机械设计计算题

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1、第一章机械设计总论习题四、计算题：1、某钢制零件材料性能为，，，受单向稳定循环变应力，危险剖面的综合影响系数，寿命系数。（1）若工作应力按常数的规律变化，问该零件首先发生疲劳破坏，还是塑性变形？（2）若工作应力按应力比（循环特性）常数规律变化，问在什么范围内零件首先发生疲劳破坏？（图解法、解析法均可）1、解：（1）作该零件的极限应力图。常数时，应力作用点在线上，与极限应力图交于线上，所以该零件首先发生塑性变形。（2）常数时，工作应力点在范围内，即：点，所以时首先发生疲劳破坏。2、零件材料的机械性能为：，，，综合影响系数，零件工作的最大应力，最小应力，加载方式为（常数）。求：（1）按比例绘

2、制该零件的极限应力线图，并在图中标出该零件的工作应力点和其相应的极限应力点；（2）根据极限应力线图，判断该零件将可能发生何种破坏；（3）若该零件的设计安全系数，用计算法验算其是否安全。2、解：（1）；零件的极限应力线图如图示。工作应力点为，其相应的极限应力点为。   （2）该零件将可能发生疲劳破坏。 （3）该零件不安全。 3、在图示零件的极限应力线图中，零件的工作应力位于点，在零件的加载过程中，可能发生哪种失效？若应力循环特性等于常数，应按什么方式进行强度计算？3、解：可能发生疲劳失效。时，应按疲劳进行强度计算；4、已知45钢经调质后的机械性能为：强度限，屈服限，疲劳限，材料的等效系数。

3、（1）材料的基氏极限应力线图如图示，试求材料的脉动循环疲劳极限；（2）疲劳强度综合影响系数，试作出零件的极限应力线；（3）若某零件所受的最大应力，循环特性系数，试求工作应力点的坐标和的位置。4、解：   （1）（2）零件的极限应力线为。         （3）；；5、合金钢对称循环疲劳极限，屈服极限，。试：（1）绘制此材料的简化极限应力图；（2）求时的、值。5、解：  （1），作材料的简化极限应力图。             （2），；；由和得：，图中：第二章螺纹联接与螺旋传动五、计算题1、一悬臂梁由四个普通螺栓联接固定于立墙上的两个夹板间，如图所示，已知载荷P=1000N，螺栓布局和相

4、关尺寸如图示，试选择螺栓直径d。注： （1）螺栓材料45钢=360N/mm； （2）图示尺寸单位为mm； （3）板间摩擦系数f=0、15，可靠性系数K=1、2； （4）螺纹标准见下表；螺纹外径 5 6 8 10 12 14 16螺纹内径4、134 4、917 6、647 8、376 10、106 11、835 13、835 1、解：在横向力作用下，悬臂梁不滑移的条件为则悬臂梁在y向摩擦力2、如图所示的夹紧联接柄承受载荷Q=600N，螺栓个数z=2，联接柄长度L=300mm，轴的直径d=60mm，夹紧结合面的摩擦系数f=0、15，考虑摩擦传力的可靠性系数。试确定该联接螺栓的直径（螺栓材料为

5、Q235,，）。2、解：假定夹紧机构在螺栓联接并预紧的情况下近似为一刚性体，如图，在载荷及螺栓预紧力作用下，产生正压力，，由于，产生的摩擦力较小，则近似有，（1）又由在向的受力关系有：（2）根据力矩平衡有：（3）以夹紧机构的左半部分为研究对象，又由于螺栓预紧力较大，则可以认为：（4）考虑左半部分在向的受力关系有：（5）由（1）、（2）、（3）、（4）、（5）得则螺栓所受总拉力螺栓危险截面的直径（螺纹小径）为按照粗牙普通螺纹标准（），选取螺纹公称直径（螺纹小径）。3、螺栓组联接的二种方案如图所示，已知外载荷R，L=300mm，a=60mm，求： （1）螺栓组在两个方案中受力最大螺栓的剪力各

6、为多少？（剪力以R的倍数表示）（可用计算法或作图法求）（2）分析哪个方案较好，为什么？3、解：方案（a）：设通过螺栓组对称中心并与接合面相垂直的轴线为回转轴线（螺栓2的轴线）。在工作载荷的作用下，螺栓组联接承受横向工作剪力以及由产生的转矩的作用。在转矩的作用下，薄板在各螺栓所受的工作剪力在工作剪力作用下，薄板在各螺栓所受的工作剪力（方向与相反）因此（与同向）（与反向）（与反向）则螺栓所受最大工作剪力方案：设通过螺栓组对称中心并与接合面相垂直的轴线为回转轴线。    在工作载荷的作用下，螺栓组联接承受横向工作剪力以及由产生的转矩的作用。在转矩 的作用下，薄板在各螺栓所受的工作剪力在工作剪力

7、作用下，薄板在各螺栓所受的工作剪力（方向与相反）由图显然与的合力最大因此则螺栓所受最大工作剪力。   由上面分析计算可以看出：方案螺栓最大工作剪力较小，而且各螺栓受力相对（a）方案较均匀，方案较好。4、图为一钢制液压油缸，油压（静载），油缸内径，缸盖由6个（小径 ）螺栓联接在缸体上，已知螺栓的刚度和缸体、缸盖的刚度的关系为，螺钉材料的许用应力，根据联接的紧密性要求，残余预紧力（为每个螺栓的工作拉力），求预紧力 应控制在什么范围内才能