机械设计习题卡参考答案 浙江工业大学

GeneratedbyUnregisteredBatchDOCTOPDFConverter2010.2.301.1358,pleaseregister!1绪论、第二章1．通用零件、专用零件2．螺钉、链轮、链条、＿龙头、大梁、脚蹬＿。3．＿原动部分＿、＿传动部分＿、＿执行部分＿、＿控制系统＿和＿辅助系统＿。4．＿整体断裂＿、＿过大的残余变形＿、＿零件的表面破坏＿和破坏正常工作条件引起的失效。5．＿强度准则＿、＿刚度准则＿、寿命准则、振动稳定性准则和可靠性准则。第三章1．＿低周疲劳＿、＿高周疲劳＿、＿材料断裂试件＿、＿发动机曲轴＿。2．疲劳极限、应力循环次数3．＿零件应力集中状况＿、＿零件具体尺寸＿、＿零件表面质量＿、＿零件的热处理强化4．cr、cm和cmin，、＿心轴、大多数底座类零件、举重设备中的吊臂＿。5．疲劳损伤累积6．m、＿工作平均应力＿、＿a＿＿、＿工作应力幅＿。二、选择题1、C.2、A.3.C.三、计算题1．700次时：MPasr26025000次时：MPar2067.32425000500000091，因不可能超过s，故为260MPa6200000次时：MPar18012．如图所示：对于cr的情况，应力是沿射线变化的当射线与极限应力线图的上面直线相交时，按照疲劳强度条件计算而射线与极限应力线图的右侧折线相交时，则按照静强度条件计算GeneratedbyUnregisteredBatchDOCTOPDFConverter2010.2.301.1358,pleaseregister!2第五章一、选择与填空题1．1_2_3__2．_3_1___1_3说明：自锁：。两者数值越接近，自锁性能越差；数值相差越大，自锁性能越好。螺纹传动效率：)(/tgtg。增大，增大；增大，减小。牙型角与当量摩擦系数f间的关系是：cos(/2)ff。当增大，f增大，增大。3．__2__。4．_90_％_螺纹根部_5．_3_6．4二、分析与思考题1．[见P60页表5-1。联接螺纹要求自锁性较好，强度高；传动螺纹要求传动效率高。]2．[螺纹联接在冲击、振动或变载作用下，或当温度变化较大时，螺旋副间的摩擦力可能减小或瞬时消失，或由于螺纹联接件和被联接件的材料发生蠕变和应力松驰等，会使联接中的预紧力和摩擦力逐渐减小，导致联接松动，甚至松开。防松例子见P68表5-3]3．[P70。普通螺栓联接：对受拉螺栓，其主要破坏形式是螺栓杆螺纹部分发生断裂，因而其设计准则是保证螺栓的静力或疲劳拉伸强度；对于受剪螺栓，其主要破坏形式是螺栓杆和孔壁的贴合面上出现压溃或螺栓杆被剪断，其设计准则是保证联接的挤压强度和螺栓的剪切强度，其中联接的挤压强度对联接的可靠性起决定性作用。铰制孔用螺栓用抗剪切来承受外载荷，螺栓杆与孔壁之间无间隙，接触表面受挤压；在联接接合面处，螺栓杆则受剪切。因此，应分别按挤压及剪切强度条件来计算。]4．紧螺栓靠预紧力产生的摩擦力来抵抗横向载荷，在抵抗横向载荷过程中，外载荷可能发生变化，但预紧力不会发生变化，因此螺栓上的应力为静应力。[P85降低螺栓疲劳强度的应力幅。非对称循环变应力]5．[P83。根据螺母的性能等级不应低于与之相配螺栓的性能等级这一要求，螺母可选用9级。小数点前的数字代表材料的抗拉强度极限的1/100(/100B)，小数点后的数字代表材料的屈服极限（S或0.2）与抗拉强度极限（B）之比值的10倍（10/SB）。]6．[P84。不控制预紧力的普通螺栓联接，其安全系数大小与螺栓直径有关，其安全系数S随螺纹直径增大而减小，因为尺寸小的螺栓在拧紧时容易产生过载，故采用加大安全系数的方法来弥补可能产生的过载。]7．[P85-86。紧螺栓所受工作拉力在0～F间变化，则螺栓所受总拉力将在02FF之间变动。在保持预紧力0F不变的情况下，减小螺栓刚度bC或增大被联接件刚度mC都可以减小总拉力2F的变动范围，从而提高了螺栓联接的疲劳强度。但在此种情况下引起残余预紧力1F减小，从而降低了联接的紧密性。]8．[P86。为了减小螺栓的刚度，可适当增加螺栓的长度，或采用腰状杆螺栓和空心螺栓。为了增大被联接件的刚度，可以不用垫片或采用刚度较大的垫片。对于需要保持紧密性的联接，从增大被联接件的刚度来看，可以采用刚度较大的金属垫片或密封环较好。]9．[P86。实验证明，约有1/3的载荷集中在第一圈上，第八圈以后的螺纹牙几乎不承受载荷。因此，采用螺纹牙圈数过多的加厚螺母，并不能提高联接的强度。为了改善螺纹牙上的载荷分布，常采用悬置螺母，减小螺栓旋合段本来受力较大的几圈螺纹牙的受力面或采用钢丝螺套。]10．[伸出一只手，竖起大拇指，另外四指握拳，指尖指向旋转的方向，而拇指要指向螺旋的前进方向。如果与伸出的左手可以相符，称为左旋，与右手相符则称为右旋。另一个方法是，在旋转体生长或运动的一端，从垂直轴向看，顺时针旋转的为左旋；反之，逆时针旋转的为右旋。砂轮主轴螺纹的旋向：紧固砂轮或砂轮卡盘的砂轮主轴端部螺纹的旋向必须与砂轮工作时旋GeneratedbyUnregisteredBatchDOCTOPDFConverter2010.2.301.1358,pleaseregister!3转方向相反[这样可以保证在螺母在旋转的过程中所产生的轴向力是将螺母旋紧]。砂轮机轴转动一般为右旋，所以两端固定砂轮用的螺纹为左旋。]11．[自锁：。两者数值越接近，自锁性能越差；数值相差越大，自锁性能越好。螺纹传动效率：)(/tgtg。增大，增大；增大，减小。牙型角与当量摩擦系数f间的关系是：cos(/2)ff。当增大，f增大，三角螺纹牙型角大（一般为60°），矩形螺纹（=0°）和梯形螺纹牙型角较小。]12．[P92。滑动螺旋的主要失效形式是螺纹磨损。其基本尺寸是根据耐磨性条件确定的。]13．[P91。滑动螺旋结构简单，便于制造，易于自锁，但其主要缺点是摩擦阻力大，传动效率低，磨损快，传动精度低等。滚动螺旋摩擦阻力小，传动效率高，但结构复杂。]14．[P70。螺栓的其他部分是根据等强度条件及使用经验规定的，通常都不需要进行强度计算。]三、计算题：1．解：⑴找出承受最大工作剪力的螺栓。4个螺栓在园周上均匀分布，故承受工作剪力相等，设为F。则有，332/2/100101000/1001010000FTrTN，3/4/2630/2130102423FTrTDN⑵求出螺栓性能参数螺栓的性能等级为8.8，所以800BMPa，/0.8SB，640SMPa查P84表5-10，取2.5S，2.5PS，所以640[]2562.5SMPaS800[]3202.5BPPMPaS⑶校核螺栓的挤压强度330min242310.35(1310)(1810)PFMPadL[说明,0d不能取12mm，因为铰制孔用螺栓螺纹部分比光孔略小。minL也不能取20mm，见P76图5-18]因为[]PP，所以螺栓的挤压强度合格⑷校核螺栓的剪切强度32204242318.263.14(1310)4FMPad因为[]，所以螺栓的剪切强度合格。综上所述，该螺栓组合用。2．解：将力F平移到各结合面中心，得扭转力矩0.3()MFLFNm设各方案中在力F作用产生的剪切力为1F，扭转力矩M作用下产生的剪切力为2F。对方案11/3FF2222.5FaMFFGeneratedbyUnregisteredBatchDOCTOPDFConverter2010.2.301.1358,pleaseregister!4很显然，第3个螺栓受力最大，最大力/32.52.833MAXFFFF对方案21/3FF2222.5FaMFF很显然，1、3两个螺栓所受力相等，均为最大值，其最大值22122.522MAXFFFF对方案31/3FF22533FaMFF综上所述，方案3较好。3．解：⑴A将力P向结合面形心简化得到集中载荷P及转矩3(200100/2)4000250101000TPNm。B在集中载荷P的作用下，各螺栓承受的横向载荷1/24000/22000FPNC在转矩T的作用下，各螺栓承受的横向载荷22FrT，332/2/100101000/1001010000FTrTND找出螺栓组中承受最大工作剪力的螺栓，如图所示：很显然，螺栓2承受的工作剪切力比较大，最大工作剪力1220001000012000FFFNE按剪切强度确定螺纹小径GeneratedbyUnregisteredBatchDOCTOPDFConverter2010.2.301.1358,pleaseregister!520[]4Fd，06441200012.69[]3.149510FdmmF按挤压强度确定螺纹小径0[]PPFLd，036120005.33[]151015010PFdmmL综上所述，取光孔直径为13mm，螺纹为M12。⑵若改用普通螺栓，螺栓2受力最大，此时是依靠结合面间产生的摩擦力来抵抗外载荷F，0sfFKF0/1.212000/0.272sFKFfKN0211.3[]4Fd30165.25.2721031.52[]3.1412010Fdmm即，如果选用普通螺栓，其小径必须大于31.52mm。4．解：⑴求螺栓预紧力0F0sfFizKF，01.21.50.222sKFFFFfiz⑵螺栓承受的拉应力0211.3[]4Fd，综合以上两式得022111.31.31.5[]44FFdd23261[]3.14(17.2910)1601019.2641.31.541.31.5dFKN四、结构设计与分析题[见书本中相应图形]第六章一、填空题1．平键联接、半圆键联接、楔键联接、切向键联接。2．圆、（A型）、平、（B型）、单圆、（C型）3．两侧面、键和键槽侧面的挤压、上下两面、键的楔紧作用GeneratedbyUnregisteredBatchDOCTOPDFConverter2010.2.301.1358,pleaseregister!64．工作面被压溃、工作面的过度磨损5．轴的直径d由标准中选定、轮毂的长度6．沿圆周方向相隔180º的位置、轴的同一条母线上、沿圆周方向上相隔90º～120º的位置7．小径定心、齿形定心二、单项选择题1．C．2．C．3．A．4．C．5．D．6．D．7．C．8．B．9．D.10．B．三、简答题1．答：根据用途的不同，平键分为普通平键、薄型平键、导向平键和滑键四种。其中，普通平键和薄型平键用于静联接，导向平键和滑键用于动联接。2．薄型平键与普通平键的主要区别是键的高度为普通平键的60％～70％，也分圆头、平头和单圆头三种型式，但传递转距的能力较低，常用于薄壁结构、空心轴及一些径向尺寸受限的场合。3．答：采用双键联接时，两个平键应布置在沿圆周方向相隔180º的位置，目的是加工时便于装夹；两个半圆键应布置在轴的同一条母线上，主要原因是半圆键对轴的削弱很大，这样布置可最大限度减小对轴的削弱；两个楔键应布置在沿圆周方向上相隔90º～120º的位置，原因是楔键主要靠楔紧后轴毂结合面上产生的摩擦力传递转距，这样布置能尽可能多地保证轴毂接触面的面积。考虑到两个键上载荷分配的不均匀性，在强度较核中只按1.5个键计算。四、计算分析题1．解：1．选择导向平键选A型导向平键，对于轴径d1＝80mm，查手册得平键的截面尺寸b＝22mm，h＝14mm，取键长L＝180L1+l1＝130＋60＝190。2．强度校核材料均为钢，工作时有轻微冲击，查教材表6