机械设计(第八版)课后习题答案(最新_参考答案)

3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限MPa 1801=-σ，取循环基数6

0105⨯=N ，9=m ，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] MPa 6.37310

710518093

6

9

10111=⨯⨯⨯==--N N σσN MPa 3.324105.210

51809469

20112=⨯⨯⨯==--N N σσN MPa 0.227102.610

518095

69

30113=⨯⨯⨯==--N N σσN 3-2已知材料的力学性能为MPa 260=s σ，MPa 1701=-σ，2.0=σΦ，试绘制此材料的简化的等寿命寿命曲线。

[解] )170,0('

A )0,260(C 0

12σσσΦσ-=

-Θ σ

Φσσ+=

∴-121

MPa 33.2832

.01170

21210=+⨯=+=

∴-σΦσσ

得)2

33.283,233.283(D '

，即)67.141,67.141(D '

根据点)170,0('A ，)0,260(C ，)67.141,67.141(D '

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。 [解] 因

2.14554

==d D

，067.045

3==d r ，查附表3-2，插值得88.1=ασ，查附图3-1得78.0≈σq ，将所查值代入公式，即

()()69.1188.178.0111k =-⨯+=-α+=σσσq

查附图3-2，得75

.0=σε；按精车加工工艺，查附图3-4，得91.0=σβ，已知1=q β，则

35.21

1191.0175.069.1111k =⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=⎪

⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=q σσσσββεK (

)()()35.267.141,67.141,0,260,35

.2170

,0D C A ∴

根据()()()29.60,67.141,0,260,34.72,0D C A 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MPa 20m =σ，应力幅MPa 20a =σ，试分别按①C r =②C σ=m ，求出该截面的计算安全系数ca S 。

[解] 由题3-4可知35.2,2.0MPa,260MPa,170s 1-====σσK Φσσ

（1）C r =

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 28.220

2.03035.2170

m a 1-=⨯+⨯=+=

σΦσK σS σσca

（2）C σ=m

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

.1203035.220

2.035.2170m a m 1-=+⨯⨯-+=+-+=

σσσσca σσK σΦK σS

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？

5-9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。 采用橡垫片密封，取螺栓的相对刚度

9.0=+M B b C C C 螺栓的总拉力：N F C C C F F M

B b

2400002=++=

残余预紧力为：N F F F 1400021=-=

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。

10-1 试分析图10-47所示的齿轮传动各齿轮所受的力（用受力图表示各力的作用位置及方向）。

[解] 受力图如下图：

10-2如图，ABC 的材料为中碳钢调制，其硬度：齿轮A 为240HBS ，B:260HBS ，C:220HBS ，试确定齿轮B 的许用接触应力[]H σ和许用弯曲应力[]F σ.假定：1）齿轮B 为“惰轮”（中间轮）齿轮A 为主动轮，齿轮C 为从动轮，设1==HN FN K K ;2)齿轮B 为在主动轮，齿轮A 和齿轮C 均为从动，设1==HN FN K K

10-3对于做双向传动的齿轮来说，她的齿面接触应力和齿根弯曲应力各属于什么循环特性？在做强度计算时应怎么考虑

10-4齿轮的精度等级与齿轮的选材及热处理方法有什么关系

10-5 要提高齿轮的抗弯疲劳强度和齿面抗点蚀能力有那些关系措施

10-7 某齿轮减速器的斜齿轮圆柱齿轮传动，已知m in r 7501=n ，两齿轮的齿数为

m m m m ,6,'229,108,2421160b m βz z n ==︒===，8级精度，小齿轮材料为38SiMnMo （调质），

大齿轮材料为45钢（调质），寿命20年（设每年300工作日），每日两班制，小齿轮相对其轴的支承为对