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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=450kNmm,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的关系为:S =0.25R)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:S1S20.25R1375N 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f0.15,螺栓的许用拉应力58.97MPa。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】; kf1.11.3,取kf1.1; 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d1101.59.0268.376121.7510.86310.10616214.70113.835202518.37617.29424322.05120.7524、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=1.2。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=0.7R; e=0.7;当A/Re 时,X=1,Y=0;当A/Re时,X=0.41,Y=0.87。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 =0.7R)【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=1.1,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=0.28,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的摩擦系数f2=0.16,联接的可靠性系数Kf=1.1,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:e0.282.5)(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 0.73.5453.242 4.5(0.75)4.0133.6885 0.84.4804.1346 15.3504.9178 1.257.1886.64710 1.59.0268.37612 1.7510.86310.10616 214.70113.83514212.70111.835 182.516.37615.29420 18.37617.294 2220.37619.29424 322.05120.752 2725.05123.75230 3.527.72726.211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= 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=1.2。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=0.7R; e=0.7;A/Re,X=1,Y=0; A/Re,X=0.41,Y=0.87;P=fp(XR+YA)【要点: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=0.4,可靠性系数=1.3,相对刚度系数=0.3。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=0.1,可靠性系数=1.3,相对刚度系数=0.3。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d1101.59.0268.376121.7510.86310.10616214.70113.835202518.37617.29424322.05120.75214、 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M12的普通螺栓(D1=13.835mm),螺栓的许用应力=184.62Mpa,凸缘联轴器传递的扭矩T=1000Nm,接合面间的摩擦系数=0.13,可靠性系数Kf=1.2。试校核螺栓的强度。 【要点:见教材P63例题2.2】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:Cr=34000N(N),=0.38;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 exyxy100.41.6【要点:同题2】16、图示,
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