疲劳强度综合 影响系数K d=2.5

8、, K d=1.5。当传递的转矩 T=500N m时，还允许承受多大弯矩 M。3 70 已知火车轮轴的尺寸及受力情况如图所示。轴的材料为45钢调制，e=360MPa , o-i =270MPa，危险截面I I、n n上的疲劳缺口系数K =1.75，尺寸系数=0.65，表面状态系数 30.92。试确定轴的安全系数S。计算时可按无限寿命考虑，忽略剪力的作用。理越r一.5BQ _帖比 輒 K题3 70图3 71题3 70中若轴的转速n=20r/min，载荷稳定不变。要求试用寿命5年，每年 工作240天，每天累计工作 3h。材料疲劳曲线方程的幕指数 m=9，应力循环基数 N0=107。 试按有限寿命计

9、算：(1)轴的寿命系数 Kn； (2)轴的安全系数 So3 72上题中除轴在每 1h内的工作情况按图示的载荷谱作周期性的重复变动和每 天工作4h外其它条件都不变。试确定：(1 )寿命系数Kn ; ( 2)安全系数So3 73 一滑轮轴在一个周期内的载荷和转速变化情况如图所示。若使用寿命预期为8年，每年工作240天，每天累计工作 2h;轴材料的疲劳曲线方程的幕指数m=9，应力循环基数N=107。试计算轴的寿命系数Kn。题3 72图题3 73图3 74 一零件在非稳定对称循环弯曲应力下工作，在o=600MPa时应力循环了 N,=1.5 X 105次，试用疲劳损伤累积假说估算， 若该零件再受 =450MPa的作用直至破坏，问 该零件还能继续工作多少次循环。已知=400MPa。