《机械设计》习题库(计算题点讲)(DOC)

西南科技大学《机械设计》习题库第1页共9页西南科技大学《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c2＝8c1，预紧力F＇＝1000N，轴向工作载荷F＝1100N。试求；⑴螺栓所受的总拉力F0；⑵被联接件中的剩余预紧力F”。FFF＇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=450kN·mm，FR=3000N，FA=1000N，方向如图所示。试求：⑴在插图二上，标出两轴承所受的派生轴向力S1和S2的方向；⑵求出派生轴向力S1和S2的大小；⑶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=0.25R）【要点：受轴向工作载荷作用的紧螺栓联接FcccFF211'0FcccFF212'或者F0=F+F”→F”】【要点：⑴S的方向图示：由轴承外圈的厚边指向薄边。⑵计算轴承支反力：R1＝(300FR+M)/900；R2＝FR－R1计算派生轴向力：S1＝S2＝0.25R1＝375N⑶判断压紧端和放松端，确定轴承所受的实际轴向力】12S12S题4-2图答案西南科技大学《机械设计》习题库第2页共9页3、夹紧联接如插图一所示，已知夹紧联接柄承受载荷Q＝600N，螺栓个数Z＝2，联接柄长度L＝300mm，轴直径d＝60mm，夹紧结合面摩擦系数f＝0.15，螺栓的许用拉应力[σ]＝58.97MPa。试求；⑴计算所需要的预紧力F’⑵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粗牙第1系列螺距P中径d2小径d1101.59.0268.376121.7510.86310.10616214.70113.835202．518.37617.29424322.05120.7524、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:⑴安装轴承处的轴颈直径是多少？⑵标出两轴承各自的派生轴向力S1、S2的方向。⑶计算出两轴承各自的派生轴向力S1、S2的大小。⑷计算出两轴承所受的实际轴向力A1、A2的大小。⑸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/R≤e时，X=1，Y=0；当A/R＞e时，X=0.41,Y=0.87。当量动负荷计算公式为：P=fp(XR+YA)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dQLFRLL3①②FA【要点：同题2】要点：⑴所需要的预紧力F’∵防止滑动条件：QLKFfdf222【——两个螺栓，两面夹紧】；kf＝1.1～1.3，取kf＝1.1；∴fdQLkFf2'⑵确定螺栓的直径：∵][3.14'1Fd；∴查表选螺栓规格。西南科技大学《机械设计》习题库第3页共9页方向如图中所示。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？6、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S2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）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。要点：1.受轴向工作载荷作用的紧螺栓联接；2.令每个螺栓所受残余预紧力为零，工作拉力F=Plim/404lim212'212'pcccFFcccFF→Plim【要点：同题2；关键是支反力的计算】西南科技大学《机械设计》习题库第4页共9页计算功率PC（KW）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[σ]=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：e0.28π≈2.5）（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？危险螺栓受力多少？（5）工作前每个螺栓应该施加多大的预紧力'F？（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）【要点：根据PC=KAP和n1查图确定V带型号。】西南科技大学《机械设计》习题库第5页共9页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、d140.73.5453.2424.5(0.75)4.0133.68850.84.4804.134615.3504.91781.257.1886.647101.59.0268.376121.7510.86310.10616214.70113.83514212.70111.835182.516.37615.2942018.37617.2942220.37619.29424322.05120.7522725.05123.752303.527.72726.211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：⑴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。⑵带允许最大拉力为紧边拉力，F1=800N；松边拉力F2＝F1/efα工作拉力为拉力差Fmax＝F1－F2⑶制动时允许的最大制动力Pmax与F1的关系：1max300500300FP；制动时允许的最大制动力矩Tmax：Tmax=FmaxD/22.紧螺栓联接计算⑴螺栓组受力分析：取隔离体图示，计算螺栓1、2所受的横向载荷F1和F2，比较其大小：结果F1＞F2。⑵防滑条件:12'FKfFf→F’⑶防拉断时，螺栓小径应满足：][2.5'1Fd，查插表一确定M12的螺栓是否安全。西南科技大学《机械设计》习题库第6页共9页9、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:⑴该轴承的内径。⑵标出两轴承各自的派生轴向力S1、S2的方向。⑶两轴承各自所受的当量动负荷。[轴承的额定动载荷Cr＝50500N；S=0.7R;e=0.7;A/R≤e,X=1,Y=0;A/R＞e,X=0.41,Y=0.87；P=fp(XR+YA)]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：][3.1421'dF]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α=30°，接合面摩擦系数S=0.4，可靠性系数fk=1.3，相对刚度系数211ccc=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？R1R2FA【要点：同题2】【要点：同题8的2.紧螺栓联接计算。】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不会影响下滑。'4'44212FRKRcccFFVfH西南科技大学《机械设计》习题库第7页共9页12、已知V带传递的实际功率P＝7kW，带速v＝10m/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[σ]＝60MPa，接合面摩擦系数S=0.1，可靠性系数fk=1.3，相对刚度系数211ccc=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为多少？（5）选用多大的螺栓直径能满足工作要求？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粗牙第1系列螺距P中径d2小径d1101.59.0268.376121.7510.86310.10616214.70113.835202．518.37617.29424322.05120.752要点：有效圆周力：F=1000P/V；F=F1－F2→F1要点：⑴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=PL⑵保证红绿灯托架装置不向下滑移的移条件为：''FPkFzfs⑶危险螺栓是上边两个螺栓1和2。⑷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22222)2/(42/HMHHMF⑸每个危险螺栓所受的总拉伸载荷F0:FCCCFF211'0⑹能满足工作要求的螺栓直径：][3.1401Fd查表选螺栓规格。PM西南科技大学《机械设计》习题库第8页共9页14、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[σ]=184.62Mpa，凸缘联轴器传递的扭矩T=1000N·m，接合面间的摩擦系数μ=0.13，可靠性系数Kf=1.2。试校核螺栓的强度。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AF=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n1000rpm。试画出两轴承所受派生轴向力S的方向，并计算轴承寿命Lh。提示：①轴承寿命计算公式为:hL=PCfnrt60106（h）；②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=6.12R；③该轴承的主要性能参数为：Cr=34000N（N），e=0.38；④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/R≤eA/R＞exyxy100.41.6【要点：见教材P63例题2.2】【要点：同题2】西南科技大学《机械设计》习题库第9页共9页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α，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）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[σ]，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：同题8的1.带传动的计算。】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