《机械设计》习题库(计算题点讲).doc

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1、西南科技大学机械设计习题库四、计算题1、图示，螺栓刚度为c1，被联接件刚度为c2，已知c28c1，预紧力F1000N，轴向工作载荷F1100N。试求；螺栓所受的总拉力F0； 被联接件中的剩余预紧力F” 。【要点：受轴向工作载荷作用的紧螺栓联接 或者F0=F+F”F”】2、图示，为一对正安装的圆锥滚子轴承。已知：作用在轴上的外载荷为M=450kNmm，FR=3000N，FA=1000N，方向如图所示。试求：在插图二上，标出两轴承所受的派生轴向力S1 和S 2的方向；求出派生轴向力S1 和S 2的大小；计算轴承所受的实际轴向力A1和A2。（提示：派生轴向力S与轴承所受的径向支反力R的关系为：S =

2、0.25R）题4-2图答案【要点： （1） S的方向图示：由轴承外圈的厚边指向薄边。 计算轴承支反力：R1(300FR + M)/900 ；R2FRR1计算派生轴向力：S1S20.25R1375N 判断压紧端和放松端，确定轴承所受的实际轴向力】3、夹紧联接如插图一所示，已知夹紧联接柄承受载荷Q600N，螺栓个数Z2，联接柄长度L300mm，轴直径d60mm，夹紧结合面摩擦系数f0.15，螺栓的许用拉应力58.97MPa。试求； 计算所需要的预紧力F确定螺栓的直径 （提示：“粗牙普通螺纹基本尺寸”见表）表 粗牙普通螺纹基本尺寸（GB196-81） mm公称直径d要点：所需要的预紧力F防止滑动条件

3、：【 两个螺栓，两面夹紧】； kf1.11.3，取kf1.1； 确定螺栓的直径：；查表选螺栓规格 。粗牙第1系列螺距P中径d2小径d1101.59.0268.376121.7510.86310.10616214.70113.835202518.37617.29424322.05120.7524、如图所示,某轴用一对反装的7211AC轴承所支承,已知作用在轴上的径向外载荷FR=3000N, 作用在轴上的轴向外载荷FA=500N,方向如图所示。载荷系数fp=1.2。试求:安装轴承处的轴颈直径是多少？ 标出两轴承各自的派生轴向力S1、S2的方向。计算出两轴承各自的派生轴向力S1、S2的大小。计算出两

4、轴承所受的实际轴向力A1、A2的大小。两轴承各自所受的当量动负荷P1、P2的大小。提示：派生轴向力S与轴承所受的径向支反力R的关系为：S=0.7R； e=0.7；当A/Re 时，X=1，Y=0；当A/Re时，X=0.41,Y=0.87。当量动负荷计算公式为：P=fp(XR+YA)【要点：同题2】5、图示，滑动轴承由四个对称布置的普通螺栓与机座相联，轴承承受的工作载荷为P，载荷方向如图中所示。已知：螺栓、机座和轴承刚度相同，每个螺栓的预紧力均为 500N，若要求工作后接合面间不能出现间隙，试计算：轴承所能承受的最大极限工作载荷Plim为多少？要点：1.受轴向工作载荷作用的紧螺栓联接； 2.令每个

5、螺栓所受残余预紧力为零，工作拉力F =Plim/4Plim6、图示，为一对反安装的70000AC型角接触球轴承。已知：作用在轴上的径向外载荷FR=200N。轴向外载荷FA=100N，方向如图所示。试求：（1）在插图二上，标出两轴承所受的派生轴向力S1 和S 2的方向，并求出其大小。（2）计算轴承所受的实际轴向力A1和A2。（提示：派生轴向力S与轴承所受的径向支反力R的关系为：S =0.7R）【要点：同题2；关键是支反力的计算】7、一带式运输机用普通V带传动，已知传递功率P=7KW，转速n1=1440r/min，工况系数KA=1.1，试选择普通V带的型号。计算功率 PC（KW）【要点：根据PC=

6、KAP和 n1查图确定V带型号。】8、 一带式制动器如插图示。制动杆通过两颗M12的普通螺栓1和2达到增长目的。已知：带与鼓轮间的摩擦系数f1=0.28，鼓轮直径D=300mm，其它相关尺寸图示，带允许的最大拉力F=800N，接长制动杆结合面间的摩擦系数f2=0.16，联接的可靠性系数Kf=1.1，螺栓的许用应力=184MPa。试求：（1）带的a侧和b侧中，哪侧是紧边，哪侧是松边？（2）紧边允许的最大拉力F1=？此时松边拉力F2=？拉力差Fmax =？（提示：e0.282.5）（3）允许的最大制动力Pmax=？允许的最大制动力矩Tmax =？（4）判断出螺栓1和螺栓2哪个是危险螺栓？危险螺栓受

7、力多少？（5）工作前每个螺栓应该施加多大的预紧力？（6）校核该螺栓是否满足强度要求。（提示：“粗牙普通螺纹基本尺寸”见表）表 粗牙普通螺纹基本尺寸（GB196-81） mm公称直径D、d粗牙第一系列第二系列螺距P中径D2、d2小径D1、d14 0.73.5453.242 4.5(0.75)4.0133.6885 0.84.4804.1346 15.3504.9178 1.257.1886.64710 1.59.0268.37612 1.7510.86310.10616 214.70113.83514212.70111.835 182.516.37615.29420 18.37617.294 2

8、220.37619.29424 322.05120.752 2725.05123.75230 3.527.72726.211注：1、优先选用第一系列，其次是第二系列，第三系列（表中未列出出）尽可能不用。 要点：1.带传动的计算；2.紧螺栓联接计算。1.带传动的计算：带的进入端为紧边，出来端为松边。制动时，带的a侧为紧边，b侧为松边。带允许最大拉力为紧边拉力， F1= 800N；松边拉力 F2F1/ef工作拉力为拉力差 FmaxF1F2 制动时允许的最大制动力Pmax 与F1的关系：；制动时允许的最大制动力矩Tmax ：Tmax= FmaxD/22.紧螺栓联接计算 螺栓组受力分析：取隔离体图示，

9、计算螺栓1、2所受的横向载荷F1和F2，比较其大小：结果F1F2。防滑条件: F防拉断时，螺栓小径应满足： ，查插表一确定M12的螺栓是否安全。R1R2FA9、如图所示,某轴用一对反装的7211AC轴承所支承,已知R1=2000N,R2=1000N,FA=500N,其方向如图所示,载荷系数fp=1.2。试求:该轴承的内径。标出两轴承各自的派生轴向力S1、S2的方向。【要点：同题2】两轴承各自所受的当量动负荷。轴承的额定动载荷Cr50500N；S=0.7R; e=0.7;A/Re,X=1,Y=0; A/Re,X=0.41,Y=0.87；P=fp(XR+YA)【要点：同题8的2.紧螺栓联接计算。】

10、10、接长扳手如图示。联接采用受拉螺栓，试根据强度条件导出螺栓危险截面直径的计算式(已知常数必须化简)。注：摩擦系数为f,可靠性系数Kf ，强度条件为： 11、铸铁托架如插图一所示，用4个螺栓固定在砖墙上，托架轴孔中心受一斜力P=10000N，P力与铅垂线夹角=30，接合面摩擦系数=0.4，可靠性系数=1.3，相对刚度系数=0.3。试求：如果保证托架底板不向下滑移，则每个螺栓所需要的预紧力F是多少？ 要点：根据力学原理，载荷对螺栓组联接的作用可用RH、Rv及M的联合作用来代替。设单个螺栓预紧力为F，在螺栓轴向载荷RH/4作用上以后，底板与墙体间残余予紧力产生的摩擦力总和应大于Rv，而力矩M不会

11、影响下滑。要点： 有效圆周力： F=1000P/V ；F= F1F2 F112、已知V带传递的实际功率P7kW，带速v10m/s，紧边拉力是松边拉力的2倍，试求有效圆周力F和紧边拉力F1的值。13、红绿灯托架装置如图示，红绿灯托架装置是用4个普通螺栓固定在立柱上。已知：红绿灯托架装置的总重量为P=600N，L=30H2，螺栓的许用拉应力60MPa，接合面摩擦系数=0.1，可靠性系数=1.3，相对刚度系数=0.3。试求：（1）保证红绿灯装置与悬臂托架不向下滑移，则每个螺栓所需要的预紧力F是多少？（2）指出危险螺栓是哪一个？（3）危险螺栓所受的工作载荷F为多少？（4）危险螺栓所受的总拉伸载荷F0为

12、多少？（5）选用多大的螺栓直径能满足工作要求？要点：受力分析：紧螺栓联接；将P力平移到接合面上，得翻转力矩M与横向力P。 翻转力矩 M= PL 保证红绿灯托架装置不向下滑移的移条件为： 危险螺栓是上边两个螺栓1和2。危险螺栓所受的工作载荷F：在翻转力矩M作用下，每个危险螺栓所受到的工作拉力为每个危险螺栓所受的总拉伸载荷F0:能满足工作要求的螺栓直径：查表选螺栓规格。 提示：“粗牙普通螺纹基本尺寸”见表表 粗牙普通螺纹基本尺寸（GB196-81） mm公称直径d粗牙第1系列螺距P中径d2小径d1101.59.0268.376121.7510.86310.10616214.70113.835202

13、518.37617.29424322.05120.75214、 图示为凸缘联轴器的螺栓组联接。已知在D0=150mm的圆周上均布8个M12的普通螺栓（D1=13.835mm），螺栓的许用应力=184.62Mpa，凸缘联轴器传递的扭矩T=1000Nm，接合面间的摩擦系数=0.13，可靠性系数Kf=1.2。试校核螺栓的强度。 【要点：见教材P63例题2.2】15、图示，某轴由一对圆锥滚子轴承支撑。已知：轴承所受的径向力分别为R1=2000N，R2=4000N，作用在轴上的轴向外载荷=1030N，方向如图所示；载荷平稳，负荷系数fp=1；在一般温度下工作，ft=1；轴转速1000rpm。试画出两轴承

14、所受派生轴向力S的方向，并计算轴承寿命Lh。 提示：轴承寿命计算公式为:= （h）；该轴承的派生轴向力S与轴承所受的径向力R的关系为：S=；该轴承的主要性能参数为：Cr=34000N（N），=0.38；当量动载荷的x、y系数，参见下表：（表中A为轴承所受的轴向力）单 列 轴 承A/ReA/R exyxy100.41.6【要点：同题2】16、图示，带式制动器。已知：带与鼓轮间的摩擦系数为f，包角为，带允许的最大拉力为800N。试求：（1） 在极限状态下紧边拉力F1？并指出带的紧边在左边还是右边？（2） 计算制动时允许的最大制动力Pmax？（3） 写出计算松边拉力F2的数学表达式（提示：不必计算）

15、 【要点：同题8的1.带传动的计算。】17、图示，一块矩形钢板采用三个受拉螺栓固定在一个槽钢上。已知：悬臂端载荷P，接合面间的摩擦系数为f,可靠性系数Kf ，螺栓的许用拉应力为，有关尺寸如图所示。试导出：（1）找出受力最大的螺栓，导出它受力的计算表达式； （2）导出满足此工作条件预紧力的计算表达式；（3）导出满足此工作条件螺栓直径的计算表达式。要点：（1）受力分析：将载荷P向螺栓组中心平移得：使钢板向下滑移的载荷P；使钢板产生绕中心旋转的扭矩T=P（L1+L2/2）在P作用下，每一个螺栓受力为：FP1= FP2= FP3=P/3在T作用下，每一个螺栓受力为：FT1= FT3=T/L2= P（L

16、1+L2/2）/L2因此，受力最大的螺栓是1号螺栓，Fmax=F1= FP1+ FT1=P（5/6+ L1/L2）（2）防止滑动：FKfF1/f ；（3）防止拉断：414 断防（； ：防 / =+ = 螺是是的力力 ） + = 为为力个个，/= 为为为栓一 （矩矩扭中生钢荷荷移移下得平组组向载载析力力（断）（ ：滑滑滑） = 栓 栓最最，/ + = ：力螺螺每用用在 = 为受一下 =矩转绕绕板；荷滑滑板移中螺荷：力）出试试所如如有力用栓栓螺 性 数数的的合 端端：。钢钢一栓受受个采块示。算算传 题：】。的的带 题 算算计示提提学 力算算力动许动动边边边左紧出？ 拉拉态状求。0为为最许包 系的的

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