机械设计复习题答案.doc

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1、第三章机械零件的疲劳强度设计3－39试推导出σmin＝常数或σm＝常数时安全系数的计算公式，并比较r＝常数和上述两种情况下安全系数计算公式的区别（可代入一些具体数字进行比较）。3－65一钢制零件，工作应力为：σmax=250MPa，σmin=－50MPa。零件的疲劳强度综合影响系数Kσ=1.35，材料的力学性能为σb=630MPa，σs=455MPa，σ-1=285MPa，σ0=510MPa。若许用安全系数对变应力取[Sσ]=1.3、对静应力取[Sσ]＇=1.5，并按无限寿命考虑，试分别用解析法和图解法校核该零件的安全系数。（σa=150MPa，σm=100MPa，ψσ=0.

2、1176）第一种情况：r=C>[Sσ]安全第二种情况：σm=C<[Sσ]不安全第三种情况：σmin=C安全第四章摩擦、磨损及润滑概述二、分析与思考题1按照摩擦机理分，磨损有哪几种基本类型？它们各有什么主要特点？2机械零件的磨损过程分为哪三个阶段？在设计使用时，在设计或使用机器时如何要求以延长零件的寿命？3获得流体动力润滑的必要条件是什么？4润滑剂的作用是什么？常用润滑剂有哪几种？第五章螺纹联接和螺旋传动三、计算题1、如图示高压容器螺纹联接的a）、b）、c）三种方案，问哪种比较合理？并说明其它方案为什么不合理。解答：图（b）比较合理。图(a)螺纹联接布置太少，两螺纹间矩太大，对

3、于高压熔器很难保证密封性要求；图(c)螺纹联接太多，两螺纹间矩太小，不够扳手的活动空间，没法拧紧和放松。F2F1FΣ2、图示为4个普通螺栓组联接，载荷R＝5000N，L＝280mm，l＝100mm，接合面间的摩擦系数f＝0.3，接合面防滑系数Ks=1.3,螺栓许用切用力90MPa，试确定预紧力及螺栓最小直径。解： 此螺栓组联接受到两种载荷作用，受横向力和转矩作用。①总横向力：F=5000N每个螺栓所受的横向力为：F1=F/4=1250NF1作用力方向垂直向下。②转矩：T=R·L=1400N·m因为每个螺栓到对称中心的矩离都相等，所以在转矩T的作用下，每个螺栓所受的横向力都相等

4、，即：NF2作用力方向垂直于螺栓杆与对称中心连线（即切线方向）③求螺栓所受的最大横向力的合力由受力分析可知，右边两个螺栓所受总横向力最大，N④保证右边两个螺栓不滑移，则N⑤求螺栓最小直径：m=21.7mm3、图示为两块边板和一块承重板焊接成的龙门起重机导轨托架。两边板各用四个螺栓与工字钢立柱联接，托架承受的最大载荷为R＝20kN，问：（1）若采用普通螺栓联接，确定螺栓直径；（2）若用铰制孔用螺栓联接，已知螺栓机械性能等级为8.8，试确定螺栓直径。 解(1)每一块边板的受力分析由图可见，载荷作用在结构对称平面内，每一块边板所承受载荷R=20KN/2=10KN。将载荷向螺栓组形心

5、简化，得一横向载荷R=10KN和一旋转力矩T=R×300=10000×300=3×106N-mm,如图(a)所示。(2)螺栓组受力分析螺栓受横向载荷R和旋转力矩T的共同作用。〈i〉横向载荷R使螺栓受向下的工作载荷。四个螺栓受的工作载荷是相等的,即(ii)旋转力矩T使螺栓受工作载荷。各力与螺栓组形心的连心线相互垂直，如图(b)所示。由于r1=r2=r3=r4(iii)螺栓在R和T的共同作用下受力。显然，每一螺栓所受的力是FSR与FST的矢量和，由图中几何关系可见，合力最大的是螺栓1、2。                       =3.螺栓的设计(1)采用普通螺栓联接由于是靠

6、摩擦传力，螺栓需要拧紧，锁紧力大小应使被联接件之间不产生相对滑动；考虑到载荷可能会有变动，取KS=1.3计算,对于钢件之间的联接,可取f=0.15；故每个螺栓的锁紧力应为：选取材料性能等级为4.6级，则屈服极限为σS=240MPa，取安全系数为S=1.5，则许用拉应力为：MPa所需螺栓的内径应为：mm(2)采用饺制孔用螺栓螺栓是靠剪切传力，取安全系数为Sτ=2.5其强度条件为:MPamm4、如图a所示的铸铁（HT150）支架，用一组螺栓固定在钢制底座上，支架轴孔中心受一斜力P＝10000N，P力与水平面的夹角α＝30°，轴孔中心高度h＝250mm，底板尺寸l1＝200mm，l

7、2＝400mm，l3＝150mm，螺栓孔中心距l＝320mm。若采用普通螺栓联接，性能等级为4.6级，安全系数为1.5，试确定螺栓最小直径？求解过程参考教材例题（P92），（去掉螺栓连接接合面工作能力校核部分）5．如图示的方形盖板用四个M16的螺钉与箱体相联接，盖板中心O点装有吊环，已知FQ＝20kN，尺寸如图示。要求：1）当取剩余预紧力F″=0.6F（F为工作拉力）、螺钉材料的性能等级为6.6级，装配不控制预紧力时，校核螺钉的强度；2）由于制造误差，吊环由O点移至对角线上O′点，且OO′＝5mm，问哪