濮良贵机械设计第九版课后习题答案

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第三章 机械零件的强度

习题答案

3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限ζ 1 180MPa，取循环基数N0 5 106，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] ζ 1N ζ 11

6

N05 10

180 373.6MPa N17 1036N05 10

180 324.3MPa 4N22.5 106N05 10

180 227.0MPa N36.2 105

ζ 1N ζ 12

ζ 1N ζ 13

3-2已知材料的力学性能为ζs 260MPa，ζ 1 170MPa，Φζ 0.2，试绘制此材料的简化的等寿命寿命曲线。 [解] A'(0,170) C(260,0) Φζ ζ0 ζ0

2ζ 1 ζ0

ζ0

2ζ 1

1 Φζ

2ζ 12 170

283.33MPa 1 Φζ1 0.2

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，设其强度极限劳曲线。 [解] 因

r3D54

1.2， 0.067，查附表3-2，插值得 ζ 1.88，查附图3-1d45d45

σB=420MPa，精车，弯曲，βq=1，试绘制此零件的简化等寿命疲

得qζ 0.78，将所查值代入公式，即

kζ 1 qζ ζ 1 1 0.78 1.88 1 1.69

查附图3-2，得εζ 0.75；按精车加工工艺，查附图3-4，得βζ 0.91，已知βq 1，则

kζ1 1 1.691 1 Kζ 1 1 2.35 ε ββ0.750.91 1ζ ζ q

A0,,C 260,0 ,D141.67,141. .35.35

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ζm 20MPa，应力幅ζa 20MPa，试分别按

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①r C②ζm C，求出该截面的计算安全系数Sca。 [解] 由题3-4可知ζ

-1 170MPa,ζs 260MPa,Φζ 0.2,Kζ 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 S1ca

ζ-K Φ 170

2.28

ζζaζζm2.35 30 0.2 20

（2）ζm 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 S1 Kζ Φζ ζm170 2.35 0.2ζ ca

ζ-Kζ 20

1.81

ζζa m2.35 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[ ]

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

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[ ]

[ζs]640

182.86~128 MPa [S ]3.5~5.0

[ζp]

ζs640 426.67MP aSp1.5

（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

Fi，转矩T分在各个螺栓上的分力为Fj，各螺栓轴线到螺栓组对称中心的距离

为r,即r

150

752mm

2cos45 11

Fi F 20 2.5kN

88 FL20 300 10 3

Fj 52kN

8r8 2 10 3

由图可知，螺栓最大受力

Fmax Fi Fj 2FiFjcosθ 2.52 (52)2 2 2.5 52 cos45 9.015kN Fmax9.015 103

319 [ ]

2 2

d0 6 10 344

2

2

Fmax9.015 103

ζp 131.8 [ζp] 3 3

d0Lmin6 10 11.4 10

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？

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[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

11

F 60 10kN66

3

FL60 250 10 20kN 3

6r6 125 10

Fj

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

Fi F 60 10kN

125 2 3

60 250 10 3 125 10

2

24.39kN 22

125 125 2 6 2 4 125 10 2 2

2

1

616

Fjmax

Mrmax

r

i 1

6

FLrmax

2

i

r

i 1

6

2

i

由（b）图可知，螺栓受力最大为

Fmax Fi2 Fj2 2FiFjcosθ 2 (24.39)2 2 10 24.39 由d0

4Fmax

可知采用（a）布置形式所用的螺栓直径较小 2

33.63kN

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5-10

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第六章 键、花键、无键连接和销连接

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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 …… 此处隐藏：4329字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……