机械设计习题解答1文档格式.docx

1、13-3 一圆轴的轴肩尺寸为：D72 mm，d62 mm，r3 mm。材料为40CrNi，其强度极限b900 MPa，屈服极限S750 MPa，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k1q1115-4 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MzlFsinhFc

2、os。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250 mm，大小为60 kN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？2解 将螺栓组受力F60 kN向螺栓组对称中心等效，受剪

3、力Fe60 kN，转矩T250F2506015000 Nm。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Fe6010 kN 66T15000Fj20 kN6r6125Fi图可知，最右边的螺栓受力最大，且为FmaxFiFj102030 kNFiFe6010 kN 66教科书式，可得Fjmax125215000103125Tr26max24393 N kN 22ri2212541251252i1222图可知，右边两个螺栓受力最大，且为FmaxFi2Fj2max2FiFjmaxcos210210 kN522以上数值可以得出FmaxFmax：采用图5-50

4、（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p01 MPa，缸盖与缸体均为钢制，直径D1350 mm，D2250 mm，上、下凸缘均为25 mm，试设计此连接。解 确定螺栓数z和直径dz12，查教科书表5-4得螺栓间距t07d，取t06d。则螺栓间距3t0D1123501292 mm螺栓直径为：dt092 mm，按照系列标准取d16 mm 66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s640 MPa。 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FFD22p425021449087 NFF49

5、0874091 N z12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：F2F1F409110637 N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sS640128 MPa 5验算螺栓的强度查手册，螺栓的大径d16 mm，小径d1 mm，取螺栓的长度l70 mm，根据公式螺栓的计算应力为：ca10637 MPa128 MPa 22d1满足强度条件。螺栓的标记为 GB/T5782-86 M1670，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

6、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。4Z1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T1000 Nm，齿轮用锻钢制成，

7、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d70 mm，查教科书表6-1得所用键的剖面尺寸为b20 mm，h12 mm。轮毂的长度确定键的长度，可取L70105 mm，教科书表6-1取键的长度L110 mm，键的标记：键 20XX0 GB109620XX。键的工作长度为：lLb1102090 mm键与轮毂的接触高度为：kh/26 mm。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p55 MPa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2T103210001000p MPa55 MPap kld69070满足挤压强度。 确定齿轮段的键5Fjmax125215*Tr26max24393 N kN 22ri2212541251252i1222图可知，右边两个螺栓受力最大，且为