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第一篇第一篇总论总论 第三章第三章 机械零件的强度机械零件的强度 3-1 某材料的对称循环弯曲疲劳极限 -1=180MPa,取循环基数 N0=5106,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 S=260MPa,-1=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 ADGC) 。 3-3 一圆轴的轴肩尺寸为:D=72mm,d=62mm,r=3mm。材料为 40CrNi,其强度极限 B=900MPa,屈服极限 S=750MPa,试计算轴肩的弯曲有效应力集中系数 k。 3-4 圆轴轴肩处的尺寸为:D=54mm,d=45mm,r=3mm。如用题 3-2 中的材料,设其强度极限 B=420MPa,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 m=20MPa,应力幅 a=900MPa,试分别按:a) r=C;b)m=C,求出该截面的计算安全系数 Sca。第二篇第二篇联接联接 第五章第五章螺纹联接和螺旋传动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。 5-2 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?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铰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 所示的两种螺 栓布置型式,设采用铰制孔用螺栓联接,试问哪一种布置型式所用的螺栓直径较小?为什么?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=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 F0=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 所示为一汽缸盖螺栓组联接。已知汽缸内的工作压力 p=01Mpa,缸盖与缸体 均为钢制,直径 D1=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。第六章第六章键、花键、无键联接和销联接键、花键、无键联接和销联接 6-1 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 90120;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。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=1000Nm,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,并校核联接的强度。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 n=250r/min。 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 D1=90mm。试分别计算两种联接允许传递的转矩, 并比较其优缺点。第七章第七章 铆接、焊接、铰接和过盈联接铆接、焊接、铰接和过盈联接 7-1 现有图 7-26 所示的焊接接头,被焊件材料均为 Q235 钢, b=170mm,b1=80mm,=12mm,承受静载荷 F=0.4MN,设采用 E4303 号焊条手工焊接, 试校核该接头的强度。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10010010(单位为 mm) ,截面形心 c 到两边外侧的距离 z0=a=28.4mm,用 E4303 号焊条手 工焊接,焊缝腰长 k=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=80mm,材料的屈服极限 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) 。第三篇第三篇 机械传动机械传动 第八章第八章 带传动带传动 8-1 V 带传动的 n1=1450r/MIN,带与带轮的当量摩擦系数 fv=0.51,包角1=180,预紧力 F0=360N。试问:(1)该传动所能传递的最大有效拉力为多少?(2)若 dd1=100mm,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 F1=2F2,试求紧边拉力 F1、有效拉力 Fe和预紧力 F0。 8-3 已知一窄 V 带传动的 n1=1450r/min,n2=400r/min,dd1=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=7 kW,转速 n1=960r/min,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。第九章第九章 链传动链传动 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=(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 么缺点?应采取什么措施?aa )b )c ) 图 9-179-2 某链传动传递的功率 P=1 kW,主动链轮转速 n1=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 n1=850r/min,齿数 z1=21,从动链轮齿数 z2=99,中心距 a=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 n1=960r/min,传动比 i=3,工作情况系数 KA=1.5,中心距 a650mm(可以调节)。第十章第十章 齿轮传动齿轮传动 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) 。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,试确定齿轮 B 的许用接触应力H和 许用弯曲应力F。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 KFN= KHN=1; (2)齿轮 B 为主动轮,齿轮 A 和齿轮 C 均为从动轮,设 KFN= KHN=1;10-3 对于作双向传动的齿轮来说,它的齿面接触应力和齿根弯曲应力各属于什么循环特性? 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?ABC图 10-48 齿轮传动许用应力分析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 设计铣床中的一对圆柱齿轮传动,已知 P1=7.5kW,n1=1450r/min,z1=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 某齿轮减速器的斜齿圆柱齿轮传动,已知 n1=750r/min,两轮的齿数为 z1=24,z2=108,=922, 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。 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 P1=130kW,n1=11640r/min,z1=23,z2=73,寿命 Lh=100h,小齿轮作悬臂布置,使用系数 KA=1.25。 10-9 设计用于螺旋输送机的闭式直齿锥齿轮传动,轴夹角=90,传递功率 P1=1.8kW, 转速 n1=250r/min,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。第十一章第十一章 蜗杆传动蜗杆传动 11-1 试分析图 11-26 所示蜗杆传动中各轴的回转方向蜗轮轮齿的螺旋方向及蜗杆、蜗轮所 受各力的作用位置及方向。11-2 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 Nm,蜗杆减速器的传动比 i12=20,蜗杆转速 n1=480r/min,传动较平稳,冲 击不大。工作时间为每天 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 P1=5.0kW,n1=960r/min,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 ZCuSn10P1,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) 。
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