机械设计第九版（濮良贵）课后习题答案[机械设计习题]

第三章 机械零件的强度

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7 000、25 000、620 000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。

[解]  

     

     

3-2已知材料的力学性能为，，，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σ_B=420MPa，精车，弯曲，β_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3-1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，已知，则

根据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，应力幅，试分别按①②，求出该截面的计算安全系数。

[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，其计算安全系数

          

      （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，其计算安全系数

       

第五章 螺纹连接和螺旋传动 

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[]

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 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i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i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分在各个螺栓上的分力为

     （a）中各螺栓轴线到螺栓组中心的距离为r，即r=125mm

          

          由（a）图可知，最左的螺栓受力最大

      （b）方案中

           

           

           由（b）图可知，螺栓受力最大为

            

        

5-10