张淑敏作业习题DOC

27第一章连接设计一、思考题1、按螺纹牙型分类，螺纹可以分为哪几种？试说明各自的特点及主要用途？2、螺纹的主要参数有哪些？在设计中如何应用？3、螺纹的旋向如何判别？常见的螺纹是左旋还是右旋？4、常见的螺纹是单线还是多线？为什么？5、在公称直径相同的条件下粗牙螺纹与细牙螺纹相比哪一个自锁性强？那一个连接强度高？为什么？6、螺纹连接为什么要防松？防松的基本原理有哪些？常用的防松措施有哪些？7、螺纹连接的主要失效形式有哪些？其设计准则是什么？8、什么是松螺栓连接？什么是紧螺栓连接？其强度计算方法有何不同？9、螺栓组结构设计应考虑哪些问题？进行螺栓组受力分析的目的是什么？其强度计算方法有何特点？10、紧螺栓连接强度计算式中的1.3倍是什么含义？如果用铰制孔用螺栓来传递横向载荷，是否也要这样考虑？为什么？二、分析与计算题1、已知螺栓的刚度C1=100N/mm，被连接件的刚度C2=400N/mm，若预紧Fp和轴向工作载荷F均为400N，试问：（1）、被连接件间有压紧作用吗？为什么？（2）、以一定的比例画出受力—变形关系图，并标出Fp和Fp′之值。2、有一受横向工作载荷作用的紧螺栓连接，采用单个M16的六角头螺][43.121dpF28栓（GB5782-2000）连接两块钢板，螺栓材料Q235，结合面间的摩擦因数为f=0.13，摩擦传力可靠性系数Kf=1.3，试求在一般拧紧情况下（不控制预紧力），连接所能承受的最大横向工作载荷之值？3、用同一把活扳手分别拧紧M8和M16两个螺栓连接，若活扳手工作长度为200mm，施加在扳手上的力为200N。试问：（1）、两螺栓所受的预紧力Fp之值？（2）、试分析哪个螺栓在预紧时易被拧断？4、图1-1所示，为用四个普通螺栓连接的支架。被连接件总厚度为45mm螺栓材料为Q235，性能等级4.6级，结合面间的摩擦因数为f=0.15，载荷Q=1000N，试确定螺栓直径，并写出连接件的标记？图1-1例解：从图示知本题属于受横向载荷作用的螺栓组连接。一）受力分析（图1-2所示）将载荷向螺栓组型心简化得：①作用在型心O的横向载荷QQ=1000N②绕型心O旋转的转矩TT=1000Q=1000×1000=1×106（Nmm）③由于Q使每个螺栓受横向载荷RQRQ=Q/4=1000/4=250N29RQ的方向与载荷Q作用方向相同④由于Q使每个螺栓受横向载荷RTRT的方向与各螺栓到型心O的连线垂直，且与扭矩T作用的方向一致。⑤将各螺栓的两个分力RQ和RT进行合成，可得合力R1、R2、R3、R4，其中R2、R3、为最大合力，根据余玄定理：=1075N二）螺栓直径的确定①根据Rmax确定预紧力Fp由平衡条件知：Fpmf=KfRmax，由题意知m=1，若取Kf=1.3②确定许用应力[σ]假设螺栓直径在M16~M30之间，查表9-6，按不控制预紧力取S=3.8N88422004101r4TR6T0QTT2Q2max135cosRR2RRR）（707.0884250288425022NmfRKFfp931715.010753.1max则：2Bsmm/N4004.6S的螺栓，对于性能级别为式：公NBs240104006106N16.638.3240Ss图1-230③定螺栓直径查设计手册[2]知：M20的粗牙普通螺纹，其公称直径为20，内径d1=17.29415.63mm符合强度要求，M20在假设范围之内，安全系数S选值合理。为统一起见，四个螺栓均采用M20的粗牙普通螺栓连接。三）定连接件标记查设计手册[2]，按GB93-2000取弹簧垫圈高度为5mm。查设计手册[2]，按GB170-2000取螺母高度为18mm。螺母端伸出长度=0.2×d=0.2×20=4mm计算螺栓所需长度=20+25+5+18+4=72mm查设计手册[2]取螺栓长度L=75mm。采用连接件的标记如下：螺栓BG5782-2000—M20×75螺母BG6170-2000—M20弹簧垫圈BG93-2000—205、一受轴向外载荷F＝1000N的紧螺栓连接，螺栓的刚度为C1，被连接件的刚度为C2，且C2＝8C1；预紧力FP＝1000N。试求螺栓中的总拉力和被连接件中的剩余预紧力。6、图1-3所示的连接用4个M12普通螺钉把板1固定在零件3上，零件1与3之间有摩擦片2，各零件之间摩擦系数f=0.13，螺钉强度级别为5.6级，SMPa300，安全系数S=4.5；防滑系数(可靠性系数)Kf13.；大径d12mm，中径d210863.mm，小径d110106.mm；螺钉拧紧后靠摩擦力承受载荷F，求允许F的最大值。mmFdp63.1516.6393173.143.14131图1-37、图1-4所示，用三个M16的普通螺栓将钢板A固定在钢板B上。L＝400mm，a=70mm。钢板间摩擦系数f=0.12，连接的可靠性系数Kf=1.3，螺栓的许用拉应力[]=120MPa。求此连接能承受的最大载荷F为多少。图1-48、图1-5所示，为一压力容器，容器体和容器盖用螺栓组连接，容器内长期稳定工作压强P=1.2MPa，D=500mm，D0=640mm，为保证气密性要求，螺栓间距L7d，取FP′=1.5F，螺栓材料用35号钢，性能等级为5.6，试设计此螺栓连接（螺栓个数和螺栓直径）。提示：用粗牙螺纹，不控制预紧力，先任选一个螺栓个数，再按静强度计算螺栓直径，验算螺栓间距。32图1-59、图1-6所示油缸油压p3MPa，缸径D=160mm，螺栓数量z=8，螺栓材料许用应力150MPa,取剩余预紧力为工作拉力的1.5倍，试计算螺栓直径。图1-610、如图1-7所示的夹紧连接柄承受静载荷FQ＝720N，螺栓个数z＝2，连接柄长度L＝250mm，轴直径dB60mm，夹紧接合面摩擦系数f＝0.15，螺栓材料为4.6级、Q235钢、SMPa240，拧紧时不严格控制预紧力，取安全系数〔S〕=4,试求螺栓所需最小直径（或计算直径）。图1-733三、结构设计1、查手册确定下列螺纹连接的主要尺寸，并按1：1比例画出连接结构图。（1）、用M16的六角头螺栓（GB5782-2000）连接两块厚度各为30的钢板，两块钢板上钻通孔ф17.5，沉头座孔深1mm，试选用合适的防松措施并写出螺栓和螺母的标记？（2）、用M12的六角头螺栓（GB5782-2000），将厚12mm的铸铁盖板紧固在很厚的铸铁机体上，构成螺钉连接的结构，中等装配精度，盖板和机体间采用厚度为1mm的垫片，采用弹簧垫圈防松，试标出螺栓和弹簧垫圈的标记？（3）用M10的铰制孔用螺栓连接两块厚度各为30的钢板，试画出正确的结构图并写出螺栓和螺母的标记。2、试找出图1-8中螺纹连接结构设计中的错误，并画出正确的结构图。a)螺钉连接b)双头螺柱c)螺栓连接图1-8第二章带传动34一、思考题：1、带传动有哪些基本类型？在一般传递动力的机械中，主要采用哪一种带传动？V型带的标记如何表示？2、带传动正常工作时产生弹性滑动的主要原因是什么？造成的后果是什么？如何计算弹性滑动率？3、带传动的打滑一般首先发生在哪一个带轮上？为什么？打滑的利和害是什么？4、带传动在带速V10m/s时，紧边拉力为F1，松边拉力为F2。在空载时两边拉力的比值F1/F2约为多少？5、V型带传动设计中，小带轮的直径是以什么为依据进行选择的？6、V型带设计中，为什么要限制小带轮直径的最小尺寸？7、带传动为什么要采用张紧装置？张紧轮应设置在哪一条边上？常用的张紧装置有哪些？8、皮带传动中常用的带轮材料有哪些？主要失效形式有哪些？9、带传动中的紧边拉力F1、松边拉力F2、张紧力F0及有效拉力Fe之间的关系如何？？10、V型带传动设计中，带的工作楔角φ与带轮轮槽的夹角ψ是否相等？11、带传动中有哪几种应力？如何分布？最大应力在何处？二、分析与计算题1、某开式带传动的包角α1=1600，α2=2000，若带与轮之间的摩擦系数f=0.51，试分别计算当张紧力F0=300N和F0=500N时，有效拉力的极限值Fmax大约为多少？并分析有效拉力的极限值Fmax与初拉力F0的关系？2、若某开式带传动的包角α1=1600，平皮带与轮之间的摩擦系数f=0.3，V型带与轮之间的摩擦系数fv=0.51。（1）试分别计算当张紧力F0=300N时，平型带传动和V型带传动的最大有效拉力Fmax大约为多少？（2）分析平型带传动和V型带传动的传动能力？3、若某开式带传动，dd1=140mm，dd2=280mm，中心距a由2000mm，分别减至1000mm或500mm。试问：35（1）带的包角α1有什么变化？传动能力有无变化？（2）试分析包角对传动能力的影响？4、若某开式带传动，中心距a=1500mm，dd1=140mm，dd2=280mm。当传递的功率P不变，主动轮的转速n1不变，带轮和带之间的摩擦系数不变，带的初拉力不变，而带轮直径分别减至dd1=100mm，dd2=200mm时。试分析：（1）包角α1有什么变化？（2）带速有什么变化？是否还能正常工作？（3）带轮直径的大小对带传递载荷能力的影响？5、若某传动带传递功率P=3KW，转速n1=1000r/min，当主动轮的直径dd1分别等于125和160时。试：（1）分别求出有效圆周力Fe之值？（2）分析有效圆周力Fe与主动带轮直径之间的关系？6、若带传递功率P=3KW，转速dd1=140mm，当主动轮的转速n1分别等于2000r/min、1500r/min及500r/min时。试分析：（1）分别求出有效圆周力Fe之值？（2）分析在主动轮直径不变的条件下，有效圆周力Fe与主动带轮转速n1之间的关系？（3）分析有效圆周力Fe与带速V之间的关系？7、某带传动传递功率P=2KW，带与轮之间的当量摩擦系数fv=0.51，包角α1=1600，α2=2000，带的初拉力F0=200N，主动轮转速n1=1000r/min，dd1=140mm，试：（1）计算此带传动的最大有效圆周力Fmax和有效拉力Fe之值。（2）分析其传动能力？（3）将初拉力F0提高到多少时才具备传动能力？例解：①带传动的最大有效圆周力取决于小带轮上的Fmax。小带轮上的最大有效圆周力（极限摩擦力）：rad79.2160180001NeeeeFFff5.24411200211279.251.079.251.00max1136②传动能力计算∵Fmax＜Fe即小带轮上的最大有效圆周力（极限摩擦力）小于传动所需要的有效拉力。∴传动能力不够，带传动会出现打滑失效。③带传动具备传动能力时必须满足Fmax≥Fe计算最大有效圆周力为274N时需要多大的张紧力将初拉力F0提高到224N时，则传动能力刚够。8、有一B型胶带传动，传递功率P=2KW，带与带轮之间的当量摩擦系数f=0.51，小带轮包角α1=1750，主动轮转速n1=1400r/min，dd1=140mm，传动带的弹性模量E=300MPa。试求：（1）胶带所受的最大拉应力σmax之值？（2）分析哪种应力对带的寿命影响最大？9、B型胶带分别绕在dd1=100mm，dd1=140mm，dd1=180mm不同直径的带轮上时，试：（1）分别计算带的弯曲应力σb1=？（2）分析小带轮直径对胶带寿命的影响？10、B型胶带传递功率P=3KW，带与带轮之间的当量摩擦系数fv=0.51，小带轮包角α1=1750，主动轮转速n1=1400r/min，dd1=140mm，张紧力F0=180N。试问：（1）传动能力是否够？（2）如果将初拉力提高至F0=220N呢？11、如图3-1所示，一立式搅拌机采用2根A型带传动，主动轮转速n1=1430r/min，dd1=140mm，从动轮转速n2=572r/min，传动中心距a=500mm，工况系数KA=1.1，试求：（1）允许传递的最大功率是多少？（2）带传动作用在轴上的压轴力为多大