《機(jī)械設(shè)計》習(xí)題庫(計算題點(diǎn)講)

《機(jī)械設(shè)計》習(xí)題庫（計算題點(diǎn)講）

四、計算題

1、圖示，螺栓剛度為cl,被聯(lián)接件剛度為c2,已知c2=8c

1,預(yù)緊力F'=1000N,軸向工作載荷F=1100No試求；

⑴螺栓所受的總拉力F0；

⑵被聯(lián)接件中的剩余預(yù)緊力F”o

【要點(diǎn)：受軸向工作載荷作用的緊螺栓聯(lián)接

F=F-七F或者居產(chǎn)F+F-F]

G+C2

FF

F'

F'

2、圖示，為一對正安裝的圓錐滾子軸承。已知：作用在軸上的

外載荷為M=450kN?mm,FR=3000N,

FA=1000N,方向如圖所示。

試求：⑴在插圖二上，標(biāo)出兩軸承所受的派生軸向力S1和S2

的方向；

⑵求出派生軸向力S1和S2的大??；⑶計算軸承所受的實(shí)際

軸向力A1和A2。

（提示：派生軸向力S與軸承所受的徑向支反力R的關(guān)系為：S

=0.25R）

…300.

考上T9Z

L——…［一】題4-2圖答案

【要點(diǎn)：（DS的方向圖示：由軸承外圈的厚邊指向薄邊。

（2）計算軸承支反力：R=（300FR+M）/900：&=&-R

計算派生軸向力：S,=S,=O.25?I=375N

⑶判斷壓緊端和放松端，確定軸承所受的實(shí)際軸向力】

3、夾緊聯(lián)接如插圖一所示，已知夾緊聯(lián)接柄承受載荷Q=

軸直徑d=60mm,夾緊結(jié)合面摩擦系數(shù)f=0.15,螺栓的許用

拉應(yīng)力［o］=58.97MPa。試求；⑴計算所需要的預(yù)緊力F'

⑵確定螺栓的直徑

（提示：“粗牙普通螺紋基本尺寸”見表）

表粗牙普通螺紋基本尺寸

（GB196-81）mm

公稱直徑d粗牙

第1系列螺距P中徑4小徑小

101.59.0268.376

121.7510.86310.106

16214.70113.835

202.518.37617.294

24322.05120.752

要點(diǎn)：⑴所需要的預(yù)緊力F'

?.?防止滑動條件：2x2x^fr'=K,QL[——兩個螺栓，

ktQL

兩面夾緊】：k/=l.l-1.3,MXk/=1.1：：.F=-一

2"

Uxl3F

⑵確定螺栓的直徑：V：—:...查表選螺栓規(guī)格。

\加可

4、如圖所示，某軸用一對反裝的7211AC軸承所支承，已知作用

在軸上的徑向外載荷FR=3000N,作用在軸上的軸向外載荷FA

=500N,方向如圖所示。載荷系數(shù)fp=1.2o試求：

⑴安裝軸承處的軸頸直徑是多少？

⑵標(biāo)出兩軸承各自的派生軸向力S1、S2的方向。⑶計算出兩

軸承各自的派生軸向力S1、S2的大小。⑷計算出兩軸承所受

的實(shí)際軸向力A1、A2的大小。⑸兩軸承各自所受的當(dāng)量動負(fù)

荷P1、P2的大小。

提示：派生軸向力S與軸承所受的徑向支反力R的關(guān)系為：

S=0.7R；e=0.7；當(dāng)A/RWe時，X=l,Y=0；當(dāng)A/R>e時，

X=0.41,Y=0.87o當(dāng)量動負(fù)荷計算公式為：P=fp(XR+YA)

FR

L

L

3

①

②

FA

【要點(diǎn)：同題2】

5、圖示，滑動軸承由四個對稱布置的普通螺栓與機(jī)座相聯(lián)，軸

承承受的工作載荷為P,載荷方向如圖中所示。已知：螺栓、

機(jī)座和軸承剛度相同，每個螺栓的預(yù)緊力均為500N,若要求工

作后接合面間不能出現(xiàn)間隙，試計算：軸承所能承受的最大極限

工作載荷Plim為多少？

申

4

要點(diǎn)：1.受軸向工作載荷作用的緊螺栓聯(lián)接：

2.令每個螺栓所受殘余預(yù)緊力為零，工作拉力尸石％?/4

F=F--F=F---—?*=0一月如

ct+c2ct+c24

6、圖示，為一對反安裝的70000AC型角接觸球軸承。已知：

作用在軸上的徑向外載荷FR=200No軸向外載荷FA=100N,

方向如圖所示。試求：

（1）在插圖二上，標(biāo)出兩軸承所受的派生軸向力S1和S2的

方向，并求出其大小。（2）計算軸承所受的實(shí)際軸向力A1

和A2。

（提示：派生軸向力S與軸承所受的徑向支反力

R的關(guān)系為：S=0.7R）

【要點(diǎn)：同題2；關(guān)鍵是支反力的計算】

7、一帶式運(yùn)輸機(jī)用普通V帶傳動，已知傳遞功率P=7KW,轉(zhuǎn)

速nl=1440r/min,工況系數(shù)KA=1.1,試選擇普通V帶的型

號。

計算功率pc(KW)

【要點(diǎn)：根據(jù)PC=KAP和，“查圖確定v帶型號。］

8、一帶式制動器如插圖示。制動桿通過兩顆M12的普通螺栓1

和2達(dá)到增長目的。已知：帶

與鼓輪間的摩擦系數(shù)f1=0.28,鼓輪直徑D=300mm,其它相關(guān)

尺寸圖示，帶允許的最大拉力F=800N,接長制動桿結(jié)合面間

的摩擦系數(shù)f2=0.16,聯(lián)接的可靠性系數(shù)Kf=1.1,螺栓的許

用應(yīng)力［o］=184MPao試求：

(1)帶的a側(cè)和b側(cè)中，哪側(cè)是緊邊，哪側(cè)是松邊？(2)緊

邊允許的最大拉力F1=?此時松邊拉力F2=?拉力差Fmax=?

(提示：e0.28n22.5)

(3)允許的最大制動力Pmax=?允許的最大制動力矩

Tmax=?

(4)判斷出螺栓1和螺栓2哪個是危險螺栓？危險螺栓受力多

少？(5)工作前每個螺栓應(yīng)該施加多大的預(yù)緊力'F?

(6)校核該螺栓是否滿足強(qiáng)度要求。(提示：“粗牙普通螺紋

基本尺寸”見表)

表粗牙普通螺紋基本尺寸(GB196-81)mm

公稱直徑D、d粗牙

第一系列第二系列螺距P中徑山小徑Di、di

40.73.5453.242

4.5(0.75)4.0133.688

50.84.4804.134

615.3504.917

81.257.1886.617

101.59.0268.376

121.7510.86310.106

16214.70113.835

1-1212.70111.835

1S16.37615.294

202.518.37617.294

2220.37619.294

2422.05120.752

3

2725.05123.752

303.527.72726.211

9、如圖所示，某軸用一對反裝的7211AC軸承所支承，已知R

l=2000N,R2=1000N,FA=500N,其方向如圖所示,載荷系數(shù)fp

=1.2O試求：⑴該軸承的內(nèi)徑。

⑵標(biāo)出兩軸承各自的派生軸向力S1、S2的方向。⑶兩軸承各

自所受的當(dāng)量動負(fù)荷。

【要點(diǎn)：同題2】

[軸承的額定動載荷Cr=50500N；S=0.7R；e=0.7；A/RW

e,X=l,Y=O；A/R>e,X=0.41,Y=0.87；P=fp(XR+YA)]

10、接長扳手如圖示。聯(lián)接采用受拉螺栓，試根據(jù)強(qiáng)度條件導(dǎo)出

螺栓危險截面直徑的計算式(已知常數(shù)必須化簡)。[注：摩擦系

數(shù)為f，可靠性系數(shù)

Kf,強(qiáng)度條件為：][3.142

【要點(diǎn)：同題8的2.緊螺栓聯(lián)接計算

oW?F]11、鑄鐵托架如插圖一所示，用4個螺栓固定在磚

墻上，托架軸孔中心受一斜力P=10000N,P力與鉛垂線夾角a

=30°,接合面摩擦系數(shù)Su=0.4,可靠性系數(shù)fk=1.3,相對

剛度系數(shù)

2

11

ccc+=0.3。試求：如果保證托架底板不向下滑移，則每個螺

栓所需要的預(yù)緊力F'是多少？

R1

R2

FA

要點(diǎn)：根據(jù)力學(xué)原理，載荷對螺栓組聯(lián)接的作用可用RH、Rv及M的聯(lián)合作用來代替。設(shè)單

個螺栓預(yù)緊力為F',在螺栓軸向載荷RH/4作用上以后，底板與墻體間殘余予緊力產(chǎn)生的摩

擦力總和應(yīng)大于Rv,而力矩M不會影響下滑。4/zF"=4//|^1=K'RyF

12、已知V帶傳遞的實(shí)際功率p=7kw,帶速V=10m/s,緊

邊拉力是松邊拉力的2倍，試求有效圓周力F和緊邊拉力F1

的值。

要點(diǎn)：有效圓周力：F=1000P/V：F=F1-F2-Fi

13、紅綠燈托架裝置如圖示，紅綠燈托架裝置是用4個普通螺栓

固定在立柱上。已知：紅綠燈托架裝置的總重量為P=600N,

L=30H2,螺栓的許用拉應(yīng)力[o]=60MPa,接合面摩擦系數(shù)

Su=0.1,可靠性系數(shù)fk=1.3,相對剛度系數(shù)

2

11

ccc+=0.3。試求：(1)保證紅綠燈裝置與懸臂托架不向下

滑移，則每個螺栓所需要的預(yù)緊力F'是多少？

(2)指出危險螺栓是哪一個？

(3)危險螺栓所受的工作載荷F為多少？(4)危險螺栓所受

的總拉伸載荷F0為多少？

(5)選用多大的螺栓直徑能滿足工作要求?

/---

M

要點(diǎn)：⑴受力分析：緊螺栓聯(lián)接：將P力平移到接合面上，得翻

轉(zhuǎn)力矩M與橫向力P。翻轉(zhuǎn)力矩出PL

提示：“粗牙普通螺紋基本尺寸”見表⑵保證紅綠燈托架裝置不向卜滑移的移條件為：

表粗牙普通螺紋基本尺寸(GB196-81)mm

公稱直徑d粗牙⑶危險螺栓是上邊兩個螺栓1和2。

第1系列螺距P中徑&小徑di⑷危險螺栓所受的工作載荷F：在翻轉(zhuǎn)力矩M作用下，每個危險

101.59.0268.376M-HIIM

螺栓所受到的工作拉力為尸=2==

4(%/2)22H2

121.7510.86310.106

2

1611.70113.835⑸每個危險螺栓所受的總拉伸載荷F。：五。=F'+——F

G+G

202.518.37617.294

14x13F

24322.05120,752⑹能滿足工作要求的螺栓直徑：4=J--5-

1V4團(tuán)

查表選螺栓規(guī)格.

14、圖示為凸緣聯(lián)軸器的螺栓組聯(lián)接。已知在D0=150mm的圓

周上均布8個M12的普通螺栓(D1=13.835mm),螺栓的許用

應(yīng)力[o]=184.62Mpa,凸緣聯(lián)軸器傳遞的扭矩T=1000N?m,

接合面間的摩擦系數(shù)u=0.13,可靠性系數(shù)Kf=1.2。試校核螺

栓的強(qiáng)度。

【要點(diǎn)：見教材「63例題2.2】

15、圖示，，某軸由一對圓錐滾子軸承支撐。已知：軸承所受的

徑向力分別為Rl=2000N,

R2

MOOON,作用在軸上的軸向外載荷AF=1030N,方向如圖所

示；載荷平穩(wěn)，負(fù)荷系數(shù)fp=l;在一般溫度下工作，ft=1；

軸轉(zhuǎn)速=nlOO