1、西南科技大学 机械设计习题库 第 1 页 共 9 页西南科技大学 机械设计 习题库四、计算题1、图示，螺栓刚度为 c1，被联接件刚度为 c2，已知 c28c 1，预紧力 F1000N，轴向工作载荷 F1100N。试求； 螺栓所受的总拉力 F0； 被联接件中的剩余预紧力 F” 。F2、图示，为一对正安装的圆锥滚子轴承。已知：作用在轴上的外载荷为M=450kNmm， FR=3000N， FA=1000N，方向如图所示。试求：在插图二上，标出两轴承所受的派生轴向力 S1 和 S 2的方向；求出派生轴向力 S1 和 S 2的大小；计算轴承所受的实际轴向力 A1和 A2。（提示：派生轴向力 S 与轴承所
2、受的径向支反力 R 的关系为： S =0.25R）【要点：受轴向工作载荷作用的紧螺栓联接Fc210或者 F0=F+F”F”】21“【要点： S的方向图示：由轴承外圈的厚边指向薄边。 计算轴承支反力：R 1(300F R + M)/900 ；R 2F RR 1计算派生轴向力：S 1S 20.25R 1375N 判断压紧端和放松端，确定轴承所受的实际轴向力】12题 4-2 图答案西南科技大学 机械设计习题库 第 2 页 共 9 页3、夹紧联接如插图一所示，已知夹紧联接柄承受载荷 Q600N，螺栓个数 Z2，联接柄长度 L300mm，轴直径 d60mm，夹紧结合面摩擦系数f0.15，螺栓的许用拉应力
3、58.97MPa。试求； 计算所需要的预紧力 F确定螺栓的直径 （提示：“粗牙普通螺纹基本尺寸”见表）表 粗牙普通螺纹基本尺寸（GB196-81） mm公称直径 d 粗牙第 1 系列 螺距 P 中径 d2 小径 d110 1.5 9.026 8.37612 1.75 10.863 10.10616 2 14.701 13.83520 25 18.376 17.29424 3 22.051 20.7524、如图所示,某轴用一对反装的 7211AC 轴承所支承,已知作用在轴上的径向外载荷 FR=3000N, 作用在轴上的轴向外载荷 FA=500N,方向如图所示。载荷系数 fp=1.2。试求:安装轴
4、承处的轴颈直径是多少？ 标出两轴承各自的派生轴向力 S1、S 2的方向。计算出两轴承各自的派生轴向力 S1、S 2的大小。计算出两轴承所受的实际轴向力 A1、A 2的大小。两轴承各自所受的当量动负荷 P1、P 2的大小。提示：派生轴向力 S 与轴承所受的径向支反力 R 的关系为：S=0.7R；e=0.7；当 A/Re 时，X=1，Y=0；当 A/Re 时，X=0.41,Y=0.87。当量动负荷计算公式为：P= fp(XR+YA)dQLFRL3 A要点：所需要的预紧力 F防止滑动条件： 【 两个螺栓，QLKFfdf2两面夹紧】 ； k f1.11.3，取 kf1.1； fdLkF2确定螺栓的直径
5、： ；查表选螺栓规格 3.141d。西南科技大学 机械设计习题库 第 3 页 共 9 页【要点：同题 2】5、图示，滑动轴承由四个对称布置的普通螺栓与机座相联，轴承承受的工作载荷为 P，载荷方向如图中所示。已知：螺栓、机座和轴承刚度相同，每个螺栓的预紧力均为 500N，若要求工作后接合面间不能出现间隙，试计算：轴承所能承受的最大极限工作载荷 Plim为多少？6、图示，为一对反安装的 70000AC 型角接触球轴承。已知：作用在轴上的径向外载荷FR=200N。轴向外载荷 FA=100N，方向如图所示。试求：（1）在插图二上，标出两轴承所受的派生轴向力 S1 和 S 2的方向，并求出其大小。（2）
6、计算轴承所受的实际轴向力 A1和 A2。（提示：派生轴向力 S 与轴承所受的径向支反力 R 的关系为： S =0.7R）7、一带式运输机用普通 V 带传动，已知传递功率 P=7KW，转速 n1=1440r/min，工况系数KA=1.1，试选择普通 V 带的型号。要点：1.受轴向工作载荷作用的紧螺栓联接；2.令每个螺栓所受残余预紧力为零，工作拉力 F =Plim/4 Plim04lim2121“ pcFcF【要点：同题 2；关键是支反力的计算】西南科技大学 机械设计习题库 第 4 页 共 9 页计算功率 P C（KW）【要点：根据 PC=KAP 和 n1查图确定 V 带型号。 】8、一带式制动器
7、如插图示。制动杆通过两颗 M12 的普通螺栓 1 和 2 达到增长目的。已知：带与鼓轮间的摩擦系数 f1=0.28，鼓轮直径 D=300mm，其它相关尺寸图示，带允许的最大拉力 F=800N，接长制动杆结合面间的摩擦系数 f2=0.16，联接的可靠性系数 Kf=1.1，螺栓的许用应力 =184MPa。试求：（1）带的 a 侧和 b 侧中，哪侧是紧边，哪侧是松边？（2）紧边允许的最大拉力 F1=？此时松边拉力 F2=？拉力差 Fmax =？（提示：e 0.282.5）（3）允许的最大制动力 Pmax=？允许的最大制动力矩 Tmax =？（4）判断出螺栓 1 和螺栓 2 哪个是危险螺栓？危险螺栓受
8、力多少？（5）工作前每个螺栓应该施加多大的预紧力 ？F（6）校核该螺栓是否满足强度要求。（提示：“粗牙普通螺纹基本尺寸”见表）西南科技大学 机械设计习题库 第 5 页 共 9 页表 粗牙普通螺纹基本尺寸（GB196-81） mm公称直径 D、d 粗牙第一系列 第二系列 螺距 P 中径 D2、d 2 小径 D1、d 14 0.7 3.545 3.2424.5 (0.75) 4.013 3.6885 0.8 4.480 4.1346 1 5.350 4.9178 1.25 7.188 6.64710 1.5 9.026 8.37612 1.75 10.863 10.10616 2 14.701 1
9、3.83514 2 12.701 11.83518 16.376 15.29420 18.376 17.294222.520.376 19.29424 22.051 20.75227325.051 23.75230 3.5 27.727 26.211注：1、优先选用第一系列，其次是第二系列，第三系列（表中未列出出）尽可能不用。 要点：1.带传动的计算；2.紧螺栓联接计算。1.带传动的计算：带的进入端为紧边，出来端为松边。制动时，带的 a 侧为紧边，b 侧为松边。带允许最大拉力为紧边拉力， F1= 800N；松边拉力 F 2F 1/ef工作拉力为拉力差 F maxF 1F 2 制动时允许的最大制
10、动力 Pmax 与 F1 的关系： ；1max305P制动时允许的最大制动力矩 Tmax ：T max= FmaxD/22.紧螺栓联接计算螺栓组受力分析：取隔离体图示，计算螺栓 1、2 所受的横向载荷 F1和 F2，比较其大小：结果 F1F 2。防滑条件: F2Kff防拉断时，螺栓小径应满足： ，查插表一确定 M12 的螺栓是否安全。.51d西南科技大学 机械设计习题库 第 6 页 共 9 页9、如图所示,某轴用一对反装的 7211AC 轴承所支承,已知 R1=2000N,R2=1000N,FA=500N,其方向如图所示,载荷系数 fp=1.2。试求:该轴承的内径。标出两轴承各自的派生轴向力
11、S1、S 2的方向。两轴承各自所受的当量动负荷。轴承的额定动载荷 Cr50500N；S=0.7R; e=0.7;A/Re,X=1,Y=0; A/Re,X=0.41,Y=0.87；P= fp(XR+YA)10、接长扳手如图示。联接采用受拉螺栓，试根据强度条件导出螺栓危险截面直径的计算式(已知常数必须化简)。注：摩擦系数为 f,可靠性系数 Kf ，强度条件为： 3.142dF11、铸铁托架如插图一所示，用 4 个螺栓固定在砖墙上，托架轴孔中心受一斜力 P=10000N，P 力与铅垂线夹角 =30，接合面摩擦系数=0.4，可靠性系数 =1.3，相对刚度系数 =0.3。试求：如果保证托架底板不向下Sf
12、k21c滑移，则每个螺栓所需要的预紧力 F是多少？ R1 R2FA【要点：同题 2】【要点：同题 8 的 2.紧螺栓联接计算。 】要点：根据力学原理，载荷对螺栓组联接的作用可用 RH、Rv 及 M 的联合作用来代替。设单个螺栓预紧力为 F，在螺栓轴向载荷 RH/4 作用上以后，底板与墙体间残余予紧力产生的摩擦力总和应大于 Rv，而力矩 M 不会影响下滑。 44“21 FRKcFVfH西南科技大学 机械设计习题库 第 7 页 共 9 页12、已知 V 带传递的实际功率 P7kW，带速 v10m/s，紧边拉力是松边拉力的 2 倍，试求有效圆周力 F 和紧边拉力 F1的值。13、红绿灯托架装置如图示
13、，红绿灯托架装置是用 4 个普通螺栓固定在立柱上。已知：红绿灯托架装置的总重量为 P=600N，L=30H 2，螺栓的许用拉应力60MPa，接合面摩擦系数=0.1，可靠性系数 =1.3，相对刚度系数 =0.3。试求：Sfk21c（1）保证红绿灯装置与悬臂托架不向下滑移，则每个螺栓所需要的预紧力 F是多少？（2）指出危险螺栓是哪一个？（3）危险螺栓所受的工作载荷 F 为多少？（4）危险螺栓所受的总拉伸载荷 F0为多少？（5）选用多大的螺栓直径能满足工作要求？提示：“粗牙普通螺纹基本尺寸”见表表 粗牙普通螺纹基本尺寸（GB196-81） mm公称直径 d 粗牙第 1 系列 螺距 P 中径 d2 小
14、径 d110 1.5 9.026 8.37612 1.75 10.863 10.10616 2 14.701 13.83520 25 18.376 17.29424 3 22.051 20.75214、 图示为凸缘联轴器的螺栓组联接。已知在 D0=150mm 的圆周上均布 8 个 M12 的普通螺栓要点： 有效圆周力： F=1000 P/V ；F= F 1 F2 F 1要点：受力分析：紧螺栓联接；将 P 力平移到接合面上，得翻转力矩 M 与横向力 P。 翻转力矩 M= PL 保证红绿灯托架装置不向下滑移的移条件为： Fkzfs危险螺栓是上边两个螺栓 1 和 2。危险螺栓所受的工作载荷 F：在翻
15、转力矩 M 作用下，每个危险螺栓所受到的工作拉力为 22)/(4H每个危险螺栓所受的总拉伸载荷 F0: FC21能满足工作要求的螺栓直径： 3.401d查表选螺栓规格。 PM西南科技大学 机械设计习题库 第 8 页 共 9 页（ D1=13.835mm） ，螺栓的许用应力 =184.62Mpa，凸缘联轴器传递的扭矩 T=1000Nm，接合面间的摩擦系数 =0.13，可靠性系数 Kf=1.2。试校核螺栓的强度。 15、图示，某轴由一对圆锥滚子轴承支撑。已知：轴承所受的径向力分别为R1=2000N， R2=4000N，作用在轴上的轴向外载荷 =1030N，方向如图所示；载荷平稳，负AF荷系数 fp
16、=1；在一般温度下工作， ft=1；轴转速 1000rpm。试画出两轴承所受派生轴n向力 S 的方向，并计算 轴承寿命 Lh。 提示：轴承寿命计算公式为: = （ h） ；hLPCfnrt601该轴承的派生轴向力 S 与轴承所受的径向力 R 的关系为： S= ；.2R该轴承的主要性能参数为： Cr=34000N（N） ， =0.38；e当量动载荷的 x、y 系数，参见下表：（表中 A 为轴承所受的轴向力）单 列 轴 承A/Re A/R ex y x y1 0 0.4 1.616、图示，带式制动器。已知：带与鼓轮间的摩擦系数为 f，包角为 ，带允许的最大拉力为 800N。试求：（1） 在极限状态
17、下紧边拉力 F1？并 指出带的紧边在左边还是右边？【要点：见教材 P63 例题 2.2】【要点：同题 2】西南科技大学 机械设计习题库 第 9 页 共 9 页（2） 计算制动时允许的最大制动力 Pmax？（3） 写出计算松边拉力 F2的数学表达式（提示：不必计算）17、图示，一块矩形钢板采用三个受拉螺栓固定在一个槽钢上。已知：悬臂端载荷 P，接合面间的摩擦系数为 f,可靠性系数 Kf ，螺栓的许用拉应力为，有关尺寸如图所示。试导出：（1）找出受力最大的螺栓，导出它受力的计算表达式；（2）导出满足此工作条件预紧力的计算表达式；（3）导出满足此工作条件螺栓直径的计算表达式。【要点：同题 8 的 1.带传动的计算。 】要点：（1）受力分析：将载荷 P 向螺栓组中心平移得：使钢板向下滑移的载荷 P；使钢板产生绕中心旋转的扭矩 T=P（L 1+L2/2）在 P 作用下，每一个螺栓受力为：F P1= FP2= FP3=P/3在 T 作用下，每一个螺栓受力为：F T1= FT3=T/L2= P（L 1+L2/2）/L 2因此，受力最大的螺栓是 1 号螺栓，F max=F1= FP1+ FT1=P（5/6+ L 1/L2）（2）防止滑动：FK fF1/f ；（3）防止拉断：4 3.4d
