机械零件的强度.资料.doc

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d -k180mpa取循环基数2=5x10, m=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d s=260mpa d -i=170mpa =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)o3-3 一圆轴的轴肩尺寸为：d=72mmd=62mmr=3mm材料为40crni,其强度极限d b=900mpa屈服极限ds=750mpa试计算轴肩的弯曲有效应力集中系数kd。3-4圆轴轴肩处的尺寸为：d=54mm d=45mml=3mm如用题

2、3-2中的材料，设其强度极限d b=420mp&试绘制此零件的简化极限应力线图。3-5如题3-4中危险截面上的平均应力d n=20mpa应力幅d a=900mpa试分别按：a) r=c;b) d n=c ,求出该截面的计算安全系数scao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。6- 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

3、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，并判断哪个螺栓受力最大？保证联接安全工作的必要条件有哪些？图5-冈 龙门起重机导软托架图5-49底扳栓组联接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20kn,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钱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 250mm、大小为60kn的载荷作用。现有如图5-51所示的

4、两种螺栓 布置型式，设采用钱制孔用螺栓联接，试问哪一种布置型式所用的螺栓直径较小？为什么？250图 援栓的橱种布贾型武5-7图5-52所示为一拉杆螺栓联接。已知拉杆所受的载荷f二56kn,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。5-10图5-24所

5、示为一汽缸盖螺栓组联接。已知汽缸内的工作压力prlmpa,缸盖与缸体均为钢制，直径di=350mm, d2=250mm,上下凸缘厚均为25mm,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200mm,材料自选。第六章 键、花键、无键联接和销联接7- 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90 120 ;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d=80mm的轴端，安装一

6、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，并计算其允许传递的最大转矩。轴端璨联推设计禄联技设计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t=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d=45mm,带轮的基准直径dd=250mm,工作时的有效 拉力f=2 kn,轮毂宽度l =65mm,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

7、联接的强度。5q图右茁 楔髓联播设什图6-29花键联播设计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p=4kw,转速250i7min。齿轮在空载下移动，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d=38mm,联轴器材料为灰铸铁，外径 di=90mmo试分别计算两种联接允许传递的转矩，并比较其优 缺点。b)图6-30平琏联接与半1键联接对比第七章 钾接、焊接、钱接和过盈联接7t现有图7-26所示的焊接接头，被焊件材料均为q235钢，b=170mm , bi=80mm, =12mm,承受静载

8、荷f=0.4mn,设采用e4303号焊条手工焊接，试校t - j的口卜核该接头的强度。60智昌图/单盖槐对接掉接接头7-27组合媾枪7-2上题的接头如承受变载荷fmax=0. 4mn , fmin=0. 2mn,其它条件不变，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100幻00刈0 （单位为mr）截面形心c到两边外侧的距离z。=a=28.4mm用e4303号焊条手 工焊 接，焊缝腰长k二、=10mm静载荷f=0.35mn。 7-4现有45钢制的实心轴与套筒采用过盈联接，轴径 d=80mm套筒外径d2=120mm配合长 度l=

9、80mm,材料的屈服极限d s=360mpa配合面上的摩擦系数f=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t=1600nm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 h8/t7,配合表面粗糙度均为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f=0.10 ） o第三篇机械传动第八章带传动 8-1 v带传动的n i=1450r/min,带与带轮的当量摩擦系数fv=0. 51,包角：尸180,预紧力fo=360no试问：h）该传动所能传递的最大有效拉力为多少？（2）若dd.1

10、00mm,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p=7. 5kw ,带速v=10m/s ,紧边拉力是松边拉力的两倍，即fi=2f2,试求紧边拉力fi、有效拉力fe和预紧力f。8-3 已知一窄 v 带传动的 n i=1450r/min , n2=400r/min , ddi=180mm,中心距 a= 1600mm,窄 v 带为spa型，根数z=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p=7kw,转速m=960

11、r/niin,减速器输入轴的转速n2=330r/min,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a二（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-l- l 1 .b)c)点？应采取什么措施？！上、9-2某链传动传递图9-17的功率p=1 kw ,主动链轮转速m=48r/min，从动链轮转速n2=14r/min，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m =850r/min,齿数zi=21,从动链轮齿

12、数z2=99,中心距&二900mm,滚子链极限拉伸载荷为 55. 6kn,工作情况系数ka=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p=7. 5kw,主动链轮的转速ni=960r/min,传动比i=3,工作情况系数ka=1. 5,中心距水650mm （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）。r 10-47齿轮传动力分折10- 2如图10-48所示的齿轮传动，齿轮a、b和c的材料都是中碳钢调质，其硬度：齿轮a为240hbs,齿轮b为260hbs,齿轮c为220hbs

13、,试确定齿轮b的许用接触应力h和许用 弯曲应力d f o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kf?fkhn=1 ;（2）齿轮b为主动轮，齿轮a和齿轮c均为从动轮，设kfn二khn=1 ;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设计铳床中的一对圆柱齿轮传动，已知 pi=7. 5kw, m=1450r/min , zi=26 , z2=54,寿命 lh=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

14、器的斜齿圆柱齿轮传动，已知 m=750r/min,两轮的齿数为z24, z2=108, 3=9o22, mn=6mm , b= 160mm , 8级精度，小齿轮材料为38simnmo （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。pi=130kw , ni=11640r/min ,ka=1.25o=90o,传递功率pi=l. 8kw,转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z尸23, z2=73,寿命lvlooh,小齿轮作悬臂布置，使用系数 10-9设计用于螺旋输送机的

15、闭式直齿锥齿轮传动，轴夹角刀速m=250r/inin,齿数比u=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。1试分析图11-26所示蜗杆传动中各轴的 蜗轮轮齿的螺旋方向及蜗杆、蜗轮所/-v带传动蜗杆蜗轮*速器；3植传动;# 一琏荼（用于拉取炉内热盘一魁动机第十一章蜗杆传动11回转方向11-图11 -26蜗杆传动受各力的作用位置及方向。11 -27加斡炉拉料机传动简圈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=405 n m,蜗杆减速器的传动比“2=20,蜗杆转速ni=480r/min,传动较平稳，冲击不大。工作时间为

16、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 pi=5. okw, m=960i7niin,传动比 i=23,由电动机驱动，载荷平稳。蜗杆材料为20cr,渗碳淬火，硬度58hrc。蜗轮材料为zcusnlopl,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pi=10.3kw , m=1460r/min , m=120i7min间歇工作，平均约为每日2h,要求工作寿命为10 年（每年按300

17、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p=8. 5kw,主动轴转速m=1460i7min ,传动比i=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15000ho11-6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 i=910r/inin,蜗轮转速n2=18r/min，断续工作,有轻微振动,有效工作时数为3000ho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d=200mm，轴承宽度b=200mm ,轴颈转速n=300r/min,轴瓦材料为zcuai10

18、fe3,试问它可以承受的最大径向载荷是多少？ 12-2已知一起重机卷筒的径向滑动轴承所承受的载荷f=100000n,轴颈直径d=90mm,轴的转速n=9r/min,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f=35000n,轴颈直径d=100mm,轴承宽度b= 100mm,轴颈转速n=1000i7min。选用l-an32全损耗系统用油，设平均温度tm=50 c,轴承的相对 间隙” =0. 001,轴颈、轴瓦表面粗糙度分别为rzi=l. 6um , rz2=3. 2um,试校验此 轴承能实现液体动压润滑。f=50000n,轴颈直径12-

19、 4设计一发电机转子的液体动压径向滑动轴承。已知：载荷 d=150mm,转速n=1000i7nlin,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？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/p46207/p23020751307/p613-2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n=2000r/mino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 fr=7150n作用下，以n=18

20、00r/min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d=35mm，转速n=2900r/niin,已知径向载荷fr=1810n,轴向载荷fa=740n,预期计算寿命lh =6000h,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d=35mm,工作中有中等冲击，转速 n=1800r/min,已知两轴承的径向载荷分别为fm=3390n , fr2=1040n,外加轴向载荷fa-870n,作用方向指向轴承1,试确定其工作 寿命。 13-6若将图13-34

21、a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p=4 kw,转速 n=960r/min,轴伸14-1某电动机与油泵之间用弹性套柱销联轴器联接，功率直径d=32mm,试决定该联轴器的型号14-接，原动机为电动机，传递功率 300r/min,联轴器两端联接轴径均为 内燃机时，又应如何选择其联轴器？ 14-（只要求与电动机轴伸联接的半联轴器满足直径要求）。2某离心式水泵采用

22、弹性柱销联轴器联38 kw,转速为50mm,试选择该联轴器的型号。若原动机改为活塞式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，已知主动摩擦盘片，从动摩擦盘4片，结合面内径di=60m m,外径d2=110mm,功率p=4. 4kw,转速n=1214r/min,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tmax=650n m,销钉直径d=6mm,销钉 材料用45钢正火，销钉中心 所在圆的直径dm=100mm,销钉数z=2。若取t =0.7 （t 1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

23、- 1若轴的强度不足或刚度不足时，可分别采取哪些措施？15- 2在进行轴的疲劳强度计算时，如果同一截面上有几个应力集中源，应如何取定应力集中系数?15-3为什么要进行轴的静强度校核计算？校核计算时为什么不考虑应力集中等因素的影响？15-4图15-28所示为某减速器输出轴的结构图，试指出其设计错误，并画出改正图。图15 f挫轴的结构15-5有一台离心式水泵，由电动机带动，传递的功率p=3 kw,轴的转速n=960r/niin,轴的材料为45钢，试按强度要求计算轴所需的最小直径。15-6设计某搅拌机用的单级斜齿圆柱齿轮减速器中的低速轴（包括选择两端的轴承及外伸端的联轴器），见图15-29。已知：电

24、动机额定功率p=4kw,转速m=750i7min,低速轴转速n2=130r/niin,大齿轮节圆 直径d2 / =300mm，宽度 b2=90mm，轮齿螺旋角3 =12o,法向压力角： n二20。要求：（1）完成轴的全部结构设计；（2）根据弯扭合成理论验算轴的强度；（3）精确校核轴的危险截面是否安全。田15-29单姬齿轮强速器简图15-7两级展开式斜齿圆柱齿轮减速器的中间轴（见图15-30a），尺寸和结构如图15-30b所示。已知：中间轴转速n2=180i7min,传递功率p=5. 5kw,有关的齿轮参数见下表：nin/mm0 (nz3旋向齿轮232011210o44,右齿轮3420239o2

25、2右图中a、d为圆锥滚子轴承的载荷作用中心。轴的材料为 45钢（正火）。要求按弯扭合成理论验算轴的截面i 和h的强度，并精确校核轴的危险截面是否安全。b)图15-30两级沟轮减速器的中同轴15-8 一蜗杆轴的结构如图15-31所示，试计算其当量直径dv图15-31蜗抒轴结构圈动，大脑细胞活动需要大量能量。科学研究证实，虽然大脑的重量只占 人体重量的2%-3%,但大脑消耗的能量却占食物所产生的总能量的20%,它的能量来源靠葡萄糖氧化过程产生。据医学文献记载，一个健康的青少年学生30分钟用脑，血糖浓度在120 毫克/100毫升，大脑反应快，记忆力强；90分钟用脑，血糖浓度降至80 毫克/100毫升

26、，大脑功能尚正常；连续120分钟用脑，血糖浓度降至60 毫克/100毫升，大脑反应迟钝，思维能力较差。我们中考、高考每一科考试时间都在2小时或2小时以上且用脑强度大，这样可引起低血糖并造成大脑疲劳，从而影响大脑的正常发挥，对考试成绩产生重大影响。因此建议考生，在用脑60分钟时，开始补饮25%浓度的葡萄糖水100毫升左右，为一个高效果的考试加油。二、考场记忆“短路”怎么办呢？对于考生来说，掌握有效的应试技巧比再做题突击更为有效。1.草稿纸也要逐题顺序写草稿要整洁，草稿纸使用要便于检查。不要 在 一大张纸上乱写乱画，东写一些，西写一些。打草稿也要像解题一样,以确定检查一题一题顺着序号往下写。最好在

27、草稿纸题号前注上符号, 侧重点。为了便于做完试卷后的复查，草稿纸一般可以折成4-8块的小方格，标注题号以便核查，保留清晰的分析和计算过程。2答题要按先易后难顺序不要考虑考试难度与结果，可以先用5分钟 熟悉试卷，合理安排考试进度，先易后难，先熟后生，排除干扰。考试中很可能遇到一些没有见过或复习过的难题， 不要蒙了。一般 中考试卷的题型难度分布基本上是从易到难排列的，或者交替排列。3遇到容易试题不能浮躁遇到容易题，审题要细致。圈点关键字词，边 审题边画草图，明确解题思路。有些考生一旦遇到容易的题目，便 觉得 心应手、兴奋异常，往往情绪激动，甚至得意忘形。要避免急于求成、 粗枝大叶，防止受熟题答案与解题过程的定式思维影响，避免漏题，错 题，丢掉不该丢的分。4.答题不要犹豫不决选择题做出选择时