机械设计题例

第三章 机械零件强度

1、某优质碳素结构钢零件，其?s =280MPa ，?B =560MPa ，?－1=250MPa ，工作应力?max =155MPa ，?min =30MPa ，零件的有效应力集中系数K ?=，尺寸系数??=，表面状态系数?=，等效系数??=。如取许用安全系数?S ?=，试校核该零件的强度是否足够（为安全起见一般计算屈服强度和疲劳强度两种安全系数）。

2、某零件的工作应力变化如图所示，求最大应力σmax ,，最小应力σmin ，平均应力σm ，应力幅σa ，循环特性r 。

3、某零件受稳定交变弯曲应力作用，最大工作应力σmax =180MPa ，最小工作应力σmin =150MPa ，屈服极限σS 240MPa =，对称循环疲劳极限σ-=1180MPa ，脉动循环疲劳极限σ0=240MPa ，略去危险截面处应力集中系数等综合影响系数()K σD 的影响，试求：

（1）等效系数ψσ值

（2）安全系数S 值

4、已知材料σ

-=

1260MPa，σ

=360MPa，

K

σ

σ

εβ

=25.，σ

a

50MPa

=，

σ

m

40MPa

=，r=常数，用图解法及计算法求安全系数S。

注：简化疲劳极限线图采用折线图法。

5、某钢制零件,其σ

B

560MPa

=，σ

S

280MPa

=，σ

-

=

1

250MPa，σ

=385MPa。

工作变应力σ

max =155MPa，σ

min

=30MPa，零件的有效应力集中系数

K

σ=165

.，绝对尺寸系数ε

σ

=08.，表面状态系数β=095

.。要求许用安全系数

[]S=15.，r=常数，校核该零件的强度是否足够。

6、一个由40Cr制成的零件，其力学性能如下：屈服极限σ

S

MPa

=550，对称循

环疲劳极限σ

-=

1320MPa，脉动循环疲劳极限σ

540

=MPa，已知最大工作应

力σ

max =185MPa，最小工作应力σ

min

=-75MPa，r=常数，综合影响系数

()

K

σD

=2，试绘制该零件的许用极限应力图（折线图），并用作图法计算它的安全系数，指出该零件可能发生的破坏形式。

7、某零件的材料σ

B

MPa

=1000，σ

S

MPa

=800，σ

-

=

1

400MPa，ψ

σ

=025

.，

试画出其简化极限应力图；当工作应力σ

max =300MPa，σ

min

=-100MPa，试在

该图上标出此点K，并说明是否在安全区。

8、某零件受对称循环变应力，其材料在N 0710=次时，σ-=1300MPa ，疲劳曲线方程的指数m =9。若零件的实际工作情况为：在σ1600=MPa 下工作N 1410=次，在σ2400=MPa 下工作N 24410=⨯，试问若又在σ3350=MPa 下工作，允许工作多少次数？

9、某钢制零件已知材料的极限应力图，其σ-=1256MPa ，σ0456=MPa ，

σσS B =06.，σB MPa =800，该零件的有效应力集中系数K σ=141

.，尺寸系数εσ=091.，表面状态系数β=1，寿命系数k N =12.，工作应力的循环特性r =-0268.。

1.试用作图法求当安全系数为情况下的最大工作应力σmax 值；

2.该零件过载时的可能破坏形式；

3.绘出工作应力σ-t 图(图上标出σmin ，σmax ，σa ，σm )。

10、有一材料σS MPa =360，σ-=1220MPa ，在σm N C =式中m =9，N 0710=，问当N =?时，疲劳强度σσrN ≥S ，此时会出现什么现象？是否可按此应力设计。

11、如已知材料的对称循环疲劳极限??1=240MPa ，脉动循环疲劳极限?0＝420MPa ，屈服极限?S =570MPa ，试画出按折线简化的极限应力图。如有一应力状态K (?K m ，

S 的坐标；2)A ?、B ?在图上何处，请标出。

13、已知极限应力图中某应力状态C(?C m,?C a),试在该图上标出C点按三种应力变

=常数、?m=常数及?min=常数)时的极限应力点。

化(r=σσ

min max

第5章螺纹连接

14、图示某机构上的拉杆端部采用普通螺纹联接。已知拉杆所受最大载荷F＝

16kN，载荷很少变动。螺钉和拉杆材料为Q235钢，屈服极限σ

S

MPa

=240，试

确定拉杆螺纹的最小直径（安全系数可取[]S S=16.)。

15、图示吊钩起重量W＝20?kN，吊钩材料为级，Q235，σ

S

MPa

=400，起重用，

取安全系数[]S S=5，试求吊钩螺纹部分所需最小直径。

16、刚性凸缘联轴器用6个普通螺栓联接，螺栓均匀分布在D＝155?mm的圆周上，接合面摩擦系数?=，摩擦传力的可靠性系数（防滑系数）K

f

=12.。若联轴器传递的转矩T＝1500?N?m，问每个螺栓预紧力F?应为多大？

17、图示螺栓联接中，采用两个M16（小径d

1

13835

=.mm，中径d

2

14701

=.mm，）

的普通螺栓，螺栓材料为45钢，级，σ

S

MPa

=640，联接时不严格控制预紧力

（取安全系数[]S S=4，被联接件接合面间的摩擦系数?=。若考虑摩擦传力的可靠性系数（防滑系数）K

f

=12.，试计算该联接允许传递的静载荷F R（取计算直

径d

c

=d1）。