第三章 机械零件的强度习题答案3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限，取循环基数，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 3-2已知材料的力学性能为，试绘制此材料的简化的等寿命寿命曲线。解 得，即 根据点，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B=420MPa，精车，弯曲，q=1，试绘制此零件的简化等寿命疲劳曲线。解 因，查附表3-2，插值得，查附图3-1得，将所查值代入公式，即查附图3-2，得；按精车加工工艺，查附图3-4，得，已知，则根据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，应力幅，试分别按，求出该截面的计算安全系数。解 由题3-4可知 （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 （2） 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 第五章 螺纹连接和螺旋传动习题答案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：此螺栓连接采用普通螺栓连接还是铰制孔用螺栓连接为宜？为什么？Q215，若用M640铰孔用螺栓连接，已知螺栓机械性能等级为8.8，校核螺栓连接强度。解 采用铰制孔用螺栓连接为宜 因为托架所受的载荷有较大变动，铰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M640的许用切应力由螺栓材料Q215，性能等级8.8，查表5-8，可知，查表5-10，可知 （2）螺栓组受到剪力F和力矩（），设剪力F分在各个螺栓上的力为，转矩T分在各个螺栓上的分力为，各螺栓轴线到螺栓组对称中心的距离为r,即由图可知，螺栓最大受力 故M640的剪切强度不满足要求，不可靠。5-6 已知一个托架的边板用6个螺栓与相邻的机架相连接。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5-50所示的两种螺栓布置形式，设采用铰制孔用螺栓连接，试问哪一种布置形式所用的螺栓直径最小？为什么？解 螺栓组受到剪力F和转矩，设剪力F分在各个螺栓上的力为，转矩T分在各个螺栓上的分力为 （a）中各螺栓轴线到螺栓组中心的距离为r，即r=125mm 由（a）图可知，最左的螺栓受力最大 （b）方案中 由（b）图可知，螺栓受力最大为 5-10第六章 键、花键、无键连接和销连接习题答案6-3 在一直径的轴端，安装一钢制直齿圆柱齿轮（如下图），轮毂宽度，工作时有轻微冲击。试确定平键的尺寸，并计算其允许传递的最大扭矩。解 根据轴径，查表得所用键的剖面尺寸为，根据轮毂长度取键的公称长度 键的标记 键键的工作长度为 键与轮毂键槽接触高度为 根据齿轮材料为钢，载荷有轻微冲击，取许用挤压应力 根据普通平键连接的强度条件公式 变形求得键连接传递的最大转矩为第八章 带传动习题答案8-1 V带传动的，带与带轮的当量摩擦系数，包角，初拉力。试问：（1）该传动所能传递的最大有效拉力为多少？（2）若，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，从动轮输出效率为多少？解 8-2 V带传动传递效率，带速，紧边拉力是松边拉力的两倍，即，试求紧边拉力、有效拉力和初拉力。解 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=7kW，转速，减速器输入轴的转速，允许误差为，运输装置工作时有轻度冲击，两班制工作，试设计此带传动。解 （1）确定计算功率 由表8-7查得工作情况系数，故 （2）选择V带的带型 根据、，由图8-11选用B型。 （3）确定带轮的基准直径，并验算带速 由表8-6和8-8，取主动轮的基准直径验算带速 计算从动轮的基准直径 （4）确定V带的中心距和基准长度 由式，初定中心距。 计算带所需的基准长度 由表8-2选带的基准长度 实际中心距 中心距的变化范围为。 （5）验算小带轮上的包角 故包角合适。 （6）计算带的根数 计算单根V带的额定功率 由，查表8-4a得 根据 查表8-5得，表8-2得，于是 计算V带的根数 取3根。 （7）计算单根V带的初拉力的最小值 由表8-3得B型带的单位长度质量，所以 （8）计算压轴力 （9）带轮结构设计（略）第九章 链传动习题答案9-2 某链传动传递的功率，主动链轮转速，从动链轮转速，载荷平稳，定期人工润滑，试设计此链传动。解 （1）选择链轮齿数 取小链轮齿数，大链轮的齿数（2）确定计算功率 由表9-6查得，由图9-13查得，单排链，则计算功率为 （3）选择链条型号和节距 根据，查图9-11，可选16A，查表9-1，链条节距（4）计算链节数和中心距 初选中心距。取，相应的链长节数为 取链长节数。 查表9-7得中心距计算系数，则链传动的最大中心距为 （5）计算链速，确定润滑方式 由和链号16A，查图9-14可知应采用定期人工润滑。 （6）计算压轴力 有效圆周力为 链轮水平布置时的压轴力系数，则压轴力为9-3 已知主动链轮转速，齿数，从动链齿数，中心距，滚子链极限拉伸载荷为55.6kN，工作情况系数，试求链条所能传递的功率。解 由，查表9-1得，链型号16A根据，查图9-11得额定功率由查图9-13得且 第十章 齿轮传动习题答案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：补充题：如图（b），已知标准锥齿轮，标准斜齿轮，若中间轴上两齿轮所受轴向力互相抵消，应为多少？并计算2、3齿轮各分力大小。解 （1）齿轮2的轴向力： 齿轮3的轴向力： 即由 即（2）齿轮2所受各力： 齿轮3所受各力： 10-6 设计铣床中的一对圆柱齿轮传动，已知，寿命，小齿轮相对其轴的支承为不对称布置，并画出大齿轮的机构图。解 (1) 选择齿轮类型、精度等级、材料 选用直齿圆柱齿轮传动。铣床为一般机器，速度不高，故选用7级精度（GB10095-88）。材料选择。由表10-1选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45刚（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。 （2）按齿面接触强度设计 1）确定公式中的各计算值试选载荷系数 计算小齿轮传递的力矩 小齿轮作不对称布置，查表10-7，选取由表10-6查得材料的弹性影响系数由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限。齿数比 计算应力循环次数 由图10-19取接触疲劳寿命系数 计算接触疲劳许用应力 取失效概率为，安全系数 2）计算 计算小齿轮分度圆直径，代入中较小值 计算圆周速度 计算尺宽 计算尺宽与齿高之比 计算载荷系数 根据，7级精度，查图10-8得动载荷系数 直齿轮， 由表10-2查得使用系数 由表10-4用插值法查得 由，查图10-13得 故载荷系数 按实际的载荷系数校正所算的分度圆直径 计算模数 取几何尺寸计算 分度圆直径： 中心距： 确定尺宽： 圆整后取。 （3）按齿根弯曲疲劳强度校核 由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲疲劳强度极限。由图10-18取弯曲疲劳寿命。计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数 计算载荷系数 查取齿形系数及应力校正系数 由表10-5查得 校核弯曲强度 根据弯曲强度条件公式 进行校核 所以满足弯曲强度，所选参数合适。10-7 某齿轮减速器的斜齿轮圆柱齿轮传动，已知，两齿轮的齿数为，8级精度，小齿轮材料为（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。解 （1）齿轮材料硬度 查表10-1，根据小齿轮材料为（调质），小齿轮硬度217269HBS，大齿轮材料为45钢（调质），大齿轮硬度217255 HBS （2）按齿面接触疲劳硬度计算 计算小齿轮的分度圆直径 计算齿宽系数 由表10-6查得材料的弹性影响系数 ，由图10-30选取区域系数由图10-21d