最全机械零件的强度.完整版.doc

第一篇总论

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σ-1=180MPa，取循环基数N0=5⨯106，m=9，试求循环次数N分别为7000，2500，620000次是时的有限寿命弯曲疲劳极限。

3-2 已知材料的力学性能为σS=260MPa，σ-1=170MPa，ψσ=0.2,试绘制此材料的简化极限应力线图（参看图3-3中的A’D’G’C）。

3-3 一圆轴的轴肩尺寸为：D=72mm，d=62mm，r=3mm。材料为40CrNi，其强度极限σB=900MPa，屈服极限σS=750MPa，试计算轴肩的弯曲有效应力集中系数kσ。

3-4 圆轴轴肩处的尺寸为：D=54mm，d=45mm，r=3mm。如用题3-2中的材料，设其强度极限σB=420MPa，试绘制此零件的简化极限应力线图。

3-5 如题3-4中危险截面上的平均应力σm=20MPa，应力幅σa=900MPa，试分别按：a）r=C；b）σm=C，求出该截面的计算安全系数S ca。

第二篇联接

第五章螺纹联接和螺旋传动

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。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？

5-3 分析活塞式空气压缩机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？

5-4 图5-49所示的底板螺栓组联接受外力F∑的作用。外力F∑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？保证联接安全工作的必要条件有哪些？

5-5 图5-50是由两块边板和一块承重板焊成的龙门起重机导轨托架。两块边板各用4个螺栓与立柱相联接，托架所承受的最大载荷为20kN，载荷有较大的变动。试问：此螺栓联接采用普通螺栓联接还是铰制孔用螺栓联接为宜？为什么？

5-6 已知一个托架的边板用6个螺栓与相邻的机架相联接。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5-51所示的两种螺栓布置型式，设采用铰制孔用螺栓联接，试问哪一种布置型式所用的螺栓直径较小？为什么？

5-7 图5-52所示为一拉杆螺栓联接。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。若结合面的摩擦系数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F0=15000N，当受轴向工作载荷F=10000N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）的螺栓和螺母的主要尺寸。起重量为40000N，起重高度为200mm，材料自选。

第六章键、花键、无键联接和销联接

6-1 为什么采用两个平键时，一般布置在沿周向相隔180︒的位置；采用两个楔键时，相隔90︒~120︒；而采用两个半圆键时，却布置在轴的同一母线上？

6-2 胀套串联使用时，为何要引入额定载荷系数m？为什么Z1型胀套和Z2型胀套的额定载荷系有明显的差别？

6-3 在一直径d=80mm的轴端，安装一钢制直齿圆柱齿轮（图6-26），轮毂宽度L’=1.5d，工作时有轻微冲击。试确定平键联接的尺寸，并计算其允许传递的最大转矩。

6-4 图6-27所示的凸缘半联轴器及圆柱齿轮，分别用键与联轴器的低速轴相联接。试选择两处键的类型及尺寸，并校核其联接强度。已知：轴的材料为45钢，传递的转矩T=1000N⋅m，齿轮用锻钢制成，半联轴器用灰铸铁制成，工作时有轻微冲击。

6-5 图6-28所示的灰铸铁V带轮，安装在直径d=45mm，带轮的基准直径d d=250mm，工作时的有效拉力F=2 kN，轮毂宽度L’=65mm，工作时有轻微振动。设采用钩头楔键联接，试选择该楔键的尺寸，并校核联接的强度。

6-6 图6-29所示为变速箱中的双联滑移齿轮，传递的额定功率P=4kW，转速n=250r/min。齿轮在空载下移动，工作情况良好。试选择花键类型和尺寸，并校核联接的强度。

6-7 图6-30所示为套筒式联轴器，分别用平键及半圆键与两轴相联接。已知：轴径d=38mm，联轴器材料为灰铸铁，外径D1=90mm。试分别计算两种联接允许传递的转矩，并比较其优缺点。

第七章铆接、焊接、铰接和过盈联接

7-1 现有图7-26所示的焊接接头，被焊件材料均为Q235钢，b=170mm，b1=80mm，δ=12mm，承受静载荷F=0.4MN，设采用E4303号焊条手工焊接，试校核该接头的强度。

7-2 上题的接头如承受变载荷F max=0.4MN，F min=0.2MN，其它条件不变，接头强度能否满足要求？

7-3 试设计图7-10所示的不对称侧面角焊缝，已知被焊件材料均为Q235钢，角钢尺寸为100⨯100⨯10（单位为mm），截面形心c到两边外侧的距离z0=a=28.4mm，用E4303号焊条手工焊接，焊缝腰长k=δ=10mm，静载荷F=0.35MN。

7-4 现有45钢制的实心轴与套筒采用过盈联接，轴径d=80mm，套筒外径d2=120mm，配合长度l=80mm，材料的屈服极限σS=360MPa，配合面上的摩擦系数f=0.085，轴与孔配合表面的粗糙度分别为1.6及3.2，传递的转矩T=1600N⋅m，试设计此过盈联接。

7-5 图7-27所示的铸锡磷青铜蜗轮轮圈与铸铁轮芯采用过盈联接，所选用的标准配合为H8/t7，配合表面粗糙度均为 3.2，设联接零件本身的强度足够，试求此联接允许传递的最大转矩（摩擦系数f=0.10）。

第三篇机械传动

第八章带传动

8-1 V带传动的n1=1450r/MIN，带与带轮的当量摩擦系数f v=0.51，包角α1=180︒，预紧力F0=360N。试问：（1）该传动所能传递的最大有效拉力为多少？（2）若d d1=100mm，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，从动轮输出功率为若干？

8-2 V带传动传递的功率P=7.5kW，带速v=10m/s，紧边拉力是松边拉力的两倍，即F1=2F2，试求紧边拉力F1、有效拉力F e和预紧力F0。

8-3 已知一窄V带传动的n1=1450r/min，n2=400r/min，d d1=180mm，中心距a=1600mm，窄V带为SPA型，根数z=2，工作时有振动，一天运转16h（即两班制），试求带能传递的功率。

8-4 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=7 kW，转速n1=960r/min，减速器输入轴的转速n2=330r/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。

第九章链传动

9-1 如图9-17所示链传动的布置形式，小链轮为主动轮，中心距a=（30~50）p。它在图a、b

点？应采取什么措施？

9-2 某链传动传递的功率P=1 kW，主动链轮转速n1=48r/min，从动链轮转速n2=14r/min，载荷平稳，定期人工润滑，试设计此链传动。

9-3 已知主动链轮转速n1=850r/min，齿数z1=21，从动链轮齿数z2=99，中心距a=900mm，a）b））

图9-17