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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o'- = 180MPa ,取循环基数=5x106, 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］j痔= 180x 們£ = 373.6MPag-\n2"娱"盼鼠j 324祁a-lN3= 180x?5xl066.2x10’=227.0MPa3-2已知材料的力学性能为q=260MPa, =170MPa, % =0.2,试绘制此材料的简化的等寿命寿命曲线［解］2(0,170) C(260,0)2cr］ -cr6•5 =1 +甥久=丄乩=2x170 = 283.33MPa1 + 甥 1 + 0.2得0(283.3%,283.3%),即 d'(141.67,141.67)根据点』(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3-3解 由于 D/d=72/62=l. 16. r/d=3/62=0. 04& 所以，査数材附表 3.1,插值得a,«246i査教材附图3.1,插值得° a 0 90则“"+$（a.-D・2 3»3-4圆轴轴肩处的尺寸为：Z）=72mm,

［解］因弓£ = 1.2, " = 0.067 ,查附表3-2,插值得% =1.88,查附图 a 45 a 453-1得％".78,将所查值代入公式，即kff =1 + 佥（％-l） = l + 0.78x（1.88-1） = 1.69查附图3・2,得0=0.75；按精车加工工艺,査附图34 得休=0.91,已知00=1,则& 1 、•••血17% 35>C(260,0),2)(141.67,141・6%35)Ka =1.69 1 1 0.75 0.91-ljxj = 2.35根据A（0,72.34）,C（260,0）,0（141.67,60.29）按比例绘出该零件的极限应力线图如下图A' (0. 72. 34).D'(141.67, 60. 29)0 \ _C' (260, 0)久3-5如题3-4中危险截面上的平均应力Om=20MPa,应力幅久=20MPa, 试分别按①心C②m = C ,求出该截面的计算安全系数S“ o［解］ 由题 3-4 可知 a = 170MPa,忑=260MPa,①0.2,Ka = 2.35(1)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1702.35x30 + 0.2x20= 2.28(2 )入=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S _ J+(心-甥总— 170 + (2.35-0.2」x20M 心(久+入) 2.35x(30 + 20)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，搞剪强度咼，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 强度咼，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30oo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：4 qy. ■ 沖4和 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FL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?解，将尺力等效转化到底板面上，可知底板受到轴向力心，横向力化*和倾覆 力矩M1) 底板最左侧的摞栓受力最大，应验算该螺栓的拉伸强度，要求拉应力a<[cr]9 *(2) 应验算底板右備边缘的最大挤应力要求最大挤压应力巧央M丐】，(3) 应验算底板右侧边缘的最小挤应力要求最小挤压应力勺“ A 0(4) 应验算底板在横向力作用下是否会滑移，要求摩擦力刁A骂"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：此螺栓连接釆用普通螺栓连接还是 较制孔用螺栓连接为宜？为什么？ Q215,若用M6X40较孔用螺栓连 接，已知螺栓机械性能等级为8. 8,校核螺栓连接强度。

i i _4 ^|T? L［解］采用较制孔用螺栓连接为宜因为托架所受的载荷有较大变动，較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M6X40的许用切应力［訂 由螺栓材料0215,性能等级8.8,査表5-8,可知0』= 64OMPa,查表 5-10,可知［5J = 3.5-5.0⑴=血= = (182.86 ~ 128)MPa［SJ 3.5 〜5.0［讣斜罟"26.67隔(2) 螺栓组受到剪力F和力矩(T = FL),设剪力F分在各个螺栓 上的力为耳，转矩7分在各个螺栓上的分力为巧，各螺栓轴线到螺栓 组对称中心的距离为尸，即尸=一—一 =75V2mm2 cos 45°F.=丄尸=丄 x20 = 2.5kN8 8 ^Z = 20x300x101^^1 8r 8x75V2xl0-3由图可知，螺栓最大受力Fmax = J耳2 + 巧2 +2耳巧 cos 0 = J2.52 + (5")2 + 2 X 2.5 X 5“ X cos 45。

9.015kN■ T = Z^= 9.015X103 =319> ^o2 ^(6x10-92F aY 9.015 X103 c r r•r-6/0£min _ 6xl0 3xll.4xl0 3 _ * '8

已知拉丁所受的载荷F=56KN,载荷稳定，拉丁材料为Q235钢，试设计此联接图S・52如杆■皱联按解 该题属于松螺栓联接的题目拉伸强度条件为"56xl03拉杆材料为Q235,其[cr]=95MPa. *56x10?—x95xl064所以取螺栓选用的直径＜1=301^. a5-8两块金属板用两个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%o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解 螺栓数目为2,接合面数为1,取防滑系数为Ks=1.2,性能等级为4. 8的碳钢cr,=320MPa,则螺栓所需预紧力F0为： 陆込宀得岀 卩s墜€ ©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=O~lMPa,缸盖与缸体均为钢制，直径Dl=350mm,D2=250mm.±> 下凸缘厚均为25mm.试设计此联接图5-24受轴向载荷的螺栓组联接解 （1）确定螺栓数Z和直径d.”查教材5-5,螺栓间距％ Y 7d ,取to=6d,取z=12,则螺栓间距*珀="厲=92mm ”Z螺栓直径 d=t0/6=92/6=15. 33mm,取 d=16iran. ”（2）选择螺栓性能等级。

选择螺栓性能等级为& 8级，查教材表5-8提”= 300MPa,cr5 = 640MPa u⑶ 计算螺栓上的载荷，作用在气缸上的最大压力气和单个螺栓上的工作载荷F分别为”F 二仝6 = 73631"1 4 ,aFF =』= 6\36Nz取残余预紧力F1二1.5F,由教材公式Z（5-15）,螺栓的总载荷卩F2二F1+F二2.5F二2. 5*6136二15340N®（4）许用应力按不控制预紧力确定安全系数，查教材表5-10,取S二4,许用拉应力a[6二=160 砂z£（5）验算螺栓的强度查手册，螺栓的大径d二16盹 小径dl二13・835irari.取螺栓公称长度l=70iran.由教材公式（5-19）,螺栓的计算应力辺£二丄坐= 132.7MPaY[6“满足强度条件螺栓的标记为GB/T 5782-86106x70,螺栓数量z=12.”5-11设计简单千斤顶（参见图5-。