機(jī)械零件強(qiáng)度

1、第一篇總論第三章機(jī)械零件的強(qiáng)度3-1某材料的對稱循環(huán)彎曲疲勞極限b-i=180MPa取循環(huán)基數(shù) N)=5x106, m=9,試求循環(huán)次數(shù)N分別為7000, 2500, 620000次是時的有限壽命彎曲疲勞極限。3-2已知材料的力學(xué)性能為(T s=260MPa b-i=170MPa%=0.2,試?yán)L制此材料的簡化極限應(yīng)力線圖(參看圖 3-3中的A' D' G C)。3-3 一圓軸的軸肩尺寸為： D=72mmd=62mm r=3mm=材料為40CrNi ,其強(qiáng)度極限B=900MPa 屈服極限bS=750MPa試計算軸肩的彎曲有效應(yīng)力集中系數(shù)k，o3-4圓軸軸肩處的尺寸為： D=54m

2、m d=45mm r=3mm如用題3-2中的材料，設(shè)其強(qiáng)度極限 (rB=420MPa試?yán)L制此零件的簡化極限應(yīng)力線圖。3-5如題3-4中危險截面上的平均應(yīng)力(rn=20MPa,應(yīng)力幅(ra=900MPa試分另按：a) r=C;b) (T m=C,求出該截面的方f算安全系數(shù)Scao第二篇聯(lián)接第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動5-1分析比較普通螺紋、 管螺紋、梯形螺紋和鋸齒形螺紋的特點，各舉一例說明它們的應(yīng)用。5-2將承受軸向變載荷的聯(lián)接螺栓的光桿部分做得細(xì)些有什么好處？5-3分析活塞式空氣壓縮機(jī)氣缸蓋聯(lián)接螺栓在工作時的受力變化情況，它的最大應(yīng)力，最小應(yīng)力如何得出？當(dāng)氣缸內(nèi)的最高壓力提高時，它的最大應(yīng)力、最

3、小應(yīng)力將如何變化？5-4圖5-49所示的底板螺栓組聯(lián)接受外力Fg的作用。外力F工作用在包含x軸并垂直于底板接合面的平面內(nèi)。試分析底板螺栓組的受力情況，并判斷哪個螺栓受力最大？保證聯(lián)接安全工作的必要條件有哪些？5-5圖5-50是由兩塊邊板和一塊承重板焊成的龍門起重機(jī)導(dǎo)軌托架。兩塊邊板各用4個螺栓與立柱相聯(lián)接，托架所承受的最大載荷為20kN,載荷有較大的變動。試問：此螺栓聯(lián)接采用普通螺栓聯(lián)接還是校制孔用螺栓聯(lián)接為宜？為什么？5-6已知一個托架的邊板用 6個螺栓與相鄰的機(jī)架相聯(lián)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5-51所示的兩種螺栓布

4、置型式，設(shè)采用鍍制孔用螺栓聯(lián)接，試問哪一種布置型式所用的螺栓直徑較?。繛槭裁?？圖5-51掘樣的兩種布簟型式5-7圖5-52所示為一拉桿螺栓聯(lián)接。已知拉桿所受的載荷F=56kN ,載荷穩(wěn)定，拉桿材料為Q235鋼，試設(shè)計此聯(lián)接。OS 5-52拉桿螺蚊聯(lián)接5-8兩塊金屬板用兩個 M12的普通螺栓聯(lián)接。若結(jié)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。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=10000N時，求螺栓所受的總拉力及被聯(lián)接件之間的殘余

5、預(yù)緊力。5-10圖5-24所示為一汽缸蓋螺栓組聯(lián)接。已知汽缸內(nèi)的工作壓力 p=01Mpa ,缸蓋與缸體均為鋼制，直徑 D=350mm, D2=250mm ,上下凸緣厚均為 25mm ,試設(shè)計此聯(lián)接。5-11設(shè)計簡單千斤頂（參見圖5-41）的螺栓和螺母的主要尺寸。起重量為40000N ,起重高度為200mm,材料自選。第六章 鍵、花鍵、無鍵聯(lián)接和銷聯(lián)接6-1為什么采用兩個平鍵時，一般布置在沿周向相隔180的位置；采用兩個楔鍵時，相隔90-120 口；而采用兩個半圓鍵時，卻布置在軸的同一母線上？6-2脹套串聯(lián)使用時，為何要引入額定載荷系數(shù)m?為什么Z1型脹套和Z2型脹套的額定載荷系有明顯的差別？6

6、-3在一直徑d=80mm的軸端，安裝一鋼制直齒圓柱齒輪（圖6-26）,輪轂寬度L' =1.5d,工作時有輕微沖擊。試確定平鍵聯(lián)接的尺寸，并計算其允許傳遞的最大轉(zhuǎn)矩。軸端鍵聯(lián)接設(shè)計圉E-27璘聯(lián)接設(shè)計6-4圖6-27所示的凸緣半聯(lián)軸器及圓柱齒輪，分別用鍵與聯(lián)軸器的低速軸相聯(lián)接。試選擇兩處鍵的類型及尺寸，并校核其聯(lián)接強(qiáng)度。已知：軸的材料為45鋼，傳遞的轉(zhuǎn)矩T=1000N m, 齒輪用鍛鋼制成，半聯(lián)軸器用灰鑄鐵制成，工作時有輕微沖擊。6-5圖6-28所示的灰鑄鐵 V帶輪，安裝在直徑d=45mm,帶輪的基準(zhǔn)直徑 dd=250mm,工作 時的有效拉力F=2 kN,輪轂寬度L' =65mm

7、,工作時有輕微振動。設(shè)采用鉤頭楔鍵聯(lián)接， 試選擇該楔鍵的尺寸，并校核聯(lián)接的強(qiáng)度。圖6-胡 楔做聯(lián)接設(shè)計圖6加 花誣聯(lián)接設(shè)計6-6圖6-29所示為變速箱中的雙聯(lián)滑移齒輪，傳遞的額定功率P=4kW,轉(zhuǎn)速n=250r/min。齒輪在空載下移動，工作情況良好。試選擇花鍵類型和尺寸，并校核聯(lián)接的強(qiáng)度。6-7圖6-30所示為套筒式聯(lián)軸器， 分別用平鍵及半圓鍵與兩軸相聯(lián)接。已知：軸徑d=38mm,聯(lián)軸器材料為灰鑄鐵，外徑D=90mm。試分別計算兩種聯(lián)接允許傳遞的轉(zhuǎn)矩，并比較其優(yōu)缺點。圖6-30平鍵聯(lián)接與半健聯(lián)接對比第七章 釧接、焊接、較接和過盈聯(lián)接7-1現(xiàn)有圖7-26所示的焊接接頭，被焊件材料均為 Q235

8、鋼，b=170mm , b=80mm ,岸12mm , 承受靜載荷F=0.4MN ,設(shè)采用E4303號焊條手工焊接，試校核該接頭的強(qiáng)度。60圖7-%單蓋板對接倬接接頭圖7-27組合蝸粒7-2上題的接頭如承受變載荷Fmax=0.4MN , Fmin=0.2MN ,其它條件不變，接頭強(qiáng)度能否滿足要求？7-3試設(shè)at圖7-10所示的不對稱側(cè)面角焊縫，已知被焊件材料均為Q235鋼，角鋼尺寸為100x100x10 （單位為 mm,截面形心c到兩邊外側(cè)的距離 z0=a=28.4mm,用E4303號焊條手 工焊接，焊縫腰長 k=c=10mm靜載荷F=0.35MN7-4現(xiàn)有45鋼制的實心軸與套筒采用過盈聯(lián)接，

9、軸徑 d=80mm套筒外徑d2=120mm配合長 度l=80mm,材料的屈服極限 bS=360MPa配合面上的摩擦系數(shù) f=0.085 ,軸與孔配合表面的 粗糙度分別為1.6及3.2,傳遞的轉(zhuǎn)矩T=1600Nm試設(shè)計此過盈聯(lián)接。7-5圖7-27所示的鑄錫磷青銅蝸輪輪圈與鑄鐵輪芯采用過盈聯(lián)接，所選用的標(biāo)準(zhǔn)配合為 H8/t7 ,配合表面粗糙度均為3.2 ,設(shè)聯(lián)接零件本身的強(qiáng)度足夠，試求此聯(lián)接允許傳遞的最大轉(zhuǎn)矩（摩擦系數(shù)f=0.10 ）。第三篇機(jī)械傳動第八章 帶傳動8-1 V帶傳動的n=1450r/MIN ,帶與帶輪的當(dāng)量摩擦系數(shù)fv=0.51 ,包角8=180 口，預(yù)緊力Fo=360N。試問：（1

10、）該傳動所能傳遞的最大有效拉力為多少？ （2）若dd1=100mm ,其傳遞的最大轉(zhuǎn)矩為多少？ （ 3）若傳動效率為0.95,彈性滑動忽略不計，從動輪輸出功率為若 干？8-2 V帶傳動傳遞的功率 P=7.5kW ,帶速v=10m/s,緊邊拉力是松邊拉力的兩倍，即Fi=2F2,試求緊邊拉力Fi、有效拉力Fe和預(yù)緊力F0O8-3 已知一窄 V 帶傳動的 n1=1450r/min , n2=400r/min , dd1=180mm ,中心距 a=1600mm,窄 V帶為SPA型，根數(shù)z=2,工作時有振動，一天運轉(zhuǎn)16h （即兩班制），試求帶能傳遞的功率。8-4有一帶式輸送裝置， 其異步電動機(jī)與齒輪減

11、速器之間用普通V帶傳動，電動機(jī)功率P=7kW,轉(zhuǎn)速n1=960r/min ,減速器輸入軸的轉(zhuǎn)速n2=330r/min ,允許誤差為±5%,運輸裝置工作時有輕度沖擊，兩班制工作，試設(shè)計此帶傳動。第九章 鏈傳動9-1如圖9-17所示鏈傳動的布置形式，小鏈輪為主動輪，中心距 a= （3050） p。它在圖a、圖 9-179-2某鏈傳動傳遞的功率P=1 kW ,主動鏈輪轉(zhuǎn)速 n=48r/min ,從動鏈輪轉(zhuǎn)速 n2=14r/min ,載荷平穩(wěn)，定期人工潤滑，試設(shè)計此鏈傳動。9-3已知主動鏈輪轉(zhuǎn)速 n1=850r/min ,齒數(shù)zi=21 ,從動鏈輪齒數(shù) Z2=99,中心距a=900mm,滾子

12、鏈極限拉伸載荷為 55.6kN ,工作情況系數(shù) Ka=1，試求鏈條所能傳遞的功率。9-4選擇并驗算一輸送裝置用的傳動鏈。已知鏈傳動傳遞的功率P=7.5kW,主動鏈輪的轉(zhuǎn)速ni=960r/min ,傳動比i=3 ,工作情況系數(shù) Ka=1.5 ,中心距aw 650mm（可以調(diào)節(jié)）。第十章齒輪傳動10-1試分析圖10-47所示的齒輪傳動各齒輪所受的力（用受力圖表示出各力的作用位置及 方向）。主動圖1Q-47齒輪傳動力分析10-2如圖10-48所示的齒輪傳動,齒輪 A、B和C的材料都是中碳鋼調(diào)質(zhì)，其硬度：齒輪A為240HBs ,齒輪B為260HBs ,齒輪 C為220HBs ,試確定齒輪 B的許用接觸

13、應(yīng)力可 和許用彎曲應(yīng)力bF。假定：（1）齒輪B為“惰輪”（中間輪），齒輪A為主動輪，齒輪 C為從動輪，設(shè)Kfn= Khn=1;（2）齒輪B為主動輪，齒輪 A和齒輪C均為從動輪，設(shè) Kfn= Khn=1;10-4齒輪的精度等級與齒輪的選材及熱處理方法有什么關(guān)系？10-5要提高齒輪的抗彎疲勞強(qiáng)度和齒面抗點蝕能力有哪些可能的措施10-6設(shè)計銃床中的一對圓柱齒輪傳動，已知Pi=7.5kW, ni=1450r/min , zi=26, Z2=54,壽命Lh=12000h,小齒輪相對其軸的支承為不對稱布置，并畫出大齒輪的結(jié)構(gòu)圖。10-7某齒輪減速器的斜齒圓柱齒輪傳動，已知ni=750r/min ,兩輪的齒

14、數(shù)為 zi=24, Z2=108,3=9o22' , mn=6mm , b=160mm , 8級精度，小齒輪材料為 38SiMnMo （調(diào)質(zhì)），大齒輪材 料為45鋼（調(diào)質(zhì)），壽命20年（設(shè)每年300工作日），每日兩班制，小齒輪相對其軸的支承 為對稱布置，試計算該齒輪傳動所能傳遞的功率。10-8設(shè)計小型航空發(fā)動機(jī)中的一對斜齒圓柱齒輪傳動，已知 Pi=130kW, ni=11640r/min , zi=23, Z2=73,壽命Lh=100h,小齒輪作懸臂布置，使用系數(shù)Ka=1.25。10-9設(shè)計用于螺旋輸送機(jī)的閉式直齒錐齒輪傳動，軸夾角匯=90。，傳遞功率Pi=1.8kW,轉(zhuǎn)速ni=250

15、r/min ,齒數(shù)比u=2.3,兩班制工作，壽命10年（每年按300天計算），小齒輪作懸臂布置。蝸桿傳動11-1試分析圖11-26所示蝸桿傳動中各軸的回轉(zhuǎn)方向蝸輪輪齒的螺旋方向及蝸桿、蝸輪所受各力的作用位置及方向。j一V精傳前門一蝸桿期檢索速器;3蛾傳動.*一般條（用于拉電爐內(nèi)料盤）Q-電動機(jī)國11-27加熱爐技料機(jī)傳動簡圖11-2圖11-27所示為熱處理車間所用的可控氣氛加熱爐拉料機(jī)傳動簡圖。已知：蝸輪傳遞 的轉(zhuǎn)矩T2=405 N m,蝸桿減速器的傳動比112=20,蝸桿轉(zhuǎn)速n=480r/min ,傳動較平穩(wěn)，沖擊不大。工作時間為每天 8h,要求工作壽命為 5年（每年按300工作日計），試設(shè)

16、計該蝸桿 傳動。11-3設(shè)計用于帶式輸送機(jī)的普通圓柱蝸桿傳動，傳遞功率P1=5.0kW, n1=960r/min，傳動比i=23,由電動機(jī)驅(qū)動，載荷平穩(wěn)。蝸桿材料為20Cr,滲碳淬火，硬度58HRC。蝸輪材料為ZCuSn10P1,金屬模鑄造。蝸桿減速器每日工作 8h,要求工作壽命為 7年（每年按300 工作日計）。11-4設(shè)計一起重設(shè)備用的蝸桿傳動，載荷有中等沖擊，蝸桿軸由電動機(jī)驅(qū)動，傳遞的額定功率P=10.3kW , n1=1460r/min , n2=120r/min間歇工作，平均約為每日2h,要求工作壽命為 10年（每年按 300工作日計）。11-5試設(shè)計輕紡機(jī)械中的一單級蝸桿減速器，傳

17、遞功率P=8.5kW,主動軸轉(zhuǎn)速n1=1460r/min ,傳動比i=20,工作載荷穩(wěn)定，單向工作，長期連續(xù)運轉(zhuǎn)，潤滑情況良好，要求工作壽命為15000h。11-6試設(shè)計某鉆機(jī)用的單級圓弧圓柱蝸桿減速器。已知蝸輪軸上的轉(zhuǎn)矩T2=10600N m,蝸桿轉(zhuǎn)速n=910r/min ,蝸輪轉(zhuǎn)速n2=18r/min ,斷續(xù)工作，有輕微振動，有效工作時數(shù)為 3000h。第四篇軸系零、部件第十二章滑動軸承12-1某不完全液體潤滑徑向滑動軸承，已知：軸徑直徑d=200mm ,軸承寬度 B=200mm ,軸頸轉(zhuǎn)速n=300r/min ,軸瓦材料為ZCuAl10Fe3，試問它可以承受的最大徑向載荷是多少？12-2

18、已知一起重機(jī)卷筒的徑向滑動軸承所承受的載荷F=100000N ,軸頸直徑d=90mm ,軸的轉(zhuǎn)速n=9r/min ,軸承材料采用鑄造青銅，試設(shè)計此軸承（采用不完全液體潤滑）。12-3某對開式徑向滑動軸承，已知徑向載荷 F=35000N,軸頸直徑 d=100mm,軸承寬度 B=100mm ,軸頸轉(zhuǎn)速 n=1000r/min。選用L-AN32全損耗系統(tǒng)用油，設(shè)平均溫度 tm=50C, 軸承的相對間隙 少=0.001,軸頸、軸瓦表面粗糙度分別為 Rz1=1.6um, Rz2=3.2um,試校驗此 軸承能實現(xiàn)液體動壓潤滑。F=50000N ,軸頸直徑12-4設(shè)計一發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的液體動壓徑向滑動軸承。已知

19、：載荷 d=150mm ,轉(zhuǎn)速n=1000r/min ,工作情況穩(wěn)定。第十三章 滾動軸承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/P46207/P23020751307/P613-2欲對一批同型號滾動軸承作壽命實驗。若同時投入50個軸承進(jìn)行試驗，按其基本額定動載荷值加載，試驗機(jī)主軸轉(zhuǎn)速 n=2000r/min。若預(yù)計該批軸承為正品，則試驗進(jìn)行 8小時 20分鐘，應(yīng)約有幾個軸承已失效。13-3某深溝球軸承需在徑向載荷Fr=7150N作用下，以n=1800r/min的轉(zhuǎn)速工作3800h。試求此軸承應(yīng)

20、有的基本額定動載荷Co13-4 一農(nóng)用水泵，決定選用深7球軸承，軸頸直徑d=35mm ,轉(zhuǎn)速n=2900r/min ,已知徑向載荷Fr=1810N ,軸向載荷Fa=740N,預(yù)期計算壽命 Lh' =6000h,試選擇軸承的型號。13-5根據(jù)工作條件，決定在軸的兩端選用a=25制兩個角接觸球軸承，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=1800r/min ,已知兩軸承的徑向載荷分 別為Fi=3390N, Fr2=1040N,外加軸向載荷 Fa/870N ,作用方向指向軸承 1 ,試確定其工作 壽命。13-6若將圖13-34a中的兩軸承換為圓錐滾子

21、軸承，代號為30207。其它條件同例題13-2,試驗算軸承的壽命。13-7某軸的一端支點上原采用6308軸承，其工作可靠度為90%,現(xiàn)需將該支點軸承在壽命不降低的條件下將工彳可靠度提高到99%，試確定可能用來替換的軸承型號。第十四章聯(lián)軸器和離合器14-1某電動機(jī)與油泵之間用彈性套柱銷聯(lián)軸器聯(lián)接，功率 P=4 kW,轉(zhuǎn)速n=960r/min,軸伸 直徑d=32mm,試決定該聯(lián)軸器的型號（只要求與電動機(jī)軸伸聯(lián)接的半聯(lián)軸器滿足直徑要 求）。14-2某離心式水泵采用彈性柱銷聯(lián)軸器聯(lián)接，原動機(jī)為電動機(jī)，傳遞功率38 kW,轉(zhuǎn)速為300r/min,聯(lián)軸器兩端聯(lián)接軸徑均為50mm,試選擇該聯(lián)軸器的型號。若原

22、動機(jī)改為活塞式內(nèi)燃機(jī)時，又應(yīng)如何選擇其聯(lián)軸器？14-3 一機(jī)床主傳動換向機(jī)構(gòu)中采用如圖14-20所示的多盤摩擦離合器，已知主動摩擦盤5片，從動摩擦盤 4片,結(jié)合面內(nèi)徑 D=60mm,外徑 D2=110mm,功率 P=4.4kW,轉(zhuǎn)速 n=1214r/min ,摩擦盤材料為淬火鋼對淬火鋼，試求需要多大的軸向力F?14-4圖14-23a所示的剪切銷安全聯(lián)軸器，傳遞轉(zhuǎn)矩 Tmax=650N m,銷釘直徑d=6mm ,銷釘 材料用45鋼正火，銷釘中心所在圓的直徑 Dm=100mm ,銷釘數(shù)z=2。若取t =0.7 b,試 求此聯(lián)軸器在載荷超過多大時方能體現(xiàn)其安全作用。第十五章軸15-1若軸的強(qiáng)度不足或剛度不足時，可分別采取哪些措施？15-2在進(jìn)行軸的