机械设计.doc38

1第三章：机械零件的强度2.某受稳定弯曲变应力作用的轴类零件，最大工作应力max400MPa，最小工作应力min100MPa。已知材料的对称循环疲劳极限1450MPa，脉动循环疲劳极限0700MPa，屈服极限SMPa800。1）试绘出材料的按折线简化的极限应力图；2）在简化极限应力图上标明工作应力点M；3）说明该零件可能的失效形式（简单加载）。解：1）折线ABES；2〕工作应力点M；mamax400mamin100mMPa150aMPa250M(150,250)3）M点位于疲劳安全区，可能的失效形式为疲劳破坏。3.某钢制零件，已知其许用极限应力图，且工作应力的循环特性r=0.268。1）图解法求当安全系数为1.5情况下的最大工作应力σmax大小；2)过载时可能失效形式。(σs=480MPa)2(1)已知268.0r，,577.0268.01268.0111tanmarr30(2)自原点0作30射线交SEA折线于C点(极限应力点)(3)安全系数为1.5时,即CCC02305.10CC0320,直接在直线上可量得工作应力点C(4)对应于C点的MPa320000maxmaCCHHHCH2)可能失效形式:静强度失效(塑性变形)4.某零件受稳定交变弯曲应力作用，最大工作应力MPa180max，最小工作应力MPa150min，屈服极限MPa240S，对称循环疲劳极限3MPa1801，脉动循环疲劳极限MPa2400，略去危险截面处应力集中系数等影响，试求：（1）作极限应力图；（2）材料特性系数（等效系数）值；（3）安全系数S值解：1.作极限应力图,见图:标明工作点M；833.0180/150/maxminr(r=常数)MPa1652minmaxm，MPa152minmaxa2.：由图可知：001001222tan5.02402401802材料特性系数:表示材料对循环不对称性的敏感程度，材料强度越高，其值越大。3.S：延长0M得M(极限应力点)，由直线ME方程:240Syx；4直线0M方程：11/116515xy，联解:x=220，y=2033.115201651522020S所以由作图法:(r=常数)33.1152000MHGMMMS5.已知塑性材料的极限应力图如下：试在图上标出：1)对称循环疲劳极限1；2)屈服极限S；3)脉动循环疲劳极限0；4)arctanφ。6.一个由40Cr制成的零件，其力学性能如下：屈服极限SMPa550，对称循环疲劳极限1320MPa，脉动循环疲劳极限0540MPa，已知最大工作应力max185MPa，最小工作应力min75MPa，r=常数，综合影响系数2K，试绘制该零件的许用极限应力图（折线图），并用作图法计算它的安全系数，指出该零件可能发生的破坏形式。(1)许用极限应力图)/,0(1KA：A(,)032021605)2/,2/(00KB：B(,)5402270135许用疲劳极限曲线为ABES折线。(2)计算安全系数S简单加载情况：MPa552751852minmaxmMPa1302/)75185(2/)(minmaxa图解法：工作应力点)130,55(M；173.1130/5.1520/0MMS（按比例量）计算法：185.05405403202200118.155185.01302320ma1KS(3)可能发生的破坏形式：疲劳断裂。第五章：螺纹连接和螺旋传动一、判断1.一个双线螺纹副,螺距为4mm,则螺杆相对螺母转过一圈时,它们沿轴向相对移动的距离应为4mm。()2.三角形螺纹由于当量摩擦系数大，强度高，所以是常用的连接螺纹。()3.设计外载荷是轴向变载荷的紧螺栓连接，除考虑螺栓的静强度外，还必须验6算其疲劳强度。()4.普通螺栓连接的强度计算，主要是计算螺栓的剪切强度。()5.对受轴向变载荷的普通螺栓连接适当增加预紧力可以提高螺栓的抗疲劳强度。()6.受横向载荷的螺栓组连接中的螺栓必须采用有铰制孔的精配合螺栓。()7.受轴向载荷的紧螺栓连接的螺栓所受的总拉力是预紧力与工作拉力之和。()8.在受轴向变载荷的紧螺栓连接中，使用柔性螺栓，其主要作用是降低螺栓的应力幅。()9.受翻转（倾覆）力矩作用的螺栓组连接中，螺栓的位置应尽量远离接合面的几何形心。()10.在受轴向变载荷的紧螺栓连接结构中，在两个被连接件之间加入橡胶垫片，可以提高螺栓疲劳强度。()二、选择1.常见的连接螺纹是_________。A.左旋单线B.右旋双线C.右旋单线D.左旋双线2.相同公称尺寸的三角形细牙螺纹和粗牙螺纹相比，因细牙螺纹的螺距小，小径大，故细牙螺纹的_______。A.自锁性好，钉杆受拉强度低B.自锁性好，钉杆受拉强度高C.自锁性差，钉杆受拉强度高D.自锁性差，钉杆受拉强度低（强度——指螺纹杆的承载能力。）3.用作调节或阻塞的螺纹，应采用_____。A.三角形粗牙螺纹B.矩形螺纹C.锯齿形螺纹D.三角形细牙螺纹4.标注螺纹时______。A.右旋螺纹不必注明B.左旋螺纹不必注明C.左、右旋螺纹都必须注明D.左、右旋螺纹都不必注明5.连接用的螺母、垫圈的尺寸(型号)是根据螺栓的______选用的。A.中径d2B.小径d1C.大径dD.钉杆直径6.管螺纹的公称直径是指______。A.螺纹的外径B.螺纹的内径C.螺纹的中径D.管子的内径三、填空1.普通螺栓的公称直径为螺纹______径。2.用于薄壁零件连接的螺纹,应采用____________。3.受单向轴向力的螺旋传动宜采用__________螺纹。4.普通三角形螺纹的牙型角为____________度。5.常用连接螺纹的旋向为____________旋。6.图示板A用4个铰制孔用螺栓固定在板B上，受力为F，则4个螺栓中受力最大为__________。7计算题1.图示某机构上的拉杆端部采用普通螺纹连接。已知拉杆所受最大载荷F＝16kN，载荷很少变动。螺钉和拉杆材料为Q235钢，屈服极限MPa240S，试确定拉杆螺纹的最小直径（安全系数可取6.1SS）。许用拉应力MPa1506.1/240SSS松连接，拉杆螺纹小径ddF1441600015011654().或≥cmm2.如图所示的螺栓组联接，已知外载荷F＝5KN，各有关几何尺寸如图所示。试计算受力最大螺栓所受的横向工作载荷Fsmax。解：（1）将F向螺栓组形心平移，同时得转矩T。T=500×F＝5×103×500＝2.5×106（Nmm）在F作用下，各螺栓所受横向力为Fs1＝125041053zF（N）160160500F8在T作用下，各螺栓所受横向力也相等，为2262280804105.244FrTrrTs＝3.5524（N）显然，1、2两螺栓所受的横向力最大，为cos2212221maxsssssFFFFF135cos3.5524125023.55241250226469（N）3.图示一铸铁吊架用两只普通螺栓固定在梁上。吊架承受的载荷FQ＝10000N，螺栓材料为5.8级，Q235，σS=400MPa，安装时不控制预紧力，取安全系数SS4，取剩余预紧力为工作拉力的0.4倍，试确定螺栓所需最小直径。许用拉应力SSMPaS40041002个螺栓，z＝2，每个螺栓的工作载荷FFzQ5000N100002剩余预紧力F1=0.4F=0.4×5000=2000N故得螺钉中总拉力F2=F+F1=5000+2000=7000N按强度条件，螺栓小径mm764.1010070003.143.14)(2c1Fdd≥或4.气缸盖联接结构如图所示，气缸内径D=250mm，为保证气密性要求采用12个M18的螺栓，螺纹内径15.294mm、中径16.376mm，许用拉应力=120MPa，取剩余预紧力为工作拉力的1.5倍，求气缸所能承受的最大压强（取计算直径dc=d1）。9螺栓总拉力Fd0≤12413/(.)残余预紧力FF15.，F为螺栓工作拉力。FFFFFF01525..，FF025/.Fdd≤12122425131312015294136783/(..)/./N汽缸压力为ppnFD()/()/().41267834250122≤658MPa5.板A用5个普通螺钉固定在机座B上，已知板与机座间摩擦系数=0.15，防滑系数（可靠性系数）Kf=1.2，螺钉许用应力60MPa，试指出哪个螺钉是危险螺钉？并按强度计算该螺钉联接中螺钉所需的小径（或计算直径）尺寸。1）将力向形心简化：FQ＝2000N；MF＝＝＝QNmm9002000900181052）FQ使每一个螺钉产生作用力FFRQN1520005400//10M使每个螺钉产生作用力FMrR2N//()41810415030005方向如图（中间螺钉FR20)。3）第2个螺钉受力最大，为危险螺钉，设其受力为FRFFFRR1R2N40030003400。4）Rf0FKF≥，34002.115.00F，N027200F≤2104131dF.，413272006012./d≤，d12739.mm。式中：0F——预紧力；1d——螺纹小径（亦可用计算直径dc计算）。第六章：键连接1.普通平键是标准件。()2.普通平键的剖面尺寸是根据轴的直径按标准选取的。()113.两端为圆形的平键槽用圆盘形铣刀加工。()4.两端为方形的平键槽用指状铣刀加工。()5.楔键上表面有1：100的斜度。()二、选择1.普通平键是（由A、B中选1）_______，其剖面尺寸一般是根据（由C、D、E、F中选1）_____按标准选取的。A.标准件B.非标准件C.传递转矩大小D.轴的直径E.轮毂长度F.轴的材料2.平键的常用材料是（由A、B、C中选1）______，其长度主要根据（由D、E、F、G中选1）______选择，然后按失效形式校核强度。A.合金钢B.BMPa≥600的中碳钢C.低碳钢D.传递转矩大小E.轴的直径F.轮毂长度G.传递功率大小3.半圆键联接当采用双键时两键应______布置。A.在周向相隔90B.在周向相隔120C.在周向相隔180D.在轴向沿同一直线4.紧键联接和松键联接的主要区别在于前者安装后键与键槽之间就存在有(由A、B、C中选1)_____力。能构成紧键联接的两种键是(由D、E、F、G中选1)______。A.压紧力B.摩擦力C.轴向力D.楔键和半圆键E.平键和切向键F.半圆键和切向键G.楔键和切向键5.一般情况下平键联接的对中性精度______花键联接。BA.相同于B.低于C.高于D.可能高于、低于或相同于三、填空1.平键分为_________、_________和_________三种。2.按键头部形状普通平键分为_______、______和______。3.普通平键用于________联接，导向键和滑键用于______联接。第八章：带传动一、填空1．V带（三角带）传动因为有_________________的影响，其传动比不恒定。2．带传动的主要失效形式为_______________和________________。3．V带（三角带）的截面尺寸越大，则带轮的最小直径应越________。4．限制小带轮的最小直径是为了保证带中__________