机械设计课后练习

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1、3-2已知材料的力学性能为S = 260MPa , j = 170MPa，趴=0.2，试绘制此材料的简化的等寿命寿 命曲线。解A (0,170)C(26Q0) % = 2x170 = 283 - 33MPa1 + 0, 1 + 0.2得 D(283.3%,283.3 狗，即 D(141.67,141.67)根据点A(0J70) , C(260,0), D (141.67,141.67)按比例绘制该材料的极限应力图如下图所示3170E一D，(141,67. 141.67)0C(260, 0)3-3解 由于D/d=72/62=l. 16. r/d=3/62=0.048,所以.查教材附表31插值得查

2、教材附图3.1,插值得q. 0.90则“l+*oa-D = 23b3-4圆轴轴肩处的尺寸为:D=72mm, ： =62mm, r=3mm。如用题32中的材料,设其强度极限OB=420MPa, 精车，弯曲，几=1,试绘制此零件的简化等寿命疲劳曲线。D 54r 3解因一二一=1.2,- = = 0.067，查附表 32 插值得 a, =1.88，查附图 3 1 得 qa 0.78 t将 d45 d45所查值代入公式，即“心=1 + ad_l)=l + 0. 78x(1 . 88 1)=1 . 69查附图32得5=0.75 ；按精车加工工艺，查附图34得=0.91,已知筠=1 ,贝L691+0,75

3、 0,9 i:.A(07% 35 C(260,0), (141.67,141.6% 35)根据A(0J2.34),C(260,0),D(141.67,60.29 )按比例绘出该零件的极限应力线图如下图A0. 72. 34)D(141.67, S0. 29) * f3-5如题34中危险截而上的平均应力(7m=20MPa，应力幅aa=20MPa 试分别按尸=C入=。, 求出该截而的讣算安全系数解由题 3-4 可知a=170MPa,久=260MPa,心=0.2, Kc = 235A (0, 72. 34) U(0,30MD1 (14L 67.60.29)* rG，0(20,0)ca170=2.28工

4、作应力点在疲劳强度区，根据变应力的循环特性不变公式，其计算安全系数工作应力点在疲劳强度区，根据变应力的平均应力不变公式，其计算安全系数c(i= 1.816+(心-氏总_170+(235-0220K/q+qJ235x(30 + 20)5-5图5. 49是由两块边板和一块承重板焊接的龙门起重机导轨托架。两块边板各用4个螺栓与立柱相连接，托 架所承受的最大载荷为20kN,载荷有较大的变动。试问：此螺栓连接采用普通螺栓连接还是狡制孔用螺栓连接 为宜？为什么？ Q215,若用M6X40狡孔用螺栓连接，已知螺栓机械性能等级为& 8,校核螺栓连接强度。解采用狡制孔用螺栓连接为宜因为托架所受的载荷有较大变动，

5、狡制孔用螺栓连接能精确固左被连接件的相对位卷，并能承受横向载 荷，增强连接的可靠性和紧密性，以防I匕受载后被连接件间出现缝隙或发生相对滑移，而普通螺栓连接靠结 合面产生的摩擦力矩来抵抗转矩，连接不牢靠。(1)确定M6X40的许用切应力门由螺栓材料Q215，性能等级8.8，查表5-8，可知a=640MPa，查表5-10.可知S=3550=(182.86 -128)MPaaj =人=426.67 MPaS. 1.5(2)螺栓组受到剪力F和力矩(b = FL设剪力F分在各个螺栓上的力为斥，转矩T分在各个螺 栓上的分力为耳，各螺栓轴线到螺栓组对称中心的距离为几即r =15()= 75v,f2mm)2c

6、os45.斥=-F = -x20 = 2.5kN8 8伍kN8r 8x752xl03由图可知，螺栓最大受力伯 + F: +2Fcose = A2.52 + (5A)2 + 2x 2.5x5A2 x cos45 = 9.015kN,=气 9.015x10- =319t列 Jx(6x10-7=131.9.015x108勺 dz L 6xl03xll.4xl03()nun故M6X40的剪切强度不满足要求，不可靠。5-6已知一个托架的边板用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，设采用较

7、制孔用螺栓连接， 试问哪一种布置形式所用的螺栓直径最小？为什么？解螺栓组受到剪力F和转矩，设剪力F分在各个螺栓 上的力为F转矩丁分在各个螺栓上的分力为巧(a)中各螺栓轴线到螺栓组中心的距离为儿即匚125mmF FL 60 x 250 x 60-3125十二存 7 ”=20kN6由(a)图可知，最左的螺栓受力最大化仆二a+=1 + 20 = 30kN(b)方案中60x250螺栓受 2x + 4x 125力最大T为xl0_3x F叽F_也仃+ 1252maxi-lFma. = M- +F- +2FF，cQse = ； 1O2 + (24.39), + 2x lOx 24.39x * = 33.63

8、kN山节可知采用a）布置形式所用的螺栓苴径较小V呦5-8两块金属板用两个M12的普通螺栓联接。若接合而的摩擦系数f=0.3,螺栓预紧力控制在英屈服极限的 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。解螺栓数目为2.接合面数为1,取防滑系数为Ks 二 1.2,性能等级为4. 8的碳 钢巧二320MPq则螺栓所需预紧力F0为：1仔得出 4=八=112x10Ap5- 9受轴向载荷的紧螺栓联接，被联接钢板间采用橡胶垫人已知螺栓预紧力Fo=15000N.当受轴向工作载 荷 F=10000N时，求螺栓所受的总拉力及被联接件之间的残余预紧力。采用橡垫片密封，取蝮栓的相对刚度=0会

9、由教材公式（5-18）-a+a蛭栓的总拉力*F2 = %+ q+F = 24000AT K 砂=1.420，查图 10 13 得 K“ = 1 37 h 故载荷系数 K = KAKvK成K/ =1.25x1.2x1x1.420 =2.13* L H V K v按实际的载荷系数校正所算的分度圆直径计算模数加cL 60.22ni = = =2.32 nun2 13=53.577x3/一1.5a=60.22z】26取 m = 2.5几何尺寸计算分度圆直径：/ 二忆=2.5 x 26 = 65iirnd2 = mz,2 = 2.5x54 = 135 mm、nL+么 65+135 “c中心距：a = =

10、 100mm2K12.5Z/:确龙尺宽：2x2.13x49397x 型斗 2.5x189 讨 “.74 丽6522.08 I. 566.5 J圆整后取方2 =52nmi b = 57mn。(3)按齿根弯曲疲劳强度校核由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限0心=500MPa :大齿轮的弯曲疲劳强度极限7A2 =380 MPa。由图10-18取弯曲疲劳寿命心皿二0.89, K刖2 =0.93。 计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数5 = 1.4KfnSe = .*础=317.86MPa=Ky_.皿曲 项泌歼冶=252.43MPaL Fh S1.4计算载荷系数K = KAKvKFaK =1.

11、25x1.2x1x1.37 = 2.055查取齿形系数及应力校正系数由表10-5查得Y = 2.6=2.304匕=1.595 匕=1.712校核弯曲强度 KT根据弯曲强度条件公式灯二竺乞丫人Va.l进行校核2 xbd)m a对55 x 49397x 2.6x1.595 = 99.64MPa aflj 二也纬.Y = 2x2-(0x49397. x 2.3x 1.712 = 94.61 MPa 7人7叮040fX .41Y=0由表13-5查得径向动载荷系数和轴向动载荷系数为对轴承2对轴承1因轴承运转中有中等冲击载荷，按表13-6,取/ = 1.5，则 pA =(X】厂 + K 巧 i) = 1

12、5X (1 x3390 +0x2305 .2 ) = 5085 NP2 = fp(X2Fr2 + Y2F,2)=.5x (0.41 xl040 + 0.87 x 1435 .2)= 2512 .536 N(3)确泄轴承寿命由于题目中没给出在轴承的具体代号，这里假设选用7207AC，查轴承手册得基(290001717.560/11 %本额左载荷C = 29000N因为片巴，所以按轴承1的受力大小验算15-4图15-28所示为某减速器输出轴的结结构图，试指出其设计错误，并画出改正图。【解(1)处两 轴承应当正装。处应有间隙并加密封圈。处应有轴间定位。处键不能伸入端盖，轴的伸出部分应加长。处齿轮不能保证轴向固定。处应有轴间定位。处应加调整垫片。(2)(3)(4)(5)(6)(7)改正图见轴线下半部分。