机械设计习题总汇

机械设计习题总汇机械设计习题总汇 例例 3-13-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限某材料的对称循环弯曲疲劳极限𝛔−𝟏=180Mpa=180Mpa，取循环基数，取循环基数 N N0 0=5=5××10106 6，， m m=9=9，， 试求循环次数试求循环次数N N为为1000010000时的有限寿命弯曲疲劳极限。时的有限寿命弯曲疲劳极限。 例例 3-23-2已知材料的力学性能为已知材料的力学性能为𝛔𝐬=350Mpa=350Mpa，，𝛔−𝟏=260Mpa=260Mpa，， 绘制此材料的简化等寿命疲劳曲线。绘制此材料的简化等寿命疲劳曲线。 𝛗𝛔=0.3=0.3，试，试 例例 5-15-1支座底板螺栓组连接如图所示。外力支座底板螺栓组连接如图所示。外力 F R作用在包含 作用在包含 x轴且垂直于 轴且垂直于 底板的结合面平面内，试分析底板螺栓组连接的受力情况，并判断哪个底板的结合面平面内，试分析底板螺栓组连接的受力情况，并判断哪个 螺栓受力最大？保证连接安全工作的必要条件有哪些？螺栓受力最大？保证连接安全工作的必要条件有哪些？ 解： 1．螺栓组受力分析 将F R 移至螺栓组中心后，螺栓组受到垂直力F 1 、横向力F 2 及倾翻力矩M的作用。 1）每个螺栓所受的垂直分力 F y  2）螺栓组受到的横向载荷 F 1 F R sin  zz F 2  F x  F R cos 3）倾翻力矩M M  F 2h F1l 设M  0，则在倾翻力矩M作用下，螺栓组左边的螺栓受拉，右边的螺栓受压，其最大载荷为 F max  Ml 1 24(l 1 l 2 ) 2  (F 2h F1l)l1 224(l 1 l 2 ) 根据以上分析可知，最左边的两个螺栓受力最大。 2．为保证连接安全的必要条件有： 1）在横向载荷的作用下，保证底板不会滑移。其预紧力F 0 为 f (zF 0  C mF 1 )  K s F 2 C b C m C m 1 K F F 0 (s2F 1 ) zfC b C m 2）受力最大的螺栓不会被拉断 F   F 0  C b(F y  F max ) C b C m d 1  41.3F  [] 3）在载荷作用下，接合面不会出现缝隙 zF 0 M  0 AW 4）在载荷作用下，接合面不会被压溃  pmax  zF 0 M [ P ]。 AW 例例 5-25-2 如图所示，如图所示，液压缸盖螺栓组选用液压缸盖螺栓组选用 6 6 个个 M16M16 螺栓，螺栓， 若已知其危险截若已知其危险截 面直径面直径 d dc c= = 14mm14mm，螺栓材料许用拉应力，螺栓材料许用拉应力[ [σσ] ] = = 110MPa110MPa，油缸径，油缸径 D D = = 150mm150mm，油缸压力，油缸压力 P = 2MPaP = 2MPa，，F0 = 11000NF0 = 11000N，，Cb/Cb/（（Cb+CmCb+Cm））= 0.28= 0.28，试，试 进行下面计算：进行下面计算： 1 1、求螺栓的工作载荷与总拉力以及被联接件的剩余预紧力；、求螺栓的工作载荷与总拉力以及被联接件的剩余预紧力； 2 2、校核螺栓的强度是否足够？、校核螺栓的强度是否足够？ F E D 0 p F E D 解： 1）在油缸压力作用下，螺栓所受轴向工作载荷为 F  p  4  D2/ z  5890.49N 螺栓所受总拉力F 2 为 F 2  F 0  被连接件的残余预紧力为 C bF 110000.85890.49 15712.39N C b C m F 1  F 2  F 15712.395890.39  9821.9N 2）螺栓危险截面的拉伸应力为  1.3F   4  1.315712.39 d 1 2  4 132.69Mpa 142 132.69  [] 110MPa 故螺栓强度不够。 例例 5-35-3 如图液压油缸，其油压为如图液压油缸，其油压为 p p＝＝1.2MPa1.2MPa，，D D＝＝140mm140mm，，D D0 0＝＝200mm200mm 螺栓均布，螺栓间距小于螺栓均布，螺栓间距小于 70mm70mm，螺栓材料为，螺栓材料为 Q235Q235 钢，许用应力为钢，许用应力为[ [σσ] ] ＝＝80MPa80MPa，求螺栓的小径，求螺栓的小径 d d1 1及螺栓个数。及螺栓个数。 F E F E D 0 p D 例例 5-45-4 如图所示一个托架的底板采用如图所示一个托架的底板采用 8 8 个普通螺栓与支座相连接，托架个普通螺栓与支座相连接，托架 受载荷为一个大小为受载荷为一个大小为 20kNm20kNm 的扭转力矩和一个大小为的扭转力矩和一个大小为 50kN50kN 的横向力，的横向力， 试确定该螺栓组的小径试确定该螺栓组的小径 d d1 1。。 （注：（注：底板与支座间的摩擦系数底板与支座间的摩擦系数 f f=0.15=0.15，，螺栓螺栓 的的[ [σσ] ]取取 150Mpa150Mpa，，K Ks s取取 1.21.2。。 ）） 0 4 Φ 0 T F 例例 10-110-1 两级斜齿轮减速器，已知齿轮两级斜齿轮减速器，已知齿轮 1 1 转向，齿轮转向，齿轮1 1 为右旋，要求在图为右旋，要求在图 中标出：中标出：1 1）指明齿轮）指明齿轮2 2 的螺旋线方向和转向；的螺旋线方向和转向；2 2）画出齿轮）画出齿轮1 1、、2 2 的受力的受力 方向；方向；3 3））3 3、、4 4 斜齿轮螺旋线方向（要求中间轴上各齿轮产生的轴向力斜齿轮螺旋线方向（要求中间轴上各齿轮产生的轴向力 能相互抵消一部分）能相互抵消一部分） ；；4 4）画出）画出 3 3、、4 4 斜齿轮受力方向。斜齿轮受力方向。 n1 II 12 34 例例 10-210-2 直齿锥—斜齿轮减速器布置和转向如图所示，直齿锥—斜齿轮减速器布置和转向如图所示，预使轴Ⅱ上的轴向预使轴Ⅱ上的轴向 力在轴承上的作用能抵消一部分，求：力在轴承上的作用能抵消一部分，求： 1 1）斜齿轮）斜齿轮 3 3 的螺旋角的方向；的螺旋角的方向；2)2) 画出各齿轮的受力分析图。画出各齿轮的受力分析图。 IIIIIIIIII 3 1 4 2 例例 11-111-1 蜗杆—斜齿轮减速器，蜗杆—斜齿轮减速器，已知蜗杆转向，已知蜗杆转向，蜗轮为右旋，蜗轮为右旋，要求在图中要求在图中 标出：标出：1 1）指明蜗杆的旋向及蜗轮的转向；）指明蜗杆的旋向及蜗轮的转向；2 2）蜗杆与蜗轮受力方向；）蜗杆与蜗轮受力方向； 3 3）大、小斜齿轮螺旋线方向（要求）大、小斜齿轮螺旋线方向（要求 II II 轴上各轮产生的轴向力能相互抵轴上各轮产生的轴向力能相互抵 消一部分）消一部分） ；；4 4）斜齿轮受力方向。）斜齿轮受力方向。 n1 1 I II 2 3 III 4 13-1.13-1.一对支撑蜗杆轴的角接触球轴承型号为一对支撑蜗杆轴的角接触球轴承型号为 7108AC7108AC。已知：轴承按正。已知：轴承按