機(jī)械設(shè)計(jì)復(fù)習(xí)題(一)

螺紋連接

1、一壓力容器蠱螺栓組連接如下圖，容器內(nèi)徑D=250mm,內(nèi)裝具有一定壓強(qiáng)的液體，沿凸緣圓周均勻分布12個(gè)M16

（J,=13.835mm）的普通號(hào)陽(yáng)二K廣力［b］=180M&,螺栓的相對(duì)剛度C〃/（J+q.）=0.5,按

緊密性要求，剩余預(yù)緊力6=1.83F,產(chǎn)為螺栓的軸向工作載荷。試計(jì)算：該螺栓組連接允許容器內(nèi)的液體最大壓強(qiáng)

Pmax及每個(gè)螺栓連接所需的預(yù)緊力外。

1.計(jì)算每個(gè)螺栓允許的最大總拉力：4x1.3/4x1,3x24000

1、計(jì)算容器內(nèi)液體最大壓強(qiáng)（J=-------------=--------------------------

2.如下圖的矩形鋼板，用4個(gè)嘲開X17.2941、尺寸關(guān)系

如下圖〔單位：mm）,鋼板懸臂

1）螺栓組受哪幾種外蒙=1033N1

2）找出受力最大的螺栓并求出其所盡的切應(yīng)力？（5分）

1.螺栓組受到兩種外載荷作用：lFn

①橫向力F=FL16kN—A

I-------'1----12。~c----1

②1專矩T=F（300+—）=1603x360=5.76x106N-mm

2

2）由橫向力”引起的各螺栓所受的剪力匕相等：

由于各螺和的力矩上J1等，由轉(zhuǎn)矩14起的各螺栓所受的剪力吊相等：Y

月二Fjmax^%max?々°」~

所以，可得耳=工=5.76xl1=i6973N

化4x60V2

由圖示受力分析可知，螺栓2和4受力最大，其所受剪力的合力為:

其切應(yīng)力為:=57.7MPa

3.下列圖表示兩平板用2個(gè)M20的普通螺栓聯(lián)接，承受橫向載荷F=6000N,假設(shè)取接合面間的摩擦系數(shù)

/=。2,可靠性系數(shù)Ks=L2,螺栓材料的的許用應(yīng)力［。］=2N/mm2平安系數(shù)S=2,螺栓的小徑di=l7.294mm。

試校核螺栓的強(qiáng)度。

解：螺栓預(yù)緊后，接合而所產(chǎn)生的摩擦力等于橫向載荷，假設(shè)各螺栓所需預(yù)緊力均為F0,

那么由平衡條件得：

受預(yù)緊力螺栓強(qiáng)度為：

所以，該螺栓聯(lián)接件滿足強(qiáng)度條件。

4.（15分）有一受預(yù)緊力F。和軸向工作載荷作用的緊螺栓連接，預(yù)緊力F°=1000N,螺栓的

剛度Cb與連接件的剛度Cm相等，軸向工作載荷F=1000N,試計(jì)算該螺栓所受的總拉力F?

=?剩余預(yù)緊力1；1=?在預(yù)緊力凡不變的條件下，假設(shè)保證被連接件間不出現(xiàn)縫隙，該螺栓

的最大軸向工作載荷F皿為多少？

(Fl=F0-(l-Cb/(Cb+Cm))F>=0)

5.（15分）圖3-1示螺栓聯(lián)接中,采用兩個(gè)M20的普通螺栓,其許用拉應(yīng)力[。]=160N/mm%

聯(lián)接件接合面間摩擦系數(shù)f=0.20,防滑系數(shù)（=1.2,計(jì)算該聯(lián)接件允許傳遞的靜載荷F

=?（M20的螺栓5=17.294nlm）（10分）

螺栓預(yù)緊后，接合面所產(chǎn)生的最大摩擦力必須大于或等于橫向載荷，假設(shè)各螺栓所需

預(yù)緊力均為F.

那么由平衡條件

yiigznN&EF可得

（4分）

螺栓危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度條件為

篝由于是得（4分）

6—鋼制液壓油缸,缸內(nèi)油壓P=2.5MPa（靜載）,油缸內(nèi)徑口=油5mm,缸蓋由6個(gè)M16的

螺釘聯(lián)接在缸體上.螺釘剛度M與缸體缸蓋的剛度之比為1/4,螺釘材料的性能等級(jí)為

56級(jí),平安系數(shù)取S=L5,M16螺釘?shù)男?=13.835mm.假設(shè)根據(jù)聯(lián)接的緊密性要求,

要求剩余預(yù)緊力QJ>L5F.試分析預(yù)緊力Q,應(yīng)控制在什么范圍內(nèi)才能滿足此聯(lián)接的要求？

解

L計(jì)算單個(gè)螺釘?shù)墓ぷ骼（2分）

油缸蓋聯(lián)接所受的載荷Fx=P7iD74,每個(gè)螺釘?shù)墓ぷ骼=Fx/6=pX7iD74/6=2.5

n（125）2/4/6=5113.27N

2.計(jì)算允許的螺釘最大總拉力Q（2分）

螺釘材料性能等級(jí)為5.6級(jí)，as=300MPa,許用應(yīng)力㈤=^75=300/1.5=200MPa.由強(qiáng)度

條件5a=L3Q/（nd2/4）W[aj

Q^nd2[o]/4/l.3=7ixl3.8352X200/4/1.3=23127.83N

3.求預(yù)緊力Q0的允許范圍（2分）

1）按螺釘強(qiáng)度條件求允許的最大預(yù)緊力

Q=QP+Cb/（C..+CJFW23127.83N

???QuW23127.83-0.2F=23127.83-0.2x5113.27=22105.17N

2）按聯(lián)接緊密性條件求最小的預(yù)緊力，根據(jù)聯(lián)接緊密性要求，QJ21.5F

???Q..=Q?-C?/（Cb+CJF=Q「0.8F2L5F

即QP>1.5F+0.8F=2.3F=11760.52N

由以上計(jì)算結(jié)果可知，預(yù)緊力Q,應(yīng)控制為

11760.52NWQ；W22105.17N

二傳動(dòng)分析題

2圖示為手動(dòng)錢車中所采用的蝸桿傳動(dòng)?！ㄊ?mm,d=80mm,2尸1,7=40,卷筒的直徑氏250mm,

試計(jì)算：(1)欲使重物上升應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)蝸桿的轉(zhuǎn)數(shù)；(2)設(shè)蝸桿和蝸輪間的當(dāng)量摩擦系

數(shù)為0.18,檢驗(yàn)該蝸桿傳動(dòng)是否滿足自鎖條件；(3)設(shè)重物重C5kN,通過手柄轉(zhuǎn)臂施加

的力片100N,手柄轉(zhuǎn)臂的長(zhǎng)度1的最小值(不計(jì)軸承效率)。

(1)重物上升1m時(shí)，卷

筒轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù):N2=1000/HD=10004-

(250x3.14)=1.27

蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)1^=111^=40x1.27=50.96(H)

(2)蝸桿直徑系數(shù)

5

導(dǎo)程角：Y=arctan9=arctan8=7.125

當(dāng)量摩擦角：0V二arctanf尸arctan8=10.204"

7i=5xO125=O625JW>m:因?yàn)椋貉?。丫

所以蝸桿傳動(dòng)滿足自鎖條件(4分)

?7.125*

(3)蝸桿傳動(dòng)的嚙合效率：2(7?&)X7125-10W)

2；0039

f=039m

:那么:

(13分)如圖3-2所示某電梯傳動(dòng)裝置中采用蝸桿傳動(dòng)，電機(jī)功率P=10kW,轉(zhuǎn)速口=970r

/min,蝸桿傳動(dòng)參數(shù)Z|—2：Z2=60；直徑系數(shù)q=8；息效率n—0.8,m=8,右旋蝸桿,

試計(jì)算：(14分)

⑴電梯上升時(shí)，標(biāo)出電機(jī)轉(zhuǎn)向；

⑵標(biāo)出蝸桿所受各力的方向；

⑶計(jì)算蝸輪所受各力大小。

分)

(2)計(jì)算軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷

軸承14/6=3520/2(X)0=1.76＞占0.68,那么取

%=0.41,K=0.87

幺二水才加+乂4)

=1.2X(0.41X2000+0.87X3520)=3882.4N(2分)

軸承24/宿:2720/40。0=0.68〈氏0.68,那么取

%二1,左0

=1.2X1X4000=4800N(2分)

軸系改錯(cuò)題

1

1)此處彈簧墊片開口錯(cuò)誤，應(yīng)為左旋；

1此處彈簧墊片開口錯(cuò)誤，應(yīng)為左旋;2聯(lián)軸器右端無(wú)軸向定位，軸應(yīng)在此位置加工一軸肩；

3左側(cè)軸承端蓋不應(yīng)與軸接觸；4安裝左軸承的軸段應(yīng)比安裝密封氈圈的軸段直徑略大，以利于軸承的

安裝；5左軸承所在軸段不需要灌聯(lián)接；6固定左軸承的套筒厚度太大，其外徑應(yīng)低于軸承內(nèi)圈的高度:

7安裝齒輪的軸段長(zhǎng)度應(yīng)比齒輪的輪轂寬度短2~3mm；8安裝齒輪的軸段缺少鍵聯(lián)接；9安裝右軸承的

軸段太長(zhǎng)且軸端應(yīng)倒角；10右側(cè)軸承端蓋與箱體外壁接觸面之間缺少調(diào)整墊片。

2

1左、右兩邊軸承端蓋均無(wú)調(diào)整墊片2左邊軸承內(nèi)圈固定錯(cuò)誤，軸肩高過內(nèi)圈

高度3鍵過長(zhǎng)4齒輪輪轂的長(zhǎng)度要長(zhǎng)過與其配合的軸段的長(zhǎng)度2-3mm5套筒

高度高過右邊軸承內(nèi)圈的高度6右邊軸承端蓋與軸要留有間歇7右邊軸承端蓋

與軸間要有密封圈8和右端軸承相配合的軸端作成階梯軸，便于裝拆9兩端的

軸承要設(shè)有擋油環(huán)10聯(lián)軸器沒有周向定位。

3

①固定軸肩端面與軸承蓋的軸向間距太小。

②軸承蓋與軸之間應(yīng)有間隙。

③軸承內(nèi)環(huán)和套簡(jiǎn)裝不上，也拆不下來(lái)。

④軸承安裝方向不對(duì)。

⑤軸承外圈內(nèi)與殼體內(nèi)壁間應(yīng)有5-8mm間距。

⑥與輪轂相配的軸段長(zhǎng)度應(yīng)小于輪載長(zhǎng)。

⑦

軸

承

內(nèi)

圈

拆

不

下

張

在

圖

不

軸的結(jié)構(gòu)圖中存在多處錯(cuò)誤，請(qǐng)指出錯(cuò)誤點(diǎn)，說(shuō)明出錯(cuò)原因，并加以改正.

4

1、1.無(wú)墊片；2無(wú)間隙、無(wú)密封3鍵太長(zhǎng)4無(wú)定位軸肩5無(wú)軸肩

6套筒高于內(nèi)圈高度7軸和輪轂一樣長(zhǎng)，起不到定位作用；

8無(wú)定位；9無(wú)墊片10采用反裝。

5