机械设计期末复习要点.doc

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1、机械设计总复习要点以及典型例题2008.5.31第三章机械零件的强度1.交变应力的描述sm─平均应力，sa─应力幅值，smax─最大应力，smin─最小应力，r─应力比（循环特性）2.材料和零件s－N疲劳曲线的绘制，注意三点坐标，材料：，，，零件，，，材料的极限应力线图零件的极限应力线图3.单向稳定变应力时的疲劳强度计算应力比为常数：r=C例题：1.某轴受弯曲稳定变应力作用。最大工作应力，最小工作应力。已知轴的材料为合金调质钢，其对称循环疲劳极限。脉动循环疲劳极限，屈服极限。试求：绘制材料的简化极限应力图（每1mm代表）按简单加载在图上表

2、示出零件的工作应力点和材料的强度极限点计算材料强度极限的平均应力和应力幅指出零件可能发生的主要失效形式，并计算零件的安全系数。解：材料的简化极限应力线图如下：零件的工作应力点和材料的强度极限点见图示求点的坐标线的方程：线的方程：联立和方程解得：，。∵处于的区域内，故零件的主要失效形式为屈服失效∴2.某试件材料应力循环基数次，，。试问：当工作应力，试件寿命为多少？解：∵∴次次第五章螺纹连接复习要点：1.螺纹联接的类型与标准联接件2.螺纹联接的预紧3.螺纹联接的防松4.螺纹联接的强度计算*松螺栓联接强度计算：仅受预紧力的紧螺栓联接强度计算：受

3、轴向载荷的单个紧螺栓联接静强度条件：，其中：螺栓的总拉力为，螺栓联接的预紧力，为残余预紧力单个螺栓连接的受力—变形线图承受工作剪力的紧螺栓联接螺栓杆与孔壁的挤压强度条件为：螺栓杆的剪切强度条件为：5.螺纹联接组的设计*重点要求掌握螺栓组联接的受力分析方法，在受力分析的基础上进行强度设计。（1）受横向载荷的螺栓组联接：（a）普通螺栓联接（图a），按预紧后接合面间所产生的最大摩擦力必须大于或等于横向载荷的要求，有：，或者（b）铰制孔用螺栓联接（图b），每个螺栓所受工作剪力为：（2）受转矩的螺栓组联接：采用普通螺栓，靠联接预紧后在接合面间产生的

4、摩擦力矩来抵抗转矩T。采用铰制孔用螺栓，靠螺栓的剪切和螺栓与孔壁的挤压作用来抵抗转矩T。，，（3）受轴向载荷的螺栓组联接若作用在螺栓组上轴向总载荷作用线与螺栓轴线平行，并通过螺栓组的对称中心，则各个螺栓受载相同，每个螺栓所受轴向工作载荷为：通常，各个螺栓还承受预紧力的作用，当联接要有保证的残余预紧力为时，每个螺栓所承受的总载荷为：（4）受倾覆力矩的螺栓组联接：倾覆力矩M作用在联接接合面的一个对称面内，底板在承受倾覆力矩之前，螺栓已拧紧并承受预紧力。作用在底板两侧的合力矩与倾覆力矩M平衡，即：，由此可以求出最大工作载荷：例1．一个厚度为25

5、mm的薄板用8个的配合螺栓连接在较厚的机架上，螺栓分布在直径为的圆圈上，其它尺寸如图所示（单位：mm）。已知：薄板受外力载荷，螺栓的许用剪力应力，螺栓及板孔表面的许用挤压应力，螺栓受剪面直径。试求：判断螺栓组中哪个螺栓受力最大？并计算受力的大小；校核螺栓组联接的强度。解：判断受力最大的螺栓，并计算其受力大小5号螺栓受力最大，其值大小为：=+=+校核螺栓组连接的强度螺栓所受的最大剪应力为：＝==53.9<螺栓及板孔表面所受的最大挤压应力为：p===47.1<结论：该螺栓组连接强度安全。例2．两个薄板由的普通螺栓连接，钢板受力情况和尺寸（单位

6、：mm）如图所示。已知钢板间的摩擦系数为f＝0.15。连接面间的防滑系数=1.2。螺栓的许用拉应力。试确定螺栓的直径大小。公称直径d141618202430螺纹小径d111.83513.83515.29417.29420.73526.211解：螺栓组的受力分析向形心O简化横向力=2400N转矩由横向力R产生的每个螺栓的横向载荷为：，方向垂直向下；由转矩T产生的每个螺栓的横向载荷相同，且其数值大小为：=＝作用的方向应垂直于各螺栓中心与形心O的连线通过分析，得知1号螺栓受力最大，其大小为：确定螺栓所需预紧力∴确定螺栓直径大小查表，确定选用M2

7、0的螺栓（其小径，满足要求）。例3．已知某气缸，缸中压力在之间变化，气缸内径，螺栓分布圆直径，为保证紧密性，要求螺栓间距。若所选螺栓的屈服极限，安全系数。剩余预紧力，为单个螺栓的工作载荷。试确定螺栓的数目和直径大小：公称直径d141618202430螺纹小径d111.83513.83515.29417.29420.73526.211解：确定螺栓数目Z取螺栓间距，则，取Z=12个气缸盖最大工作载荷单个螺栓工作载荷F为螺栓总拉力Q为螺栓许用拉应力为螺栓小径为故选用螺栓，其小径，满足使用要求。例4．一铸铁支架由4个M16（其小径）的普通螺栓安装

8、于混凝土立柱上，尺寸如图示。已知载荷,接面间摩擦系数，防滑系数，螺栓材料的屈服极限，安全系数,取螺栓的预紧力。试求：所取螺栓的预紧力是否满足支架不滑移条件；校核螺栓强度（不考虑支架和螺栓刚性的