机械设计课后习题答案

第三章 机械零件的强度p45

习题答案

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 6.37310710

5180936

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-=

- 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

35.211191.0175.069.1111k =⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=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

第五章螺纹连接和螺旋传动p101

习题答案

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型特点应用

普通螺纹牙形为等力三角形，牙型角60o，内外螺纹旋合后留有径向间隙，外螺纹牙根允许有较大的圆角，以减少应力留集中。

同一公称直径按螺距大小，分为粗牙和细牙。细牙螺纹升角

小，自锁性较好，搞剪强度高，但因牙细在耐磨，容易滑扣一般联接多用粗牙螺纹，细牙螺纹常用于细小零件、薄壁管件或受冲击、振动和变载荷的连接中，也可作为微调机构的调整螺纹用

管螺纹牙型为等腰三角形，牙型角

55o，内外螺纹旋合后无径向

间隙，牙顶有较大的圆角管联接用细牙普通螺纹薄壁管件

非螺纹密封的55o圆柱管螺纹管接关、旋塞、阀门及其他附件

用螺纹密封的55o圆锥管螺纹管子、管接关、旋塞、阀门及其他螺

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

梯形螺纹牙型为等腰梯形，牙侧角3o，内外螺纹以锥面巾紧不易松动，

工艺较好，牙根强度高，对中性好

最常用的传动螺纹

锯齿形螺纹牙型不为等腰梯形，工作面的牙侧角3o，非工作面的牙侧角

30o。外螺纹牙根有较大的圆角，以减少应力集中。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

只能用于单向受力的螺纹联接或螺旋

传动，如螺旋压力机

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？