新编《机械设计》习题集答案（新） - 图文

新编《机械设计》习题集答案

第三章机械零件的强度

一、选择题

1、B 2、B 3、①B ②C 4、B 二、分析计算题

1、已知r =0.125，?m=-225MPa，求?max，?min和?a，画出应力变化图。

?max??400;?min??50;?a??175

应力变化图

?-50t-400

2、下述四种零件均作用一稳定外载荷： （a） 转轴的弯曲应力?b；

（b） 单向回转且启动频繁的传动轴的扭转应力?； （c） 正反转的齿轮齿根弯曲应力?F；

（d） 有一定预紧力的压缩圆柱螺旋弹簧丝剖面上的扭转剪应力?。 试求：

（1） 画出它们的应力随时间变化的曲线； （2） 说明它们的循环特性r，并算出r值；

（3） 写出应力幅、平均应力、最大应力、最小应力之间的关系式。 解：（1）

3、在如图示的零件极限应力图上，工作点C和D为斜齿轮轴上两种应力工作点。试在下图中标出对应的极限应力点，并说明分别会出现什么形式的破坏。

解： 现屈服失效（塑

第四章 螺纹联接和螺旋传动

一、选择题与填空题

1～5；A、A、B、C、B、 6、分度和画线；材料、直径、长度 7、应力幅 8、不承受；加厚螺母 9、变动范围（应力幅） 10、边缘 二、问答题

1、原因：当出现冲击、振动、变载荷、温度升高、摩擦力减小等情况时均会松脱。

防松方法可分为：摩擦防松、机械防松、破坏螺旋副运动关系防松。

具体防松方法和防松装置有：对顶螺母、弹簧垫圈、自锁螺母、止动垫圈、串联钢丝、铆合、冲点、涂胶粘剂等。

2、目的是为了避免螺栓受附加的弯曲载荷。

防止措施有：除了要在结构上设法保证载荷不偏心外，还应在工艺上保证被连接件、螺母和螺栓头部的支承面平整，并与螺栓轴线相垂直。

3、螺栓组连接受力分析的目的是求得联接中各螺栓受力的大小，特别是其中受力最大的螺栓所受的力，依此作为螺栓连接中螺栓强度计算的基础。

4、承受横向载荷的普通螺栓，是由拧紧螺栓使被连接件的接合面相互压紧而产生足够的压紧力，由此产生一定的摩擦力，以用来传递横向外力。利用力平衡的条件可获得产生一定压紧力所需在螺栓上施加的预紧力。此时螺栓将承受轴向的预紧拉力。

5、若减小螺栓刚度、增大被连接件刚度，螺栓的相对刚度会很小，则螺栓所受的总拉力可减小；反之，若增大螺栓刚度、减小被连接件刚度，螺栓的相对刚度会很大，则螺栓所受的总拉力会有较大增加。 三、分析计算题

?4001．解：由表5-8查得吊钩材料?S?400MPa 则 ????S??80MPa

S5

4?30?103由强度条件知 d1???21.85mm

??????804F取吊钩螺纹部分的直径为

d1?22mm

2．解：（一）按疲劳强度求p

cb2F（1）求工作载荷F因为????a?

cb?cm?d12所以F???a??d12cb2?cb?cm

212.8???15.294由标准查得M18螺栓d?15.294mm，故 F??5.88?103N

2?0.8（2）汽缸盖所能承受的最大力F??zF?12?5.88?103?7?104N

4（3）汽缸所受的最大压力p?F??4?7?10?1.43MPa

?D2??25024（二）按静强度求p

（1）求螺栓总拉力 F2?（2）求工作载荷F

?d12?????15.2942?1204?1.3?4?1.3?1.70?104N

F2?F?F1?2.5F

F21.70?104F???6.8?103N

2.52.5（3）汽缸盖所受最大力 F??zF?12?6.8?103?8.2?104N （4）静载汽缸所受最大压力

4F?4?8.2?104p???1.67MPa

?D2??2502结论：该汽缸能承受最大压力为

p?1.43MPa

3．解：（一）求每个螺栓应施加的预紧力 由力平衡可知 其中

图表 1

fF0zi?KSF?

故

z?4

F0?KSF?1.2?18000??18000N fzi0.15?4?2（二）求工作应力 4．解：

??1.3F01.3?18000??104MPa A225.5 P力向接合面中心平移，根据力的平移原理得：

P?16kN 横向力

扭转力矩

T?425P?425?16?103?68?105Nmm

由P引起的剪力

P16?103FP???4?103N

44TrT68?105FT?2???17708N

4r4?964r由T引起的剪力

其中

r?r1?r2?r3?r4?602?752?96mm

由合成剪力图可知， 1、2螺栓受力最大。

??arctan60?40.6? 7522Fmax?F1?F2?FP?FT?2FPFTcos(180???)2利用余弦定理得： ?40002?17708?2?4000?17708cos40.6?

?21000N因受静载荷作用，由表5-8查得?S?240MPa，表5-10查得S??2.5，SP?1.25 则许用剪切应力和挤压应力为

?????SS??240?96MPa2.5?240?192MPa1.25??P???S

SP先按剪切强度条件计算螺栓直径，得

d0?4Fmax?????4?21000?16.67mm

3.14?96再按挤压强度条件计算螺栓直径，得

d0?F21000??7.29mm

???Lmin192?15故选M16?d0?17mm?的螺栓

5．解：根据M16得d1?13.835mm，由表查得?S?300MPa 按装配时不控制预紧力，取S?3 ?????S?300?100MPa

S3由强度条件式

1.3F0?d1/42????

得

3.14?13.8352?100F0???11558N

4?1.34?1.3?d12???由

F0?KSTKT?S

f?r1?r2????r8?8fr

?r1?r2?r3?r4?r5?r6?r7?r8?r?

得

T?8frF0?KS8?0.15?195?115582?1126.9Nm 1.26．解：按夹紧面受集中压力FN考虑，如题图所示。 （一）求螺栓所需的预紧力F0 根据平衡条件，则 fFNdb?KSPL 所以

FN?KSPL1.2?600?350??28000N fdb0.15?60

F0?FN/Z?28000/2?14000N

（二）确定螺栓直径

选取螺栓材料为Q235钢，性能等级为8.8，则由表5－8得屈服强度级限?S?640MPa，由表5－10取安全系数

S?1.5，螺栓材料的许用应力为

?????S/S?640/1.5?427MPa

4?1.3F0螺栓最小直径 d1??????4?1.3?14000?7.37mm

??427查手册，选用M10的螺栓，其小径d1?8.376mm?7.37mm。

第五章 轴毂联接

一、选择题

1、D 2、C 3、B 4、D 5、D 6、C 7、B 二、填空题

1、两侧面；上下面。导向平键 ；滑键。 2、被压溃；过度磨损。 3、挤压 ；耐磨性。 4、单。

第六章 带传动

一、 选择与填空题

1～16、D；A；A；C；D；D；D；A；B；A；B；C；C；C；D；B

17、小于；接触；减小 18、增大；增大；增大；减小 19、单位长度的带质量；带的线速度；带的截面积 20、较大

21、定期张紧装置；自动张紧装置；采用张紧轮的张紧装置 22、不可以；可以 23、非对称循环 24、v1＞v；v2＜v

25、计算功率；小带轮的转速 26、松边；单向；小；大 27、弹性滑动 28、打滑；疲劳破坏

29、避免v过大，使离心力过大，而v过小，使受力增大，造成带根数过多；增大摩擦力 30、增大；可提高 31、防止弯曲应力过大；导致整体结构尺寸过大 32、整个(全) 33、带因制造与安装误差而造成的受力不均的情况不至于太严重 二、分析计算题

1、答：传动能力最小，即表明输出功率PⅡ最小。设Ⅰ轴转速为n1，则n2= n1/i=D1 n1/D2。

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