2010机械设计期末复习

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1、螺纹连接典型习题1、某一受轴向力的紧螺栓联接，已知螺栓刚度C1=0.5×106N/mm，被联接件刚度C2=2×106N/mm，螺栓预紧力F0=9000N，螺栓受工作载荷F=5400N，求螺栓所受的总拉力F2及被联接件之间的残余预紧力F1。解：残余预紧力：2、如图所示为一螺栓联接的力—变形图。若保证残余预紧力F1的大小等于其预紧力F0的一半。试求该联接所能承受的最大工作载荷和螺栓所受的总拉力。解：F1=F0/2F2=F1+FF2=F0+CbF/(Cb+Cm)=2F1+F/2F1+F=2F1+F/2∴F=2F1=F0F2

2、=3F/2=3F0/2=3F13、图示为一汽缸盖螺栓联接。已知汽缸内径D=200mm，最大工作压力p=2MPa，缸盖与缸体用8个螺栓联接，螺栓相对刚度=0.8，要求螺栓残余预紧力F1为螺栓最大工作载荷F的1.5倍，试求：1）单个螺栓所受总拉力F2的大小；2）单个螺栓所受预紧力F0为多少？3）若采用性能等级为4.6的螺栓，计算螺栓小径。(取安全因数S=1.0)解：1、螺栓总拉力F2的大小（1）汽缸盖最大载荷：（2）螺栓工作载荷F=62800/8N=7850N；（3）残余预紧力F1F1=1.5F，F1=1.5×7850N

3、=11775N（4）螺栓总拉力F2的大小：F2=F1+F=2.5F=2.5*7850N=19600N；2、螺栓预紧力F0F2=F0+ΔF，ΔF=F=0.8*7850N=6280N，F0=F2-ΔF=19600-6280N=13320N；＝160MPamm3、性能等级为4.6的螺栓，屈服极限：σs=400×0.6＝240MPa，许用应力：计算螺栓尺寸：4、图示支架用4个普通螺栓连接在力柱上，已知载荷P=12400N，连接的尺寸参数如图所示，结合面摩擦系数f=0.2，螺栓材料的屈服极限σs=270N/mm２，安全系数S

4、=1.5，螺栓的相对刚度为0.3，防滑系数Ks=1.2。试求所需螺栓小径d1。解题要点：1、载荷P产生倾覆力矩M，在M的作用下，左边的两个螺栓所受轴向拉力最大，容易拉断失效，因此所需螺栓小径d1的计算应以左边两螺栓为对象；2、在横向载荷P的作用下，支架可能产生滑移，使联接失效。为此，要保证在螺栓预紧力作用下，联接的结合面间产生的摩擦力大于横向载荷与防滑系数的乘积；解：在力P的作用下：1、螺栓组联接承受的倾覆力矩（顺时针方向）M=P×150=1860000N﹒cm2、在倾覆力矩M的作用下，左边螺栓受力较大，所受载荷Fm

5、ax：Fmax===5812.5N3、在横向力P作用下，支架与力柱结合面可能产生滑移，根据不滑移条件fF0z≥KsP可得F0≥=18600NF=18600+0.3×5812.5=20343.75N==13.677mm4、左边螺栓所受总拉力F2：F2=F0+5、螺栓的许用应力[σ]=σs/S=270/1.5=180MPa螺栓危险截面的直径（螺栓小径d1）6、d1≥带传动典型习题1、设单根V带所能允许传递的功率P1=4.2kw，主动带轮dd1=160mm，转速n1=1450r/min，包角α=1400，带与带轮间的当量摩

6、擦系数fv=0.2。求此单根V带传递的有效拉力Fe和紧边拉力F1。解：2、单根V带传递的最大功率P=4.82KW，小带轮直径D1=180mm，大带轮直径D2=400mm，n1=1450r/min，小轮包角α1=152°，带和带轮的当量摩擦系数fv=0.25，试确定带传动的有效圆周力Fe、紧边拉力F1和张紧力F0。解：v=πD1n1/60=13.666m/s由P=FeV/1000则Fe=1000P/v=352.7N由Fe=2F0(efvα-1)/(efvα+1)得F0=Fe/2(efvα+1)/(efvα-1)=551

7、.6NF1=F0+Fe/2=727.95NF2=F0-Fe/2=375.25N3、图示为带传动简图。轮1为主动轮。试问：（1）带传动的主要失效形式有哪些？带传动工作时为什么出现弹性滑动现象？这种滑动是否可以避免？（2）带传动工作时，带处于图中哪一点应力最大？最大应力σmax=？解：（1）带传动的主要失效形式是打滑和带的疲劳破坏。带传动工作时，紧边与松边有拉力差，带饶在带轮上从紧边到松边其弹性变形逐渐减少，带也随之收缩，与带轮之间产生相对滑滑动。这种滑动是不可避免的。（2）紧边开始绕上小轮处的a点应力最大。σmax=σ

8、1+σb1+σc齿轮传动典型习题1、欲设计一对标准直齿圆柱齿轮传动，现有两种方案，Ⅰ方案一对齿轮的参数为：模数m=4mm，齿数Z1=20，Z2=40，α=200，齿宽b=80mm，Ⅱ方案一对齿轮参数为：模数m=2mm，齿数Z1=40，Z2=80，α=200，齿宽b=80mm。试分析这两种方案对齿面接触疲劳强度、齿根弯曲疲劳强度、抗胶合能力和成本