机械设计课后练习参考资料Word文件下载.docx

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3-5如题3-4中危险截面上的平均应力，应力幅，试分别按①②，求出该截面的计算安全系数。

[解]由题3-4可知

（1）

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

（2）

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

5-5图5-49是由两块边板和一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[]

由螺栓材料Q215，性能等级8.8，查表5-8，可知，查表5-10，可知

（2）螺栓组受到剪力F和力矩（），设剪力F分在各个螺栓上的力为，转矩T分在各个螺栓上的分力为，各螺栓轴线到螺栓组对称中心的距离为r,即

由图可知，螺栓最大受力

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所示的两种螺栓布置形式，设采用铰制孔用螺栓连接，试问哪一种布置形式所用的螺栓直径最小？

[解]螺栓组受到剪力F和转矩，设剪力F分在各个螺栓上的力为，转矩T分在各个螺栓上的分力为

（a）中各螺栓轴线到螺栓组中心的距离为r，即r=125mm

由（a）图可知，最左的螺栓受力最大

（b）方案中

由（b）图可知，螺栓受力最大为

5-8两块金属板用两个M12的普通螺栓联接。

若接合面的摩擦系数f=0.3,螺栓预紧力控制在其屈服极限的70%。

螺栓用性能等级为4.8的中碳钢制造，求此联接所能传递的横向载荷。

5-9受轴向载荷的紧螺栓联接，被联接钢板间采用橡胶垫片。

已知螺栓预紧力Fo=15000N,当受轴向工作载荷F＝10000N时，求螺栓所受的总拉力及被联接件之间的残余预紧力。

8-2V带传动传递效率，带速，紧边拉力是松边拉力的两倍，即，试求紧边拉力、有效拉力和初拉力。

[解]

8-3

10-1试分析图10-47所示的齿轮传动各齿轮所受的力（用受力图表示各力的作用位置及方向）。

[解]受力图如下图：

10-6设计铣床中的一对圆柱齿轮传动，已知，寿命，小齿轮相对其轴的支承为不对称布置，并画出大齿轮的机构图。

[解]

（1）选择齿轮类型、精度等级、材料

①选用直齿圆柱齿轮传动。

②铣床为一般机器，速度不高，故选用7级精度（GB10095-88）。

③材料选择。

由表10-1选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45刚（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。

（2）按齿面接触强度设计

1）确定公式中的各计算值

①试选载荷系数

②计算小齿轮传递的力矩

③小齿轮作不对称布置，查表10-7，选取

④由表10-6查得材料的弹性影响系数

⑤由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；

大齿轮的接触疲劳强度极限。

⑥齿数比

⑦计算应力循环次数

⑧由图10-19取接触疲劳寿命系数

⑨计算接触疲劳许用应力

取失效概率为，安全系数

2）计算

①计算小齿轮分度圆直径，代入中较小值

②计算圆周速度

③计算尺宽

④计算尺宽与齿高之比

⑤计算载荷系数

根据，7级精度，查图10-8得动载荷系数

直齿轮，

由表10-2查得使用系数

由表10-4用插值法查得

由，，查图10-13得

故载荷系数

⑥按实际的载荷系数校正所算的分度圆直径

⑦计算模数

取

⑧几何尺寸计算

分度圆直径：

中心距：

确定尺宽：

圆整后取。

（3）按齿根弯曲疲劳强度校核

①由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；

大齿轮的弯曲疲劳强度极限。

②由图10-18取弯曲疲劳寿命。

③计算弯曲疲劳许用应力

取弯曲疲劳安全系数

④计算载荷系数

⑤查取齿形系数及应力校正系数

由表10-5查得

⑥校核弯曲强度

根据弯曲强度条件公式进行校核

所以满足弯曲强度，所选参数合适。

13-1试说明下列各轴承的内径有多大？

哪个轴承公差等级最高？

哪个允许的极限转速最高？

哪个承受径向载荷能力最高？

哪个不能承受径向载荷？

N307/P462073020751301

[解]N307/P4、6207、30207的内径均为35mm，51301的内径为5mm；

N307/P4的公差等级最高；

6207承受径向载荷能力最高；

N307/P4不能承受径向载荷。

13-5根据工作条件，决定在轴的两端用的两个角接触球轴承，如图13-13b所示正装。

轴颈直径，工作中有中等冲击，转速，已知两轴承的径向载荷分别为，，外加轴向载荷，作用方向指向轴承1，试确定其工作寿命。

[解]

（1）求两轴承的计算轴向力和

对于的角接触球轴承，按表13-7，轴承派生轴向力，

两轴计算轴向力

（2）求轴承当量动载荷和

由表13-5查得径向动载荷系数和轴向动载荷系数为

对轴承1

对轴承2

因轴承运转中有中等冲击载荷，按表13-6，取，则

（3）确定轴承寿命

由于题目中没给出在轴承的具体代号，这里假设选用7207AC，查轴承手册得基本额定载荷，因为，所以按轴承1的受力大小验算

15-4图15-28所示为某减速器输出轴的结构图，试指出其设计错误，并画出改正图。

[解]

（1）处两轴承应当正装。

（2）处应有间隙并加密封圈。

（3）处应有轴间定位。

（4）处键不能伸入端盖，轴的伸出部分应加长。

（5）处齿轮不能保证轴向固定。

（6）处应有轴间定位。

（7）处应加调整垫片。

改正图见轴线下半部分。

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