1、 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 MPa1801 ，取循环基数 60 105N ， 9m ，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 M P a6.3 7 3107 1051 8 0 9 36910111 NN N M P a3.324105.2 105180 9 46920112 NN N M P a0.227102.6 105180 9 56930113 NN N 3-2 已知材料的力 学性能为 MPa260s ， MPa1701 ， 2.0 ，试绘制此材料的简化的等寿命寿命曲线。
2、 解 )170,0(A )0,260(C 0012 12 10 M P a33.2832.01 17021 2 10 得 )233.283,233.283(D ，即 )67.141,67.141(D 根据点 )170,0(A ， )0,260(C ， )67.141,67.141(D 按比例绘制该材料的极限应力图如下图所示 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 B=420MPa，精车，弯曲， q=1，试绘制此零件的简化等寿命疲劳曲线。 解 因 2.14554 dD ， 067.0453 dr ，查附表 3-2，插值得
3、88.1 ，查附图 3-1 得 78.0q ，将所查值代入公式，即 69.1188.178.0111k q 查附图 3-2，得 75.0 ；按精车加工工艺，查附图 3-4，得 91.0 ，已知 1q ，则 35.211191.0 175.0 69.1111k q K 35.267.141,67.141,0,260,35.2170,0 DCA 根据 29.60,67.1 4 1,0,2 6 0,34.72,0 DCA 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 MPa20m ，应力幅 MPa20a ，试分别按 Cr C m ，求出该截面的计算安全系数 ca
4、S 。 解 由题 3-4 可知 35.2,2.0M P a ,2 6 0M P a ,1 7 0 s1- K （ 1） Cr 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 28.2202.03035.2 1 7 0ma 1- K S ca（ 2） C m 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 81.1203035.2 202.035.2170ma m1- ca K KS第五章 螺纹连接和螺旋传动 p101 习题答案 5-1 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
5、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
6、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，
7、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 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
8、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 MPa640 s ，查表 5-10，可知 0.55.3 S M P a1 2 886.1 8 20.5
9、5.3 6 4 0 s S M P a67.4265.1640 s pp S（ 2）螺栓组受到剪力 F 和力矩（ FLT ），设剪力 F 分在各个螺栓上的力为 iF ，转矩 T 分在各个螺栓上的分力为 jF ，各螺栓轴线到螺栓组对称中心的距离为 r,即 mm27545c o s2 150 r kN25102758 103 0 0208 kN5.220818133 rFLFFFji 由图可知，螺栓最大受力 kN015.945c o s255.22)25(5.2c o s2 2222m ax FFFFF jiji 3191064 10015.94 23320m a x dF 8.1 3 1104.
10、11106 100 1 5.9 333m in0m a x pp Ld F 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 iF ，转矩 T 分在各个螺栓上的分力为 jF （ a）中各螺栓轴线到螺栓组中心的距离为 r，即 r=125mm kN20101256 10
11、250606 kN1060616133 rFLFFFji由（ a）图可知， 最左的螺栓受力 最大 kN302010ma x ji FFF （ b）方案中 kN10606161 FFikN39.24101 2 521 2 5421 2 52101 2 521 2 5102 5 06062223223612m a x612m a xm a x iiiijrF L rrMrF由（ b）图可知，螺栓受力最大为 kN63.335239.24102)39.24(10c o s2 2222m ax FFFFF jiji 直径较小）布置形式所用的螺栓可知采用（由 aFd m ax0 45-7 图 5-52 所
12、示为一拉杆螺纹联接。已知拉 杆 所受的载荷 F=56KN,载荷稳定，拉 杆 材料为 Q235 钢，试设计此联接。 5-8 两块金属板用两个 M12 的普通螺栓联接。若接合面的摩擦系数 f=0.3,螺栓预紧力控制在其屈服极限的70%。螺栓用性能等级为 4.8 的中碳钢制造，求此联接所能传递的横向载荷。 5-9 受轴向载荷的紧螺栓联接，被联接钢板间采用橡胶垫片。已知螺栓预紧力 Fo=15000N,当受轴向工作载荷 F 10 000N 时，求螺栓所受的总拉力及被联接件之间的残余预紧力。 5-10 图 5-24 所示为一 汽缸盖螺栓组联接。已知汽缸内的工作压力 P=01MPa，缸盖与缸体均为钢制，直径D1=350mm,D2=250mm.上、下凸缘厚均为 25mm.试设计此联接。 5-11 设计简单千斤顶（参见图 5-41）的螺杆和螺母的主要尺寸。起重量为 40000N，起重高度为 200mm,材料自选。
