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厂180MPa，取循环基数N05 106, m 9，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兀260MPa , (r1170MPa，①。0.2，试绘制此材料的简化的等寿命寿命曲线。［解］
根据点A'(0,170) , C(260,0) , D'(141.67,141.67)按比例绘制该材料的极限应力图如下图所示
精车，弯曲，卩q =1，试绘制此零件的简化等寿命疲劳曲线。
D 54
r
3
［解］因D 54
1.2 , - — 0.067，查附表3-2，插值得
1.88，查附图3-1得q 0.78,
d 45
d
45
'
'
将所查值代入公式，即
k ° 1 q ff ° 1 1 0.78
1.88 1
1.69
查附图3-2，得乞0.75 ;按精车加工工艺，查附图
3-4，得 氏 0.91，已知禽1，则
k °
1 ,
1 1.69 1
, 1 CCL
K °
1
1 2.35
%
0.75 0.91
1
AO,17
02 35，C 260,0 , D 141.67,
141
?
6
% 35
根据A 0,72.34 ,C 260,0 , D 141.67,60.29按比例绘出该零件的极限应力线图如下图
C ，求出该截面的计算安全系数 S ea 。
■ 1
R'(V11.67,60 29)
—M35
\
'■1
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1 —
匸(260? OJ 6
A 〔0 7Z 34)
3-5 如题3-4中危险截面上的平均应力
20MPa ，应力幅c a 20MPa ,试分别按①r C ②
3 — 3:
解:
16；査图
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
(T B =420MPa
由题3-4可知(1) r C
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
@1
K o-
°a ① @ @
170
2.35 30 0.2 20
2.28
⑵@m C
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
S ca O i K°①。
O m
K0°
170 235 °2o 20 1.81
2.35 30 20
第五章螺纹连接和螺旋传动
5-2将承受轴向变载荷的联接螺栓的光杆部分做得细些有什么好处？答：可以减小螺栓的刚度，从而提高螺栓联接的强度。
5-3分析活塞式空气压缩气缸盖联接螺栓在工作时的受力变化情况，它的最大应力，最小应力如何得出？当气缸内的最高压力提高时，它的最大应力，最小应力将如何变化？
解：
最大应力出现在压缩到最小体积时，最小应力出现在膨胀到最大体积时。当汽缸内的最高压力提高时，它的最大应力增大，最小应力不变。
5-4图5-49所示的底板螺栓组联接受外力F X作用在包含x轴并垂直于底板接合面的平面内。试分析底
板螺栓组的受力情况，并判断哪个螺栓受力最大？堡证联接安全工作的必要条件有哪些？
解
I将耳力等奴转化到底板面上.可知底板受到轴向力箱?横向力尺斤和倾覆
力拒JU 4
（1）庭板最左侧的螺桂受力最大，应验畀该螺柱的竝伸強度，曼求竝应力
口益［6* "
（2）应脸鼻底板右側边錄的最次挤■应力要不最大描压应力碍电rc □巧】八
⑶ 应验算底板右例边錄的垠小挤应力要求最小挤压应力碍强A 0 ”
0）应验算底板在横向力作用下是否会滑移，要求摩攥力FyA* “
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
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M6X 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
4个螺栓与立柱相连
(a )中各螺栓轴线到螺栓组中心的距离为 r ,即r =125mm
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M6X 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［$］ 640MPa ，查表5-10，可知［S ］ 3.5?5.0
[o p ]
o 640
426.67MPa
S p 1.5
(2) 螺栓组受到剪力 F 和力矩(T FL ),设剪力F 分在各个螺栓上的力为 F i ，转矩T 分在各个螺
各螺栓轴线到螺栓组对称中心的距离为 r ,即r 型一
2 cos45
[os] 640 [S1
3.5 ~ 5.0
182.86 ?128 MPa
栓上的分力为F j ,
75. 2mm
F i F j
1F
8
FL 8?
1
20 2.5kN 8 3
20 300 10 3 -- 3 5 2kN
8 75 一2 10 3
由图可知，螺栓最大受力
F
max
4d
。2
2
F j
2F i F j cos
9.015 103 3 2
6 10 3
0 ,2.52
(5 2)2
2 2.5 5 2 cos45 9.015kN
319 []
F max
O p
d 0 L min
9.015 103
6 103 11.4 103
131.8 [o p ]
故M6X 40的剪切强度不满足要求，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。 距离为250mm 大小为60kN 的载荷作用。现有如图 5-50 连接，试问哪一种
布置形式所用的螺栓直径最小？为什么？
托架受一与边板螺栓组的垂直对称轴线相平行、 所示的
两种螺栓布置形式，设采用铰制孔用螺栓
250
60 kN
［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
F ,转矩T 分在各个螺栓上的分力为
F j