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1、第三章机械零件的强度习题答案63-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限σ=180MPa，取循环基数N=5×10，m=9，试求循环次数N−10分别为7000、25000、620000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。6N5×1009[解]σ=σ9=180×=3736.MPa−1N1−13N7×1016N5×1009σ=σ9=180×=3243.MPa−1N2−14N5.2×1026N5×1009σ=σ9=180×=2270.MPa−1N3−15N2.6×1033-2已知材料的力学性能为σ=260MPa，σ=170MPa，Φ=2.0，试绘制此材料的简化的等寿命寿s−1σ命曲线。'[解]A,0(170)
2、C(260)0,2σ−σ−10ΘΦ=σσ02σ−1∴σ=01+Φσ2σ2×170−1∴σ===283.33MPa01+Φ1+2.0σ得D'(283.33,283.33)，即D'(141.67,141.67)22''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σB=420MPaB，精车，弯曲，βq=1，试绘制此零件的简化等寿命疲劳曲线。D54r3[解]因==2.1，==.0067，查附表3-2，插值得α=.188，查附图3
3、-1得q≈.078，将σσd45d45所查值代入公式，即k=1+q()α−1=1+.078×().188−1=.169σσσ查附图3-2，得ε=.075；按精车加工工艺，查附图3-4，得β=.091，已知β=1，则σσq⎛kσ1⎞1⎛.1691⎞1Kσ=⎜⎜+−1⎟⎟=⎜+−1⎟×=.235⎝εσβσ⎠βq⎝.075.091⎠1∴A(,0170),C()2600,,D(141.67,141.67).235.235根据A(),072.34,C()2600,,D(141.67,60.29)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σ=20MPa，应力幅σ=2
4、0MPa，试分别按①r=C②σ=C，mam求出该截面的计算安全系数S。ca[解]由题3-4可知σ=170MPa,σ=260MPa,Φ=,2.0K=.2351-sσσ（1）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σ1701-S===.228caKσ+Φσ.235×30+2.0×20σaσm（2）σ=Cm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−Φσ170+(.235−2.0)×201-σσmσS===.181ca()()Kσ+σ.235×30+20σam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
5、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M6×40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M6×40的许用切应力[τ]由螺栓材料Q215，性能等
6、级8.8，查表5-8，可知[σ]=640MPa，查表5-10，可知[S]=5.3~0.5sτ[σ]640s()∴[τ]===182.86~128MPa[S]35.~0.5τσ640s[σ]===426.67MPapS5.1p（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F，转矩T分在各个螺i150栓上的分力为F，各螺栓轴线到螺栓组对称中心的距离为r,即r==752mmj2cos45°11∴F=F=×20=5.2kNi88−3FL20×300×10F===52kNj8r−38×752×10由图可知，螺栓最大受力2222F=F+F+2FFcosθ=5.2+5()2+
7、2×5.2×52×cos45°=.9015kNmaxijij3F.9015×10max∴τ===319>[τ]π2π()−32d×6×100443F.9015×10max∴σ===1318.<[σ]p−3−3pdL6×10×114.×100min故M6×40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
