机械设计课后练习

..3-2已知材料的力学性能为,,,试绘制此材料的简化的等寿命寿命曲线。[解]得,即根据点,,按比例绘制该材料的极限应力图如下图所示3-4圆轴轴肩处的尺寸为：D=72mm,d=62mm,r=3mm。如用题3-2中的材料,设其强度极限σB=420MPa,精车,弯曲,βq=1,试绘制此零件的简化等寿命疲劳曲线。[解]因,,查附表3-2,插值得,查附图3-1得,将所查值代入公式,即查附图3-2,得；按精车加工工艺,查附图3-4,得,已知,则根据按比例绘出该零件的极限应力线图如下图3-5如题3-4中危险截面上的平均应力,应力幅,试分别按①②,求出该截面的计算安全系数。[解]由题3-4可知〔1工作应力点在疲劳强度区,根据变应力的循环特性不变公式,其计算安全系数〔2工作应力点在疲劳强度区,根据变应力的平均应力不变公式,其计算安全系数5-5图5-49是由两块边板和一块承重板焊接的龙门起重机导轨托架。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20kN,载荷有较大的变动。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？Q215,若用M6×40铰孔用螺栓连接,已知螺栓机械性能等级为8.8,校核螺栓连接强度。[解]采用铰制孔用螺栓连接为宜因为托架所受的载荷有较大变动,铰制孔用螺栓连接能精确固定被连接件的相对位置,并能承受横向载荷,增强连接的可靠性和紧密性,以防止受载后被连接件间出现缝隙或发生相对滑移,而普通螺栓连接靠结合面产生的摩擦力矩来抵抗转矩,连接不牢靠。〔1确定M6×40的许用切应力[]由螺栓材料Q215,性能等级8.8,查表5-8,可知,查表5-10,可知〔2螺栓组受到剪力F和力矩〔,设剪力F分在各个螺栓上的力为,转矩T分在各个螺栓上的分力为,各螺栓轴线到螺栓组对称中心的距离为r,即由图可知,螺栓最大受力故M6×40的剪切强度不满足要求,不可靠。5-6已知一个托架的边板用6个螺栓与相邻的机架相连接。托架受一与边板螺栓组的垂直对称轴线相平行、距离为250mm、大小为60kN的载荷作用。现有如图5-50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最小？为什么？[解]螺栓组受到剪力F和转矩,设剪力F分在各个螺栓上的力为,转矩T分在各个螺栓上的分力为〔a中各螺栓轴线到螺栓组中心的距离为r,即r=125mm由〔a图可知,最左的螺栓受力最大〔b方案中由〔b图可知,螺栓受力最大为5-8两块金属板用两个M12的普通螺栓联接。若接合面的摩擦系数f=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=15000N,当受轴向工作载荷F＝10000N时,求螺栓所受的总拉力及被联接件之间的残余预紧力。8-2V带传动传递效率,带速,紧边拉力是松边拉力的两倍,即,试求紧边拉力、有效拉力和初拉力。[解]8-310-1试分析图10-47所示的齿轮传动各齿轮所受的力〔用受力图表示各力的作用位置及方向。[解]受力图如下图：..10-6设计铣床中的一对圆柱齿轮传动,已知,寿命,小齿轮相对其轴的支承为不对称布置,并画出大齿轮的机构图。[解]<1>选择齿轮类型、精度等级、材料①选用直齿圆柱齿轮传动。②铣床为一般机器,速度不高,故选用7级精度〔GB10095-88。③材料选择。由表10-1选择小齿轮材料为40Cr〔调质,硬度为280HBS,大齿轮材料为45刚〔调质,硬度为240HBS,二者材料硬度差为40HBS。〔2按齿面接触强度设计1确定公式中的各计算值①试选载荷系数②计算小齿轮传递的力矩③小齿轮作不对称布置,查表10-7,选取④由表10-6查得材料的弹性影响系数⑤由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限。⑥齿数比⑦计算应力循环次数⑧由图10-19取接触疲劳寿命系数⑨计算接触疲劳许用应力取失效概率为,安全系数2计算①计算小齿轮分度圆直径,代入中较小值②计算圆周速度③计算尺宽④计算尺宽与齿高之比⑤计算载荷系数根据,7级精度,查图10-8得动载荷系数直齿轮,由表10-2查得使用系数由表10-4用插值法查得由,,查图10-13得故载荷系数⑥按实际的载荷系数校正所算的分度圆直径⑦计算模数取⑧几何尺寸计算分度圆直径：中心距：确定尺宽：圆整后取。〔3按齿根弯曲疲劳强度校核①由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲疲劳强度极限。②由图10-18取弯曲疲劳寿命。③计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数④计算载荷系数⑤查取齿形系数及应力校正系数由表10-5查得⑥校核弯曲强度根据弯曲强度条件公式进行校核所以满足弯曲强度,所选参数合适。13-1试说明下列各轴承的内径有多大？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？N307/P462073020751301[解]N307/P4、6207、30207的内径均为35mm,51301的内径为5mm；N307/P4的公差等级最高；6207承受径向载荷能力最高；N307/P4不能承受径向载荷。13-5根据工作条件,决定在轴的两端用的两个角接触球轴承,如图13-13b所示正装。轴颈直径,工作中有中等冲击,转速,已知两轴承的径向载荷分别为,,外加轴向载荷,作用方向指向轴承1,试确定其工作寿命。[解]〔1求两轴承的计算轴向力和对于的角接触球轴承,按表13-7,轴承派生轴向力,两轴计算轴向力〔2求轴承当量动载荷和由表13-5查得径向动载荷系数和轴向动载荷系数为对轴承1对轴承2因轴承运转中有中等冲击载荷,按表13-6,取,则〔3确定轴承寿命由于题目中没给出在轴承的具体代号,这里假设选用7207AC,查轴承手册得基本额定载荷,因为,所以按轴承1的受力大小验算15-4图15-28所