《机械设计》习习题库(计算题点讲)

1、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c28c1，预紧力F1000N，轴向工作载荷F1100N。试求；螺栓所受的总拉力F0； 被联接件中的剩余预紧力F” 。【要点：受轴向工作载荷作用的紧螺栓联接 或者F0=F+F”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：在插图二上，标出两轴承所受的派生轴向力S1 和S 2的方向；求出派生轴向力S1 和S 2的大小；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

2、系为：S =）题4-2图答案【要点： （1） S的方向图示：由轴承外圈的厚边指向薄边。 计算轴承支反力：R1(300FR + M)/900 ；R2FRR1计算派生轴向力：S1S2375N 判断压紧端和放松端，确定轴承所受的实际轴向力】3、夹紧联接如插图一所示，已知夹紧联接柄承受载荷Q600N，螺栓个数Z2，联接柄长度L300mm，轴直径d60mm，夹紧结合面摩擦系数f，螺栓的许用拉应力。试求； 计算所需要的预紧力F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要点：所需要的预紧力F防止滑动条件：【 两个螺栓，两面夹紧】； kf

3、，取kf； 确定螺栓的直径：；查表选螺栓规格 。粗牙第1系列螺距P中径d2小径d1101216220252434、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=。试求:安装轴承处的轴颈直径是多少 标出两轴承各自的派生轴向力S1、S2的方向。计算出两轴承各自的派生轴向力S1、S2的大小。计算出两轴承所受的实际轴向力A1、A2的大小。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=； e=；当A/Re 时，X=1，Y=0；当A/Re

4、时，X=,Y=。当量动负荷计算公式为：P=fp(XR+YA)【要点：同题2】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/4Plim6、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

5、出两轴承所受的派生轴向力S1 和S 2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 =）【要点：同题2；关键是支反力的计算】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=，试选择普通V带的型号。计算功率 PC（KW）【要点：根据PC=KAP和 n1查图确定V带型号。】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=，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

6、的摩擦系数f2=，联接的可靠性系数Kf=，螺栓的许用应力=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：）（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（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）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、d14    5  6&

7、#160; 18  10  12  16  2142 1820    2224  3  2730  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：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。带允许最大拉力为紧边拉力， F1= 800N；松边拉力 F2F1/ef工作拉力为拉力差 FmaxF1F2 制动时允许的最大制动力Pmax 与F1的关系：；制动时允许的最大制动力矩Tmax ：Tmax=

8、 FmaxD/22.紧螺栓联接计算 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F1F2。防滑条件: F防拉断时，螺栓小径应满足： ，查插表一确定M12的螺栓是否安全。R1R2FA9、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=。试求:该轴承的内径。标出两轴承各自的派生轴向力S1、S2的方向。【要点：同题2】两轴承各自所受的当量动负荷。轴承的额定动载荷Cr50500N；S=; e=;A/Re,X=1,Y=0; A/Re,X=,Y=；P=fp(XR+YA)【要点：

9、同题8的2.紧螺栓联接计算。】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： 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=30°，接合面摩擦系数=，可靠性系数=，相对刚度系数=。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 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

10、大于Rv，而力矩M不会影响下滑。要点： 有效圆周力： F=1000P/V ；F= F1F2 F112、已知V带传递的实际功率P7kW，带速v10m/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60MPa，接合面摩擦系数=，可靠性系数=，相对刚度系数=。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

11、少（5）选用多大的螺栓直径能满足工作要求要点：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= PL 保证红绿灯托架装置不向下滑移的移条件为： 危险螺栓是上边两个螺栓1和2。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每个危险螺栓所受的总拉伸载荷F0:能满足工作要求的螺栓直径：查表选螺栓规格。 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d11012162202524314、 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M1

12、2的普通螺栓（D1=13.835mm），螺栓的许用应力=，凸缘联轴器传递的扭矩T=1000N·m，接合面间的摩擦系数=，可靠性系数Kf=。试校核螺栓的强度。 【要点：见教材P63例题】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=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1000rpm。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：轴承寿命计算公式为:= （h）；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=；该轴承的主要性能参数为

13、：Cr=34000N（N），=；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/ReA/R exyxy10【要点：同题2】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，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） 【要点：同题8的1.带传动的计算。】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，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：（1）