濮良贵第九版版机械设计习题答案及解析.docx

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第三章机械零件的强度习题答案

某材料的对称循环弯曲疲劳极限σ ?180MPa，取循环基数N ?5?106，m?9，试求循环次数N

?1 0

分别为7000、25000、620000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。

[解] σ

σ

?σ

?1N

1

?σ

?19

N

N0?180?

1

95?

9

5?106

2.5?104

0?180?

?373.6MPa

95?10

9

5?106

7?103

?1N

2

?19N

2

σ

?1N

3

?σ

?19

N

95?1066.2?105

9

5?106

6.2?105

3

?227.0MPa

已知材料的力学性能为σ ?260MPa，σ ?170MPa，Φ ?0.2，试绘制此材料的简化的等寿命寿

s ?1 σ

命曲线。

[解] A(0,170) C(260,0)

2σ ?σ

Φ ????1 0

σ σ

0

??2σ

?

?

σ ?1

0 1?Φ

?σ ?

0

σ

2σ

?1

1?Φ

σ

?2?1701?0.2

?283.33MPa

得D(283.332,283.332)，即D(141.67,141.67)

根据点A(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

一圆轴轴肩处的尺寸为：D=72mm，d=62mm，r=3mm。材料为40CrNi，设其强度极限σB=900MPa，屈服

?极限σ ?750MPa试计算周健的弯曲有效应力集中系数k 。

?

s

D

[解] 因

?1.16，r

?0.048，查附表3-2，插值得?

?1.995，查附图3-1得q

?0.78，将所查值

d d σ σ

代入公式，即

k ?1?q??

σ σ σ

?1??1?0.78??1.995?1??1.896

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σ

试绘制此零件的简化等寿命疲劳曲线。

B=420MPa，

D[解] 因 ?

D

54?1.2，r?

3?0.067，查附表3-2，插值得?

?1.88，查附图3-1得q

?0.78，

d 45 d 45 σ σ

将所查值代入公式，即

k ?1?q?? ?1??1?0.78??1.88?1??1.69

σ σ σ

查附图3-2，得ε ?0.7；按精车加工工艺，查附图3-4，得β ?0.91，已知β ?1，则

σ σ q

?k 1 ?1 ?1.69 1 ? 1

K ?? σ? ?1? ?? ? ?1?? ?2.51

?σ ?ε

?

? σ

β β

σ? q

?0.7 0.91 ? 1

? ?

?A0,1702.51

,C?260,0?,D

141.67,141.672.51

根据A?0,67.73?,C?260,0?,D?141.67,56.44?按比例绘出该零件的极限应力线图如下图

如题3-4中危险截面上的平均应力 σm?20MPa，应力幅σa?20MPa，试分别按①r?C②

σm?C，求出该截面的计算安全系数Sca。

[解] 由题3-4可知σ-1?170MPa,σs?260MPa,Φσ?0.2,Kσ?2.35

r?C

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

S ? σ-1

ca Kσ

170

? ?2.14

σ

σm?C

Φσ

a σ m

2.51?30?0.2?20

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

σ ??K

?Φ?σ

170??2.51?0.2??20

S ? -1

K

?σ?

σ?m?

? ? ?1.72

ca σ σ

σ a m

2.51?

30?20

第五章螺纹连接和螺旋传动

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F，转矩