机械设计-第八版-课后答案by濮良贵

机械设计 第八版 课后答案 濮良贵

第三章机械零件的强度

习题答案

6

3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限σ 1=180MPa，取循环基数N0=5×10，m=9，试求循环次数N

分别为7000、25000、620000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。[解]

σ 1N1=σ 19

6

N05×10=180×=373.6MPa3N17×106N05×10

=180×=324.3MPaN22.5×1046N05×10=180×9=227.0MPa5N36.2×10

σ 1N2=σ 19σ 1N3=σ 13-2已知材料的力学性能为σs=260MPa，σ 1=170MPa，Φσ=0.2，试绘制此材料的简化的等寿命寿命曲线。[解]

A'(0,170)∵Φσ=

C(260,0)

2σ 1 σ0σ0

∴σ0=

2σ 11+Φσ

2σ 12×170

==283.33MPa1+Φσ1+0.2

∴σ0=

得D'(283.,283.)，即D'(141.67,141.67)

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

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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

D54r3

==1.2，==0.067，查附表3-2，插值得ασ=1.88，查附图3-1得qσ≈0.78，将d45d45

所查值代入公式，即

kσ=1+qσ(ασ 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

kσ 1 1.6911 1 Kσ= + 1 = + 1 ×=2.35εββ0.750.91 1 σσ q∴A0,.35,C(260,0),D141.67,141..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

3-5如题3-4中危险截面上的平均应力σm=20MPa，应力幅σa=20MPa，试分别按①r=C②σm=C，求出该截面的计算安全系数Sca。

[解]由题3-4可知σ-1=170MPa,σ

s=260MPa,Φσ=0.2,Kσ=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

Sca=

σ-1170

==2.28

Kσσa+Φσσm2.35×30+0.2×20

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（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

Sca=

σ-1+(Kσ Φσ)σm170+(2.35 0.2σ)×20

==1.81

Kσσa+σm2.35×30+20

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第五章螺纹连接和螺旋传动

习题答案

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[τ]

由螺栓材料Q215，性能等级8.8，查表5-8，可知[σs]=640MPa，查表5-10，可知[Sτ]=3.5~5.0

∴[τ]=

[σs]640

==(182.86~128)MPa[Sτ]3.5~5.0

[σp]=

σs640==426.67MPaSp1.5

，设剪力F分在各个螺栓上的力为Fi，转矩T分在各个螺=FL）

（2）螺栓组受到剪力F和力矩（T

栓上的分力为Fj，各螺栓轴线到螺栓组对称中心的距离为r,即r=

150

=2mm

2cos45°

∴Fi=

11

F=×20=2.5kN88

FL20×300×10 3

Fj===2kN 3

8r8×752×10

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由图可知，螺栓最大受力

Fmax=Fi2+Fj2+2FiFjcosθ=2.52+(2)2+2×2.5×52×cos45°=9.015kNFmax9.015×103

∴τ===319>[τ]

22d0×(6×10 3)44

Fmax9.015×103

∴σp===131.8<[σp]

d0Lmin6×10 3×11.4×10 3

故M6×40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。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所示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Fi，转矩T分在各个螺栓上的分力为Fj

（a）中各螺栓轴线到螺栓组中心的距离为r，即r=125mm

∴Fi= Fj

11

F=×60=10kN66FL60×250×10 3===20kN6r6×125×10 3

由（a）图可知，最左的螺栓受力最大Fmax=Fi+Fj=10+20=30kN（b）方案中

11

Fi=F=×60=10kN

66

125 2 3

60×250×10× +125×10

2

==24.39kN2

125 2 125 2 2×+4×+125×10 6 2 2

3

2

Fjmax=

Mrmax

∑ri

i=1

6

=

FLrmax

2

r∑i6

2

i=1

由（b）图可知，螺栓受力最大为

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Fmax=Fi2+Fj2+2FiFjcosθ=2+(24.39)2+2×10×24.39×

4Fmax

a）布置形式所用的螺栓直径较小2

=33.63kN5

∴由d0≥

πτ

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5-10

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第六章键、花键、无键连接和销连接

习题答案

6-3在一直径d=80mm的轴端，安装一钢制直齿圆柱齿轮（如下图），轮毂宽度L=1.5d，工作时有轻

微冲击。试确定平键的尺寸，并计算其允许传递的最大扭矩。

[解]根据轴径d=80mm，查表得所用键的剖面尺寸为b=22mm，h=14mm

根据轮毂长度L'=1.5d=1.5×80=120mm取键的公称长度L=90mm键的标记键22×90GB1096-79键的工作长度为l=L b=90 22=68mm

键与轮毂键槽接触高度为

k=

h

2

=7mm根据齿轮材料为钢，载荷有轻微冲击，取许用挤压应力

[σp]=110MPa

σ2T×103

根据普通平键连接的强度条件公式p=kld

≤[σp]

变形求得键连接传递的最大转矩为

Tkld[σp]7×68×max=

2000=80×110

2000

=2094N m

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第八章带传动习题答案

8-1

V带传动的n1=1450rmin，带与带轮的当量摩擦系数fv=0.51，包角α1=180°，初拉力

（1）该传动所能传递的最大有效拉力为多少？（2）若dd1=100mm，其传递的最大F0=360N。试问：

转矩为多少？（3）若传动效率为0.95，弹性滑动忽略不计，从 …… 此处隐藏：6003字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……