机械设计课后习题-答案

. 第三章第三章 机械零件的强度机械零件的强度 p45p45 习题答案习题答案 6 3-13-1 某材料的对称循环弯曲疲劳极限σ 1 180MPa，取循环基数N 0  510 ，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。 [ [解解] ] σ 1N1  σ 19 6N 0 510 1809 373.6MPa N 1 7103 6N 0 510 1809 324.3MPa 4N 2 2.510 6N 0 510 1809 227.0MPa N 3 6.2105 σ 1N2  σ 19 σ 1N3  σ 19 3-23-2 已知材料的力学性能为σ s  260MPa，σ 1 170MPa，Φ σ  0.2，试绘制此材料的简化的等寿命寿 命曲线。 [ [解解] ] A (0,170)C(260,0) Φ σ  2σ 1 σ 0 σ 0 σ 0  2σ 1 1Φ σ 2σ 1 2170  283.33MPa 1Φ σ 10.2 σ 0  得D (283.33 ,283.33)，即D (141.67,141.67) 22 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 . . 3-43-4 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 σ B=420MPa，精车，弯曲，βq=1，试绘制此零件的简化等寿命疲劳曲线。 [ [解解] ]因 r3D54 1.2， 0.067，查附表3-2，插值得 σ 1.88，查附图3-1 得q σ  0.78，将 d45d45 所查值代入公式，即 k σ 1q σ  σ 110.781.8811.69 查附图 3-2，得εσ 0.75；按精车加工工艺，查附图3-4，得βσ  0.91，已知βq1，则 k σ 1  1 1.69 1  1 K σ  11  2.35  ε  β 0.75 0.91  β  1 σ  σ  q A 0,170  ,C260,0,D141.67,141.67 2.352.35 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 3-53-5 如题 3-4 中危险截面上的平均应力σ m  20MPa， 应力幅σ a  20MPa， 试分别按①r C②σ m  C， 求出该截面的计算安全系数Sca。 [ [解解] ]由题 3-4 可知σ -1 170MPa,σ s  260MPa,Φ σ  0.2,K σ  2.35 . . （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 S ca  σ -1 170  2.28 K σ σ a Φ σ σ m 2.35300.220 （2）σm 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  σ -1 K σ Φ σ σ m 1702.350.2 σ 20 1.81 K σ σ a σ m  2.353020 . . 第五章第五章 螺纹连接和螺旋传动螺纹连接和螺旋传动 p101p101 习题答案习题答案 5-15-1 分析比较普通螺纹、管螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹的特点，各举一例说明它们的应用 螺纹类型 特点应用 普通螺纹 牙形为等力三角形，牙型角 60o，内外螺纹旋合后留有径向一般联接多用粗牙螺纹，细牙螺纹常 间隙，外螺纹牙根允许有较大的圆角，以减少应力留集中。用于细小零件、薄壁管件或受冲击、 同一公称直径按螺距大小，分为粗牙和细牙。细牙螺纹升角振动和变载荷的连接中，也可作为微 小，自锁性较好，搞剪强度高，但因牙细在耐磨，容易滑扣调机构的调整螺纹用 管螺纹牙型为等腰三角形，牙型角管联接用细牙普通螺纹薄壁管件 55o，内外螺纹旋合后无径向 非螺纹密封的55o圆柱管螺纹管接关、旋塞、阀门及其他附件 间隙，牙顶有较大的圆角 用螺纹密封的55o圆锥管螺纹管子、管接关、旋塞、阀门及其他螺 纹连接的附件 米制锥螺纹气体或液体管路系统依靠螺纹密封的 联接螺纹 梯形螺纹 牙型为等腰梯形， 牙侧角 3o， 内外螺纹以锥面巾紧不易松动， 最常用的传动螺纹 工艺较好，牙根强度高，对中性好 锯齿形螺 牙型不为等腰梯形，工作面的牙侧角 3o，非工作面的牙侧角只能用于单向受力的螺纹联接或螺旋 纹30o。外螺纹牙根有较大的圆角，以减少应力集中。内外螺 传动，如螺旋压力机 纹旋合后，大径处无间隙，便于对中。兼有矩形螺纹传动效 率高和梯形螺纹牙根旨度高的特点 5-25-2 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。 5-35-3 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 FΣ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？ . . 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[σ s ] 640MPa，查表5-10，可知[S  ] 3.5 ~ 5.0 [] [σ s ]640 182.86 ~128MPa [S  ]3.5 ~ 5.0 σ s 640  426.67MPa S p 1.5 [σ p ]  （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 栓上的分力为F j ，各螺栓轴线到螺栓组对称中心的距离为r,即r  150  75 2mm 2cos45