機(jī)械設(shè)計(jì)期中大題課件

1、機(jī)械設(shè)計(jì)期中大題1、圖示為一冷扁鋼與槽鋼用、圖示為一冷扁鋼與槽鋼用3個(gè)個(gè)m12（ d1=10.106mm）的普通螺栓連接。）的普通螺栓連接。螺栓材料的許用拉應(yīng)力螺栓材料的許用拉應(yīng)力=80mpa，接合面間的摩擦系數(shù)，接合面間的摩擦系數(shù)f=0.12，防滑系，防滑系數(shù)數(shù)k s=1.2，試求能作用在扁鋼圖示位置上的最大載荷，試求能作用在扁鋼圖示位置上的最大載荷f（扁鋼和槽鋼的強(qiáng)度（扁鋼和槽鋼的強(qiáng)度都足夠）都足夠）解：（解：（1）求螺栓所受的預(yù)緊力）求螺栓所受的預(yù)緊力 n49342 . 580106.1014. 32 . 52210df（2）求能作用在扁鋼圖示位置上的最大載荷）求能作用在扁鋼圖示位置上的

2、最大載荷f 在各螺栓連接的接合面處所受的摩擦力方向如圖所示在各螺栓連接的接合面處所受的摩擦力方向如圖所示3ssffk fk ffz20022 50ssftsikfk tfk frft因因橫向載荷橫向載荷f作用每個(gè)螺栓接合面受到摩擦力作用每個(gè)螺栓接合面受到摩擦力 fff因因轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩t作用每個(gè)螺栓接合面受到摩擦力作用每個(gè)螺栓接合面受到摩擦力 fft3ssffk fk ffz20022 50ssftsikfk tfk frmax73sfffftk ffff螺栓螺栓1處接合面間所受摩擦力最大：處接合面間所受摩擦力最大： max333 4934 0.12211777 1.2fossff ffnkk機(jī)械設(shè)

3、計(jì)期中大題2、一托架的邊板與相鄰機(jī)架用、一托架的邊板與相鄰機(jī)架用4個(gè)均布的普通螺栓連接，螺栓均布直徑個(gè)均布的普通螺栓連接，螺栓均布直徑為為200mm。托架所受載荷如圖所示，邊板與機(jī)架接合面間摩擦系數(shù)。托架所受載荷如圖所示，邊板與機(jī)架接合面間摩擦系數(shù)f=0.16，防滑系數(shù)防滑系數(shù)ks=1.2，螺栓的許用拉伸應(yīng)力，螺栓的許用拉伸應(yīng)力=280mpa，試計(jì)算螺栓的小徑，試計(jì)算螺栓的小徑d1。解：（解：（1）求螺栓所受的預(yù)緊力）求螺栓所受的預(yù)緊力 螺栓組受力分析如圖所示螺栓組受力分析如圖所示機(jī)械設(shè)計(jì)期中大題f=8kn t=8150=1200kn.mm螺栓螺栓3處接合面所受摩擦力最大：處接合面所受摩擦力最

4、大： 1.2 82.44 1sffk ffknzi1.2 12003.64 100sftk tfknzrmax2.43.66fffftfffknmax0637.50.16fffknf因因橫向載荷橫向載荷f 作用每個(gè)螺栓接合面受到摩擦力作用每個(gè)螺栓接合面受到摩擦力 fff因因轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩t作用每個(gè)螺栓接合面受到摩擦力作用每個(gè)螺栓接合面受到摩擦力 fft機(jī)械設(shè)計(jì)期中大題（2）計(jì)算螺栓小徑）計(jì)算螺栓小徑 mm893.1428014. 3375002 . 52 . 501fd機(jī)械設(shè)計(jì)期中大題3、已知一個(gè)托架的邊板用、已知一個(gè)托架的邊板用6個(gè)螺栓與相鄰的機(jī)架相連接。托個(gè)螺栓與相鄰的機(jī)架相連接。托架受一與邊板

5、螺栓組的垂直對(duì)稱軸線相平行、距離為架受一與邊板螺栓組的垂直對(duì)稱軸線相平行、距離為250mm、大、大小為小為60kn的載荷作用?，F(xiàn)有如圖所示的兩種螺栓布置形式，設(shè)的載荷作用?，F(xiàn)有如圖所示的兩種螺栓布置形式，設(shè)采用鉸制孔用螺栓連接，試問(wèn)哪一種布置形式所用的螺栓直徑較采用鉸制孔用螺栓連接，試問(wèn)哪一種布置形式所用的螺栓直徑較??？為什么？??？為什么？p102p102習(xí)題習(xí)題5-65-6（1）受力類型）受力類型：承受工作剪力的緊螺栓連接承受工作剪力的緊螺栓連接（2）將外載荷）將外載荷p向螺栓組中心簡(jiǎn)化向螺栓組中心簡(jiǎn)化(力的平移定理力的平移定理) 螺栓組受到的螺栓組受到的橫向載荷橫向載荷:p= 60kn 螺

6、栓組受到的螺栓組受到的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩:t =600000.25 = 15000 nm機(jī)械設(shè)計(jì)期中大題（3）螺栓的受力分析）螺栓的受力分析 a圖圖因橫向載荷因橫向載荷作用單個(gè)螺栓受到工作剪力作用單個(gè)螺栓受到工作剪力 fip= p/6=10kn a圖圖因轉(zhuǎn)矩作用因轉(zhuǎn)矩作用單個(gè)螺栓受到工作剪力單個(gè)螺栓受到工作剪力 fit=t/6r=20kn 由圖可知由圖可知螺栓螺栓1所受的工作剪力最大所受的工作剪力最大 fmax=f1p+f1t=30knptkn4 .24612max6t4t3t1tiirtrffffb圖圖因橫向載荷因橫向載荷作用單個(gè)螺栓受到工作剪力作用單個(gè)螺栓受到工作剪力 ：fip= p/6=10knb

7、圖圖因轉(zhuǎn)矩因轉(zhuǎn)矩作用螺栓作用螺栓1、3、4、6受到工作剪力最大且相等受到工作剪力最大且相等：由此可知由此可知a圖中螺栓受到的最大圖中螺栓受到的最大工作剪力小于工作剪力小于b圖中螺栓受到圖中螺栓受到的最大工作剪力，故采用的最大工作剪力，故采用a圖的布置形式所用的螺栓直徑較小圖的布置形式所用的螺栓直徑較小22max3p3t33+2cos33.6knptffff f由圖可知由圖可知螺栓螺栓3、4所受的所受的工作剪力最大工作剪力最大 (=30)作業(yè)：作業(yè)：p機(jī)械設(shè)計(jì)期中大題p102 p102 習(xí)題習(xí)題5-55-54、圖示兩塊邊板和一塊承重板焊成的龍門起重機(jī)導(dǎo)軌托架。、圖示兩塊邊板和一塊承重板焊成的龍門

8、起重機(jī)導(dǎo)軌托架。兩塊邊板各用兩塊邊板各用4個(gè)螺栓與立柱相連接，托架所承受的最大載荷為個(gè)螺栓與立柱相連接，托架所承受的最大載荷為20kn，載荷有較大的變動(dòng)。已知，載荷有較大的變動(dòng)。已知f=0.16，ks=1.11.3。試問(wèn)此螺栓。試問(wèn)此螺栓連接采用普通螺栓連接還是鉸制孔用螺栓連接為宜，為什么？連接采用普通螺栓連接還是鉸制孔用螺栓連接為宜，為什么？普通螺栓連接所受的預(yù)緊力普通螺栓連接所受的預(yù)緊力鉸制孔用螺栓連接所受的工作剪力鉸制孔用螺栓連接所受的工作剪力? ?（1 1）將外載荷）將外載荷p p向螺栓組中心向螺栓組中心簡(jiǎn)化簡(jiǎn)化 螺栓組受到的橫向載荷：螺栓組受到的橫向載荷：p= 20000n 螺栓組受

9、到的轉(zhuǎn)矩：螺栓組受到的轉(zhuǎn)矩：t =20000300 = 6000000nmm機(jī)械設(shè)計(jì)期中大題（2）鉸制孔用鉸制孔用螺栓連接的受力分析螺栓連接的受力分析 橫向載荷作用每個(gè)螺栓受到的橫向力橫向載荷作用每個(gè)螺栓受到的橫向力 fip=p/8=2500n 轉(zhuǎn)矩作用每個(gè)螺栓受到的橫向力轉(zhuǎn)矩作用每個(gè)螺栓受到的橫向力 fit=t/8r7071n 由圖可知由圖可知螺栓螺栓1、2所受的橫向載荷最大所受的橫向載荷最大=4522max11p1t1p1t2cos9014nfffff f機(jī)械設(shè)計(jì)期中大題（3 3）普通螺栓普通螺栓連接受力分析連接受力分析 橫向載荷作用每個(gè)螺栓接合面受到摩擦力橫向載荷作用每個(gè)螺栓接合面受到摩

10、擦力 ffipksp/8=1.22500=3000n 轉(zhuǎn)矩作用每個(gè)螺栓接合面受到摩擦力轉(zhuǎn)矩作用每個(gè)螺栓接合面受到摩擦力 ffitkst/8r1.27071=8485n 由圖可知，由圖可知，螺栓螺栓1、2處接合面間所受摩擦力最大：處接合面間所受摩擦力最大： 22max11p1t1p1t2cos10816nffffffffffff=45螺栓螺栓1受到的受到的預(yù)緊力預(yù)緊力： f01=ff1/f=67600n機(jī)械設(shè)計(jì)期中大題由此可知，普通螺栓連接所受的預(yù)緊力由此可知，普通螺栓連接所受的預(yù)緊力f01大于鉸制孔用大于鉸制孔用螺栓連接所受的工作剪力螺栓連接所受的工作剪力 ，故用鉸制孔用螺栓連接為宜，故用鉸制

11、孔用螺栓連接為宜. f01機(jī)械設(shè)計(jì)期中大題5、在一直徑、在一直徑d=80的軸端，安裝一鋼制直齒圓柱齒輪，如圖所示，輪轂的軸端，安裝一鋼制直齒圓柱齒輪，如圖所示，輪轂的寬度的寬度l=120mm，工作時(shí)有輕微沖擊。試確定平鍵連接的尺寸，并校核其，工作時(shí)有輕微沖擊。試確定平鍵連接的尺寸，并校核其擠壓強(qiáng)度。擠壓強(qiáng)度。（1）選擇鍵的類型）選擇鍵的類型 由圖可知選擇由圖可知選擇a型平鍵型平鍵（2）確定鍵的截面尺寸）確定鍵的截面尺寸 根據(jù)軸徑由根據(jù)軸徑由表表5-6查得鍵寬查得鍵寬b=22mm，鍵高，鍵高h(yuǎn)=14mm（3）確定鍵的長(zhǎng)度）確定鍵的長(zhǎng)度 軸頭長(zhǎng)度軸頭長(zhǎng)度=輪轂寬輪轂寬度度l（23）mm，取軸頭長(zhǎng)度

12、，取軸頭長(zhǎng)度= 118mm 鍵的長(zhǎng)度鍵的長(zhǎng)度l=軸頭長(zhǎng)度（軸頭長(zhǎng)度（510）mm，且為標(biāo)準(zhǔn)值，且為標(biāo)準(zhǔn)值 由由表表5-6查得鍵的長(zhǎng)度查得鍵的長(zhǎng)度l=110mm（4）鍵的標(biāo)記）鍵的標(biāo)記 鍵的標(biāo)記為：鍵的標(biāo)記為： gb/t1096 鍵鍵 2214110（5）校核鍵的強(qiáng)度校核鍵的強(qiáng)度 鍵的工作長(zhǎng)度鍵的工作長(zhǎng)度l=lb=11022=88mm 根據(jù)齒輪材料為鋼，載荷有輕微沖擊，由根據(jù)齒輪材料為鋼，載荷有輕微沖擊，由表表5-7查得許用擠壓應(yīng)力查得許用擠壓應(yīng)力p=110mpa，則則其擠壓強(qiáng)度其擠壓強(qiáng)度3p4104 1000 100040.6mpa80 14 88ptdhl滿足擠壓強(qiáng)度滿足擠壓強(qiáng)度機(jī)械設(shè)計(jì)期中

13、大題【題題8-2】6、v帶傳動(dòng)傳遞的功率帶傳動(dòng)傳遞的功率p=7.5kw，帶速，帶速v=10m/s，緊邊拉力是松邊拉力，緊邊拉力是松邊拉力的兩倍，即的兩倍，即f1=2f2，試求緊邊拉力，試求緊邊拉力f1、有效拉力、有效拉力fe和初拉力和初拉力f0。（1）求有效拉力）求有效拉力 fe=1000p/v=10007.5/10=750n（2）求緊邊拉力）求緊邊拉力 由由fe=f1f2和和f1=2f2 得得 f1=2fe=2750=1500n（3）求初拉力）求初拉力 由由f0=(f1+ f2)/2=（1500+750）/2=1125n機(jī)械設(shè)計(jì)期中大題7、如圖所示為帶傳動(dòng)簡(jiǎn)圖。輪、如圖所示為帶傳動(dòng)簡(jiǎn)圖。輪

14、1為主動(dòng)輪。試問(wèn)：為主動(dòng)輪。試問(wèn)：(1) 帶傳動(dòng)的主要失效形式帶傳動(dòng)的主要失效形式有哪些？說(shuō)明設(shè)計(jì)準(zhǔn)則；有哪些？說(shuō)明設(shè)計(jì)準(zhǔn)則；(2) 帶傳動(dòng)工作時(shí)為什么出現(xiàn)彈性滑動(dòng)現(xiàn)象？這種滑帶傳動(dòng)工作時(shí)為什么出現(xiàn)彈性滑動(dòng)現(xiàn)象？這種滑動(dòng)是否可以避免？動(dòng)是否可以避免？ (3) 帶傳動(dòng)工作時(shí)，帶處于圖中哪一點(diǎn)應(yīng)力最大？最大應(yīng)力帶傳動(dòng)工作時(shí)，帶處于圖中哪一點(diǎn)應(yīng)力最大？最大應(yīng)力 max= ？答：（答：（1 ）過(guò)載打滑、帶的疲勞破壞。帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是：在保證帶傳動(dòng)不打滑的條）過(guò)載打滑、帶的疲勞破壞。帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是：在保證帶傳動(dòng)不打滑的條件下，使帶具有一定的疲勞強(qiáng)度和壽命。件下，使帶具有一定的疲勞強(qiáng)度和壽命。 （2

15、）帶的彈性和帶輪兩邊的拉力差。不可）帶的彈性和帶輪兩邊的拉力差。不可避免。避免。（3）a1處。處。 max= 1 +c+ b1機(jī)械設(shè)計(jì)期中大題8、如圖所示如圖所示v的帶傳動(dòng)，已知小輪為主動(dòng)，直徑的帶傳動(dòng)，已知小輪為主動(dòng)，直徑dd1=100mm，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速n1= 1460r/min。請(qǐng)完成以下內(nèi)容：（請(qǐng)完成以下內(nèi)容：（1）標(biāo)出兩輪合理的轉(zhuǎn)動(dòng)方向；（）標(biāo)出兩輪合理的轉(zhuǎn)動(dòng)方向；（2）標(biāo)出兩輪的包角）標(biāo)出兩輪的包角1、2；（；（3）畫(huà)出畫(huà)出v帶與帶輪接觸處的彎曲應(yīng)力分布圖，并比較帶與帶輪接觸處的彎曲應(yīng)力分布圖，并比較b1與與b2的大小的大小?（4）載荷過(guò)大時(shí)，）載荷過(guò)大時(shí)，打滑首先出現(xiàn)在大帶輪處還是小

16、帶輪處？為什么？（打滑首先出現(xiàn)在大帶輪處還是小帶輪處？為什么？（5）驗(yàn)算）驗(yàn)算v帶的圓周速度是否合理？帶的圓周速度是否合理？并說(shuō)明判斷理由。并說(shuō)明判斷理由。機(jī)械設(shè)計(jì)期中大題（3）v帶與帶輪接觸處的彎曲應(yīng)力分布如圖所示，帶與帶輪接觸處的彎曲應(yīng)力分布如圖所示，b1b2（4）載荷過(guò)大時(shí)，打滑首先出現(xiàn)在小帶輪處。由于小帶輪上的包角）載荷過(guò)大時(shí)，打滑首先出現(xiàn)在小帶輪處。由于小帶輪上的包角小于大帶輪上的包角，因此小帶輪上的總摩擦力相應(yīng)地小于大帶輪上小于大帶輪上的包角，因此小帶輪上的總摩擦力相應(yīng)地小于大帶輪上的總摩擦力，故打滑首先出現(xiàn)在小帶輪處的總摩擦力，故打滑首先出現(xiàn)在小帶輪處（2）兩輪的包角）兩輪的包角1、2如圖所示如圖所示解：（解：（1）兩輪的合理轉(zhuǎn)向）兩輪的合理轉(zhuǎn)向1、2如圖所示如圖所示帶速在帶速在525m/s范圍內(nèi)，帶速合適范圍內(nèi)，帶速合適（5）d1 13.14 100 14607.64m/s60 100060 1000d nvb1b2機(jī)械設(shè)計(jì)期中大題39、圖示為兩級(jí)斜齒輪傳動(dòng)，由電機(jī)帶動(dòng)的齒輪、圖示為兩級(jí)斜齒輪傳動(dòng)，由電機(jī)帶動(dòng)的齒輪1轉(zhuǎn)向及輪齒旋向轉(zhuǎn)向及輪齒旋向如圖所示。今欲使軸如圖所示。今欲使軸上傳動(dòng)件軸向力完全抵消，試確定：上傳動(dòng)件軸向力完全抵消，試確