大学科目《机械设计》第八版课后习题和答案.docx

第三章机械零件的强度习题答案31某材料的对称循环弯曲疲劳极限J=IsoMPa,取循环基数N0=51()6,m=9,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""M悖=18OXd需=373.6MPaV/VJf/1v,n四=180324.3MPa-W寸MV2.5×104a=19M=180×9-5-=227.0MPa-W-iN.V6,2×1053-2已知材料的力学性能为q=260MPa,.1=170MPa,=0.2,试绘制此材料的简化的等寿命寿命曲线。解11(0,170)C(260,0)二2叫1+念2x1701+0.2=283.33MPa得D(2833%283.3%)即D(141.67,141.67)根据点A'(0,170),C(260,0),D'(.67,141.67)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=3mm0如用题3-2中的材料，设其强度极限GB=420MPa,精车，弯曲，AI=1试绘制此零件的简化等寿命疲劳曲线。D54r3解因一=一=1.2,-=0.067,查附表32插值得%=1.88,查附图3-1得夕”40.78,将d45d45所查值代入公式，即k=1+(-1)=1+0.78×(1.88-1)=1.69查附图3-2,得S=O.75；按精车加工工艺，查附图3-4,得乩=09,已知儿=1,则(,1¾35)C(260,0),£)(141.67,141¾35)根据4(0,72.34),C(260,0),3(141.67,60.29)按比例绘出该零件的极限应力线图如下图求出该截面的计算安全系数SCQO=C。m=C，解由题34(1)r=C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SCa2.28170Kfrj+m2.35X30+0.2×20/=C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q二%+(K,-2K=170+(2.35-().2,)x20CQK,(%+%1)2.35X(30÷20)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较制孔用螺栓连接为宜？为什么？Q215,若用M6X40较孔用螺栓连接，已知螺栓机械性能等级为8.8,校核螺栓连接强度。解1采用较制孔用螺栓连接为宜因为托架所受的载荷有较大变动，较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M6X40的许用切应力由螺栓材料Q215,性能等级&8,查表5-8,可知=640MPa,查表5-10,可知S"=3.55.0Is16403.55.0=(182.86-128)MPa%=区=%=426.67MPaSP1.5(2)螺栓组受到剪力尸和力矩(T=H设剪力F分在各个螺栓上的力为K,转矩T分在各个螺栓上的分力为Fj各螺栓轴线到螺栓组对称中心的距离为K即r=50_=752mmJ2cos45o:.F.=-F=-×20=2.5kN,88=52kNf_F1_2O×3OO×1O3jSr8×752×103由图可知，螺栓最大受力MX=yFi2+Fj2+2FiFjcos=2.52+(52)2+2×2.5×52×cos45o=9.015kN.二1I2晓。9.015x1()3-×(6×10-3)2=319>二五24)1min9.015x1()36×1O-3×11.4×1O3=131.8<p故M6X40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，设采用较制孔用螺栓连接，试问哪一种布置形式所用的螺栓直径最小？为什么？解1螺栓组受到剪力F和转矩，设剪力尸分在各个螺栓上的力为Fi,转矩丁分在各个螺栓上的分力为Fj（a）中各螺栓轴线到螺栓组中心的距离为r,即r=125mm=-F=-×60=IOkN66尸F160×250×103卜=6r6×125×W3由（a）图可知，最左的螺栓受力最大ax=E+F/=1°+20=30kN(b)方案中F=-F=-×60=10kN*66=24.39kNF="3=1Jmax6i=12+2X10X24.39X2=33.63kN5由（b）图可知，螺栓受力最大为僦="：+Fj2+2KFjCoSe=IO2+(24.39).由do库可知采用（4）布置形式所用的螺嘴径较小V中J5-10解（1）确定螺栓数Z和直径d.查教材5-5,螺栓间距4Y7d,取t=6dj取z=12,则螺栓间距+Z0=92fnm“z螺栓直径d=t6=926=15.33Innb取*16m.P（2）选择螺栓性能等级。选择螺栓性能等级为8.8级，查教材表5-8提CTg=SOOMPatCfi=640MPaP（3）计算螺栓上的戴荷，作用在气缸上的最大压力4和单个螺栓上的工作戮荷F分别为，TrZ）2F=-p=1363N54，F尸=-1=6136NZ取残余预紧力F1=I.5F,由教材公式Z（5-15）,螺栓的总载荷“F2=F1+F=2.5F=2.5*6136=15340NP（4）许用应力。按不控制预紧力确定安全系数，查教材表5-10,取S=4,许用拉应力,=-=60MPaS（5）验算螺栓的强度。查手册，螺柱的大径d=16皿小径d1=13.835m.取螺栓公称长度1=70由教材公式（5-19）,煤栓的计算应力4=*=1327MPYbp满足强度条件。螺栓的标记为GB/T5782-86M16x70,螺栓数量z=12.,第六章键、花键、无键连接和销连接习题答案6-3在一直径d=80mm的轴端，安装钢制直齿圆柱齿轮（如下图），轮毂宽度1=.5d,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d=80mm,查表得所用键的剖面尺寸为匕=22mm,z=14mm根据轮毅长度1=7.5J=1.5×80=120mm取键的公称长度1=90mm键的标记键22X90GB1096-79键的工作长度为/=1一人=9022=68mmh键与轮毂键槽接触高度为k=7mm2根据齿轮材料为钢，载荷有轻微冲击，取许用挤压应力%,=I1OMPa2T×13根据普通平键连接的强度条件公式=-pkid变形求得键连接传递的最大转矩为/瓯7x68x80x11020002000=2094Nm第八章带传动习题答案8-1丫带传动的=1450山!1,带与带轮的当量摩擦系数工,=0.51,包角=180°,初拉力玲=360N,试问：（1）该传动所能传递的最大有效拉力为多少？（2）若dn=IOOmm,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？1_111.、1,.a110.5!解心=2综一=2×360×=478.4N1+-1+7rr1000×60×1OOO（2）T=Fec-=478.4×10°x103=23.92Nmm478.4×1450×3.14×1001000×60×1000=3.45kW×0.95=K,试求紧8-2V带传动传递效率尸=7.5kW,带速U=Ioms,紧边拉力是松边拉力的两倍，即大边拉力耳、有效拉力F,和初拉力与。小10001000P1000×7.510=750N.匹=2=2x750=1500N"=Fo+?/.R=F-=1500-=1125N0,228-4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=960rin,减速器输入轴的转速？=33（）r/min,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Ea由表8-7查得工作情况系数KA=I2,故Ea=KAP=I.27=8.4kW（2）选择V带的带型根据Ea、1，由图8-11选用B型。(3)确定带轮的基准直径并验算带速y由表8-6和8-8,取主动轮的基准直径dm=180mm验算带速V=9.0432m/sTtdda_×180×96060×100060×1000v5ms<v<30ms.带速合适计算从动轮的基准直径dd2=4/小()=180x960x(1-0.05)=49745mm330(4)确定V带的中心距。和基准长度1d由式0.7(4/+4形)4。+4/2)，初定中心距4=550mmo计算带所需的基准长度1do2%+式4+.2)+(”J244=2X550+-(180+500)+50°18°2'74x5502214mm由表8-2选带的基准长度1j=2240mm实际中心距。1d-1do二八2240-2214aaa+-=550+=563mm°22中心距的变化范围为550630mm。(5)验算小带轮上的包角内S73°573°1=180o-(2-)-=180°-(500-180)147o90°a563故包角合适。(6)计算带的根数Z计算单根V带的额定功率B由服=180mm和=960m/s,查表8-4a得R3.25kW根据=960ms,i=2.9和B型带，查表铀用=0.303kW查表8-5得K=O.914,表8-2得匕=1,于是Q=仍)+4)KK=(3.25÷0.303)×0.914X1=3.25kW计算V带的根数Zz/a_8.4Pr3.25=2.58取3根。(7)计算单根V带的初拉力的最小值(E)rnm由表8-3得B型带的单位长度质量q=018kgm,所以(%=500+0.18×9.M322=283N(2.5-0.914)x8.40.914×3×9.0432(8)计算压轴力F=2z(f.sin-=2×3×283×sin=1628NPVmn22(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尸=IkW,主动链轮转速j=48rmin,从动链轮转速%=14r/min,载荷平稳，定期人工润滑，试设计此链传动。解1（1）选择链轮齿数n48取小链轮齿数z1