机械设计练习题(4)

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1、计算题螺栓1已知：承受交变工作载荷的液压缸，其内交变比压为02N/mm2，缸体内截面积A= 240mm2,其缸座与缸盖用四个螺栓均布联接，要求每个螺栓的残余预紧力为60N,预紧力为150N。（15分）求：1）单个螺栓内承受的最大轴向载荷；Qmax=60+2*240/4=180(N)2）单个螺栓内承受的最小轴向载荷；Qmin=150(N)3）螺栓内应力循环特性系数；=min/max=(150/A)/( 180/A)=5/6。螺栓2、（本题10分）一铸铁支架用四个M16(d1=13.875mm)的普通螺栓安装在混凝土立柱上，尺寸如图示，已知载荷F8kN，接合面摩擦系数f0.3，防滑系数Ks1.2，

2、螺栓材料的屈服极限s360MPa，安全系数S3，如果螺栓的预紧力F09kN，联接的相对刚度。试问：1)所给螺栓的预紧力能否满足支架不滑移的条件？2)校核螺栓强度。解.(1)将外载荷F平移到联接面,不滑移条件；此连接满足不滑移条件。 (2)每个螺栓应承受的工作载荷：,单个螺栓承受的最大载荷螺栓的计算应力：，许用应力， 螺栓满足强度要求。齿轮1、欲设计一标准直齿圆柱齿轮传动,中心距限制为a=1605 mm，传动比为i=4，模数为m =3mm。试求大、小齿轮的齿数Z2、Z1和实际中心距a的值。（10分） 解:根据a=m(z+z)/2 i=Z/Z 代入各已知数，解得 Z=21.3 取整数得Z=21 ，

3、Z= i*Z=84，中心距 a= m(z+z)/2 =3(21+84)/2=157.5（mm）符合要求。齿轮2、（本题10分）一对标准直齿圆柱齿轮传动，已知m=5mm、Z1=25、Z2=60，通过计算得出，F2=300 Mpa ，YFa1=2.72，YSa1=1.65，YFa2=2.32，YSa2=1.76，F1 =360Mpa，F2=350 Mpa。（注：）试问：（1）、哪个齿轮的齿根弯曲疲劳强度高？（2）、两齿轮工作是否安全？解:（1）由 可得：；同理：因为 所以 ；则有：上式说明齿轮1的齿根弯曲应力大，所以齿轮2的齿根弯曲疲劳强度高。（2）因为两个齿轮均安全。五、受力分析1、图示为一个两

4、级斜齿圆柱齿轮减速箱。已知：齿轮4的螺旋角方向和主动轴的转向如图所示。齿轮2的参数：mn2=3mm，Z2=57，2=14，b2=50mm；齿轮3的参数：mn3=5mm，Z3=21，3=10，b3=80mm。求：1）为使轴轴向力最小，各齿轮螺旋角旋向如何确定?2）图示齿轮2、3所受Fr2、Ft2、Fa2和Fr3、Ft3、Fa3的方向。3）如不计任何损失，试判断轴所受轴向力的方向。解答：如图所示。 不计各种损失时，T2=T3所以：Fa2-Fa3e时，X=0.41，Y=0.87；当Fa/Fr=e时，X=1，Y=0。已知：轴上作用的外加轴向力Fae=1000N，其方向由左方指向右方；两个轴承所受的径向

5、力分别为Fr1=1500N，Fr2=2600N，载荷系数 fp=1.2，轴承的最高工作温度Fd1，轴承1被压紧Fa1=2768N ， Fa2=1768N由于Fa1/Fr1=1.85e，所以X1=0.41，Y1=0.87由于Fa2/Fr2=0.68=e，所以X2=1，Y2=0则有：P1=1.2(0.411500+0.872768)=3628N P2=1.2(1.02600+01768)=3120NP1P2 ，应该用P1=3628N计算轴承的寿命。当外加轴向力Fae的方向与1号轴承派生轴向力方向一致时，Fae+Fd1=2020Fd2 轴承2被压紧Fa1=1020N Fa2=2020N此时，由于Fa1/Fr1=0.68=e，所以X1=1，Y1=0由于Fa2/Fr2=0.777e，所以X2=0.41，Y2=0.87则有：P1=1.2(11500+01020)=1800NP2=1.2(0.412600+0.872020)=3388.1NP1P2 ，应该用P2=3388.1N计算轴承的寿命。结论：根据上面分析，当外加轴向力Fae的方向与1号轴承（载荷较小者）派生轴向力方向一致时，两个轴承的最大当量动载荷较小，可以使轴承的寿命较长。（3）轴系支撑简图（4）估算轴承的寿命当轴承的可靠度为90%时，其计算寿命约为：