机械零件的强度

1、第一篇总、论第三章机械零件的强度3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限彷-1=180，取循环基数N0=5106，9，试求循环次数 N分别为7000, 2500, 620000次是时的有限寿命弯曲疲劳极限。3-2已知材料的力学性能为彷260,1=170,. =0.2，试绘制此材料的简化极限应力线图（参看图3-3中的A D G C）。3-3 一圆轴的轴肩尺寸为：72, 62, 3。材料为40,其强度极限（T 900,屈服极限彷750,试计算轴肩的弯曲有效应力集中系数k（T。3-4圆轴轴肩处的尺寸为：54, 45, 3。如用题3-2中的材料， 设其强度极限彷420,试绘制此零件的简化极限应力线图。3-5

2、如题3-4中危险截面上的平均应力彷20,应力幅彷900,试 分别按：a）； b），求出该截面的计算安全系数。第二篇联接第五章螺纹联接和螺旋传动5- 1分析比较普通螺纹、管螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹的特点， 各举一例说明它们的应用。5- 2将承受轴向变载荷的联接螺栓的光杆部分做得细些有什么 好处？5- 3分析活塞式空气压缩机气缸盖联接螺栓在工作时的受力变化情况，它的最大应力，最小应力如何得出？当气缸内的最高压 力提高时，它的最大应力、最小应力将如何变化？5- 4图5-49所示的底板螺栓组联接受外力F的作用。外力F作用在包含x轴并垂直于底板接合面的平面内。试分析底板螺栓组的受力情况，并判断哪个螺栓

3、受力最大？保证联接安全工作的 必要条件有哪些？9 0 ：也衛I i匕阳弓-却底桩課栓闵朝接® 5-X雄门仓疋机导純牠羅5- 5图5-50是由两块边板和一块承重板焊成的龙门起重机导轨 托架。两块边板各用4个螺栓与立柱相联接，托架所承受的最大 载荷为20，载荷有较大的变动。试问：此螺栓联接采用普通螺 栓联接还是铰制孔用螺栓联接为宜？为什么？5-6已知一个托架的边板用 6个螺栓与相邻的机架相联接。 托架 受一与边板螺栓组的垂直对称轴线相平行、距离为250、大小为60的载荷作用。现有如图5-51所示的两种螺栓布置型式，设采 用铰制孔用螺栓联接，试问哪一种布置型式所用的螺栓直径较小？为什么？h

4、)图5-5i拯桃曲竊种布賢战成5-7图5-52所示为一拉杆螺栓联接。已知拉杆所受的载荷56,载荷稳定，拉杆材料为 Q235钢，试设计此联接。5-8两块金属板用两个 M12的普通螺栓联接。若结合面的摩擦系 数0.3，螺栓预紧力控制在其屈服极限的 70%螺栓用性能等级 为4.8的中碳钢制造,求此联接所能传递的横向载荷。5-9受轴向载荷的紧螺栓联接， 被联接钢板间采用橡胶垫片。 已 知螺栓预紧力Fo=15OOON,当受轴向工作载荷10000N时，求螺栓 所受的总拉力及被联接件之间的残余预紧力。5-10图5-24所示为一汽缸盖螺栓组联接。 已知汽缸内的工作压 力01，缸盖与缸体均为钢制，直径 D=35

5、0，D2=250, 上下凸缘 厚均为25,试设计此联接。5-11设计简单千斤顶（参见图5-41 ）的螺栓和螺母的主要尺寸。起重量为40000N,起重高度为 200,材料自选。第六章键、花键、无键联接和销联接6- 1为什么采用两个平键时，一般布置在沿周向相隔180的位置；采用两个楔键时，相隔 90120 ;而采用两个半圆键时， 却布置在轴的同一母线上？6- 2胀套串联使用时，为何要引入额定载荷系数m？为什么Z1型胀套和Z2型胀套的额定载荷系有明显的差别？6- 3在一直径80的轴端，安装一钢制直齿圆柱齿轮（图 6-26），轮毂宽度L' =1.5d，工作时有轻微冲击。试确定平键联接的尺寸，并

6、计算其允许传递的最大转矩。图6-26轴塢廉霰接设计ffi6-27糠联接设忡6- 4图6-27所示的凸缘半联轴器及圆柱齿轮，分别用键与联轴 器的低速轴相联接。试选择两处键的类型及尺寸，并校核其联接强度。已知：轴的材料为 45钢，传递的转矩1000N m，齿轮用 锻钢制成，半联轴器用灰铸铁制成，工作时有轻微冲击。6- 5图6-28所示的灰铸铁V带轮，安装在直径45,带轮的基准 直径250, 工作时的有效拉力 2，轮毂宽度L' =65, 工作时有 轻微振动。设采用钩头楔键联接，试选择该楔键的尺寸，并校核 联接的强度。6-6图6-29所示为变速箱中的双联滑移齿轮，传递的额定功率4转速250。齿

7、轮在空载下移动，工作情况良好。试选择花键 类型和尺寸，并校核联接的强度。6-7图6-30所示为套筒式联轴器，分别用平键及半圆键与两轴 相联接。已知：轴径38,联轴器材料为灰铸铁，外径Di=90o试分别计算两种联接允许传递的转矩，并比较其优缺点。圈630平镣联捲与半圆捷尊褸对吃第七章铆接、焊接、铰接和过盈联接7- 1现有图7-26所示的焊接接头，被焊件材料均为Q235钢，170, bi=80,=12，承受静载荷0.4，设采用E4303号焊条手工焊接，试校核该接头的强度。ITI7-2&单盖扳时捲坤接搖去<0HJ7-27殂合期轮7- 2上题的接头如承受变载荷0.4 , 0.2，其它条件

8、不变，接头强度能否满足要求?7- 3试设计图7-10所示的不对称侧面角焊缝，已知被焊件材料 均为Q235钢，角钢尺寸为10010010 （单位为），截面形心c到两边外侧的距离z°28.4，用E4303号焊条手工焊接，焊缝腰长=10，静载荷0.35。7- 4现有45钢制的实心轴与套筒采用过盈联接，轴径 80，套筒 外径d2=120,配合长度80,材料的屈服极限彷360,配合面上的 摩擦系数0.085，轴与孔配合表面的粗糙度分别为 1.6及3.2 , 传递的转矩1600N m试设计此过盈联接。7- 5图7-27所示的铸锡磷青铜蜗轮轮圈与铸铁轮芯采用过盈联接，所选用的标准配合为 H87,配

9、合表面粗糙度均为 3.2，设联 接零件本身的强度足够，试求此联接允许传递的最大转矩（摩擦 系数0.10 ）。第二篇机械传动第八章带传动8- 1 V带传动的n1=1450,带与带轮的当量摩擦系数0.51，包角1=180 ，预紧力F°=360N。试问：（1）该传动所能传递的最大 有效拉力为多少？ （ 2）若1=100，其传递的最大转矩为多少？（ 3）若传动效率为0.95，弹性滑动忽略不计，从动轮输出功率为若 干？8- 2 V带传动传递的功率7.5，带速10，紧边拉力是松边拉力的 两倍，即F1=2F2，试求紧边拉力F1、有效拉力和预紧力 F0。8- 3 已知一窄 V带传动的n1=1450，

10、化=400，1=180，中心距1600， 窄V带为型，根数2,工作时有振动，一天运转16h（即两班制）， 试求带能传递的功率。8- 4有一带式输送装置，其异步电动机与齿轮减速器之间用普通 V带传动，电动机功率 7，转速n1=960，减速器输入轴的转速 n2=330，允许误差为5%运输装置工作时有轻度冲击，两班制工作，试设计此带传动。第九章链传动9- 1如图9-17所示链传动的布置形式，小链轮为主动轮，中心 距（3050）p。它在图a、b所示布置中应按哪个方向回转才算 合理？两轮轴线布置在同一铅垂面内（图c）有什么缺点？应采取什么措施?9- 2某链传动传递的功率1 ,主动链轮转速ni=48,从动

11、链轮转速n2=14,载荷平稳，定期人工润滑，试设计此链传动。9- 3已知主动链轮转速 ni=850,齿数zi=21，从动链轮齿数Z2=99, 中心距 900，滚子链极限拉伸载荷为 55.6 ，工作情况系数 1，试 求链条所能传递的功率。9- 4 选择并验算一输送装置用的传动链。 已知链传动传递的功率7.5，主动链轮的转速n 1=960，传动比3,工作情况系数1.5，中 心距aw 650（可以调节）。第十章 齿轮传动10- 1 试分析图 10-47 所示的齿轮传动各齿轮所受的力（用受力 图表示出各力的作用位置及方向） 。GbBJW-47齿筮传动力分祈10- 2如图10-48所示的齿轮传动，齿轮A

12、、B和C的材料都是中 碳钢调质，其硬度：齿轮A为240,齿轮B为260,齿轮C为220, 试确定齿轮B的许用接触应力(T h和许用弯曲应力(T f。假定:(1) 齿轮B为“惰轮”(中间轮)，齿轮A为主动轮，齿轮C为 从动轮，设1 ;(2) 齿轮B为主动轮，齿轮A和齿轮C均为从动轮，设1 ;c :-图10-48齿轮传动许用应力分析10- 3对于作双向传动的齿轮来说，它的齿面接触应力和齿根弯 曲应力各属于什么循环特性？在作强度计算时应怎样考虑？10- 4齿轮的精度等级与齿轮的选材及热处理方法有什么关系？10-5要提高齿轮的抗弯疲劳强度和齿面抗点蚀能力有哪些可能的措施10-6 设计铣床中的一对圆柱齿

13、轮传动，已知P1=7.5 ，n1=1450，乙=26, Z2=54,寿命12000h,小齿轮相对其轴的支承为不对称布 置，并画出大齿轮的结构图。10-7某齿轮减速器的斜齿圆柱齿轮传动，已知n1=750,两轮的齿数为 zi=24, Z2=108,B =9o22，6 , 160, 8 级精度，小齿轮 材料为 38（调质），大齿轮材料为 45 钢（调质），寿命 20 年（设 每年 300 工作日）,每日两班制,小齿轮相对其轴的支承为对称 布置,试计算该齿轮传动所能传递的功率。10-8 设计小型航空发动机中的一对斜齿圆柱齿轮传动,已知R=130, n 1=11640, Z1=23, Z2=73，寿命

14、100h,小齿轮作悬臂布 置,使用系数 1.25 。10- 9设计用于螺旋输送机的闭式直齿锥齿轮传动，轴夹角刀=900,传递功率 P1=1.8，转速n1=250，齿数比2.3，两班制工作， 寿命 10 年（每年按 300 天计算）,小齿轮作悬臂布置。第十一章 蜗杆传动11- 1 试分析图 11-26 所示蜗杆传动中各轴的回转方向 蜗轮轮 齿的螺旋方向及蜗杆、蜗轮所受各力的作用位置及方向。一蕃条用于疑耽护由料盘）；，一电戍机® 11-26馆杆传动ffl 11*27拥畠炉拉料机慢动检團11- 2图11-27所示为热处理车间所用的可控气氛加热炉拉料机 传动简图。已知：蜗轮传递的转矩T2=4

15、05 N m蜗杆减速器的传动比i 12=20，蜗杆转速n1=480,传动较平稳，冲击不大。工作 时间为每天8h，要求工作寿命为5年（每年按300工作日计）， 试设计该蜗杆传动。11- 3设计用于带式输送机的普通圆柱蜗杆传动，传递功率P1=5.0，n1=960,传动比23，由电动机驱动，载荷平稳。蜗杆材 料为20,渗碳淬火，硬度58。蜗轮材料为10P1，金属模铸造。 蜗杆减速器每日工作 8h,要求工作寿命为7年（每年按300工 作日计）。11- 4设计一起重设备用的蜗杆传动，载荷有中等冲击，蜗杆轴 由电动机驱动，传递的额定功率R=10.3 , n1=1460,化=120间歇工作,平均约为每日2h

16、，要求工作寿命为10年（每年按300工 作日计）。11-5试设计轻纺机械中的一单级蜗杆减速器，传递功率8.5，主动轴转速n1=1460,传动比20, 工作载荷稳定，单向工作，长期连续运转，润滑情况良好，要求工作寿命为15000h。11- 6试设计某钻机用的单级圆弧圆柱蜗杆减速器。已知蜗轮轴上的转矩 T2=10600N m 蜗杆转速 n 1=910，蜗轮转速 化=18，断 续工作，有轻微振动，有效工作时数为3000h。第四篇轴系零、部件第十二章滑动轴承12- 1某不完全液体润滑径向滑动轴承，已知：轴径直径200，轴承宽度200，轴颈转速300，轴瓦材料为103，试问它可以承 受的最大径向载荷是多

17、少？12- 2已知一起重机卷筒的径向滑动轴承所承受的载荷100000N,轴颈直径90，轴的转速9，轴承材料采用铸造青铜，试设计此轴 承（采用不完全液体润滑）。12- 3某对开式径向滑动轴承，已知径向载荷35000N,轴颈直径100，轴承宽度100，轴颈转速1000。选用32全损耗系统用油， 设平均温度50C，轴承的相对间隙书=0.001，轴颈、轴瓦表面 粗糙度分别为1=1.6，2=3.2，试校验此轴承能实现液体动压润滑。12- 4设计一发电机转子的液体动压径向滑动轴承。已知：载荷 50000N,轴颈直径150，转速1000，工作情况稳定。第十三章滚动轴承13- 1试说明下列各轴承的内径有多大？

18、哪个轴承公差等级最高？哪个允许的极限转速最高？哪个承受径向载荷能力最高？哪个不能承受径向载荷？N3074 62072 30207 51307613- 2欲对一批同型号滚动轴承作寿命实验。若同时投入50个轴承进行试验，按其基本额定动载荷值加载，试验机主轴转速2000。 若预计该批轴承为正品，则试验进行8小时20分钟，应约有几个轴承已失效。13- 3某深沟球轴承需在径向载荷 7150N作用下，以1800的转速 工作3800h。试求此轴承应有的基本额定动载荷Co13- 4 一农用水泵，决定选用深沟球轴承，轴颈直径35,转速2900，已知径向载荷1810N,轴向载荷740N,预期计算寿命 =6000h

19、，试选择轴承的型号。13-5根据工作条件，决定在轴的两端选用=25的两个角接触球轴承，如图13-13b所示正装。轴颈直径35,工作中有中等冲 击，转速1800,已知两轴承的径向载荷分别为1=3390N, 2=1040N,外加轴向载荷870N,作用方向指向轴承1，试确定其工作寿命。13-6若将图13-34a中的两轴承换为圆锥滚子轴承，代号为 30207。其它条件同例题13-2，试验算轴承的寿命。13-7某轴的一端支点上原采用 6308轴承，其工作可靠度为90% 现需将该支点轴承在寿命不降低的条件下将工作可靠度提高到99%试确定可能用来替换的轴承型号。第十四章联轴器和离合器14- 1某电动机与油泵

20、之间用弹性套柱销联轴器联接，功率4 ,转速960,轴伸直径32,试决定该联轴器的型号（只要求与电动 机轴伸联接的半联轴器满足直径要求）。14- 2某离心式水泵采用弹性柱销联轴器联接，原动机为电动机，传递功率38，转速为300,联轴器两端联接轴径均为 50，试选 择该联轴器的型号。若原动机改为活塞式内燃机时，又应如何选 择其联轴器？14- 3 一机床主传动换向机构中采用如图 14-20所示的多盘摩擦 离合器，已知主动摩擦盘 5片，从动摩擦盘4片，结合面内径 D=60,外径D2=110，功率4.4，转速1214,摩擦盘材料为淬火 钢对淬火钢，试求需要多大的轴向力 F？14- 4图14-23a所示的剪切销安全联轴器，传递转矩650N m,销钉直径6,销钉材料用45钢正火，销钉中心所在圆的直径100, 销钉数2。若取t =0.7（T b,试求此联轴器在载荷超过多大时方 能体现其安全作用。第十五章 轴15- 1若轴的强度不足或刚度不足时，可分别采取哪些措施？15-