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1、第三章第三章 机械零件的强度机械零件的强度习题答案习题答案3-1 某材料的对称循环弯曲疲劳极限，取循环基数，MPa18016 0105N，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。解解 MPa6 .3731071051809 36910 111NNNMPa3 .324105 . 21051809 46920 112NNNMPa0 .227102 . 61051809 56930 113NNN3-2 已知材料的力学性能为，试绘制此材料MPa260sMPa17012 . 0的简化的等寿命寿命曲线。解解 )170, 0(A)0 ,260(C0
2、012 121 0MPa33.2832 . 01 1702 121 0得，即)233.283,233.283(D)67.141,67.141(D根据点，按比例绘制该材料的极限应力)170, 0(A)0 ,260(C)67.141,67.141(D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。解解 因，查附表 3-2，插值得，查附图 3-12 . 14554dD067. 0453dr88. 1得，将所查值代入公式，即78. 0q69. 1188. 178
3、. 0111kq查附图 3-2，得；按精车加工工艺，查附图 3-4，得，已知75. 091. 0，则1q35. 211191. 01 75. 069. 1111k q K35. 267.141,67.141,0 ,260,35. 2170, 0DCA根据按比例绘出该零件的极限应力线图如下 29.60,67.141,0 ,260,34.72, 0DCA图3-5 如题 3-4 中危险截面上的平均应力，应力幅，试分别MPa20mMPa20a按，求出该截面的计算安全系数。Cr CmcaS解解 由题 3-4 可知35. 2, 2 . 0MPa,260MPa,170s1 -K（1）Cr 工作应力点在疲劳强
4、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 -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. 1203035. 2202 . 035. 2170mam1 - caKKS第五章第五章 螺纹连接和螺旋传动螺纹连接和螺旋传动习题答案习题答案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 M640 铰孔用
5、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 . 55 . 3SMPa12886.1820 . 55 . 3 640 sSMPa67.4265 . 1 640sppS（2）螺栓组受到剪力 F 和力
6、矩（） ，设剪力 F 分在各个螺栓上的力FLT 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iFjF离为 r,即mm27545cos2150rkN251027581030020 8kN5 . 22081 8133 rFLFFFji由图可知，螺栓最大受力kN015. 945cos255 . 22)25(5 . 2cos22222 maxFFFFFjiji319 106410015. 942332 0max dF8 .131104 .1110610015. 9333min0max ppLdF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
7、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jF（a）中各螺栓轴线到螺栓组中心的距离为 r，即 r=125mmkN201012561025060 6kN106061 6133 rFLFFFji由（a）图可知，最左的螺栓受力最大kN302010maxjiFFF（b）方案中kN106061 61FFikN39.2410
8、125212542125210125212510250606222322 3612max 612max max ii iij rFLrrMrF由（b）图可知，螺栓受力最大为kN63.335239.24102)39.24(10cos22222 maxFFFFFjiji且且且且且且且且且且且且且且且且且且且且aFdmax 045-10第六章第六章 键、键、花键、无键连接和销连接花键、无键连接和销连接习题答案习题答案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mm80d，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1.5dL 矩。解解 根据轴径，查表得所用键的
9、剖面尺寸为，mm80dmm22bmm14h根据轮毂长度mm120805 . 11.5dL取键的公称长度 mm90L键的标记 键79-90GB109622键的工作长度为 68mm2290bLl键与轮毂键槽接触高度为 mm72hk根据齿轮材料为钢，载荷有轻微冲击，取许用挤压应力 110MPap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mN2094200011080687 2000p maxkldT第八章第八章 带传动带传动习题答案习题答案8-1 V 带传动的，带与带轮的当量摩擦系数，包角min14501rn 51. 0vf，初拉力。试问：（1）该传动所能传递
10、的最大有效拉力为多1801N3600F少？（2）若，其传递的最大转矩为多少？（3）若传动效率为mm100dd10.95，弹性滑动忽略不计，从动轮输出效率为多少？解解 N4 .4781111 36021111 2151. 01151. 00 eeeeFFvvffec mmN92.232101004 .4782d2-3 d1ecFT kW45. 395. 0100060100010014. 314504 .4781000601000d 10003d11nFFPecec8-2 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。21FF 1Fe
11、F0F解解 1000FPeN750105 . 710001000PFe21212FFFFFe且1500N750221eFF201eFFF1125N27501500210eFFF8-4 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min9601rn min3302rn 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 . 1AcaPKP（2）选择 V 带的带型根据、，由图 8-11 选用 B 型。caP1n（3
12、）确定带轮的基准直径，并验算带速dd由表 8-6 和 8-8，取主动轮的基准直径mm1801dd验算带速sm0432. 9100060960180 10006011ndd且且且且sm30sm5计算从动轮的基准直径mm45.49733005. 019601801211 2nnddd d（4）确定 V 带的中心距 和基准长度adL由式，初定中心距。2102127 . 0ddddddaddmm5500a计算带所需的基准长度mm2214550418050050018025502422202 12 2100addddaLdd ddd由表 8-2 选带的基准长度mm2240dL实际中心距amm563222
13、14224055020 0ddLLaa中心距的变化范围为。mm630550（5）验算小带轮上的包角1901475633 .571805001803 .57180121adddd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 mm18011ndd且25kW. 30P根据303kW. 0B9 . 2330960s,m960 01Pin且且且且且且且查表 8-5 得，表 8-2 得，于是914. 0k 1k LkW25. 31914. 0)303. 025. 3(kk00LrPPP计算 V 带的根数z58. 225. 34 . 8carPPz取 3 根
14、。（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mkg018q N2830432. 918. 00432. 93914. 04 . 8914. 05 . 2500kk5 . 250022 min0qzPFca（8）计算压轴力 N16282147sin283322sin21 min0FzFp（9）带轮结构设计（略）第九章第九章 链传动链传动习题答案习题答案9-2 某链传动传递的功率，主动链轮转速，从动链轮转速kW1Pminr481n，载荷平稳，定期人工润滑，试设计此链传动。minr142n解解 （1）选择链轮齿数取小链轮齿数，大链轮的齿数191z651914481 21 12znniz
