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1、机械设计基础部分课后习题答案第三章 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 ，取循环基数 ，MPa180 6015N，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9m劳极限。解 Pa6.371058969101 NM.24.992012Pa0.71.658993013 N3-2 已知材料的力学性能为 ， ， ，试绘制此材料2s12.0的简化的等寿命寿命曲线。解 )170,(A)0,26(C0Q120MPa3.28.070得 ，即),3.28(D )67.14,.(D根据点 ， ， 按比例绘制该材料的极限应力170,A,26(C.,
2、.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 ， ，查附表 3-2，插值得 ，查附图 3-12.145dD067.453dr 8.1得 ，将所查值代入公式，即78.0q9.18.7.k查附图 3-2，得 ；按精车加工工艺，查附图 3-4，得 ，已知5.0 91.0，则1q 35.219.075.61kqK.4,2,35.170,DCA根据 按比例绘出该零件的极限应力线图如下26,.1,6,4,图3-5 如题 3-4 中危险截面上的平均应力
3、 ，应力幅 ，试分别MPa20mMPa20a按 ，求出该截面的计算安全系数 。Crm cS解 由题 3-4 可知 35.2,.0MPa,26a,170s- 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28.0.35.217ma1- KSca（2） Cm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81.2035.170ma1- caKS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：
4、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 M640 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 M640 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-MPa640s10，可知 0.53SMPa1286.64s7.5.10spS（2）螺栓
5、组受到剪力 F 和力矩（ ） ，设剪力 F 分在各个螺栓上的力为FLT，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iFj为 r,即 m2754cos210r kN107583 .3rFLji由图可知，螺栓最大受力 kN015.94cos25.)25(.cos22max jiji31906415.9220 dF8.14.33min0ax pp L 故 M640 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
6、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 TiF分在各个螺栓上的分力为 j（a）中各螺栓轴线到螺栓组中心的距离为 r，即 r=125mmkN201256013rFLji由（a）图可知，最左的螺栓受力最大 kN3021maxjiF（b）方案中kN1061FikN39.2410251421506323612max612axmax iij rLM由（b）图可知，螺栓受力最大为kN63.5239.4102)39.4(10cos222max FFjiji 且且且且 adax045-10第六
7、章 键、花键、无键连接和销连接习题答案6-3 在一直径 的轴端，安装一钢制直齿圆柱齿轮（如下图） ，轮毂宽度m80d，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1.5L矩。解 根据轴径 ，查表得所用键的剖面尺寸为 ，m80d m2b14h根据轮毂长度 m12085. 1.L取键的公称长度 9键的标记 键 7-0GB62键的工作长度为 82bLl键与轮毂键槽接触高度为 mhk根据齿轮材料为钢，载荷有轻微冲击，取许用挤压应力 10MPap根据普通平键连接的强度条件公式 1023ppkldT变形求得键连接传递的最大转矩为mN2094186720 pmaxkldT第八章 带传动习题答
8、案8-1 V 带传动的 ，带与带轮的当量摩擦系数 ，包角min1450rn 51.0vf，初拉力 。试问：（1）该传动所能传递的最大有效拉力为多180N360F少？（2）若 ，其传递的最大转矩为多少？（3）若传动效率为d10.95，弹性滑动忽略不计，从动轮输出效率为多少？解 N4.78136021215.0.0 eeFvvffec m92.4.782d-31 ecTkW45.395.0160.3d1nFPecec8-2 V 带传动传递效率 ，带速 ，紧边拉力是松边拉力的两倍，7.5kWPsm10即 ，试求紧边拉力 、有效拉力 和初拉力 。21F1FeF0解 0PeQN7501.e221FF且e
9、201Q125N705eF8-4 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 ，减速器输入轴的转速 ，允min9601r min302rn许误差为 ，运输装置工作时有轻度冲击，两班制工作，试设计此带传动。%5解 （1）确定计算功率 caP由表 8-7 查得工作情况系数 ，故2.1AK4kW.872.1AcaKP（2）选择 V 带的带型根据 、 ，由图 8-11 选用 B 型。ca1n（3）确定带轮的基准直径 ，并验算带速d由表 8-6 和 8-8，取主动轮的基准直径 m180d验算带速 s0432.91608160nd且sm3s5Q计算从动轮
10、的基准直径m45.9730.1968122 nd （4）确定 V 带的中心距 和基准长度adL由式 ，初定中心距 。210217.0dd m50a计算带所需的基准长度m214504180852210aaLddd由表 8-2 选带的基准长度 mdL实际中心距 a56321405200 dL中心距的变化范围为 。（5）验算小带轮上的包角 1 90147563.803.571802ad故包角合适。（6）计算带的根数 z计算单根 V 带的额定功率 rP由 ，查表 8-4a 得sm960 1801nd且 25kW.30P根据 B.23s, i且查表 8-5 得 ，表 8-2 得 ，于是4.k 1kL k
11、25.394.0).5(0 LrP计算 V 带的根数 z58.2.34carPz取 3 根。（7）计算单根 V 带的初拉力的最小值 min0F 由表 8-3 得 B 型带的单位长度质量 ，所以mkg018qN28304.9432.9.52k5.202min0 qzPFca（8）计算压轴力 N16827sin832sin21m0 zp（9）带轮结构设计（略）第九章 链传动习题答案9-2 某链传动传递的功率 ，主动链轮转速 ，从动链轮转速kW1Pminr481，载荷平稳，定期人工润滑，试设计此链传动。minr142解 （ 1）选择链轮齿数取小链轮齿数 ，大链轮的齿数19z 651948122zni
12、z（2）确定计算功率由表 9-6 查得 ，由图 9-13 查得 ，单排链，则计算功率为0.1AK5.1zKkW52.Pzca（3）选择链条型号和节距根据 ，查图 9-11，可选 16A，查表 9-1，链条节minr48k52.11ca且距 m4.25p（4）计算链节数和中心距初选中心距 。取 ，m127064.25)03()50( pa m90a相应的链长节数为 3.1490.251625194.02220 azzpL取链长节数 。且pL查表 9-7 得中心距计算系数 ，则链传动的最大中心距为2457.1fm89561.02211 zfap（5）计算链速 ，确定润滑方式sm386.106459
13、8106zn 由 和链号 16A，查图 9-14 可知应采用定期人工润滑。sm386.0（6）计算压轴力 pF有效圆周力为 N2591386.010e链轮水平布置时的压轴力系数 ，则压轴力为pFKN29851.eFpKp9-3 已知主动链轮转速 ，齿数 ，从动链齿数 ，中心距minr50121z92z，滚子链极限拉伸载荷为 55.6kN，工作情况系数 ，试求链条所m90a 1AK能传递的功率。解 由 ，查表 9-1 得 ，链型号 16AkW6.5limF4.25p根据 ，查图 9-11 得额定功率minr850421p且 kW35caP由 查图 9-13 得1z.zK且 AKkW14.25.3
14、zcaP第十章 齿轮传动习题答案10-1 试分析图 10-47 所示的齿轮传动各齿轮所受的力（用受力图表示各力的作用位置及方向） 。解 受力图如下图：补充题：如图（b） ，已知标准锥齿轮 ，mN1042,3.0,5,20,551 TzmR标准斜齿轮，若中间轴上两齿轮所受轴向力互相抵消， 应为多少？并计算24,63zmn 2、3 齿轮各分力大小。解 （1）齿轮 2 的轴向力：22222 sinta5.01sintasinta zmTdTFRa 齿轮 3 的轴向力：zTzdTnnta sitacostan3333 3232,0,FaQzmTzmTnRsisit5.1322即 23.0itansiR由 5.t12zQ928.0sin371.0cos2.53.1ta246.0sintasin3
