【正文】 流體動力潤滑通常研究的是低副接觸零件之間的潤滑問題。4－11 答：流體動力潤滑是利用摩擦面間的相對運動而自動形成承載油膜的潤滑。潤滑脂的主要性能指標有：錐入度（稠度），滴點。s（帕潤滑油的粘性定律：在液體中任何點處的切應(yīng)力均與該處流體的速度梯度成正比（即τ = －η?u ?y）。穩(wěn)定磨損階段磨損緩慢，這一階段的長短代表了零件使用壽命的長短。在潤滑劑中加入適量的油性添加劑或極壓添加劑，都能提高邊界膜強度。扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，故τm= τa= = =。零件不強化處理，則 βq= 1 。?1N35 107?13—19 解：1．確定有效應(yīng)力集中系數(shù)、尺寸系數(shù)和表面質(zhì)量系數(shù)查附表 3—2，由 D / d = 48 / 40 = ， r / d = 3/ 40 = ，用線性插值法計算 ασ 和ατ 。3－16 答：結(jié)構(gòu)內(nèi)部裂紋和缺陷的存在是導致低應(yīng)力斷裂的內(nèi)在原因。疲勞損傷線性累積假說的數(shù)學表達式為∑ni/Ni＝1。題解 3—10 圖3—11 答：承受循環(huán)變應(yīng)力的機械零件，當應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N ≤ 103時，應(yīng)按靜強度條件計算；當應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N 103時，在一定的應(yīng)力變化規(guī)律下，如果極限應(yīng)力點落在極限應(yīng)力線圖中的屈服曲線 GC 上時，也應(yīng)按靜強度條件計算；如果極限應(yīng)力點落在極限應(yīng)力線圖中的疲勞曲線 AG 上時，則應(yīng)按疲勞強度條件計算；3－12 答：在單向穩(wěn)定變應(yīng)力下工作的零件，應(yīng)當在零件的極限應(yīng)力線圖中，根據(jù)零件的應(yīng)力變化規(guī)律，由計算的方法或由作圖的方法確定其極限應(yīng)力。3—10 答：區(qū)別在于零件的等壽命疲勞曲線相對于試件的等壽命疲勞曲線下移了一段距離（不是平行下移）。圖 c 中 A 點為不對稱循環(huán)變應(yīng)力， ?1 r 1。為了便于材料的疲勞試驗，人為地規(guī)定一個循環(huán)次數(shù) N0，稱為循環(huán)基數(shù)，所對應(yīng)的極限應(yīng)力σr稱為材料的疲勞極限。本書由李育錫編寫，由于編者水平所限，誤漏之處在所難免，敬請廣大使用者批評指正。.. .. .. ..《機械設(shè)計作業(yè)集》（第四版）解題指南西北工業(yè)大學機電學院前言本書是高等教育出版社出版、西北工業(yè)大學濮良貴、紀名剛主編《機械設(shè)計》（第八版）和李育錫主編《機械設(shè)計作業(yè)集》（第三版）的配套教學參考書，其編寫目的是為了幫助青年教師使用好上述兩本教材，并為教師批改作業(yè)提供方便。編者目錄第三章 機械零件的強度………………………………………（1）第四章 摩擦、磨損及潤滑概述………………………………（5）第五章 螺紋連接和螺旋傳動…………………………………（6）第六章 鍵、花鍵、無鍵連接和銷連接………………………（9）第七章 鉚接、焊接、膠接和過盈連接………………………（11）第八章 帶傳動…………………………………………………（15）第九章 鏈傳動…………………………………………………（18）第十章 齒輪傳動………………………………………………（19）第十一章 蝸桿傳動……………………………………………（24）第十二章 滑動軸承……………………………………………（28）第十三章 滾動軸承……………………………………………（30）第十四章 聯(lián)軸器和離合器……………………………………（34）第十五章 軸……………………………………………………（36）第十六章 彈簧…………………………………………………（41）機械設(shè)計自測試題………………………………………………（43）第三章 機械零件的強度3—1 表面化學熱處理 ；高頻表面淬火 ；表面硬化加工 ；3—2 （3） ；3—3 截面形狀突變 ；增大 ； 3—4 （1） ；（1） ； 3—5 （1） ；3－6 答：零件上的應(yīng)力接近屈服極限，疲勞破壞發(fā)生在應(yīng)力循環(huán)次數(shù)在 103～104范圍內(nèi)，零件破壞斷口處有塑性變形的特征，這種疲勞破壞稱為低周疲勞破壞，例如飛機起落架、火箭發(fā)射架中的零件。 σr∞ 和 ND為材料所固有的性質(zhì)，通常是不知道的，在設(shè)計計算時，當 N N0時，則取σrN= σr。3—9 答：在對稱循環(huán)時， Kσ 是試件的與零件的疲勞極限的比值；在不對稱循環(huán)時， Kσ 是試件的與零件的極限應(yīng)力幅的比值。在相同的應(yīng)力變化規(guī)律下，兩者的失效形式通常是相同的，如圖中 m1′ 和 m2′ 。3－13 答：該假說認為零件在每次循環(huán)變應(yīng)力作用下，造成的損傷程度是可以累加的。3－14 答：首先求出在單向應(yīng)力狀態(tài)下的計算安全系數(shù)，即求出只承受法向應(yīng)力時的計算安全系數(shù) Sσ和只承受切向應(yīng)力時的計算安全系數(shù) Sτ，然后由公式（3－35）求出在雙向應(yīng)力狀態(tài)下的計算安全系數(shù) Sca，要求 Sca＞S（設(shè)計安全系數(shù)）。3－17 答：應(yīng)力強度因子 KI表征裂紋頂端附近應(yīng)力場的強弱，平面應(yīng)變斷裂韌度 KIC表征材料阻止裂紋失穩(wěn)擴展的能力。( ? ) ( ? )α σ= +α τ=1 .66 +0 .10 ? 0 .04(0 .075 ? 0 .04 ) ( ? 1 .66 )0 .10 ? 0 .04= = 1 .47查附圖 3—1，由σB= 650MPa ， r = 3mm ，查得 qσ = ， qτ = ，由公式（附 3—4），有效應(yīng)力集中系數(shù)kσ= 1+ q (ασ σ?1) = 1+ ( ?1) = kτ= 1 +α(qτ τ?1) = 1 + ( ? 1) = 查附圖 3—2，取 εσ= 。2．計算綜合影響系數(shù)由公式（312）和（314b），綜合影響系數(shù)Kσ = (kσ+1 ? 1)1= (+11)1? =εσ β σβq1Kτ= (kτ+1 ?1)1= (+11?1) =3—20 解：1．計算法ετ βτβq1已知 σmax= 190MPa ， σmin= 110MPa ， σm和 σa分別為σ+σ190 110σm=max min=+=150MPa2 2σ? σ190 110σa=由公式（321），計算安全系數(shù)max min = ?=40MPa2 2Sca=σ+?1(?ψ )σKσ σσ σm=300 + ( ? ) 150=2．圖解法Kσ (+m a) (150 + 40)由公式（36）知，脈動循環(huán)的疲勞極限σ0為σ2 ?12 300σσ0=1+ψ σ=1+ =500MPaσ 500?1 =300=150MPa；2 K0σ=2 2 . 0= 125 MPa根據(jù)點 A （0，150）、點 D （250，125）和點 C （360，0）繪出零件的極限應(yīng)力線圖。2．求計算安全系數(shù)由公式（3—17），零件承受單向應(yīng)力時的計算安全系數(shù)Sσ=σ ?1σ +ψ σ=355=Sτ =Kσ aτ ?1σm= + 0200=τ ψ τKτ a+τm + 由公式（3—35），零件承受雙向應(yīng)力時的計算安全系數(shù)Sca=S Sσ τ2 2= 2=3－23 答：由式（3－44），可靠性系數(shù)β為β=+S Sσ τ?μ μr s=+ ?600 525= 2+22+2σ σ40 30rs由附表 3－12 查得對應(yīng)的可靠度 R=φ()=44－1（略）4－2 答：第四章 摩擦、磨損及潤滑概述膜厚比λ是指兩滑動表面間的最小公稱油膜厚度與兩表面輪廓的均方根偏差的比值，邊界摩擦狀態(tài)時λ≤1，流體摩擦狀態(tài)時λ＞3，混合摩擦狀態(tài)時 1≤λ≤3。4－5 答：零件的磨損過程大致分為三個階段，即磨合階段、穩(wěn)定磨損階段以及劇烈磨損階段。劇烈磨損階段零件的運動副間隙增大，動載荷增大，噪聲和振動增大，需更換零件。在摩擦學中，把凡是服從粘性定律的流體都稱為牛頓液體。\u31186X），運動粘度的單位為 m2/s，在我國條件粘度的單位為 Et（恩氏度）。4－10 答：在潤滑油和潤滑脂中加入添加劑的作用如下：1） 提高潤滑油的油性、極壓性和在極端工作條件下更有效工作的能力。流體靜力潤滑是從外部將加壓的油送入摩擦面間，強迫形成承載油膜的潤滑。彈性流體動力潤滑是研究在相互滾動（或伴有滑動的滾動）條件下，兩彈性體之間的潤滑問題。前兩種螺紋主要用于連接，后三種螺紋主要用于傳動。5－9（略）5－10 答：普通螺栓連接的主要失效形式是螺栓桿螺紋部分斷裂，設(shè)計準則是保證螺栓的靜力拉伸強度或疲勞拉伸強度。5－13 答：螺栓的性能等級為 級，與其相配的螺母的性能等級為 8 級（大直徑時為 9 級），性能等級小數(shù)點前的數(shù)字代表材料抗拉強度極限的 1/100（σB/100），小數(shù)點后面的數(shù)字代表材料的屈服極限與抗拉強度極限之比值的 10 倍（10σS/σB）。5－15 答：降低螺栓的剛度或增大被連接件的剛度，將會提高螺栓連接的疲勞強度，降低連接的緊密性；反之則降低螺栓連接的疲勞強度，提高連接的緊密性。采用懸置螺母，環(huán)槽螺母，內(nèi)斜螺母以及鋼絲螺套，可以使各圈螺紋牙上的載荷分布趨于均勻。5—21 解： 級螺栓的屈服極限σs=480MPa，許用應(yīng)力［σ］＝σs/s＝480/3＝160MPa。5—26 解：題解 5—25 圖將 Fe力等效轉(zhuǎn)化到底板面上，可知底板受到軸向力 F1，橫向力 F2和傾覆力矩 M 。4）應(yīng)驗算底板在橫向力作用下是否會滑移，要求摩擦力 Ff F2。6－7 答：半圓鍵的主要優(yōu)點是加工工藝性好，裝配方便，尤其適用于錐形軸端與輪轂的鏈接。\u24067X置，對軸的削弱均勻，并且兩鍵的擠壓力對軸平衡，對軸不產(chǎn)生附加彎矩，受力狀態(tài)好。\u26102X，兩個楔鍵的承載能力大體上只相當于一個楔鍵的承載能力。通常半圓鍵只用于傳遞載荷不大的場合，一般不采用兩個半圓鍵。壓力的大小首先應(yīng)滿足靜強度條件，即小于許用擠壓應(yīng)力，然后，為了使動連接具有一定的使用壽命，特意將許用壓力值定得較低。所以，計算時引入額定載荷系數(shù) m 來考慮這一因素的影響。安全銷的直徑按過載時被剪斷的條件確定。2．校核連接強度聯(lián)軸器的材料為鑄鐵，查表 62，取 [σp] = 55MPa ， k = =110 ? 20 = 90mm ，由公式（61），擠壓應(yīng)力12 = 6mm ， l = L ? b =σ=2000T 2000 1000σ滿足強度條件。6—17 解：1．軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩pkld7 55 90p2．確定楔鍵尺寸T = Fedd/ 2 = 1500 250 / 2 =? m根據(jù)軸徑 d = 45mm ，查手冊得鉤頭楔鍵的截面尺寸為： b = 14mm ， h = 9mm ，取鍵長 L = 70mm ，鍵的標記為：鍵 1470 GB/T 15651979。6—20 答：Fad100 (100)F260kN [an]a) 參見教材圖 61a； b）兩楔鍵之間的夾角為 90 ~ 120 ； c) 參見教材圖 65； d）輪轂無法裝拆，應(yīng)當改用鉤頭楔鍵，增長軸上的鍵槽； e)半圓鍵上方應(yīng)有間隙； f) 參見教材圖 618b。7－7 答：鉚釘連接的破壞形式為鉚釘被剪斷，被鉚板擠壓、剪切、拉伸等破壞。7－9 答：當焊接結(jié)構(gòu)中有角鋼等構(gòu)件時，因為角鋼截面的形心在角鋼寬度方向上是不對稱的，應(yīng)該采用不對稱側(cè)面焊縫