(整理)機(jī)械設(shè)計課后練習(xí)

1、3-2已知材料的力學(xué)性能為(rs = 260MPa ,=170MPa ,廠0.2，試?yán)L制此材料的簡化的等壽命壽命曲線。解A(0,170)C(26 00)oq(T2 a1 -2 170 =283.33M Pa1 0.2得 DO83.33?,283.33?),即 D'(141.67,141.67)根據(jù)點A'(0,170) , C(260,0) , D'(141.67,141.67)按比例繪制該材料的極限應(yīng)力圖如下圖所示矚由于D/d=72/6L 16r/d=3/62=0+ 04壹釵材附表乳搔(1得劣榊2 4"査我林附Qxi.插值匕】*和9-2 31*3-4圓軸軸肩處

2、的尺寸為： D=72mm , d=62mm , r=3mm。如用題3-2中的材料，設(shè)其強(qiáng)度極限 a=420MPa , 精車，彎曲，險=1，試?yán)L制此零件的簡化等壽命疲勞曲線。解因2=里=12 ,匸=2 =0.067，查附表3-2，插值得a = 1.88，查附圖3-1得q托0.78，將 d 45d 45所查值代入公式，即k a = 1 qa ： a -1 =1 0.781.88 -1 =1.69查附圖3-2，得5= 0.75 ；按精車加工工藝，查附圖3-4,得滋=0.91，已知ft =1，則1.6911口 =2.35ft 0.75 0.911二 A®17% 35 )C(260,0 ,D勺

3、41.67,141 6% 35根據(jù)A 0,72.34 ,C 260,0 , D 141.67,60.29按比例繪出該零件的極限應(yīng)力線圖如下圖3-5如題3-4中危險截面上的平均應(yīng)力 ofn =20MPa，應(yīng)力幅oa = 20MPa ,試分別按r = Com = C ,求出該截面的計算安全系數(shù)Sca 。解(1) r C工作應(yīng)力點在疲勞強(qiáng)度區(qū)，根據(jù)變應(yīng)力的循環(huán)特性不變公式，其計算安全系數(shù)(X11702.35 300.2 20= 2.28(2) om =C工作應(yīng)力點在疲勞強(qiáng)度區(qū)，根據(jù)變應(yīng)力的平均應(yīng)力不變公式，其計算安全系數(shù)O1Ko-o 怖 170 2.35-0Z 20J o 陌2.3530 205-5

4、圖5-49是由兩塊邊板和一塊承重板焊接的龍門起重機(jī)導(dǎo)軌托架。兩塊邊板各用4個螺栓與立柱相連接，托架所承受的最大載荷為20kN，載荷有較大的變動。試問：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？Q215，若用M6X 40鉸孔用螺栓連接，已知螺栓機(jī)械性能等級為8.8，校核螺栓精品文檔 連接強(qiáng)度。解采用鉸制孔用螺栓連接為宜因為托架所受的載荷有較大變動，鉸制孔用螺栓連接能精確固定被連接件的相對位置，并能承受橫 向載荷，增強(qiáng)連接的可靠性和緊密性，以防止受載后被連接件間出現(xiàn)縫隙或發(fā)生相對滑移，而普通螺栓連 接靠結(jié)合面產(chǎn)生的摩擦力矩來抵抗轉(zhuǎn)矩，連接不牢靠。(1)確定M6 X 40的許用切應(yīng)

5、力.由螺栓材料Q215,性能等級8.8，查表5-8，可知切=640MPa，查表5-10，可知S =3.55.0QslS 血86 128MPa%二 = 640 = 426.67M PaSp1.5(2 )螺栓組受到剪力F和力矩(T = FL ),設(shè)剪力F分在各個螺栓上的力為 Fi，轉(zhuǎn)矩T分在各個螺栓上的分力為Fj，各螺栓軸線到螺栓組對稱中心的距離為1502 cos45=75 ： 2mmFiFj8FL120 =2.5kN8 20 300 108r3 =5 2kN8 75、2 10由圖可知，螺栓最大受力Fmax fFj2 Fj2 2FiFj cos 92.52 - (5 2)2 2 2.5 5 2 c

6、os45 -9.015kNmax39.015 10二 2do4匸 6 10“4= 319F max9.015 1036 10 11.4 10”= 131.8 ：勺故M6X 40的剪切強(qiáng)度不滿足要求，不可靠。5-6已知一個托架的邊板用 6個螺栓與相鄰的機(jī)架相連接。托架受一與邊板螺栓組的垂直對稱軸線相平行、 距離為250mm、大小為60kN的載荷作用?，F(xiàn)有如圖5-50所示的兩種螺栓布置形式，設(shè)采用鉸制孔用螺栓連接，試問哪一種布置形式所用的螺栓直徑最?。繛槭裁?？解螺栓組受到剪力F和轉(zhuǎn)矩，設(shè)剪力F分在各個螺栓上的力為 Fi，轉(zhuǎn)矩T分在各個螺栓上的分力為Fj(a)中各螺栓軸線到螺栓組中心的距離為r，即r

7、=125mmR = 1 F = 160 二 10kN6 6FjFL6r6025010612510二 20kN由（a）圖可知，最左的螺栓受力最大Fmax二Fi Fj =10 20 = 30kN（b）方案中F-F =- 60 =10kN6 6Fjmax_ Mr max二-6ri2i 460x250x10 貳FLr max6ri2i 41252 10I +4x< 2丿="12522 丄= 24.39kNX10,由（b）圖可知，螺栓受力最大為max=F； Fj2 2Fi Fj cos 0 =.102(24.39)2 2 10 24.39= 33.63kN.由 d0 -4Fmax可知采用

8、（a）布置形式所用的螺栓直徑較小5-8兩塊金屬板用兩個 M12的普通螺栓聯(lián)接。若接合面的摩擦系數(shù)f=0.3,螺栓預(yù)緊力控制在其屈服極限的70%。螺栓用性能等級為 4.8的中碳鋼制造，求此聯(lián)接所能傳遞的橫向載荷。解 螺栓數(shù)目為么接合面數(shù)為1.取防滑系數(shù)為Ks=L2,性能等級為4飛的碳鋼巧二320腫4則螺柱所需預(yù)緊力m為昭 5得岀F <5 = 112x06y1 瓦5-9受軸向載荷的緊螺栓聯(lián)接，被聯(lián)接鋼板間采用橡膠墊片。已知螺栓預(yù)緊力Fo=15000N,當(dāng)受軸向工作載荷F = 10 000N時，求螺栓所受的總拉力及被聯(lián)接件之間的殘余預(yù)緊力。解 采用愎塑片密封”取蛭柱的相對刖度- = 09,由教

9、材公式（378）.y柱的總拉力*兔=R + 一 F = 24000AT-U由教材公式（5* 15）»殘余預(yù)緊力為* Fl±F2=14000N-8-2 V帶傳動傳遞效率 P =7.5kW，帶速 v 10m s，緊邊拉力是松邊拉力的兩倍，即F F2，試求緊邊拉力F1、有效拉力Fe和初拉力F。Fe v10001000P1000 7.510= 75NFe = F, _F2且F, =2F2.Fi =2Fe =2 7 50=1 500 NF, =F。F2Fe7 5 0.F01 50 01 1 25 N2 28-3解 dn = 639査教材圖8-夕取如迓教材?<83<取Ld=

10、4500mm由,2 (片*用£&査鞍材衣8*5c蔣PZ 91KW.fi &-5d得血島網(wǎng)59kw喪表86得KA=1丈杳袞8-8得KaO販晝養(yǎng)3-10得心P3所P=8 85KM10-1試分析圖10-47所示的齒輪傳動各齒輪所受的力(用受力圖表示各力的作用位置及方向)(a)解受力圖如下圖：(IQ)3)TF1財%訐輪宙抗育疲勞強(qiáng)度的描施育*增大齒根過渡圓角半徑.消除加工刀痕，可降 低齒根應(yīng)力乘0;增人軸和支承的則度*可減小齒面同部受找；采取合適的熱處 皿方注他輪世部具冇足夠的韌性；在齒根部進(jìn)行噴丸、潘床令表而強(qiáng)度，降低齒 輪表啲粗糙度，齒輪采用1E變位辱。齒面抗點蝕能力的描

11、施有：提高齒面硬度：降低表面粗糙度：增人潤滑油 ；提高加匸'&裝粘度以減小動轂荷:在許可范觀內(nèi)采用較大變位系數(shù)正 可增天離倫傳同的綜合曲率半牲10-6設(shè)計銃床中的一對圓柱齒輪傳動，已知R =7.5kW,n! =1450r/min,乙= 26,Z2 = 54 , 壽命Lh =12000h，小齒輪相對其軸的支承為不對稱布置，并畫出大齒輪的機(jī)構(gòu)圖。解(1)選擇齒輪類型、精度等級、材料 選用直齒圓柱齒輪傳動。7 級精度(GB10095-88)。 銃床為一般機(jī)器，速度不高，故選用 材料選擇。由表10-1選擇小齒輪材料為 40Cr (調(diào)質(zhì))，硬度為280HBS大齒輪材料為45剛(調(diào)質(zhì))，硬

12、度為240HBS二者材料硬度差為 40HBS(2)按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計1)確定公式中的各計算值試選載荷系數(shù) Kt =1.5 計算小齒輪傳遞的力矩95.5 105R95.5 105 7.51450= 49397N mm小齒輪作不對稱布置，查表10-7，選取 d =1.01 由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù) Ze =189.8MPa2 由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限Mimi =600MPa ；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限審lim2二550MPa 。 齒數(shù)比聖=2.08z,26 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)9N =60n 1jLh =60 1450 1 12000 =1.044 10N2 =

13、吐=1.044 10 =0.502 109 u 2.08由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)Khn1 =0.98, Khn2 =0 計算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%，安全系數(shù)S =1K HN1 °H lim1S0.98 6001= 588MPaK HN 2 °H lim 2S1.03 5501= 566.5M Pa2）計算計算小齒輪分度圓直徑d1t，代入OH】中較小值d1t - 2.323計算圓周速度二 2.323<d 1t21竺49397汽迪 J整=53.577mm2.081566.5 丿3.14 53.577 1450V 60 100060 1 000=4.0 6

14、 6n s 計算尺寬bb = dd1t =1 53.577 =53.577 mm 計算尺寬與齒高之比mtd1t53.577Z126二 2.061mmh = 2.25mt = 2.25 2.061 = 4.636mm53.5774.636= 11.56 計算載荷系數(shù)根據(jù) v 4.066m s, 7級精度，查圖10-8得動載荷系數(shù) Kv =1.2直齒輪，Kh：.二心=1由表10-2查得使用系數(shù)Ka =1.25由表10-4用插值法查得Kh廠1.420故載荷系數(shù)K 二 KaKvKh-.Kh= 1.25 1.2 1 1.420 =2.13K由=11.56 , Kh 廠 1.420，查圖 10-13 得

15、心 廠 1.37 h按實際的載荷系數(shù)校正所算的分度圓直徑d1®577 3 名3 如2計算模數(shù)mm 旦二洱=2.32mm z126取 m = 2.5幾何尺寸計算分度圓直徑：d1 =口乙=2.5 26 = 65mmd2 二 mz2 =2.5 54 = 135mm出、曲d<d2 65 +135 “c中心距：a -100mm2 2確定尺寬：八 2Ku +1 Z2.5Ze_ h 2” _f r Id1 u I L%丿f22 漢2.13漢493972.08 + 1 7 12.5 漢 189.8 : 一=2漢漢 I =51.74mm6522.08< 566.5 丿圓整后取2 = 52m

16、m, i =57mm。opE500MPa ；大齒輪的彎曲疲勞(3) 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限強(qiáng)度極限02 =380MPa。由圖10-18取彎曲疲勞壽命 KFNi =°.89,KFn2 =°.93。 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S = 1.40.89 5001.4= 317.86M PaKFN 2 °Fe2S0.93 5001.4252.43M Pa 計算載荷系數(shù)K =KaK、Kf-Kf，1.25 1.2 1 1.37 =2.055 查取齒形系數(shù)及應(yīng)力校正系數(shù)由表 10-5 查得 Yf =2.6Yf =2.3041

17、a2Ysa1 =1.595YSa2 =1.712 校核彎曲強(qiáng)度根據(jù)彎曲強(qiáng)度條件公式2KT1bd1mYFaYSa< 斥1進(jìn)行校核2KT1bd1mYFa1YSa12 2°55 493972.6 1.595 =99.64M Pa 瞎 152 65 2.52KT1bd1mYFa2YSa22 2.055 4939752 65 2.52.3 1.712 =94.61M Pa所以滿足彎曲強(qiáng)度，所選參數(shù)合適。13-1試說明下列各軸承的內(nèi)徑有多大？哪個軸承公差等級最高？哪個允許的極限轉(zhuǎn)速最 高？哪個承受徑向載荷能力最高？哪個不能承受徑向載荷？N307/P462073020751301解N307/

18、P4、6207、30207的內(nèi)徑均為 35mm , 51301的內(nèi)徑為 5mm ; N307/P4的公差等 級最高；6207承受徑向載荷能力最高；N307/P4不能承受徑向載荷。13-5根據(jù)工作條件，決定在軸的兩端用a 25的兩個角接觸球軸承，如圖13-13b所示正裝。軸頸直徑d =35mm，工作中有中等沖擊，轉(zhuǎn)速n =1800廠min，已知兩軸承的徑向載荷分別為Fn =3390N , F2 =3390N，外加軸向載荷Fae =870N，作用方向指向軸承1，試確定其工作壽命。解(1)求兩軸承的計算軸向力Fa1和Fa2對于 a25的角接觸球軸承，按表13-7,軸承派生軸向力Fd =0.68Fr, e = 0.68.Fdi =0.68Fr1 =0.68 3390 = 2305.2NFd2 =0.68斤2 =0.68 1040 =707.2N兩軸計算軸向力Fa1 二 max 7Fd1, Fae Fd2 / 二 max 2305.2,870+707