機械零件的強度

1、第一篇總、論第三章機械零件的強度3-1某材料的對稱循環(huán)彎曲疲勞極限彷-1=180，取循環(huán)基數N0=5106，9，試求循環(huán)次數 N分別為7000, 2500, 620000次是時的有限壽命彎曲疲勞極限。3-2已知材料的力學性能為彷260,1=170,. =0.2，試繪制此材料的簡化極限應力線圖（參看圖3-3中的A D G C）。3-3 一圓軸的軸肩尺寸為：72, 62, 3。材料為40,其強度極限（T 900,屈服極限彷750,試計算軸肩的彎曲有效應力集中系數k（T。3-4圓軸軸肩處的尺寸為：54, 45, 3。如用題3-2中的材料， 設其強度極限彷420,試繪制此零件的簡化極限應力線圖。3-5

2、如題3-4中危險截面上的平均應力彷20,應力幅彷900,試 分別按：a）； b），求出該截面的計算安全系數。第二篇聯接第五章螺紋聯接和螺旋傳動5- 1分析比較普通螺紋、管螺紋、梯形螺紋和鋸齒形螺紋的特點， 各舉一例說明它們的應用。5- 2將承受軸向變載荷的聯接螺栓的光桿部分做得細些有什么 好處？5- 3分析活塞式空氣壓縮機氣缸蓋聯接螺栓在工作時的受力變化情況，它的最大應力，最小應力如何得出？當氣缸內的最高壓 力提高時，它的最大應力、最小應力將如何變化？5- 4圖5-49所示的底板螺栓組聯接受外力F的作用。外力F作用在包含x軸并垂直于底板接合面的平面內。試分析底板螺栓組的受力情況，并判斷哪個螺栓

3、受力最大？保證聯接安全工作的 必要條件有哪些？9 0 ：也衛(wèi)I i匕陽弓-卻底樁課栓閔朝接® 5-X雄門倉疋機導純牠羅5- 5圖5-50是由兩塊邊板和一塊承重板焊成的龍門起重機導軌 托架。兩塊邊板各用4個螺栓與立柱相聯接，托架所承受的最大 載荷為20，載荷有較大的變動。試問：此螺栓聯接采用普通螺 栓聯接還是鉸制孔用螺栓聯接為宜？為什么？5-6已知一個托架的邊板用 6個螺栓與相鄰的機架相聯接。 托架 受一與邊板螺栓組的垂直對稱軸線相平行、距離為250、大小為60的載荷作用。現有如圖5-51所示的兩種螺栓布置型式，設采 用鉸制孔用螺栓聯接，試問哪一種布置型式所用的螺栓直徑較?。繛槭裁?？h

4、)圖5-5i拯桃曲竊種布賢戰(zhàn)成5-7圖5-52所示為一拉桿螺栓聯接。已知拉桿所受的載荷56,載荷穩(wěn)定，拉桿材料為 Q235鋼，試設計此聯接。5-8兩塊金屬板用兩個 M12的普通螺栓聯接。若結合面的摩擦系 數0.3，螺栓預緊力控制在其屈服極限的 70%螺栓用性能等級 為4.8的中碳鋼制造,求此聯接所能傳遞的橫向載荷。5-9受軸向載荷的緊螺栓聯接， 被聯接鋼板間采用橡膠墊片。 已 知螺栓預緊力Fo=15OOON,當受軸向工作載荷10000N時，求螺栓 所受的總拉力及被聯接件之間的殘余預緊力。5-10圖5-24所示為一汽缸蓋螺栓組聯接。 已知汽缸內的工作壓 力01，缸蓋與缸體均為鋼制，直徑 D=35

5、0，D2=250, 上下凸緣 厚均為25,試設計此聯接。5-11設計簡單千斤頂（參見圖5-41 ）的螺栓和螺母的主要尺寸。起重量為40000N,起重高度為 200,材料自選。第六章鍵、花鍵、無鍵聯接和銷聯接6- 1為什么采用兩個平鍵時，一般布置在沿周向相隔180的位置；采用兩個楔鍵時，相隔 90120 ;而采用兩個半圓鍵時， 卻布置在軸的同一母線上？6- 2脹套串聯使用時，為何要引入額定載荷系數m？為什么Z1型脹套和Z2型脹套的額定載荷系有明顯的差別？6- 3在一直徑80的軸端，安裝一鋼制直齒圓柱齒輪（圖 6-26），輪轂寬度L' =1.5d，工作時有輕微沖擊。試確定平鍵聯接的尺寸，并

6、計算其允許傳遞的最大轉矩。圖6-26軸塢廉霰接設計ffi6-27糠聯接設忡6- 4圖6-27所示的凸緣半聯軸器及圓柱齒輪，分別用鍵與聯軸 器的低速軸相聯接。試選擇兩處鍵的類型及尺寸，并校核其聯接強度。已知：軸的材料為 45鋼，傳遞的轉矩1000N m，齒輪用 鍛鋼制成，半聯軸器用灰鑄鐵制成，工作時有輕微沖擊。6- 5圖6-28所示的灰鑄鐵V帶輪，安裝在直徑45,帶輪的基準 直徑250, 工作時的有效拉力 2，輪轂寬度L' =65, 工作時有 輕微振動。設采用鉤頭楔鍵聯接，試選擇該楔鍵的尺寸，并校核 聯接的強度。6-6圖6-29所示為變速箱中的雙聯滑移齒輪，傳遞的額定功率4轉速250。齒

7、輪在空載下移動，工作情況良好。試選擇花鍵 類型和尺寸，并校核聯接的強度。6-7圖6-30所示為套筒式聯軸器，分別用平鍵及半圓鍵與兩軸 相聯接。已知：軸徑38,聯軸器材料為灰鑄鐵，外徑Di=90o試分別計算兩種聯接允許傳遞的轉矩，并比較其優(yōu)缺點。圈630平鐐聯捲與半圓捷尊褸對吃第七章鉚接、焊接、鉸接和過盈聯接7- 1現有圖7-26所示的焊接接頭，被焊件材料均為Q235鋼，170, bi=80,=12，承受靜載荷0.4，設采用E4303號焊條手工焊接，試校核該接頭的強度。ITI7-2&單蓋扳時捲坤接搖去<0HJ7-27殂合期輪7- 2上題的接頭如承受變載荷0.4 , 0.2，其它條件

8、不變，接頭強度能否滿足要求?7- 3試設計圖7-10所示的不對稱側面角焊縫，已知被焊件材料 均為Q235鋼，角鋼尺寸為10010010 （單位為），截面形心c到兩邊外側的距離z°28.4，用E4303號焊條手工焊接，焊縫腰長=10，靜載荷0.35。7- 4現有45鋼制的實心軸與套筒采用過盈聯接，軸徑 80，套筒 外徑d2=120,配合長度80,材料的屈服極限彷360,配合面上的 摩擦系數0.085，軸與孔配合表面的粗糙度分別為 1.6及3.2 , 傳遞的轉矩1600N m試設計此過盈聯接。7- 5圖7-27所示的鑄錫磷青銅蝸輪輪圈與鑄鐵輪芯采用過盈聯接，所選用的標準配合為 H87,配

9、合表面粗糙度均為 3.2，設聯 接零件本身的強度足夠，試求此聯接允許傳遞的最大轉矩（摩擦 系數0.10 ）。第二篇機械傳動第八章帶傳動8- 1 V帶傳動的n1=1450,帶與帶輪的當量摩擦系數0.51，包角1=180 ，預緊力F°=360N。試問：（1）該傳動所能傳遞的最大 有效拉力為多少？ （ 2）若1=100，其傳遞的最大轉矩為多少？（ 3）若傳動效率為0.95，彈性滑動忽略不計，從動輪輸出功率為若 干？8- 2 V帶傳動傳遞的功率7.5，帶速10，緊邊拉力是松邊拉力的 兩倍，即F1=2F2，試求緊邊拉力F1、有效拉力和預緊力 F0。8- 3 已知一窄 V帶傳動的n1=1450，

10、化=400，1=180，中心距1600， 窄V帶為型，根數2,工作時有振動，一天運轉16h（即兩班制）， 試求帶能傳遞的功率。8- 4有一帶式輸送裝置，其異步電動機與齒輪減速器之間用普通 V帶傳動，電動機功率 7，轉速n1=960，減速器輸入軸的轉速 n2=330，允許誤差為5%運輸裝置工作時有輕度沖擊，兩班制工作，試設計此帶傳動。第九章鏈傳動9- 1如圖9-17所示鏈傳動的布置形式，小鏈輪為主動輪，中心 距（3050）p。它在圖a、b所示布置中應按哪個方向回轉才算 合理？兩輪軸線布置在同一鉛垂面內（圖c）有什么缺點？應采取什么措施?9- 2某鏈傳動傳遞的功率1 ,主動鏈輪轉速ni=48,從動

11、鏈輪轉速n2=14,載荷平穩(wěn)，定期人工潤滑，試設計此鏈傳動。9- 3已知主動鏈輪轉速 ni=850,齒數zi=21，從動鏈輪齒數Z2=99, 中心距 900，滾子鏈極限拉伸載荷為 55.6 ，工作情況系數 1，試 求鏈條所能傳遞的功率。9- 4 選擇并驗算一輸送裝置用的傳動鏈。 已知鏈傳動傳遞的功率7.5，主動鏈輪的轉速n 1=960，傳動比3,工作情況系數1.5，中 心距aw 650（可以調節(jié)）。第十章 齒輪傳動10- 1 試分析圖 10-47 所示的齒輪傳動各齒輪所受的力（用受力 圖表示出各力的作用位置及方向） 。GbBJW-47齒筮傳動力分祈10- 2如圖10-48所示的齒輪傳動，齒輪A

12、、B和C的材料都是中 碳鋼調質，其硬度：齒輪A為240,齒輪B為260,齒輪C為220, 試確定齒輪B的許用接觸應力(T h和許用彎曲應力(T f。假定:(1) 齒輪B為“惰輪”(中間輪)，齒輪A為主動輪，齒輪C為 從動輪，設1 ;(2) 齒輪B為主動輪，齒輪A和齒輪C均為從動輪，設1 ;c :-圖10-48齒輪傳動許用應力分析10- 3對于作雙向傳動的齒輪來說，它的齒面接觸應力和齒根彎 曲應力各屬于什么循環(huán)特性？在作強度計算時應怎樣考慮？10- 4齒輪的精度等級與齒輪的選材及熱處理方法有什么關系？10-5要提高齒輪的抗彎疲勞強度和齒面抗點蝕能力有哪些可能的措施10-6 設計銑床中的一對圓柱齒

13、輪傳動，已知P1=7.5 ，n1=1450，乙=26, Z2=54,壽命12000h,小齒輪相對其軸的支承為不對稱布 置，并畫出大齒輪的結構圖。10-7某齒輪減速器的斜齒圓柱齒輪傳動，已知n1=750,兩輪的齒數為 zi=24, Z2=108,B =9o22，6 , 160, 8 級精度，小齒輪 材料為 38（調質），大齒輪材料為 45 鋼（調質），壽命 20 年（設 每年 300 工作日）,每日兩班制,小齒輪相對其軸的支承為對稱 布置,試計算該齒輪傳動所能傳遞的功率。10-8 設計小型航空發(fā)動機中的一對斜齒圓柱齒輪傳動,已知R=130, n 1=11640, Z1=23, Z2=73，壽命

14、100h,小齒輪作懸臂布 置,使用系數 1.25 。10- 9設計用于螺旋輸送機的閉式直齒錐齒輪傳動，軸夾角刀=900,傳遞功率 P1=1.8，轉速n1=250，齒數比2.3，兩班制工作， 壽命 10 年（每年按 300 天計算）,小齒輪作懸臂布置。第十一章 蝸桿傳動11- 1 試分析圖 11-26 所示蝸桿傳動中各軸的回轉方向 蝸輪輪 齒的螺旋方向及蝸桿、蝸輪所受各力的作用位置及方向。一蕃條用于疑耽護由料盤）；，一電戍機® 11-26館桿傳動ffl 11*27擁畠爐拉料機慢動檢團11- 2圖11-27所示為熱處理車間所用的可控氣氛加熱爐拉料機 傳動簡圖。已知：蝸輪傳遞的轉矩T2=4

15、05 N m蝸桿減速器的傳動比i 12=20，蝸桿轉速n1=480,傳動較平穩(wěn)，沖擊不大。工作 時間為每天8h，要求工作壽命為5年（每年按300工作日計）， 試設計該蝸桿傳動。11- 3設計用于帶式輸送機的普通圓柱蝸桿傳動，傳遞功率P1=5.0，n1=960,傳動比23，由電動機驅動，載荷平穩(wěn)。蝸桿材 料為20,滲碳淬火，硬度58。蝸輪材料為10P1，金屬模鑄造。 蝸桿減速器每日工作 8h,要求工作壽命為7年（每年按300工 作日計）。11- 4設計一起重設備用的蝸桿傳動，載荷有中等沖擊，蝸桿軸 由電動機驅動，傳遞的額定功率R=10.3 , n1=1460,化=120間歇工作,平均約為每日2h

16、，要求工作壽命為10年（每年按300工 作日計）。11-5試設計輕紡機械中的一單級蝸桿減速器，傳遞功率8.5，主動軸轉速n1=1460,傳動比20, 工作載荷穩(wěn)定，單向工作，長期連續(xù)運轉，潤滑情況良好，要求工作壽命為15000h。11- 6試設計某鉆機用的單級圓弧圓柱蝸桿減速器。已知蝸輪軸上的轉矩 T2=10600N m 蝸桿轉速 n 1=910，蝸輪轉速 化=18，斷 續(xù)工作，有輕微振動，有效工作時數為3000h。第四篇軸系零、部件第十二章滑動軸承12- 1某不完全液體潤滑徑向滑動軸承，已知：軸徑直徑200，軸承寬度200，軸頸轉速300，軸瓦材料為103，試問它可以承 受的最大徑向載荷是多

17、少？12- 2已知一起重機卷筒的徑向滑動軸承所承受的載荷100000N,軸頸直徑90，軸的轉速9，軸承材料采用鑄造青銅，試設計此軸 承（采用不完全液體潤滑）。12- 3某對開式徑向滑動軸承，已知徑向載荷35000N,軸頸直徑100，軸承寬度100，軸頸轉速1000。選用32全損耗系統用油， 設平均溫度50C，軸承的相對間隙書=0.001，軸頸、軸瓦表面 粗糙度分別為1=1.6，2=3.2，試校驗此軸承能實現液體動壓潤滑。12- 4設計一發(fā)電機轉子的液體動壓徑向滑動軸承。已知：載荷 50000N,軸頸直徑150，轉速1000，工作情況穩(wěn)定。第十三章滾動軸承13- 1試說明下列各軸承的內徑有多大？

18、哪個軸承公差等級最高？哪個允許的極限轉速最高？哪個承受徑向載荷能力最高？哪個不能承受徑向載荷？N3074 62072 30207 51307613- 2欲對一批同型號滾動軸承作壽命實驗。若同時投入50個軸承進行試驗，按其基本額定動載荷值加載，試驗機主軸轉速2000。 若預計該批軸承為正品，則試驗進行8小時20分鐘，應約有幾個軸承已失效。13- 3某深溝球軸承需在徑向載荷 7150N作用下，以1800的轉速 工作3800h。試求此軸承應有的基本額定動載荷Co13- 4 一農用水泵，決定選用深溝球軸承，軸頸直徑35,轉速2900，已知徑向載荷1810N,軸向載荷740N,預期計算壽命 =6000h

19、，試選擇軸承的型號。13-5根據工作條件，決定在軸的兩端選用=25的兩個角接觸球軸承，如圖13-13b所示正裝。軸頸直徑35,工作中有中等沖 擊，轉速1800,已知兩軸承的徑向載荷分別為1=3390N, 2=1040N,外加軸向載荷870N,作用方向指向軸承1，試確定其工作壽命。13-6若將圖13-34a中的兩軸承換為圓錐滾子軸承，代號為 30207。其它條件同例題13-2，試驗算軸承的壽命。13-7某軸的一端支點上原采用 6308軸承，其工作可靠度為90% 現需將該支點軸承在壽命不降低的條件下將工作可靠度提高到99%試確定可能用來替換的軸承型號。第十四章聯軸器和離合器14- 1某電動機與油泵

20、之間用彈性套柱銷聯軸器聯接，功率4 ,轉速960,軸伸直徑32,試決定該聯軸器的型號（只要求與電動 機軸伸聯接的半聯軸器滿足直徑要求）。14- 2某離心式水泵采用彈性柱銷聯軸器聯接，原動機為電動機，傳遞功率38，轉速為300,聯軸器兩端聯接軸徑均為 50，試選 擇該聯軸器的型號。若原動機改為活塞式內燃機時，又應如何選 擇其聯軸器？14- 3 一機床主傳動換向機構中采用如圖 14-20所示的多盤摩擦 離合器，已知主動摩擦盤 5片，從動摩擦盤4片，結合面內徑 D=60,外徑D2=110，功率4.4，轉速1214,摩擦盤材料為淬火 鋼對淬火鋼，試求需要多大的軸向力 F？14- 4圖14-23a所示的剪切銷安全聯軸器，傳遞轉矩650N m,銷釘直徑6,銷釘材料用45鋼正火，銷釘中心所在圓的直徑100, 銷釘數2。若取t =0.7（T b,試求此聯軸器在載荷超過多大時方 能體現其安全作用。第十五章 軸15- 1若軸的強度不足或剛度不足時，可分別采取哪些措施？15-