机械零件的强度精选Word格式.docx
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5-4图5-49所示的底板螺栓组联接受外力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。
试分析底板螺栓组的受力情况,并判断哪个螺栓受力最大?
保证联接安全工作的必要条件有哪些?
5-5图5-50是由两块边板和一块承重板焊成的龙门起重机导轨托架。
两块边板各用4个螺栓与立柱相联接,托架所承受的最大载荷为20,载荷有较大的变动。
试问:
此螺栓联接采用普通螺栓联接还是铰制孔用螺栓联接为宜?
为什么?
5-6已知一个托架的边板用6个螺栓与相邻的机架相联接。
托架受一与边板螺栓组的垂直对称轴线相平行、距离为250、大小为60的载荷作用。
现有如图5-51所示的两种螺栓布置型式,设采用铰制孔用螺栓联接,试问哪一种布置型式所用的螺栓直径较小?
5-7图5-52所示为一拉杆螺栓联接。
已知拉杆所受的载荷56,载荷稳定,拉杆材料为Q235钢,试设计此联接。
5-8两块金属板用两个M12的普通螺栓联接。
若结合面的摩擦系数0.3,螺栓预紧力控制在其屈服极限的70%。
螺栓用性能等级为4.8的中碳钢制造,求此联接所能传递的横向载荷。
5-9受轴向载荷的紧螺栓联接,被联接钢板间采用橡胶垫片。
已知螺栓预紧力F0=15000N,当受轴向工作载荷10000N时,求螺栓所受的总拉力及被联接件之间的残余预紧力。
5-10图5-24所示为一汽缸盖螺栓组联接。
已知汽缸内的工作压力0~1,缸盖与缸体均为钢制,直径D1=350,D2=250,上下凸缘厚均为25,试设计此联接。
5-11设计简单千斤顶(参见图5-41)的螺栓和螺母的主要尺寸。
起重量为40000N,起重高度为200,材料自选。
第六章键、花键、无键联接和销联接
6-1为什么采用两个平键时,一般布置在沿周向相隔180°
的位置;
采用两个楔键时,相隔90°
~120°
;
而采用两个半圆键时,却布置在轴的同一母线上?
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有明显的差别?
6-3在一直径80的轴端,安装一钢制直齿圆柱齿轮(图6-26),轮毂宽度L’=1.5d,工作时有轻微冲击。
试确定平键联接的尺寸,并计算其允许传递的最大转矩。
6-4图6-27所示的凸缘半联轴器及圆柱齿轮,分别用键与联轴器的低速轴相联接。
试选择两处键的类型及尺寸,并校核其联接强度。
已知:
轴的材料为45钢,传递的转矩1000N×
m,齿轮用锻钢制成,半联轴器用灰铸铁制成,工作时有轻微冲击。
6-5图6-28所示的灰铸铁V带轮,安装在直径45,带轮的基准直径250,工作时的有效拉力2,轮毂宽度L’=65,工作时有轻微振动。
设采用钩头楔键联接,试选择该楔键的尺寸,并校核联接的强度。
6-6图6-29所示为变速箱中的双联滑移齿轮,传递的额定功率4,转速250。
齿轮在空载下移动,工作情况良好。
试选择花键类型和尺寸,并校核联接的强度。
6-7图6-30所示为套筒式联轴器,分别用平键及半圆键与两轴相联接。
轴径38,联轴器材料为灰铸铁,外径D1=90。
试分别计算两种联接允许传递的转矩,并比较其优缺点。
第七章铆接、焊接、铰接和过盈联接
7-1现有图7-26所示的焊接接头,被焊件材料均为Q235钢,170,b1=80,d=12,承受静载荷0.4,设采用E4303号焊条手工焊接,试校核该接头的强度。
7-2上题的接头如承受变载荷0.4,0.2,其它条件不变,接头强度能否满足要求?
7-3试设计图7-10所示的不对称侧面角焊缝,已知被焊件材料均为Q235钢,角钢尺寸为100´
100´
10(单位为),截面形心c到两边外侧的距离z028.4,用E4303号焊条手工焊接,焊缝腰长d=10,静载荷0.35。
7-4现有45钢制的实心轴与套筒采用过盈联接,轴径80,套筒外径d2=120,配合长度80,材料的屈服极限σ360,配合面上的摩擦系数0.085,轴与孔配合表面的粗糙度分别为1.6及3.2,传递的转矩1600N×
m,试设计此过盈联接。
7-5图7-27所示的铸锡磷青铜蜗轮轮圈与铸铁轮芯采用过盈联接,所选用的标准配合为H87,配合表面粗糙度均为3.2,设联接零件本身的强度足够,试求此联接允许传递的最大转矩(摩擦系数0.10)。
第三篇机械传动
第八章带传动
8-1V带传动的n1=1450,带与带轮的当量摩擦系数0.51,包角a1=180°
,预紧力F0=360N。
(1)该传动所能传递的最大有效拉力为多少?
(2)若1=100,其传递的最大转矩为多少?
(3)若传动效率为0.95,弹性滑动忽略不计,从动轮输出功率为若干?
8-2V带传动传递的功率7.5,带速10,紧边拉力是松边拉力的两倍,即F1=2F2,试求紧边拉力F1、有效拉力和预紧力F0。
8-3已知一窄V带传动的n1=1450,n2=400,1=180,中心距1600,窄V带为型,根数2,工作时有振动,一天运转16h(即两班制),试求带能传递的功率。
8-4有一带式输送装置,其异步电动机与齿轮减速器之间用普通V带传动,电动机功率7,转速n1=960,减速器输入轴的转速n2=330,允许误差为±
5%,运输装置工作时有轻度冲击,两班制工作,试设计此带传动。
第九章链传动
9-1如图9-17所示链传动的布置形式,小链轮为主动轮,中心距(30~50)p。
它在图a、b所示布置中应按哪个方向回转才算合理?
两轮轴线布置在同一铅垂面内(图c)有什么缺点?
应采取什么措施?
a
a)
b)
c)
图9-17
9-2某链传动传递的功率1,主动链轮转速n1=48,从动链轮转速n2=14,载荷平稳,定期人工润滑,试设计此链传动。
9-3已知主动链轮转速n1=850,齿数z1=21,从动链轮齿数z2=99,中心距900,滚子链极限拉伸载荷为55.6,工作情况系数1,试求链条所能传递的功率。
9-4选择并验算一输送装置用的传动链。
已知链传动传递的功率7.5,主动链轮的转速n1=960,传动比3,工作情况系数1.5,中心距a≤650(可以调节)。
第一十章齿轮传动
10-1试分析图10-47所示的齿轮传动各齿轮所受的力(用受力图表示出各力的作用位置及方向)。
10-2如图10-48所示的齿轮传动,齿轮A、B和C的材料都是中碳钢调质,其硬度:
齿轮A为240,齿轮B为260,齿轮C为220,试确定齿轮B的许用接触应力[σH]和许用弯曲应力[σF]。
假定:
(1)齿轮B为“惰轮”(中间轮),齿轮A为主动轮,齿轮C为从动轮,设1;
(2)齿轮B为主动轮,齿轮A和齿轮C均为从动轮,设1;
10-3对于作双向传动的齿轮来说,它的齿面接触应力和齿根弯曲应力各属于什么循环特性?
在作强度计算时应怎样考虑?
10-4齿轮的精度等级与齿轮的选材及热处理方法有什么关系?
10-5要提高齿轮的抗弯疲劳强度和齿面抗点蚀能力有哪些可能的措施
10-6设计铣床中的一对圆柱齿轮传动,已知P1=7.5,n1=1450,z1=26,z2=54,寿命12000h,小齿轮相对其轴的支承为不对称布置,并画出大齿轮的结构图。
10-7某齿轮减速器的斜齿圆柱齿轮传动,已知n1=750,两轮的齿数为z1=24,z2=108,β=9º
22′,6,160,8级精度,小齿轮材料为38(调质),大齿轮材料为45钢(调质),寿命20年(设每年300工作日),每日两班制,小齿轮相对其轴的支承为对称布置,试计算该齿轮传动所能传递的功率。
10-8设计小型航空发动机中的一对斜齿圆柱齿轮传动,已知P1=130,n1=11640,z1=23,z2=73,寿命100h,小齿轮作悬臂布置,使用系数1.25。
10-9设计用于螺旋输送机的闭式直齿锥齿轮传动,轴夹角∑=90º
,传递功率P1=1.8,转速n1=250,齿数比2.3,两班制工作,寿命10年(每年按300天计算),小齿轮作悬臂布置。
第一十一章蜗杆传动
11-1试分析图11-26所示蜗杆传动中各轴的回转方向\蜗轮轮齿的螺旋方向及蜗杆、蜗轮所受各力的作用位置及方向。
11-2图11-27所示为热处理车间所用的可控气氛加热炉拉料机传动简图。
蜗轮传递的转矩T2=405N×
m,蜗杆减速器的传动比i12=20,蜗杆转速n1=480,传动较平稳,冲击不大。
工作时间为每天8h,要求工作寿命为5年(每年按300工作日计),试设计该蜗杆传动。
11-3设计用于带式输送机的普通圆柱蜗杆传动,传递功率P1=5.0,n1=960,传动比23,由电动机驱动,载荷平稳。
蜗杆材料为20,渗碳淬火,硬度≥58。
蜗轮材料为10P1,金属模铸造。
蜗杆减速器每日工作8h,要求工作寿命为7年(每年按300工作日计)。
11-4设计一起重设备用的蜗杆传动,载荷有中等冲击,蜗杆轴由电动机驱动,传递的额定功率P1=10.3,n1=1460,n2=120间歇工作,平均约为每日2h,要求工作寿命为10年(每年按300工作日计)。
11-5试设计轻纺机械中的一单级蜗杆减速器,传递功率8.5,主动轴转速n1=1460,传动比20,工作载荷稳定,单向工作,长期连续运转,润滑情况良好,要求工作寿命为15000h。
11-6试设计某钻机用的单级圆弧圆柱蜗杆减速器。
已知蜗轮轴上的转矩T2=10600N×
m,蜗杆转速n1=910,蜗轮转速n2=18,断续工作,有轻微振动,有效工作时数为3000h。
第四篇轴系零、部件
第一十二章滑动轴承
12-1某不完全液体润滑径向滑动轴承,已知:
轴径直径200,轴承宽度200,轴颈转速300,轴瓦材料为103,试问它可以承受的最大径向载荷是多少?
12-2已知一起重机卷筒的径向滑动轴承所承受的载荷100000N,轴颈直径90,轴的转速9,轴承材料采用铸造青铜,试设计此轴承(采用不完全液体润滑)。
12-3某对开式径向滑动轴承,已知径向载荷35000N,轴颈直径100,轴承宽度100,轴颈转速1000。
选用32全损耗系统用油,设平均温度50℃,轴承的相对间隙ψ=0.001,轴颈、轴瓦表面粗糙度分别为1=1.6,2=3.2,试校验此轴承能实现液体动压润滑。
12-4设计一发电机转子的液体动压径向滑动轴承。
载荷50000N,轴颈直径150,转速1000,工作情况稳定。
第一十三章滚动轴承
13-1试说明下列各轴承的内径有多大?
哪个轴承公差等级最高?
哪个允许的极限转速最高?
哪个承受径向载荷能力最高?
哪个不能承受径向载荷?
N30746207230207513076
13-2欲对一批同型号滚动轴承作寿命实验。
若同时投入50个轴承进行试验,按其基本额定动载荷值加载,试验机主轴转速2000。
若预计该批轴承为正品,则试验进行8小时20分钟,应约有几个轴承已失效。
13-3某深沟球轴承需在径向载荷7150N作用下,以1800的转速工作3800h。
试求此轴承应有的基本额定动载荷C。
13-4一农用水泵,决定选用深沟球轴承,轴颈直径35,转速2900,已知径向载荷1810N,轴向载荷740N,预期计算寿命′=6000h,试选择轴承的型号。
13-5根据工作条件,决定在轴的两端选用a=25°
的两个角接触球轴承,如图13-13b所示正装。
轴颈直径35,工作中有中等冲击,转速1800,已知两轴承的径向载荷分别为1=3390N,2=1040N,外加轴向载荷870N,作用方向指向轴承1,试确定其工作寿命。
13-6若将图13-34a中的两轴承换为圆锥滚子轴承,代号为30207。
其它条件同例题13-2,试验算轴承的寿命。
13-7某轴的一端支点上原采用6308轴承,其工作可靠度为90%,现需将该支点轴承在寿命不降低的条件下将工作可靠度提高到99%,试确定可能用来替换的轴承型号。
第十四章联轴器和离合器
14-1某电动机与油泵之间用弹性套柱销联轴器联接,功率4,转速960,轴伸直径32,试决定该联轴器的型号(只要求与电动机轴伸联接的半联轴器满足直径要求)。
14-2某离心式水泵采用弹性柱销联轴器联接,原动机为电动机,传递功率38,转速为300,联轴器两端联接轴径均为50,试选择该联轴器的型号。
若原动机改为活塞式内燃机时,又应如何选择其联轴器?
14-3一机床主传动换向机构中采用如图14-20所示的多盘摩擦离合器,已知主动摩擦盘5片,从动摩擦盘4片,结合面内径D1=60,外径D2=110,功率4.4,转速1214,摩擦盘材料为淬火钢对淬火钢,试求需要多大的轴向力F?
14-4图14-23a所示的剪切销安全联轴器,传递转矩650N×
m,销钉直径6,销钉材料用45钢正火,销钉中心所在圆的直径100,销钉数2。
若取[τ]=0.7σB,试求此联轴器在载荷超过多大时方能体现其安全作用。
第十五章轴
15-1若轴的强度不足或刚度不足时,可分别采取哪些措施?
15-2在进行轴的疲劳强度计算时,如果同一截面上有几个应力集中源,应如何取定应力集中系数?
15-3为什么要进行轴的静强度校核计算?
校核计算时为什么不考虑应力集中等因素的影响?
15-4图15-28所示为某减速器输出轴的结构图,试指出其设计错误,并画出改正图。
15-5有一台离心式水泵,由电动机带动,传递的功率3,轴的转速960,轴的材料为45钢,试按强度要求计算轴所需的最小直径。
15-6设计某搅拌机用的单级斜齿圆柱齿轮减速器中的低速轴(包括选择两端的轴承及外伸端的联轴器),见图15-29。
已知:
电动机额定功率4,转速n1=750,低速轴转速n2=130,大齿轮节圆直径d2ˊ=300,宽度B2=90,轮齿螺旋角β=12º
,法向压力角a20°
。
要求:
(1)完成轴的全部结构设计;
(2)根据弯扭合成理论验算轴的强度;
(3)精确校核轴的危险截面是否安全。
15-7两级展开式斜齿圆柱齿轮减速器的中间轴(见图15-30a),尺寸和结构如图15-30b所示。
中间轴转速n2=180,传递功率5.5,有关的齿轮参数见下表:
αn
z
β
旋向
齿轮2
3
20︒
112
10º
44′
右
齿轮3
4
23
9º
22′
图中A、D为圆锥滚子轴承的载荷作用中心。
轴的材料为45钢(正火)。
要求按弯扭合成理论验算轴的截面Ⅰ和Ⅱ的强度,并精确校核轴的危险截面是否安全。
15-8一蜗杆轴的结构如图15-31所示,试计算其当量直径。
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