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MPa1801=-ζ，取循环基数60105?=N，9=m，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]MPa6.373107105180936910111=???==--NNζζNMPa3.324105.2105180946920112=???==--NNζζNMPa0.227102.6105180956930113=???==--NNζζN3-2已知材料的力学性能为MPa260=sζ，MPa1701=-ζ，2.0=ζΦ，试绘制此材料的简化的等寿命寿命曲线。[解])170,0('A)0,260(C012ζζζΦζ-=-ζΦζζ+=∴-1210MPa33.2832.0117021210=+?=+=∴-ζΦζζ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2.14554==dD，067.0453==dr，查附表3-2，插值得88.1=αζ，查附图3-1得78.0≈ζq，将所查值代入公式，即()()69.1188.178.0111k=-?+=-α+=ζζζq查附图3-2，得75.0=ζε；按精车加工工艺，查附图3-4，得91.0=ζβ，已知1=qβ，则35.211191.0175.069.1111k=??????-+=??????-+=qζζζζββεK()()()35.267.141,67.141,0,260,35.2170,0DCA∴根据()()()29.60,67.141,0,260,34.72,0DCA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=ζ，应力幅MPa20a=ζ，试分别按①Cr=②Cζ=m，求出该截面的计算安全系数caS。[解]由题3-4可知35.2,2.0MPa,260MPa,170s1-====ζζKΦζζ（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28.2202.03035.2170ma1-=?+?=+=ζΦζKζSζζca（2）Cζ=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()()()()81.1203035.2202.035.2170mam1-=+??-+=+-+=ζζζζcaζζKζΦKζS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MPa640][s=ζ，查表5-10，可知0.5~5.3][=τS()MPa128~86.1820.5~5.3640][][][s===τ∴τSζMPa67.4265.1640][s===ppSζζ（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mm27545cos2150=?=rkN2510275810300208kN5.220818133=????===?==∴--rFLFFFji由图可知，螺栓最大受力kN015.945cos255.22)25(5.2cos22222max=????++=++=θFFFFFjiji()][319106410015.9423320maxτ>=??π?=π=τ∴-dF][8.131104.1110610015.9333min0maxppζLdFζ<=????==∴--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=125mmkN2010125610250606kN1060616133=????===?==∴--rFLFFFji由（a）图可知，最左的螺栓受力最大kN302010max=+=+=jiFFF（b）方案中kN10606161=?==FFikN39.24101252125421252101252125102506062223223612max612maxmax=???????????????+??????+???????+????????===---==∑∑iiiijrFLrrMrF由（b）图可知，螺栓受力最大为kN63.335239.24102)39.24(10cos22222max=???++=++=θFFFFFjiji[]直径较小）布置形式所用的螺栓可知采用（由aFdτπ≥∴max045-10第六章键、花键、无键连接和销连接习题答案6-3在一直径mm80=d的轴端，安装一钢制直齿圆柱齿轮（如下图），轮毂宽度1.5dL=，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mm80=d，查表得所用键的剖面尺寸为mm22=b，mm14=h根据轮毂长度mm120805.1'=?==1.5dL取键的公称长度mm90=L键的标记键79-90GB109622?键的工作长度为68mm2290=-=-=bLl键与轮毂键槽接触高度为mm7==2hk根据齿轮材料为钢，载荷有轻微冲击，取许用挤压应力110MP][=pζ根据普通平键连接的强度条件公式][1023ppζkldTζ≤?=变形求得键连接传递的最大转矩为mN20942000110806872000][?=???==pmaxζkldT第八章带传动习题答案8-1V带传动的min14501rn=，带与带轮的当量摩擦系数51.0=vf，包角?=α1801，初拉力N3600=F。试问：（1）该传动所能传递的最大有效拉力为多少？（2）若mm100dd1=，其传递的最大转矩为多少？（3）若传动效率为0.95，弹性滑动忽略不计，从动轮输出效率为多少？[解]()N4.4781111360211112151.01151.00=+-??=+-=ππααeeeeFFvvffec()mmN92.232101004.4782d2-3d1?=??==ecFT()kW45.395.0100060100010014.314504.4781000601000d10003d11=??????=???π=?=ηnFηνFPecec8-2V带传动传递效率7.5kW=P，带速sm10=ν，紧边拉力是松边拉力的两倍，即21FF=，试求紧边拉力1F、有效拉力eF和初拉力0F。[解]1000νFPe=N750105.710001000=?==∴νPFe21212FFFFFe=-=且1500N750221=?==∴eFF201eFFF+=1125N27501500210=-=-=∴eFFF8-4有一带式输送装置，其异步电动机与齿轮减速器之间用普通V带传动，电动机功率P=7kW，转速min9601rn=，减速器输入轴的转速min3302rn=，允许误差为%5±，运输装置工作时有轻度冲击，两班制工作，试设计此带传动。[解]（1）确定计算功率caP由表8-7查得工作情况系数2.1A=K，故4kW.872.1Aca=?==PKP（2）选择V带的带型根据caP、1n，由图8-11选用B型。（3）确定带轮的基准直径dd，并验算带速ν①由表8-6和8-8，取主动轮的基准直径mm1801=dd②验算带速νsm0432.9100060960180********=???π=?π=ndνd带速合适∴<③计算从动轮的基准直径()()mm45.49733005.0196018012112=-??=-=nεndddd（4）确定V带的中心距a和基准长度dL①由式()()2102127.0ddddddadd+≤≤+，初定中心距mm5500=a。②计算带所需的基准长度()()()()mm221455041805005001802550242222122100≈?-++π+?=-++π+≈addddaLddddd由表8-2选带的基准长度mm2240=dL③实际中心距amm563222142240550200=-+=-+≈ddLLaa中心距的变化范围为mm630~550。（5）验算小带轮上的包角1α()()?≥?≈?--?=?--?=901475633.571805001803.57180121addαd