机械设计复习题 (1)

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1、螺纹连接1、一压力容器盖螺栓组连接如图所示，已知容器内径D=250mm，内装具有一定压强的液体，沿凸缘圆周均匀分布12个M16（＝13.835mm）的普通螺栓，螺栓材料的许用拉应力，螺栓的相对刚度，按紧密性要求，剩余预紧力=1.83，为螺栓的轴向工作载荷。试计算：该螺栓组连接允许容器内的液体最大压强及每个螺栓连接所需的预紧力。1.计算每个螺栓允许的最大总拉力：1、计算容器内液体最大压强2.如图所示的矩形钢板，用4个M20的铰制孔用螺栓（受剪处直径d0=21mm）固定在槽钢上，各尺寸关系如图所示（单位：mm），钢板悬臂端受外载荷FQ=16kN，试求：1)螺栓组受哪几种外载荷作用

2、，各自载荷多少？（3分）FQ2O342)找出受力最大的螺栓并求出其所受的切应力？（5分）1.螺栓组受到两种外载荷作用:①横向力F=FQ=16kN②转矩2）由横向力F引起的各螺栓所受的剪力Fi相等：由于各螺栓的力矩r相等，由转矩T引起的各螺栓所受的剪力Fj相等：且所以，可得由图示受力分析可知，螺栓2和4受力最大，其所受剪力的合力为：其切应力为：3.下图表示两平板用2个M20的普通螺栓联接，承受横向载荷F=6000N，若取接合面间的摩擦系数ƒ=0.2，可靠性系数KS=1.2，螺栓材料的的许用应力[σ]=2N/mm2安全系数S=2，螺栓的小径d1=17.294mm。试校核螺栓的强度

3、。解：螺栓预紧后，接合面所产生的摩擦力等于横向载荷，假设各螺栓所需预紧力均为F0，则由平衡条件得：受预紧力螺栓强度为： 所以，该螺栓联接件满足强度条件。4.5.6.(15分)有一受预紧力F0和轴向工作载荷作用的紧螺栓连接，已知预紧力F0＝1000N，螺栓的刚度Cb与连接件的刚度Cm相等，轴向工作载荷F=1000N，试计算该螺栓所受的总拉力F2＝?剩余预紧力F1＝?在预紧力F0不变的条件下，若保证被连接件间不出现缝隙，该螺栓的最大轴向工作载荷Fmax为多少?(F1=F0-（1-Cb/(Cb+Cm))F>=0)5.(15分)图3-1示螺栓联接中,采用两个M20的普通螺栓，其许用拉

4、应力[σ]＝l60N／mm2，联接件接合面间摩擦系数f＝0.20，防滑系数Ks＝1.2，计算该联接件允许传递的静载荷F＝?(M20的螺栓d1＝17.294mm)(10分)螺栓预紧后，接合面所产生的最大摩擦力必须大于或等于横向载荷，假设各螺栓所需预紧力均为F0则由平衡条件可得           (4分)螺栓危险截面的强度条件为于是得  (4分) 6.一钢制液压油缸，缸内油压P＝2.5MPa(静载)，油缸内径D＝125mm，缸盖由6个M16的螺钉联接在缸体上.螺钉刚度Cb与缸体缸盖的刚度Cm之比为l/4，螺钉材料的性能等级为5.6级，安全系数取S＝1.5，M16螺钉的小径d1=

5、13.835mm.若根据联接的紧密性要求，要求残余预紧力QP‘＞1.5F.试分析预紧力QP应控制在什么范围内才能满足此联接的要求?解1.计算单个螺钉的工作拉力F（2分）油缸盖联接所受的载荷FΣ=ppD2/4，每个螺钉的工作拉力F＝FΣ／6＝p×pD2/4/6＝2.5p(125)2／4/6＝5113.27N2.计算允许的螺钉最大总拉力Q（2分）螺钉材料性能等级为5.6级，ss＝300MPa，许用应力[s]=ss/S＝300/1.5＝200MPa.由强度条件sca＝1.3Q/(pd2/4)≤[s]Q≤pd2[s]/4/1.3＝p×13.8352×200/4/1.3＝23127.8

6、3N3.求预紧力Qp的允许范围（2分）1)按螺钉强度条件求允许的最大预紧力Q＝Qp十Cb/（Cb+Cm）F≤23127.83N∴Qp≤23127.83-0.2F＝23127.83-0.2×5113.27=22105.17N2)按联接紧密性条件求最小的预紧力，根据联接紧密性要求，QP‘≥1.5F∴QP‘＝Qp-Cm/（Cb+Cm）F=Qp-0.8F≥1.5F即Qp≥1.5F十0.8F＝2.3F＝l1760.52N由以上计算结果可知，预紧力Qp应控制为l1760.52N≤Qp≤22105.17N二．传动分析题2图示为手动铰车中所采用的蜗杆传动。已知m=8mm，d1=80mm，z1

7、=1，i=40，卷筒的直径D=250mm，试计算：（1）欲使重物上升1m，应转动蜗杆的转数；（2）设蜗杆和蜗轮间的当量摩擦系数为0.18，检验该蜗杆传动是否满足自锁条件；（3）设重物重Q=5kN，通过手柄转臂施加的力F=100N，手柄转臂的长度l的最小值(不计轴承效率)。（1）重物上升1m时，卷筒转动圈数：N2=1000/πD=1000÷(250x3.14)=1.27蜗杆转动圈数N1=niN2=40x1.27=50.96(圈)   （2）蜗杆直径系数q=d1/m=80÷8=10导程角：γ=arctan=