机械设计课后习习题答案 下载本文

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第三章 机械零件的强度p45

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3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限σ?1?180MPa,取循环基数N0?5?106,m?9,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] σ?1N1?σ?196N05?10?180?9?373.6MPa N17?1033-2已知材料的力学性能为σs?260MPa,σ?1?170MPa,Φσ?0.2,试绘制此材料的简化的等寿命寿命曲线。 [解] A'(0,170) C(26,00) 得D'(283.33,283.33),即D'(141.67,141.67) 22 根据点A'(0,170),C(260,0),D'(141.67,141.67)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=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。 r3D54??1.2,??0.067,查附表3-2,插值得?σ?1.88,查附图3-1得qσ?0.78,d45d45将所查值代入公式,即 [解] 因查附图3-2,得εσ?0.75;按精车加工工艺,查附图3-4,得βσ?0.91,已知βq?1,则 根据A?0,72.34?,C?260,0?,D?141.67,60.29?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σm?20MPa,应力幅σa?20MPa,试分别按①r?C②

σm?C,求出该截面的计算安全系数Sca。 [解] 由题3-4可知σ-1?170MPa,σs?260MPa,Φσ?0.2,Kσ?2.35 (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 (2)σm?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

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第五章 螺纹连接和螺旋传动p101

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5-1 分析比较普通螺纹、管螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹的特点,各举一例说明它们的应用 螺纹类特点 应用 型 普通螺牙形为等力三角形,牙型角60o,内外螺纹旋合后留一般联接多用粗牙螺纹,细牙螺纹 有径向间隙,外螺纹牙根允许有较大的圆角,以减少纹常用于细小零件、薄壁管件或应力留集中。同一公称直径按螺距大小,分为粗牙和受冲击、振动和变载荷的连接中,细牙。细牙螺纹升角小,自锁性较好,搞剪强度高,也可作为微调机构的调整螺纹用 但因牙细在耐磨,容易滑扣 管螺纹 牙型为等腰三角形,牙型管联接用细牙普通螺纹 薄壁管件 角55o,内外螺纹旋合后无非螺纹密封的55o圆柱管管接关、旋塞、阀门及其他附件 径向间隙,牙顶有较大的螺纹 圆角 用螺纹密封的55o圆锥管管子、管接关、旋塞、阀门及其螺纹 他螺纹连接的附件 米制锥螺纹 气体或液体管路系统依靠螺纹密封的联接螺纹 梯形螺牙型为等腰梯形,牙侧角3o,内外螺纹以锥面巾紧最常用的传动螺纹 纹 不易松动,工艺较好,牙根强度高,对中性好 锯齿形牙型不为等腰梯形,工作面的牙侧角3o,非工作面只能用于单向受力的螺纹联接或螺纹 的牙侧角30o。外螺纹牙根有较大的圆角,以减少应螺旋传动,如螺旋压力机 力集中。内外螺纹旋合后,大径处无间隙,便于对中。兼有矩形螺纹传动效率高和梯形螺纹牙根旨度高的特点 5-2 将承受轴向变载荷的联接螺栓的光杆部分做得细些有什么好处? 答:可以减小螺栓的刚度,从而提高螺栓联接的强度。 5-3 分析活塞式空气压缩气缸盖联接螺栓在工作时的受力变化情况,它的最大应力,最小应力如何得出?当气缸内的最高压? 力提高时,它的最大应力,最小应力将如何变化? 解: 最大应力出现在压缩到最小体积时,最小应力出现在膨胀到最大体积时。当汽缸内的最高压力提高时,它的最大应力增大,最小应力不变。 5-4 图5-49所示的底板螺栓组联接受外力FΣ作用在包含x轴并垂直于底板接合面的平面内。试分析底板螺栓组的受力情况,并判断哪个螺栓受力最大?堡证联接安全工作的必要条件有哪些?

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[?] 欢迎阅读

由螺栓材料Q215,性能等级8.8,查表5-8,可知[σs]?640MPa,查表5-10,可知

[S?]?3.5~5.0

(2)螺栓组受到剪力F和力矩(T?FL),设剪力F分在各个螺栓上的力为Fi,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r,即

150?752mm

2cos45?由图可知,螺栓最大受力

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? r?[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Fi,转矩T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 由(a)图可知,最左的螺栓受力最大Fmax?Fi?Fj?10?20?30kN (b)方案中 由(b)图可知,螺栓受力最大为 5-7 图5-52所示为一拉杆螺纹联接。已知拉杆所受的载荷F=56KN,载荷稳定,拉杆材料为Q235钢,试设计此联接。 5-8 两块金属板用两个M12的普通螺栓联接。若接合面的摩擦系数f=0.3,螺栓预紧力控制在其屈服极限的70%。螺栓用性能等级为4.8的中碳钢制造,求此联接所能传递的横向载荷。 5-9受轴向载荷的紧螺栓联接,被联接钢板间采用橡胶垫片。已知螺栓预紧力Fo=15000N,当受轴向工作载荷F=10 000N时,求螺栓所受的总拉力及被联接件之间的残余预紧力。 5-10图5-24所示为一汽缸盖螺栓组联接。已知汽缸内的工作压力P=0~1MPa,缸盖与缸体均为钢制,直径D1=350mm,D2=250mm.上、下凸缘厚均为25mm.试设计此联接。 5-11 设计简单千斤顶(参见图5-41)的螺杆和螺母的主要尺寸。起重量为40000N,起重高度为200mm,材料自选。 (1) 选作材料。螺栓材料等选用45号钢。螺母材料选用ZCuA19Mn2,查表确定需用压强[P]=15MPa.

(2)确定螺纹牙型。梯形螺纹的工艺性好,牙根强度高,对中性好,本题采用梯形螺纹。 (3)按耐磨性计算初选螺纹的中径。因选用梯形螺纹且螺母兼作支承,故取教材式(5-45)得

,根据

按螺杆抗压强度初选螺纹的内径。根据第四强度理论,其强度条件为 欢迎阅读