机械设计习题解答1文档格式.docx
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3-3一圆轴的轴肩尺寸为：
D72mm，d62mm，r3mm。
材料为40CrNi，其强度极限b900MPa，屈服极限S750MPa，试计算轴肩的弯曲有效应力集中系数k。
2解D/d72/6/d3/62，所以，查教科书附表3-2得，。
查教科书附图3-1得q，故有
k1q111
5-4图5-48所示的底板螺栓组连接受外力F的作用，外力F作用在包含x轴并垂直于底板接合面的平面内。
试分析螺栓组的受力情况，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？
解将底板螺栓组连接受外力F力等效转化到底板面上，可知底板受轴向力FyFsin，横向力
FxFcos和绕
z的倾斜力矩
MzlFsinhFcos。
从图可看出MzlFsinhFcos0。
底板最左侧的两个螺栓受拉力最大，应验算该螺栓的拉伸强度，要求拉应力
。
底板最右侧边缘的最大挤压力，要求挤压应力pmaxp。
底板最左侧边缘的最小挤压力，要求最小挤压应力pmax0。
应验算底板在横向力作用下不发生滑移，要求摩擦力FffF0FyFx。
5-6已知一托架的边板用6个螺栓与相邻的机架相连接。
托架受一与边板螺栓组的垂直对称轴线相平行、距离为250mm，大小为60kN的载荷作用。
现有如图5-50所示的两种螺栓布置形式，设采用铰制孔用螺栓连接，试问哪一种布置形式所用的螺栓直径较小？
为什么？
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解将螺栓组受力F60kN向螺栓组对称中心等效，受剪力Fe60kN，转矩
T250F2506015000Nm。
设剪力Fe分在各螺栓上的力为Fi，转矩T分在各螺栓上的力
为Fj。
螺栓组按图5-50布置，有
Fe6010kN66T15000Fj20kN
6r6125Fi图可知，最右边的螺栓受力最大，且为
FmaxFiFj102030kN
FiFe6010kN66教科书式，可得
Fjmax125215000103125Tr26max24393NkN22ri2212541251252i1222图可知，右边两个螺栓受力最大，且为
FmaxFi2Fj2max2FiFjmaxcos
2 10210kN522以上数值可以得出FmaxFmax：
采用图5-50（a）的布置形式所用的螺栓直径较小。
5-10图5-18所示为一气缸盖螺栓组连接。
已知气缸内的工作压力p0~1MPa，缸盖与缸体均为钢制，直径D1350mm，D2250mm，上、下凸缘均为25mm，试设计此连接。
解确定螺栓数z和直径d
z12，查教科书表5-4得螺栓间距t07d，取t06d。
则螺栓间距
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t0D1123501292mm
螺栓直径为：
dt092mm，按照系列标准取d16mm66
选择螺栓性能等级
按表5-8选取螺栓性能等级为，则螺栓材料的屈服极限s640MPa。
计算螺栓上的载荷
作用在气缸上的最大压力F和单个螺栓上的工作载荷F
FD22p425021449087N
FF490874091Nz12按教科书P83，对于有密封要求的连接，残余预紧力~F，取F1。
根11据公式计算螺栓的总载荷为：
F2F1F409110637N
材料的许用应力
按不控制预紧力的情况确定安全系数，查教科书表5-10，取安全系数S5，许用应力
sS640128MPa5验算螺栓的强度
查手册，螺栓的大径d16mm，小径d1mm，取螺栓的长度l70mm，根据公式螺栓的计算应力为：
ca10637MPa128MPa22d1满足强度条件。
螺栓的标记为GB/T5782-86M16×
70，螺栓数量12个。
6-2胀套串联使用时，为何要引入额定载荷系数m？
为什么Z1型胀套和Z2型胀套的额定载荷系数有明显的差别？
解胀套串联使用时，于各胀套的胀紧程度不同，致使各胀套的承载能力不同，所以，计算时引入额定载荷系数m。
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Z1型胀套串联使用时，右边胀套轴向夹紧力受左边胀套的摩擦力的影响，使得左边胀套和右边胀套的胀紧程度有明显的差别，Z1型胀套串联的额定载荷系数m较小。
Z2型胀套串联使用时，右边胀套和左边胀套分别自行胀紧，使得左边胀套和右边胀套的胀紧
程度只有较小的差别，因此，Z2型胀套串联的额定载荷系数m较大。
6-4图6-27所示的凸缘半联轴器及圆柱齿轮，分别用键与减速器的低速轴相连接。
试选择两处键的类型及尺寸，并校核其连接强度。
已知：
轴的材料为45钢，传递的转矩T1000Nm，齿轮用锻钢制成，半联轴器用灰口铸铁制成，工作时有轻微冲击。
解确定联轴器段的键
图6-27，凸缘半联轴器与减速器的低速轴相连接，选A型平键。
轴径d70mm，查教科书表6-1得所用键的剖面尺寸为b20mm，h12mm。
轮毂的长度确定键的长度，可取L70105mm，教科书表6-1取键的长度L110mm，键的标记：
键20XX0GB109620XX。
键的工作长度为：
lLb1102090mm
键与轮毂的接触高度为：
kh/26mm。
根据联轴器材料为灰口铸铁，载荷有轻微的冲击，查教科书表6-2，去许用挤压应力
p55MPa[注：
键、轴、轮毂材料最弱的许用挤压应力]，根据普通平键连接的强度计算公式。
其挤压强度为
2T103210001000pMPa55MPapkld69070满足挤压强度。
确定齿轮段的键
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Fjmax125215*********Tr26max24393NkN22ri2212541251252i1222图可知，右边两个螺栓受力最大，且为
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