机械设计课后答案.doc

第三章机械零件的强度p45

习题答案

3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限，取循环基数，，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]

3-2材料的力学性能为，，，试绘制此材料的简化的等寿命寿命曲线。

[解]

得，即

根据点，，按比例绘制该材料的极限应力图如以下图所示

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，，查附表3-2，插值得，查附图3-1得，将所查值代入公式，即

查附图3-2，得；按精车加工工艺，查附图3-4，得，，那么

根据按比例绘出该零件的极限应力线图如以下图

3-5如题3-4中危险截面上的平均应力，应力幅，试分别按①②，求出该截面的计算平安系数。

[解]由题3-4可知

〔1〕

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，其计算平安系数

〔2〕

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，其计算平安系数

第五章螺纹连接和螺旋传动p101

习题答案

5-1分析比拟普通螺纹、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间隙，外螺纹牙根允许有较大的圆角，以减少应力留集中。同一公称直径按螺距大小，分为粗牙和细牙。细牙螺纹升角小，自锁性较好，搞剪强度高，但因牙细在耐磨，容易滑扣

一般联接多用粗牙螺纹，细牙螺纹常用于细小零件、薄壁管件或受冲击、振动和变载荷的连接中，也可作为微调机构的调整螺纹用

管螺纹

牙型为等腰三角形，牙型角55o，内外螺纹旋合后无径向间隙，牙顶有较大的圆角

管联接用细牙普通螺纹

薄壁管件

非螺纹密封的55o圆柱管螺纹

管接关、旋塞、阀门及其他附件

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，工艺较好，牙根强度高，对中性好

最常用的传动螺纹

锯齿形螺纹

牙型不为等腰梯形，工作面的牙侧角3o，非工作面的牙侧角30o。外螺纹牙根有较大的圆角，以减少应力集中。内外螺纹旋合后，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

只能用于单向受力的螺纹联接或螺旋传动，如螺旋压力机

5-2将承受轴向变载荷的联接螺栓的光杆局部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？堡证联接平安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，假设用M6×40铰孔用螺栓连接，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，查表5-10，可知

〔2〕螺栓组受到剪力F和力矩〔〕，设剪力F分在各个螺栓上的力为，转矩T分在各个螺栓上的分力为，各螺栓轴线到螺栓组对称中心的距离为r,即

由图可知，螺栓最大受力

故M6×40的剪切强度不满足要求，不可靠。

5-6一个托架的边板用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，转矩T分在