机械设计例题及复习要点第五章补充习题解.doc

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1、第五章补充习题解1．如图所示接长手柄，用两个普通螺栓连接。已知手柄推力P=200N，两个被联接件之间的摩擦系数fc=0。15，联接的安全系数S=2。若螺栓的强度级别为4.6，试确定普通螺栓的直径d.此外，若：（1）如果改用铰制孔用螺栓联接，计算所需致敬；（2）分析图中扳手联接方案有什么缺点，并提出改进措施。解：1.将P向联接中心简化（b图）2.将P和T向每个螺栓处分解（C图）螺栓2处所受的横向力为：3．采用普通螺栓联接时，单个螺栓所受的力（注意：普通螺栓联接受横向力作用时，单个螺栓只受预紧力作用）4．确定普通螺栓直径（）查机械设计手册：d1=14

2、。376mm→d=16mm，Md=M165．改用铰制孔用螺栓联接根据教材P84表5-10选，，，按剪切强度设计：选铰制孔螺栓M6×30，，按挤压强度校核：挤压强度足够。6.讨论原方案的缺点和改进措施1）原方案采用M16普通螺栓，结构尺寸太大，改用M6的铰制孔螺栓为宜；2）原结构的强度级别为4.6级，太低。可采用6.6获8.8级以缩小螺栓直径，减小结构尺寸；3）被联接件的结合面可增加至两个（m=2）以降低预紧力F0。习题2.厚度δ=12mm的钢板用4个螺栓固联在厚度δ1=30mm的铸铁支架上，螺栓的布置如图（a）、（b）两种方案。已知螺栓材料为Q2

3、35，[σ]=95Mpa，[τ]=96Mpa，钢板[σP]=320Mpa，铸铁[σP1]=180Mpa,结合面摩擦系数f=0.15，可靠性系数KS=1.2，载荷F∑=12000N，尺寸（1）试比较那种螺栓布置方案合理？（2）按照螺栓布置合理方案，分别确定采用普通螺栓联接和铰制孔用螺栓联接时的螺拴直径。解：1.螺栓组联接受力分析（1）将载荷F∑向螺栓组联接结合面型心o简化，得一横向载荷F∑=12000N和一扭转力矩如图（C）、（d）所示。（2）将T、F∑分解到每一个螺栓F∑→T→（方案a）(方案b)（方案a）（方案b）方案a受力最大的螺栓为1、2，

4、其所受的最大力为：方案b受力最大的螺栓为1，其所受的最大力为：（1）比较方案a和方案b方案a受力最大的螺栓所受的最大力方案b受力最大的螺栓所受的最大力比较结论：方案a较为合理。1．分别确定采用普通螺栓联接和铰制孔螺栓联接时，螺栓的直径。（1）假想将整个联接（4个螺栓构成）均分为联接单元（单个螺栓构成的联接），并取出受最大载荷作用的联接单元研究受力；（2）采用普通螺栓联接时，螺栓的直径普通螺栓联接，联接所受的力不是螺栓所受的力。按照保证联接可靠的条件（上下两板在FSmax作用下不发生错动）由得出单个螺栓所受的预紧力：根据强度条件，可得螺栓小径：查设

5、计手册：GB196-1981，取M45（）（1）采用铰制孔用螺栓联接时螺栓的直径联接单元所受的力就是单个螺栓所受的力：按剪切强度设计直径：查GB/27-1988,取M12×60（）按挤压强度校核：挤压强度足够。习题3方形盖板用四个螺钉与箱体联接，盖板中心O点的吊环受拉力Q=10000N，被联接件的相对刚度。设工作拉力有变化。取预紧力。试求：1．螺栓的总拉力F2;2．如果制造误差，吊环由O点移到O’点，求受力最大的螺栓的总拉力F2。解：1.求F2（1）单个螺栓所受的工作拉力（由Q引起）（2）单个螺栓的总拉力2.当O点移到O’点时1）力Q向O点简化得

6、：2）单个螺栓所受的工作拉力F（1）由Q引起的单个螺栓的工作拉力（2）由M引起的单个螺栓的工作拉力（3）单个螺栓所受的工作拉力F：3）单个螺栓所受的最大总拉力F2习题4如图所示为一螺栓组联接的三种方案。已知试求每个方案中受力最大的螺栓的横向力各为多少？并说明哪种方案较好。解：1.将力R相联接中心简化，得：2.求受力最大螺栓所受的横向力（单元联接受力）（1）方案一R→T→受力最大的是螺栓3：（d图所示）（2）方案2由图（e）可知，1和3螺栓受力最大：（1）方案3由图（f）知，螺栓2受力最大：由以上计算结果可知，方案3较好。习题5如图所示，刚性凸缘联

7、轴器用四个普通螺栓将两半联轴器相联接。已知传递扭矩，两半联轴器端面摩擦系数，可靠性系数，，，螺栓材料的许用应力，。试求所需螺栓直径如改用铰制孔用螺栓联接，螺栓直径解：1采用普通螺栓联接（1）求螺栓受力由联接可靠条件（两半联轴器在扭矩作用下不相互转动）得：（2）求所需螺栓直径由强度条件：得：2采用铰制孔用螺栓联接螺栓所受横向剪力为：根据剪切强度条件：得：由以上计算可知，在同样外载荷（T）作用下，采用铰制孔用螺栓联接，可减小联接的结构尺寸。习题6汽缸内经气缸盖用12个M18的普通螺栓与气缸体联接，螺栓根径，。求螺栓不拉断时气缸所能承受的最大压强。若相

8、对刚度系数，气密性要求：残余预紧力。问：应控制预紧力为多少？解：1.求气体压强（1）求螺栓总拉力→（2）求螺栓的工作拉力→（3）求最大气