机械零件的强度.

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滚子链极限拉伸载荷为55.6kN ，工作情况系数K A =1，试求链条所能传递的功率。

9-4 选择并验算一输送装置用的传动链。

已知链传动传递的功率P=7.5kW ，主动链轮的转速n 1=960r/min ，传动比i=3，工作情况系数K A =1.5，中心距a ≤650mm(可以调节)。

第十章 齿轮传动10-1 试分析图10-47所示的齿轮传动各齿轮所受的力（用受力图表示出各力的作用位置及方向）。

10-2 如图10-48所示的齿轮传动，齿轮A 、B 和C 的材料都是中碳钢调质，其硬度：齿轮A 为240HBS ，齿轮B 为260HBS ，齿轮C 为220HBS ，试确定齿轮B 的许用接触应力[σH ]和许用弯曲应力[σF ]。

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K FN = K HN =1；（2）齿轮B 为主动轮，齿轮A 和齿轮C 均为从动轮，设K FN = K HN =1；10-3 对于作双向传动的齿轮来说，它的齿面接触应力和齿根弯曲应力各属于什么循环特性？在作强度计算时应怎样考虑？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哪些可能的措施10-6 设计铣床中的一对圆柱齿轮传动，已知P 1=7.5kW ，n 1=1450r/min ，z 1=26，z 2=54，寿命L h =12000h ，小齿轮相对其轴的支承为不对称布置，并画出大齿轮的结构图。

10-7 某齿轮减速器的斜齿圆柱齿轮传动，已知n 1=750r/min ，两轮的齿数为z 1=24，z 2=108，β=9º22′， m n =6mm ，b=160mm ，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称布置，试计算该齿轮传动所能传递的功率。

10-8 设计小型航空发动机中的一对斜齿圆柱齿轮传动，已知P 1=130kW ，n 1=11640r/min ，z 1=23，z 2=73，寿命L h =100h ，小齿轮作悬臂布置，使用系数K A =1.25。

10-9 设计用于螺旋输送机的闭式直齿锥齿轮传动，轴夹角∑=90º，传递功率P 1=1.8kW ，转速n 1=250r/min ，齿数比u=2.3，两班制工作，寿命10年（每年按300天计算），小齿轮作悬A B C 图10-48 齿轮传动许用应力分析臂布置。

第十一章蜗杆传动11-1 试分析图11-26所示蜗杆传动中各轴的回转方向\蜗轮轮齿的螺旋方向及蜗杆、蜗轮所受各力的作用位置及方向。

11-2 图11-27所示为热处理车间所用的可控气氛加热炉拉料机传动简图。

已知：蜗轮传递的转矩T2=405 N⋅m，蜗杆减速器的传动比i12=20，蜗杆转速n1=480r/min，传动较平稳，冲击不大。

工作时间为每天8h，要求工作寿命为5年（每年按300工作日计），试设计该蜗杆传动。