机械零件的强度doc资料.docx
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机械零件的强度doc资料
机械零件的强度.
第一篇总论
第三章机械零件的强度
3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限σ-1=180,取循环基数N0=5106,9,试求循环次数N分别为7000,2500,620000次是时的有限寿命弯曲疲劳极限。
3-2已知材料的力学性能为σ260,σ-1=170,σ=0.2,试绘制此材料的简化极限应力线图(参看图3-3中的A’D’G’C)。
3-3一圆轴的轴肩尺寸为:
72,62,3。
材料为40,其强度极限σ900,屈服极限σ750,试计算轴肩的弯曲有效应力集中系数kσ。
3-4圆轴轴肩处的尺寸为:
54,45,3。
如用题3-2中的材料,设其强度极限σ420,试绘制此零件的简化极限应力线图。
3-5如题3-4中危险截面上的平均应力σ20,应力幅σ900,试分别按:
a);b)σ,求出该截面的计算安全系数。
第二篇联接
第五章螺纹联接和螺旋传动
5-1分析比较普通螺纹、管螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹的特点,各举一例说明它们的应用。
5-2将承受轴向变载荷的联接螺栓的光杆部分做得细些有什么好处?
5-3分析活塞式空气压缩机气缸盖联接螺栓在工作时的受力变化情况,它的最大应力,最小应力如何得出?
当气缸内的最高压力提高时,它的最大应力、最小应力将如何变化?
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?
为什么?
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1000Nm,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。
已知:
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,=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10010010(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=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1600Nm,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1=180,预紧力F0=360N。
试问:
(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;
A
B
C
图10-48齿轮传动许用应力分析
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=9º22′,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。
已知:
蜗轮传递的转矩T2=405Nm,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=10600Nm,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。
已知:
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