机械设计期中大题课件

1、机械设计期中大题1、图示为一冷扁钢与槽钢用、图示为一冷扁钢与槽钢用3个个m12（ d1=10.106mm）的普通螺栓连接。）的普通螺栓连接。螺栓材料的许用拉应力螺栓材料的许用拉应力=80mpa，接合面间的摩擦系数，接合面间的摩擦系数f=0.12，防滑系，防滑系数数k s=1.2，试求能作用在扁钢图示位置上的最大载荷，试求能作用在扁钢图示位置上的最大载荷f（扁钢和槽钢的强度（扁钢和槽钢的强度都足够）都足够）解：（解：（1）求螺栓所受的预紧力）求螺栓所受的预紧力 n49342 . 580106.1014. 32 . 52210df（2）求能作用在扁钢图示位置上的最大载荷）求能作用在扁钢图示位置上的

2、最大载荷f 在各螺栓连接的接合面处所受的摩擦力方向如图所示在各螺栓连接的接合面处所受的摩擦力方向如图所示3ssffk fk ffz20022 50ssftsikfk tfk frft因因横向载荷横向载荷f作用每个螺栓接合面受到摩擦力作用每个螺栓接合面受到摩擦力 fff因因转矩转矩t作用每个螺栓接合面受到摩擦力作用每个螺栓接合面受到摩擦力 fft3ssffk fk ffz20022 50ssftsikfk tfk frmax73sfffftk ffff螺栓螺栓1处接合面间所受摩擦力最大：处接合面间所受摩擦力最大： max333 4934 0.12211777 1.2fossff ffnkk机械设

3、计期中大题2、一托架的边板与相邻机架用、一托架的边板与相邻机架用4个均布的普通螺栓连接，螺栓均布直径个均布的普通螺栓连接，螺栓均布直径为为200mm。托架所受载荷如图所示，边板与机架接合面间摩擦系数。托架所受载荷如图所示，边板与机架接合面间摩擦系数f=0.16，防滑系数防滑系数ks=1.2，螺栓的许用拉伸应力，螺栓的许用拉伸应力=280mpa，试计算螺栓的小径，试计算螺栓的小径d1。解：（解：（1）求螺栓所受的预紧力）求螺栓所受的预紧力 螺栓组受力分析如图所示螺栓组受力分析如图所示机械设计期中大题f=8kn t=8150=1200kn.mm螺栓螺栓3处接合面所受摩擦力最大：处接合面所受摩擦力最

4、大： 1.2 82.44 1sffk ffknzi1.2 12003.64 100sftk tfknzrmax2.43.66fffftfffknmax0637.50.16fffknf因因横向载荷横向载荷f 作用每个螺栓接合面受到摩擦力作用每个螺栓接合面受到摩擦力 fff因因转矩转矩t作用每个螺栓接合面受到摩擦力作用每个螺栓接合面受到摩擦力 fft机械设计期中大题（2）计算螺栓小径）计算螺栓小径 mm893.1428014. 3375002 . 52 . 501fd机械设计期中大题3、已知一个托架的边板用、已知一个托架的边板用6个螺栓与相邻的机架相连接。托个螺栓与相邻的机架相连接。托架受一与边板

5、螺栓组的垂直对称轴线相平行、距离为架受一与边板螺栓组的垂直对称轴线相平行、距离为250mm、大、大小为小为60kn的载荷作用。现有如图所示的两种螺栓布置形式，设的载荷作用。现有如图所示的两种螺栓布置形式，设采用铰制孔用螺栓连接，试问哪一种布置形式所用的螺栓直径较采用铰制孔用螺栓连接，试问哪一种布置形式所用的螺栓直径较小？为什么？小？为什么？p102p102习题习题5-65-6（1）受力类型）受力类型：承受工作剪力的紧螺栓连接承受工作剪力的紧螺栓连接（2）将外载荷）将外载荷p向螺栓组中心简化向螺栓组中心简化(力的平移定理力的平移定理) 螺栓组受到的螺栓组受到的横向载荷横向载荷:p= 60kn 螺

6、栓组受到的螺栓组受到的转矩转矩:t =600000.25 = 15000 nm机械设计期中大题（3）螺栓的受力分析）螺栓的受力分析 a图图因横向载荷因横向载荷作用单个螺栓受到工作剪力作用单个螺栓受到工作剪力 fip= p/6=10kn a图图因转矩作用因转矩作用单个螺栓受到工作剪力单个螺栓受到工作剪力 fit=t/6r=20kn 由图可知由图可知螺栓螺栓1所受的工作剪力最大所受的工作剪力最大 fmax=f1p+f1t=30knptkn4 .24612max6t4t3t1tiirtrffffb图图因横向载荷因横向载荷作用单个螺栓受到工作剪力作用单个螺栓受到工作剪力 ：fip= p/6=10knb

7、图图因转矩因转矩作用螺栓作用螺栓1、3、4、6受到工作剪力最大且相等受到工作剪力最大且相等：由此可知由此可知a图中螺栓受到的最大图中螺栓受到的最大工作剪力小于工作剪力小于b图中螺栓受到图中螺栓受到的最大工作剪力，故采用的最大工作剪力，故采用a图的布置形式所用的螺栓直径较小图的布置形式所用的螺栓直径较小22max3p3t33+2cos33.6knptffff f由图可知由图可知螺栓螺栓3、4所受的所受的工作剪力最大工作剪力最大 (=30)作业：作业：p机械设计期中大题p102 p102 习题习题5-55-54、图示两块边板和一块承重板焊成的龙门起重机导轨托架。、图示两块边板和一块承重板焊成的龙门

8、起重机导轨托架。两块边板各用两块边板各用4个螺栓与立柱相连接，托架所承受的最大载荷为个螺栓与立柱相连接，托架所承受的最大载荷为20kn，载荷有较大的变动。已知，载荷有较大的变动。已知f=0.16，ks=1.11.3。试问此螺栓。试问此螺栓连接采用普通螺栓连接还是铰制孔用螺栓连接为宜，为什么？连接采用普通螺栓连接还是铰制孔用螺栓连接为宜，为什么？普通螺栓连接所受的预紧力普通螺栓连接所受的预紧力铰制孔用螺栓连接所受的工作剪力铰制孔用螺栓连接所受的工作剪力? ?（1 1）将外载荷）将外载荷p p向螺栓组中心向螺栓组中心简化简化 螺栓组受到的横向载荷：螺栓组受到的横向载荷：p= 20000n 螺栓组受

9、到的转矩：螺栓组受到的转矩：t =20000300 = 6000000nmm机械设计期中大题（2）铰制孔用铰制孔用螺栓连接的受力分析螺栓连接的受力分析 横向载荷作用每个螺栓受到的横向力横向载荷作用每个螺栓受到的横向力 fip=p/8=2500n 转矩作用每个螺栓受到的横向力转矩作用每个螺栓受到的横向力 fit=t/8r7071n 由图可知由图可知螺栓螺栓1、2所受的横向载荷最大所受的横向载荷最大=4522max11p1t1p1t2cos9014nfffff f机械设计期中大题（3 3）普通螺栓普通螺栓连接受力分析连接受力分析 横向载荷作用每个螺栓接合面受到摩擦力横向载荷作用每个螺栓接合面受到摩

10、擦力 ffipksp/8=1.22500=3000n 转矩作用每个螺栓接合面受到摩擦力转矩作用每个螺栓接合面受到摩擦力 ffitkst/8r1.27071=8485n 由图可知，由图可知，螺栓螺栓1、2处接合面间所受摩擦力最大：处接合面间所受摩擦力最大： 22max11p1t1p1t2cos10816nffffffffffff=45螺栓螺栓1受到的受到的预紧力预紧力： f01=ff1/f=67600n机械设计期中大题由此可知，普通螺栓连接所受的预紧力由此可知，普通螺栓连接所受的预紧力f01大于铰制孔用大于铰制孔用螺栓连接所受的工作剪力螺栓连接所受的工作剪力 ，故用铰制孔用螺栓连接为宜，故用铰制

11、孔用螺栓连接为宜. f01机械设计期中大题5、在一直径、在一直径d=80的轴端，安装一钢制直齿圆柱齿轮，如图所示，轮毂的轴端，安装一钢制直齿圆柱齿轮，如图所示，轮毂的宽度的宽度l=120mm，工作时有轻微冲击。试确定平键连接的尺寸，并校核其，工作时有轻微冲击。试确定平键连接的尺寸，并校核其挤压强度。挤压强度。（1）选择键的类型）选择键的类型 由图可知选择由图可知选择a型平键型平键（2）确定键的截面尺寸）确定键的截面尺寸 根据轴径由根据轴径由表表5-6查得键宽查得键宽b=22mm，键高，键高h=14mm（3）确定键的长度）确定键的长度 轴头长度轴头长度=轮毂宽轮毂宽度度l（23）mm，取轴头长度

12、，取轴头长度= 118mm 键的长度键的长度l=轴头长度（轴头长度（510）mm，且为标准值，且为标准值 由由表表5-6查得键的长度查得键的长度l=110mm（4）键的标记）键的标记 键的标记为：键的标记为： gb/t1096 键键 2214110（5）校核键的强度校核键的强度 键的工作长度键的工作长度l=lb=11022=88mm 根据齿轮材料为钢，载荷有轻微冲击，由根据齿轮材料为钢，载荷有轻微冲击，由表表5-7查得许用挤压应力查得许用挤压应力p=110mpa，则则其挤压强度其挤压强度3p4104 1000 100040.6mpa80 14 88ptdhl满足挤压强度满足挤压强度机械设计期中

13、大题【题题8-2】6、v带传动传递的功率带传动传递的功率p=7.5kw，带速，带速v=10m/s，紧边拉力是松边拉力，紧边拉力是松边拉力的两倍，即的两倍，即f1=2f2，试求紧边拉力，试求紧边拉力f1、有效拉力、有效拉力fe和初拉力和初拉力f0。（1）求有效拉力）求有效拉力 fe=1000p/v=10007.5/10=750n（2）求紧边拉力）求紧边拉力 由由fe=f1f2和和f1=2f2 得得 f1=2fe=2750=1500n（3）求初拉力）求初拉力 由由f0=(f1+ f2)/2=（1500+750）/2=1125n机械设计期中大题7、如图所示为带传动简图。轮、如图所示为带传动简图。轮

14、1为主动轮。试问：为主动轮。试问：(1) 带传动的主要失效形式带传动的主要失效形式有哪些？说明设计准则；有哪些？说明设计准则；(2) 带传动工作时为什么出现弹性滑动现象？这种滑带传动工作时为什么出现弹性滑动现象？这种滑动是否可以避免？动是否可以避免？ (3) 带传动工作时，带处于图中哪一点应力最大？最大应力带传动工作时，带处于图中哪一点应力最大？最大应力 max= ？答：（答：（1 ）过载打滑、带的疲劳破坏。带传动的设计准则是：在保证带传动不打滑的条）过载打滑、带的疲劳破坏。带传动的设计准则是：在保证带传动不打滑的条件下，使带具有一定的疲劳强度和寿命。件下，使带具有一定的疲劳强度和寿命。 （2

15、）带的弹性和带轮两边的拉力差。不可）带的弹性和带轮两边的拉力差。不可避免。避免。（3）a1处。处。 max= 1 +c+ b1机械设计期中大题8、如图所示如图所示v的带传动，已知小轮为主动，直径的带传动，已知小轮为主动，直径dd1=100mm，转速，转速n1= 1460r/min。请完成以下内容：（请完成以下内容：（1）标出两轮合理的转动方向；（）标出两轮合理的转动方向；（2）标出两轮的包角）标出两轮的包角1、2；（；（3）画出画出v带与带轮接触处的弯曲应力分布图，并比较带与带轮接触处的弯曲应力分布图，并比较b1与与b2的大小的大小?（4）载荷过大时，）载荷过大时，打滑首先出现在大带轮处还是小

16、带轮处？为什么？（打滑首先出现在大带轮处还是小带轮处？为什么？（5）验算）验算v带的圆周速度是否合理？带的圆周速度是否合理？并说明判断理由。并说明判断理由。机械设计期中大题（3）v带与带轮接触处的弯曲应力分布如图所示，带与带轮接触处的弯曲应力分布如图所示，b1b2（4）载荷过大时，打滑首先出现在小带轮处。由于小带轮上的包角）载荷过大时，打滑首先出现在小带轮处。由于小带轮上的包角小于大带轮上的包角，因此小带轮上的总摩擦力相应地小于大带轮上小于大带轮上的包角，因此小带轮上的总摩擦力相应地小于大带轮上的总摩擦力，故打滑首先出现在小带轮处的总摩擦力，故打滑首先出现在小带轮处（2）两轮的包角）两轮的包角1、2如图所示如图所示解：（解：（1）两轮的合理转向）两轮的合理转向1、2如图所示如图所示带速在带速在525m/s范围内，带速合适范围内，带速合适（5）d1 13.14 100 14607.64m/s60 100060 1000d nvb1b2机械设计期中大题39、图示为两级斜齿轮传动，由电机带动的齿轮、图示为两级斜齿轮传动，由电机带动的齿轮1转向及轮齿旋向转向及轮齿旋向如图所示。今欲使轴如图所示。今欲使轴上传动件轴向力完全抵消，试确定：上传动件轴向力完全抵消，试确