第三章 机械零件的强度
3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限
,取循环基数
,
,试求循环次数N分别为7 000、25 000、620 000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。
[解]
3-2已知材料的力学性能为
,
,
,试绘制此材料的简化的等寿命寿命曲线。
[解]
得
,即
3-4 圆轴轴肩处的尺寸为;D=72mm,d=62mm,r=3mm。如用题3-2中的材料,设其强度极限σB=420MPa,精车,弯曲,βq=1,试绘制此零件的简化等寿命疲劳曲线。
[解] 因
,
,查附表3-2,插值得
,查附图3-1得
,将所查值代入公式,即
查附图3-2,得
;按精车加工工艺,查附图3-4,得
,已知
,则
根据
按比例绘出该零件的极限应力线图如下图
3-5 如题3-4中危险截面上的平均应力
,应力幅
,试分别按①
②
,求出该截面的计算安全系数
。
[解] 由题3-4可知
(1)
工作应力点在疲劳强度区,根据变应力的循环特性不变公式,其计算安全系数
(2)
工作应力点在疲劳强度区,根据变应力的平均应力不变公式,其计算安全系数
5-5 图5-49是由两块边板和一块承重板焊接的龙门起重机导轨托架。两块边板各用4个螺栓与立柱相连接,托架所承受的最大载荷为20kN,载荷有较大的变动。试问:此螺栓连接采用普通螺栓连接还是铰制孔用螺栓连接为宜?为什么?Q215,若用M6×40铰孔用螺栓连接,已知螺栓机械性能等级为8.8,校核螺栓连接强度。
[解] 采用铰制孔用螺栓连接为宜
因为托架所受的载荷有较大变动,铰制孔用螺栓连接能精确固定被连接件的相对位置,并能承受横向载荷,增强连接的可靠性和紧密性,以防止受载后被连接件间出现缝隙或发生相对滑移,而普通螺栓连接靠结合面产生的摩擦力矩来抵抗转矩,连接不牢靠。
(1)确定M6×
40的许用切应力[]
由螺栓材料
Q215,性能等级8.8,查表5-8,可知,查表5-10,可知
(2)螺栓组受到剪力
F和力矩(
),设剪力F分在各 螺栓上的力为
,转矩
T分在各个螺栓上的分力为
,各螺栓轴线到螺栓组对称中心的距离为
r,即
由图可知,螺栓最大受力
故M6×40的剪切强度不满足要求i不可靠。
5-6 已知一个托架的边板用6个螺栓与相邻的机架相连接。托架受一与边板螺栓组的垂直对称轴线相平行、距离为250mm、大小为60kN的载荷作用。现有如图5-50所i的两种螺栓布置形式,设采用铰制孔用螺栓连接,试问哪一种布置形式所用的螺栓直径最小?为什么?
[解] 螺栓组受到剪力F和转矩,设剪力
F分在各个螺栓上的力为
,转矩
T分在各个螺栓上的分力为
(a)中各螺栓轴线到螺栓组中心的距离为r,即r=125mm
由(a)图可知,最左的螺栓受力最大
(b)方案中
由(b)图可知,螺栓受力最大为