机械设计1徐锦康概要

1、第 1 页 共 19 页机械设计习题第一章 机械设计概述思考题1.1 一部完整的机器由哪几部分组成 ?1.2 设计机器时应满足哪些基本要求 ?1.3 设计机械零件时应满足哪些基本要求 ?1.4 机械零件的计算准则与失效形式有什么关系 ? 常用的计算准则有哪些 ? 它们各针 对什么失效形式 ?1.5 什么叫机械零件的可靠度 ?它与零件的可靠性有什么关系 ? 机械零件的可靠度与 失效率有什么关系 ?1.6 机械零件的设计计算有哪两种方法 ? 它们各包括哪些内容 ? 各在什么条件下采 用?1.7 机械零件设计的一般步骤有哪些 ? 其中哪个步骤对零件尺寸的确定起决定性的作 用? 为什么 ?1.8 选择

2、零件材料时要了解材料的哪些主要性能 ? 合理选择零件材料的原则是什么 ?1.9 机械设计时为什么要考虑零件的结构工艺性问题 ? 主要应从哪些方面来考虑零件 的结构工艺性 ?1.10 什么是标准化、系列化和通用化 ?标准化的重要意义是什么 ?1.11 机械设计方法通常分哪两大类 ?简述两者的区别和联系。1.12 什么是传统设计方法 ?传统设计方法又分哪 3 种? 各在什么条件下被采用 ?1.13 什么是现代设计方法 ?简述现代设计方法的特点。第四章 带传动思考题4.1 按工作原理的不同，带传动的主要类型有哪些?各自适用于什么场合 ?4.2 V 带传动为什么比平带传动的承载能力大 ?4.3 影响带

3、传动承载能力的因素有哪些 ? 如何提高带传动的承载能力 ?4.4 什么是弹性滑动 ? 什么是打滑 ? 它们对带传动有何影响 ? 是否可以避免 ?4.5 一般情况下，带传动的打滑首先发生在大带轮上还是小带轮上? 为什么 ?4.6 简述 V 带传动的极限有效拉力 Felim 与摩擦系数 f ，小带轮包角 1 及初拉力 F0 之 间的关系。第 2 页 共 19 页4.7 分析带传动工作时带截面上产生的应力及其分布，并指出最大应力发生处。4.8 简述带传动的主要失效形式和设计准则。4.9 机械传动系统中，为什么一般将带传动布置在高速级 ?4.10 如何确定小带轮的直径 ?4.11 为什么 V 带剖面的

4、楔角为 40°，而带轮的槽角则为 32°、 34°、 36°或 38°?4.12 试说明公式 P0' (P0 P0)K KL 中各符号的含义。4.13 试分别说明 K与小带轮包角 1、KL 与带长 L d间的关系。4.14 带传动张紧的目的是什么 ? 张紧轮应如何安放 ?4.15 多根 V 带传动时，若发现一根已损坏，应如何处置 ?习题4.1 已知一普通 V 带传动传递的功率 P = 8 kW，带速 v = 15 ms，紧边与松边拉力之 比为 31 ，求该带传动的有效拉力 Fe 和紧边拉力 F1 。4.2 有一电动机驱动的普通 V 带传

5、动， 单班制工作， 主动轮转速 n1 =1460 r min ，中 心距 a =370mm ，dd1 =140mm ，dd2 = 400mm ，中等冲击， 轻微振动，用 3根 B 型普通 V 带传动，初拉力按规定给定，试求该装置所能传递的最大功率。4.3 设计一普通 V 带传动。已知所需传递的功率 P = 5 kW，电动机驱动，转速 n1 =1440r min ，从动轮转速 n2 = 340rmin，载荷平稳，两班制工作。4.4 设计某机床上的普通 V 带传动。已知所需传递的功率 P = 11 kW，电动机驱动， 转 速 n1 =1460r min ，传动比 i =2. 5，载荷平稳，单班制工

6、作，中心距a =l000 mm ，从动轮轴孔直径 da = 70mm 。要求给出从动轮工作图。第五章 链传动思考题5.1 在传动原理、应用特点、运动特性、初拉力、张紧以及松边位置等方面将链传动 与带 传动相比较。5.2 滚子链的标记“ 10A 2 100 GB 1243 1997”的含义是什么 ?5.3 为什么链节数常选偶数，而链轮齿数选奇数 ?5.4 为什么链传动通常将主动边放在上边，而与带传动相反 ?5.5 链传动的失效形式有哪些 ? 设计准则是什么 ?5.6 滚子链的额定功率曲线是在什么条件下得到的 ? 实际使用时如何修正 ?5.7 链速一定时，链轮齿数 z的多少和链节距 p的大小对链传

7、动有何影响 ?第 3 页 共 19 页5.8 试分析如何适当地选择链传动的参数以减轻多边形效应的不良影响。 习题5.1 设计一滚子链传动。电动机驱动，已知需传递的功率 P = 7 kW ，主动轮转速 n1 = 960r min ，从动轮转速 n2 = 330rmin，载荷平稳，按规定条件润滑，两链轮轴线位于同 一水平面，中心距无严格要求。5.2 某带式运输机由电动机驱动，传动方案拟采用一级齿轮传动、一级带传动、一级 链传动组成。试画出该传动系统简图，并作必要的说明。5.3 选择并验算一带式输送机的链传动， 已知传递功率 P = 22kW，主动轮转速 n1 = 750rmin ，传动比 i =3

8、，工况系数 KA = 1. 4，中心距 a800 mm （可调节 ）。5.4 图5. 16所示为链传动的 4种布置形式。 小链轮为主动轮， 请在图上标出其正确的转动方向。题 5. 4 图第六章 齿轮传动思考题6.1 齿轮传动常见的失效形式有哪些 ? 闭式硬齿面、闭式软齿面和开式齿轮传动的设 计计算准则分别是什么 ?6.2 在不改变材料和尺寸的情况下，如何提高轮齿的抗折断能力 ?6.3 齿面点蚀首先发生在轮齿上的什么部位? 为什么 ?为防止点蚀可采取哪些措施 ?6.4 计算齿轮强度时为什么要引入载荷系数 K ? K由哪几部分组成 ? 影响各组成部分 取值的因素有哪些 ?第 4 页 共 19 页6

9、.5 圆柱齿轮传动中大齿轮和小齿轮的接触应力是否相等 ? 如大、小齿轮的材料及热 处理情况相同，则它们的许用接触应力是否相等 ?6.6 试述小齿轮齿数 z ，和齿宽系数 d 对齿轮传动性能及承载能力的影响。6.7 齿轮设计中为什么要使小齿轮硬度比大齿轮硬度高 ? 小齿轮宽度比大齿轮宽 ?6.8 现有 A、B 两对闭式软齿面直齿圆柱齿轮传动， A 对模数 m = 2 mm，齿数 z1 = 40， z2 = 90；B 对模数 m = 4mm ，齿数 z1 = 20， z2 = 45。两对齿轮的精度、材质配对、工作情况 及其他参数均相同。试比较这两对齿轮传动的齿面接触疲劳强度、齿根弯曲疲劳强度、工作

10、 平稳性及制造成本。6.9 试述齿轮传动设计参数的选择原则。一般参数的闭式齿轮传动和开式齿轮传动在 选择模数、齿数等方面有何区别 ?6.10 齿形系数与模数有关吗 ? 影响齿形系数的因素有哪些 ?6.11 直齿锥齿轮传动强度计算有何特点 ? 其强度当量齿轮是如何定义的 ? 如何确定 强度当量齿轮的设计参数 ?6.12 齿轮传动的常用润滑方式有哪些 ? 润滑方式的选择主要取决于什么因素 ?6.13 决定齿轮结构形式的主要因素有哪些 ? 常见的齿轮结构形式有哪几种 ? 它们分 别适用于何种场合 ?习题6.1 有一单级直齿圆柱齿轮减速器，已知 z1 = 32，z2 = 108，中心距 a = 210

11、 mm，齿宽 b = 70mm ，大小齿轮的材料均为 45 钢，小齿轮调质，硬度为 250 HBS ，齿轮精度为 8 级， 输入转速 n1 =1460rmin，电动机驱动，载荷平稳，要求齿轮工作寿命不少于10000 h 。试求该齿轮传动能传递的最大功率。6.2 设计铣床中的一对直齿圆柱齿轮传动， 已知需传递的功率 P =7. 5 kW ，小齿轮主动， 转速 nl =1440r min ，齿数 zl =26，z2 =54，双向传动，两班制，工作寿命为5 年，每年 300个工作日。小齿轮对轴承非对称布置，轴的刚性较大，工作中受轻微冲击， 7 级精度。6.3 某两级斜齿圆柱齿轮减速器传递功率 P =

12、 40 kW ，高速级传动比 i12 =3. 3，高速轴 转速 nl =1460r min ，电动机驱动，长期双向转动，载荷有中等冲击，要求结构紧凑，试设 计该减速器的高速级齿轮传动。6.4 两级展开式斜齿圆柱齿轮减速器如图 6. 34 所示。已知主动轮 1 为左旋，转向 nl 如图所示， 为使中间轴上两齿轮所受轴向力互相抵消一部分， 试在图中标出各齿轮的螺旋线 方向，并在各齿轮分离体的啮合点处标出齿轮的轴向力 Fa 、径向力 Fr 和圆周力 Ft 的方向。第 5 页 共 19 页图 6.34 题 6. 4 图6.5 图示为一圆锥圆柱齿轮减速器，功率由轴输入，轴输出，不计摩擦损失。 已知直齿锥

13、齿轮传动 z l =20 ，z2 =50，m = 5mm ，齿宽 b = 40mm ；斜齿圆柱齿轮传动 z3 =23， z4 = 92，m n =6mm 。试求轴上轴承所受轴向力为零时斜齿轮的螺旋角，并作出齿轮各啮合点处作用力的方向 (用 3 个分力表示 )。图 6.35 题 6. 5 图6.6 设计由电动机驱动的闭式直齿锥齿轮传动。已知功率P =5 kW ，转速 nl = 960 r min，传动比为 2. 5，小齿轮悬臂布置，载荷平稳，要求齿轮工作寿命不少于10000 h 。第七章 蜗杆传动思考题7.1 蜗杆传动有哪些类型 ?7.2 与齿轮传动相比，蜗杆传动的失效形式有何特点? 为什么 ?

14、蜗杆传动的设计准则是什么?7.3 指出下列公式的错误并加以改正。i n1 z2 d2 a m(z1 z2)(1)n2 z1 d1； (2) 2 ； (3)7. 4 何谓蜗杆传动的中间平面 ? 何谓蜗杆传动的相对滑动速度 ?7. 5 蜗杆头数 z1 和导程角 对蜗杆传动的啮合效率有何影响 ? 蜗杆传动的效率为什 么比齿轮传动的效率低得多 ?7. 6 蜗杆传动的自锁条件是什么 ?为什么 ?7. 7 蜗杆传动的强度计算中，为什么只需计算蜗轮轮齿的强度 ?7. 8 锡青铜和铝铁青铜的许用接触应力 H在意义上和取值上各有何不同 ? 为什么 ?第 6 页 共 19 页? 热平衡不满足要求时应采取什7. 9

15、 蜗杆传动在什么工况条件下应进行热平衡计算 么措施 ?7. 10 分析图 7.18 所示蜗杆传动中蜗杆、蜗轮的转动方向或轮齿旋向及所受各力的方 向。7. 11 简述圆弧圆柱蜗杆传动的特点和设计计算要点。图 7. 18 图 7.19 题 7. 1 图习题思 考 题 7.10 图7.1 如图 7. 19所示蜗杆斜齿轮传动中，为使轴上所受轴向力相互抵消一部分，试确定并在图上直接标明斜齿轮5 轮齿的旋向、 蜗杆的转向及蜗轮与斜齿轮3 所受轴向力的方向。7.2 设计一带式输送机用闭式阿基米德蜗杆减速器，已知输入功率P = 5 kW ，蜗杆转速 nl = 1440 rmin ，传动比 i12 =24 ，有

16、轻微冲击，预期使用寿命 10 年，每年工作 250天， 每天工作 8h。要求绘制蜗杆或蜗轮工作图。7. 3 已知一蜗杆减速器， m = 5mm ，d1 = 50mm ，z2 = 60，蜗杆材料为 40Cr，高频淬火， 表面磨光，蜗轮材料为 ZCuSnlOPbl ，砂模铸造，蜗轮转速 n2 =46 rmin ，预计使用 15000 h 。试求该蜗杆减速器允许传递的最大扭矩T2 和输入功率 P1 。第 7 页 共 19 页第八章 滚动轴承思考题8.1 滚动轴承由哪些基本元件构成 ? 各有何作用 ?8.2 球轴承和滚子轴承各有何优缺点，适用于什么场合 ?8.3 我国常用滚动轴承的类型有哪些 ?它们在

17、承载能力、调隙、调心等方面各有什么优 缺点?8.4 什么是滚动轴承的基本额定寿命 ? 在额定寿命期内，一个轴承是否会发生失效 ?8.5 什么是接触角 ? 接触角的大小对轴承承载有何影响 ?8.6 选择滚动轴承类型时主要考虑哪些因素 ?8.7 怎样确定一对角接触球轴承或圆锥滚子轴承的轴向载荷 ?8.8 什么叫滚动轴承的当量动负荷 ? 它有何作用 ? 如何计算当量动负荷 ?8.9 滚动轴承为什么要预紧 ? 预紧的方法有哪些 ?8.10 轴承的工作速度对选择轴承润滑方式有何影响 ?8.11 滚动轴承的支承结构形式有哪几种 ? 它们分别适用于什么场 ?8.12 轴承组合设计时应考虑哪些方面的问题 ?习

18、题8.1 一农用水泵轴用深沟球轴承支承，轴颈直径d =35mm ，转速 n=12900 r rain，径向负荷 Fr =1770 N ，轴向负荷 Fa = 720 N ，要求预期寿命 6000 h，试选择轴承的型号。8.2 某减速器主动轴用两个圆锥滚子轴承 30212 支承，如图 8. 30所示。已知轴的转速 n = 960r min ，Fae = 59 N ，Fr1= 4800 N ， Fr2=2200 N ，工作时有中等冲击，正常工作温 度，要求轴承的预期寿命为 15000 h 。试判断该对轴承是否合适。8.3 如图 8. 31所示，轴支承在两个 7207ACJ 轴承上， 两轴承宽度中点间

19、的距离为 240 mm，轴上负荷 Fre = 2800 N，Fae = 750 N，方向和作用点如图所示。试计算轴承C、D 所受的轴向负荷 Fac、 Fad 。图 8.30 题 8.2 图图 8.31 题 8.3 图第 8 页 共 19 页图 8.3 2 题 8.4 图 图 8.33 题 8.5 图8.4 图 8.32 所示为从动锥齿轮轴， 从齿宽中点到两个 30000型轴承压力中心的距离分 别为 60mm和 195 mm ，齿轮的平均分度圆直径 dm2 = 212. 5 mm ，齿轮受轴向力 Fae = 960 N ， 所受圆周力和径向力的合力 Fre = 2710 N ，轻度冲击，转速 n

20、 = 500 r min ，轴承的预期设 计寿命为 30000 h ，轴颈直径 d =35 mm ，试选择轴承型号。8.5 如图 8. 33所示支承，右端为两个 7410ACJ 轴承，轴转速 n =3000 min ，其余数 据如图。求右支承轴承寿命。第九章 滑动轴承思考题9.1 滑动轴承的主要特点是什么？什么场合应采用滑动轴承？9.2 滑动轴承的摩擦状态有哪几种 ? 各有什么特点 ?9.3 简述滑动轴承的分类。什么是不完全油膜滑动轴承 ? 什么是液体摩擦滑动轴承 ?9.4 试述滑动轴承的典型结构及特点。9. 5 为了减小磨损，延长寿命，以径向滑动轴承为例，说明滑动轴承结构设计应考虑 的问题

21、?9.6 对滑动轴承材料性能的基本要求是什么?常用的轴承材料有哪几类 ?9.7 轴瓦的主要失效形式是什么 ?9.8 在滑动轴承上开设油孔和油槽时应注意哪些问题 ?9.9 不完全油膜滑动轴承的失效形式和设计准则是什么 ?9.10 不完全油膜滑动轴承计算中的 p、pv、v 各代表什么意义 ?9.11 实现流体润滑的方法有哪些 ? 它们的工作原理有何不同 ?9.12 推导液体动压润滑一维雷诺方程时提出了哪些假设条件 ? 各有何优缺点 ?9.13 试根据一维雷诺方程说明油楔承载机理及建立液体动压润滑的必要条件。9.14 试述液体动压径向滑动轴承的工作过程。9.15 解释液体动压径向滑动轴承的直径间隙、

22、相对间隙 及偏心率 。写出他们与第 9 页 共 19 页h min 之间的关系式。9.16 滑动轴承建立完全液体润滑的判据是什么 ? 许用油膜厚度 h与哪些因素有关 ?9.17 轴承热平衡计算时为什么要限制润滑油的人口温度t1 ? 若不满足要求则应采取哪些措施 ?9.18 设计液体动压滑动轴承时，若出现下列情况之一，试问应采取哪些改进措施 ?1) hmin < h ； 2) pp、vv或 pp、pvpv不满足； 3) 润滑油入口温度 t1 偏低。9.19 滑动轴承润滑的目的是什么 ?常用的润滑剂有哪些 ? 习题9.1 设计一蜗轮轴的不完全油膜径向滑动轴承。已知蜗轮轴转速n = 60 r

23、min ，轴颈直径 d = 80 mm ，径向载荷 Fr = 7000 N ，轴瓦材料为锡青铜，轴的材料为 45 钢。9.2 有一不完全油膜径向滑动轴承，轴颈直径d = 60mm ，轴承宽度 B = 60 mm ，轴瓦材料为锡青铜 ZCuPb5SnSZn5。1) 验算轴承的工作能力。已知载荷Fr= 36000N 、转速 n= 150 r rain ；2) 计算轴的允许转速 n 。已知载荷 Fr= 36000 N；3) 计算轴承能承受的最大载荷 Fmax 。已知转速 n= 900rrain ；4) 确定轴所允许的最大转速 nmax 。9.3 已知某不完全油膜止推滑动轴承 (转速较低 )的止推面为

24、空心式，外径 d2 =120mm , 内径 d1=60mm ，轴承材料为青铜，轴颈经淬火处理。试确定该轴承所能承受的最大轴向载 荷 Fa 。9.4 一液体动压径向滑动轴承承受径向载荷Fr= 70000 N，转速 n =1500r rain ，轴颈直径 d =200mm ，轴承宽径比 Bd=0.8，相对间隙 =0. 001 5，包角 = 180 °，采用 L AN32 全损耗系统用油， 非压力供油，假设轴承中平均油温 tm=50，油的粘度 =0. 018 Pa·a 。 求最小油膜厚度 hmin 。9.5 设计一机床用的液体动压径向滑动轴承，对开式结构，载荷垂直向下，工作情况

25、稳定，工作载荷 Fr=100000 N ，轴颈直径 d=200mm ，转速 n=500rmin 。第十章 联轴器、离合器思考题11.1 联轴器和离合器的主要功用分别是什么 ? 联轴器与离合器的根本区别是什么？11. 2 联轴器所连两轴的相对偏移形式有哪些 ?第 10 页 共 19 页11.3 常用联轴器、离合器及制动器各有哪些主要类型 ? 各有何特点 ?10. 4 凸缘联轴器有几种对中方式 ? 各种对中方式有何特点 ?10. 5 无弹性元件挠性联轴器和有弹性元件挠性联轴器补偿相对位移的方式有何不同 ?10.6 万向联轴器有何特点 ?安装双万向联轴器应注意些什么问题 ?10.7 离合器应满足哪些

26、基本要求 ?10.8 比较嵌合式离合器与摩擦式离合器的工作原理和优缺点。10.9 牙嵌离合器的牙形有几种形式 ? 各有何特点 ? 习题10.1 直流电动机用联轴器与减速器相连。已知传递的转矩 T=200-500 N· m ，轴的转 速 n=8001350 rmin ，两轴间的最大径向位移为 2.3 mm、最大偏角位移为 1. 6°。试选 择联轴器的类型。10.2 一电动机与齿轮减速器间用联轴器相连。已知电动机功率 P= 4.0 kW，转速 n = 960r min ，电动机外伸轴直径 d=32 mm ，减速器输入轴直径 d = 30mm。试选择联轴器的 类型和型号。10.

27、3 某离心式水泵采用弹性柱销联轴器与原动机连接，原动机为电动机，传递功率 38kW ，转速 300rmin，联轴器两端连接轴径均为 50mm，试选择此联轴器的型号。若原动 机改为活塞式内燃机，试选择联轴器的类型。第十一章 轴思考题11. 1 轴在机器中的功用是什么 ?按承载情况轴可分为哪几类 ?试举例说明。11. 2 轴的常用材料有哪些 ?若轴的工作条件、结构尺寸不变，仅将轴的材料由碳钢改 为合金钢，为什么只能提高轴的强度而不能提高轴的刚度 ?11. 3 确定轴的各轴段直径和长度前为什么应先按扭转强度条件估算轴的最小直径 ?11. 4 轴的结构设计时应考虑哪些问题 ?11. 5 轴上零件的轴向

28、、周向固定各有哪些方法?各有何特点？11. 6 多级齿轮减速器中，为什么低速轴的直径要比高速轴的直径大 ?11. 7 轴受载后如果产生过大的弯曲变形或扭转变形， 对轴的正常工作有何影响 ? 试举 例说明。11. 8 当轴的强度不足或刚度不足时，可分别采取哪些措施来提高其强度和刚度 ?11.9 计算弯矩计算公式 Mca M2 ( T)2 中系数的含义是什么 ? 其大小如何第 11 页 共 19 页确定?11. 10 为什么要进行轴的静强度校核计算?计算时为什么不考虑应力集中等因素的影响。习题11. 1 已知一传动轴传递的功率为 37kW ，转速 n= 900rmin ，轴的扭转切应力不允许 超过

29、 40 MPa 。要求：(1) 分别按以下两种情况求该轴直径： 1)实心轴； 2)空心轴。空心轴内外径之比为 0.7。(2) 求两种情况下轴的质量之比 (取实心轴质量为 1)。11. 2 图 11. 22 所示为某减速器输出轴的结构与装配图，试指出其设计错误并画出正确 的结构与装配图。图 11.22 题 11. 2 图所示为该减速器中间轴。尺寸和结构如图所示，图中点 A、 D 为圆锥滚于轴承的载图 11.23 题 11. 3 图11. 3 图 11. 23 所示为一减速器轴，由一对 6206 轴承支承，试确定下列尺寸：齿轮轴 孔倒角 C1；轴上轴承处的圆角 rl 及轴肩高度 h；轴环直径 d

30、；轴上齿轮处的圆角 r2 及轴段长 度 l ；轴端倒角 C 。11. 4 已知一单级直齿圆柱齿轮减速器，电动机直接驱动，电动机功率 P = 22 kW，转 速 n1 = 1440 rmin ，齿轮模数 m = 4 mm ，齿数 z1=18， z2=82 ，支承间跨距 l=180 mm ， 齿轮对称布置，轴的材料为 45 钢调 质。试 按弯 扭合成强 度条件 确定输 出轴危险 截面 处的直径 d 。11.5 图 11.24a 所 示为 两级展开 式斜齿 圆柱齿 轮减速器 的传动 简图，图 11.24b荷作用中心。已知中间轴转速n 2 =180 r min ，传递功率 P = 5. 5 kW ，轴

31、的材料为和45 钢正火，轴上齿轮的参数列于下表。要求按弯扭合成强度条件验算轴上截面第 12 页 共 19 页处的强度，并精确校核该轴的危险截面是否安全。mmmZ旋向齿轮 2320°11210°44右齿轮 3420°239° 22右图 11.24 题 11. 5 图第十二章 轴毂连接思考题12. 1 圆头、方头及单圆头普通平键各有何特点?分别用在什么场合 ? 轴上键槽是如何加工的？12. 2 平键连接可能有哪些失效形式 ? 平键的尺寸如何确定 ?12. 3 为什么采用两个平键时，一般布置在沿周向相隔180°的位置；采用两个楔键时隔 90°

32、; 120°；而采用两个半圆键时，却布置在轴的同一母线上?习题12.1 图 12. 22 所示凸缘半联轴器及圆柱齿轮，分别用键与减速器的低速轴连接。试选择两处键的类型及尺寸，井校核其连接强度。已知轴的材料为 45 钢，传递的转矩 T=1000 N·mm , 齿轮用锻钢制造，半联轴器用灰铸铁制造，工作时有轻微冲击。第 13 页 共 19 页图 12.22 题 12.1 图第十三章 螺纹连接思考题13. 1 常用螺栓材料有哪些 ?选用螺栓材料时主要应考虑哪些问题?13. 2 松螺栓连接和紧螺栓连接的区别是什么 ?计算中应如何考虑这些区别 ?13. 3 实际应用中绝大多数螺纹连接

33、都要预紧，试问预紧的目的是什么 ?13. 4 拧紧螺母时， 拧紧力矩 T 要克服哪些摩擦阻力矩 ? 这时螺栓和被连接件各受什么 载荷作用？13. 5 为什么对于重要的螺栓连接要控制螺栓的预紧力F0 ? 预紧力 F0 的大小由哪些条件决定 ? 控制预紧力的方法有哪些 ?13. 6 螺纹连接松脱的原因是什么 ? 试按 3 类防松原理举例说明螺纹连接的各种防松措 施。13. 7 设计螺栓组连接的结构时一般应考虑哪些方面的问题 ?13. 8 螺栓组连接承受的载荷与螺栓组内螺栓的受力有什么关系 ? 若螺栓组受横向载 荷，螺栓是否一定受到剪切 ?13. 9 对于常用的普通螺栓，预紧后螺栓承受拉伸和扭转的复

34、合应力， 但是为什么只要 将轴向拉力增大 30就可以按纯拉伸计算螺栓的强度？13. 10 对于受轴向载荷的紧螺栓连接，若考虑螺栓和被连接件刚度的影响，螺栓受到的 总拉力是否等于预紧力 F0与工作拉力 F 之和? 为什么 ?13. 11 提高螺纹连接强度的常用措施有哪些 ?13. 12 对于受变载荷作用的螺栓，可以采取哪些措施来减小螺栓的应力幅 ?13. 13 螺栓中的附加弯曲应力是怎样产生的?为避免产生附加弯曲应力，从结构或工艺上可采取哪些措施 ?第 14 页 共 19 页习题13. 1 试分析图示紧定螺钉连接和普通螺栓连接拧紧时各连接零件（ 螺栓、螺母、螺钉 ）的受力，并分别画出其受力图。

35、若图 a为 M10 螺钉， d0 = 6 mm ，FQ=5.6 kN，螺纹副间的 摩擦因子 f=0. 15，螺钉底端与零件间的摩擦因子 f =0.18 ，试判断最大应力发生在哪个截面 处 （列出必要的公式 ）?图 13.35 题 13.1 图13.36 题 13. 2 图13. 2 起重卷筒与大齿轮间用双头螺柱连接，起重钢索拉力FQ = 50 KN ，卷简直径 D =400 mm ， 8个螺柱均匀分布在直径 D0 =500mm 的圆周上，螺栓性能等级 4.6 级，接合面摩 擦因子 f = 0. 12，可靠度系数 kf =1. 2。试确定双头螺柱的直径。13. 3 图示气缸盖连接中，已知气缸内压

36、力 p在 02 Mpa 之间变化，气缸内径 D =500 mm ，螺栓分布在直径 D0 = 650 mm 的圆周上，为保证气密性要求， 剩余预紧力 F Q= 1. 8F0 。 试设计此螺栓组连接。图 13.37 题 13. 3 图13. 4 螺栓组连接的 3 种方案如图所示，外载荷 FR及尺寸 L 相同，试分析确定各方案第 15 页 共 19 页中受力最大螺栓所受力的大小，并指出哪个方案比较好。13. 5 如图 13. 39 所示，厚度占的钢板用 3 个铰制孔用螺栓紧固于 18 号槽钢上，已知 FQ= 9 kN ，钢板及螺栓材料均为 Q235，许用弯曲应力 b=158 MPa，许用切应力 =9

37、8 MPa，许用挤压应力 p=240 MPa 。试求钢板的厚度 和螺栓的尺寸。图 13.38 题 13.4 图 图 13.39 题 13.5 图13. 6 有一受轴向力的紧螺栓连接， 已知螺栓刚度 C1 = 0. 5×106 Nmm ，被连接件刚6度 C2 = 2×106 Nmm ，预紧力 F0 = 9000 N ，螺栓所受工作载荷 F= 5400N。要求： (1) 按 比例画出螺栓与被连接件的受力与变形关系线图； (2) 在图上量出螺栓所受总拉力 F 及剩余 预紧力 F0' ，并用计算法验证； (3) 若工作载荷在 0与 5400 N之间变化，螺栓危险剖面的面2积

38、为 110mm2 ，求螺栓的应力幅。带传动作业4.1 解：第 16 页 共 19 页1000P 1000 815533.3由题意得：Fe F1F2 F1 13F1 23F12 1 3 1 3 1所以F1 23Fe3 533.3 800 N24.3 解：一、确定计算功率由表 4.6(P69)取 KA=1.1 , 则 PcaKA P 1.1 5 5.5 N二、选择带的型号根据 Pca 、n1 由图 4.11P71）选 A 型 V 带。三、确定带轮基准直径dd1. 确定小带轮基准直径dd1由表 4.4(P61)及图 4.11( P71)取 dd1 = 90 mm2.验算带速n1dd1v60 1000

39、 60 10001440 906.79 m/s 5 m/s合适3. 计算大带轮基准直径 dd2d d2n1 dd1 1440 90 381n2340mm由表 4.4( P61)取 dd2 =400 mm 。4.验算实际传动比i12 dd2400 4.4412dd190n2n1 1440 324.3 rpmi12 4.44n2' n2n210000 324.3340340 10000 4.600 500合适四、确定中心距及带的基准长度1. 初选中心距a0 (0.7 2)(dd1 dd2) (0.7 2)(90 400) 343 980 mm第 17 页 共 19 页取 a0 600 mm

40、2. 确定带的基准长度2(dd2 dd1)L0 2a0(dd1 dd2 )d2 d124a02(400 90) 22 600 (90 400) 2009.7 mm2 4 600由表 4.2（P60）取Ld = 2000 mm3. 计算实际中心距Ld L0a a002五、验算包角600 2000 2009.7 595 mm1 180 dd2a dd1 60 180 40600090 60 151.5120合适六、确定带的根数由表 4.5P68）得P0 =0.95 , 由表 4.7 ( P72)得 P0 =0.165,由表 4.8P73）得K =0.92, 由表 4.2(P60)得 KL =1.07,Pca5.5(P0 P0)K KL4.9 根 (1 0.165) 0.92 1.01七、确定有效拉力F0 500 Pvcza (2K.5 1) qv25.5 2.5143.7 N5006.759.5 5(02.9.52 1) 0.1 6.792八、求对轴的压力FQ 2zF0 sin 1 2 5 143.7sin148.7 1383.7 NQ 0 2 2链传动作业5.1 解：1. 选择链轮齿数i n11）根据n29603302.9查表 5.5 ( P92)取 z1 = 232)则 z2 = i z1 =2.9×23