2022年机械零件的强度. .pdf

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1、第一篇总论第三章机械零件的强度3-1 某材料的对称循环弯曲疲劳极限-1=180MPa ，取循环基数N0=5 106，m=9 ，试求循环次数 N分别为 7000，2500，620000 次是时的有限寿命弯曲疲劳极限。3-2 已知材料的力学性能为S=260MPa ，-1=170MPa ，=0.2, 试绘制此材料的简化极限应力线图参看图3-3 中的 AD G C 。3-3 一圆轴的轴肩尺寸为：D=72mm ，d=62mm ， r=3mm 。 材料为 40CrNi ， 其强度极限B=900MPa ，屈服极限S=750MPa ，试计算轴肩的弯曲有效应力集中系数k。3-4 圆轴轴肩处的尺寸为：D=54mm

2、 ，d=45mm ，r=3mm 。如用题3-2 中的材料，设其强度极限B=420MPa ，试绘制此零件的简化极限应力线图。3-5 如题 3-4 中危险截面上的平均应力m=20MPa ，应力幅a=900MPa ，试分别按： ar=C；bm=C，求出该截面的计算安全系数Sca。第二篇联接第五章螺纹联接和螺旋传动5-1 分析比较普通螺纹、管螺纹、 梯形螺纹和锯齿形螺纹的特点，各举一例说明它们的应用。5-2 将承受轴向变载荷的联接螺栓的光杆部分做得细些有什么好处？5-3 分析活塞式空气压缩机气缸盖联接螺栓在工作时的受力变化情况，它的最大应力， 最小应力如何得出？当气缸内的最高压力提高时，它的最大应力、

3、最小应力将如何变化？5-4 图 5-49 所示的底板螺栓组联接受外力F 的作用。 外力 F 作用在包含x 轴并垂直于底板接合面的平面内。 试分析底板螺栓组的受力情况，并判断哪个螺栓受力最大？保证联接安全工作的必要条件有哪些？5-5 图 5-50 是由两块边板和一块承重板焊成的龙门起重机导轨托架。两块边板各用4 个螺栓与立柱相联接，托架所承受的最大载荷为20kN，载荷有较大的变动。试问：此螺栓联接采用普通螺栓联接还是铰制孔用螺栓联接为宜？为什么？5-6 已知一个托架的边板用6 个螺栓与相邻的机架相联接。托架受一与边板螺栓组的垂直对称轴线相平行、距离为250mm、大小为 60kN 的载荷作用。现有

4、如图5-51 所示的两种螺栓布置型式， 设采用铰制孔用螺栓联接，试问哪一种布置型式所用的螺栓直径较小？为什么？精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 9 页5-7 图 5-52 所示为一拉杆螺栓联接。已知拉杆所受的载荷F=56kN ，载荷稳定，拉杆材料为Q235 钢，试设计此联接。5-8 两块金属板用两个M12 的普通螺栓联接。假设结合面的摩擦系数f=0.3 ，螺栓预紧力控制在其屈服极限的70%。螺栓用性能等级为4.8 的中碳钢制造,求此联接所能传递的横向载荷。5-9 受轴向载荷的紧螺栓联接，被联接钢板间采用橡胶垫片。已知螺栓预

5、紧力F0=15000N ，当受轴向工作载荷F=10000N 时，求螺栓所受的总拉力及被联接件之间的残余预紧力。5-10 图 5-24 所示为一汽缸盖螺栓组联接。已知汽缸内的工作压力p=01Mpa ，缸盖与缸体均为钢制，直径D1=350mm，D2=250mm，上下凸缘厚均为25mm，试设计此联接。5-11 设计简单千斤顶参见图5-41的螺栓和螺母的主要尺寸。起重量为40000N，起重高度为 200mm，材料自选。第六章键、花键、无键联接和销联接6-1 为什么采用两个平键时，一般布置在沿周向相隔180 的位置；采用两个楔键时，相隔90 120 ；而采用两个半圆键时，却布置在轴的同一母线上？6-2

6、胀套串联使用时，为何要引入额定载荷系数m？为什么Z1 型胀套和Z2 型胀套的额定载荷系有明显的差异？6-3 在一直径d=80mm 的轴端，安装一钢制直齿圆柱齿轮图6-26 ，轮毂宽度L=1.5d，工作时有轻微冲击。试确定平键联接的尺寸，并计算其允许传递的最大转矩。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 9 页6-4 图 6-27 所示的凸缘半联轴器及圆柱齿轮，分别用键与联轴器的低速轴相联接。试选择两处键的类型及尺寸，并校核其联接强度。 已知：轴的材料为45 钢， 传递的转矩T=1000N m，齿轮用锻钢制成，半联轴器用灰铸铁制成

7、，工作时有轻微冲击。6-5 图 6-28 所示的灰铸铁V 带轮， 安装在直径d=45mm，带轮的基准直径dd=250mm，工作时的有效拉力F=2 kN，轮毂宽度L=65mm，工作时有轻微振动。设采用钩头楔键联接，试选择该楔键的尺寸，并校核联接的强度。6-6 图 6-29 所示为变速箱中的双联滑移齿轮，传递的额定功率P=4kW，转速 n=250r/min 。齿轮在空载下移动，工作情况良好。试选择花键类型和尺寸，并校核联接的强度。6-7 图 6-30 所示为套筒式联轴器，分别用平键及半圆键与两轴相联接。已知：轴径 d=38mm，联轴器材料为灰铸铁，外径D1=90mm。试分别计算两种联接允许传递的转

8、矩，并比较其优缺点。第七章铆接、焊接、铰接和过盈联接7-1 现有图 7-26 所示的焊接接头， 被焊件材料均为Q235 钢， b=170mm， b1=80mm， =12mm ，承受静载荷F=0.4MN ，设采用E4303 号焊条手工焊接，试校核该接头的强度。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 9 页7-2 上题的接头如承受变载荷Fmax=0.4MN ，Fmin=0.2MN ，其它条件不变，接头强度能否满足要求？7-3 试设计图7-10 所示的不对称侧面角焊缝，已知被焊件材料均为Q235 钢，角钢尺寸为100 100 10单位

9、为mm ，截面形心c 到两边外侧的距离z0=a=28.4mm ，用 E4303 号焊条手工焊接，焊缝腰长k= =10mm ，静载荷 F=0.35MN。7-4 现有 45 钢制的实心轴与套筒采用过盈联接，轴径d=80mm ，套筒外径d2=120mm ，配合长度 l=80mm ，材料的屈服极限S=360MPa ，配合面上的摩擦系数f=0.085 ，轴与孔配合外表的粗糙度分别为1.6 及 3.2 ，传递的转矩T=1600Nm ，试设计此过盈联接。7-5 图 7-27所示的铸锡磷青铜蜗轮轮圈与铸铁轮芯采用过盈联接，所选用的标准配合为H8/t7 ，配合外表粗糙度均为3.2 ，设联接零件本身的强度足够，试

10、求此联接允许传递的最大转矩摩擦系数f=0.10 。第三篇机械传动第八章带传动8-1 V 带传动的n1=1450r/MIN ，带与带轮的当量摩擦系数fv=0.51，包角1=180 ，预紧力F0=360N 。试问：1该传动所能传递的最大有效拉力为多少？2假设dd1=100mm，其传递的最大转矩为多少？3假设传动效率为0.95，弹性滑动忽略不计，从动轮输出功率为假设干？8-2 V 带传动传递的功率P=7.5kW ，带速 v=10m/s，紧边拉力是松边拉力的两倍，即 F1=2F2，试求紧边拉力F1、有效拉力Fe和预紧力F0。8-3 已知一窄V 带传动的n1=1450r/min ，n2=400r/min

11、 ，dd1=180mm，中心距a=1600mm，窄V 带为 SPA 型，根数z=2，工作时有振动，一天运转16h即两班制 ，试求带能传递的功率。8-4 有一带式输送装置，其异步电动机与齿轮减速器之间用普通V 带传动， 电动机功率P=7 kW，转速 n1=960r/min ，减速器输入轴的转速n2=330r/min ，允许误差为5%，运输装置工作时有轻度冲击，两班制工作，试设计此带传动。第九章链传动9-1 如图 9-17 所示链传动的布置形式，小链轮为主动轮，中心距a=3050p。它在图a、b 所示布置中应按哪个方向回转才算合理？两轮轴线布置在同一铅垂面内图c有什么缺点？应采取什么措施？9-2

12、某链传动传递的功率P=1 kW ，主动链轮转速n1=48r/min ，从动链轮转速n2=14r/min ，载荷平稳，定期人工润滑，试设计此链传动。9-3 已知主动链轮转速n1=850r/min ，齿数 z1=21，从动链轮齿数z2=99，中心距a=900mm，a abc图 9-17 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 9 页滚子链极限拉伸载荷为55.6kN，工作情况系数KA=1，试求链条所能传递的功率。9-4 选择并验算一输送装置用的传动链。已知链传动传递的功率P=7.5kW ，主动链轮的转速n1=960r/min ，传动比

13、i=3 ，工作情况系数KA=1.5，中心距a650mm(可以调节 )。第十章齿轮传动10-1 试分析图10-47 所示的齿轮传动各齿轮所受的力用受力图表示出各力的作用位置及方向 。10-2 如图 10-48 所示的齿轮传动，齿轮A、B 和 C 的材料都是中碳钢调质，其硬度：齿轮A 为 240HBS，齿轮 B 为 260HBS，齿轮 C 为 220HBS，试确定齿轮B 的许用接触应力H和许用弯曲应力F。假定：1齿轮 B 为“惰轮”中间轮，齿轮 A 为主动轮，齿轮C 为从动轮，设KFN= KHN=1；2齿轮 B 为主动轮，齿轮A 和齿轮 C 均为从动轮，设KFN= KHN=1；10-3 对于作双向

14、传动的齿轮来说，它的齿面接触应力和齿根弯曲应力各属于什么循环特性？在作强度计算时应怎样考虑？10-4 齿轮的精度等级与齿轮的选材及热处理方法有什么关系？10-5 要提高齿轮的抗弯疲劳强度和齿面抗点蚀能力有哪些可能的措施10-6 设计铣床中的一对圆柱齿轮传动，已知P1=7.5kW，n1=1450r/min ，z1=26，z2=54，寿命Lh=12000h，小齿轮相对其轴的支承为不对称布置，并画出大齿轮的结构图。10-7 某齿轮减速器的斜齿圆柱齿轮传动，已知n1=750r/min ，两轮的齿数为z1=24，z2=108，=9o22， mn=6mm，b=160mm，8 级精度，小齿轮材料为38SiM

15、nMo 调质，大齿轮材料为 45 钢调质，寿命 20 年设每年300 工作日，每日两班制，小齿轮相对其轴的支承为对称布置，试计算该齿轮传动所能传递的功率。10-8 设计小型航空发动机中的一对斜齿圆柱齿轮传动，已知P1=130kW ， n1=11640r/min ，z1=23，z2=73，寿命 Lh=100h，小齿轮作悬臂布置，使用系数KA=1.25。10-9 设计用于螺旋输送机的闭式直齿锥齿轮传动，轴夹角=90o，传递功率P1=1.8kW ，转速 n1=250r/min ，齿数比 u=2.3，两班制工作，寿命10 年每年按300 天计算，小齿轮作悬A B C 图 10-48 齿轮传动许用应力分

16、析精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 9 页臂布置。第十一章蜗杆传动11-1 试分析图11-26 所示蜗杆传动中各轴的回转方向蜗轮轮齿的螺旋方向及蜗杆、蜗轮所受各力的作用位置及方向。11-2 图 11-27 所示为热处理车间所用的可控气氛加热炉拉料机传动简图。已知：蜗轮传递的转矩 T2=405 N m，蜗杆减速器的传动比i12=20，蜗杆转速n1=480r/min，传动较平稳，冲击不大。工作时间为每天8h，要求工作寿命为5 年每年按300 工作日计，试设计该蜗杆传动。11-3 设计用于带式输送机的普通圆柱蜗杆传动，传递功率P

17、1=5.0kW，n1=960r/min ，传动比i=23，由电动机驱动，载荷平稳。蜗杆材料为20Cr，渗碳淬火，硬度58HRC。蜗轮材料为 ZCuSn10P1，金属模铸造。蜗杆减速器每日工作8h，要求工作寿命为7 年每年按300工作日计。11-4 设计一起重设备用的蜗杆传动，载荷有中等冲击，蜗杆轴由电动机驱动，传递的额定功率 P1=10.3kW ， n1=1460r/min ，n2=120r/min 间歇工作 ,平均约为每日2h，要求工作寿命为10 年每年按300 工作日计。11-5 试设计轻纺机械中的一单级蜗杆减速器,传递功率P=8.5kW， 主动轴转速n1=1460r/min ，传动比i=

18、20，工作载荷稳定，单向工作，长期连续运转，润滑情况良好，要求工作寿命为15000h。11-6 试设计某钻机用的单级圆弧圆柱蜗杆减速器。已知蜗轮轴上的转矩T2=10600N m，蜗杆转速 n1=910r/min ，蜗轮转速n2=18r/min ，断续工作， 有轻微振动， 有效工作时数为3000h。第四篇 轴系零、部件第十二章滑动轴承12-1 某不完全液体润滑径向滑动轴承，已知：轴径直径d=200mm，轴承宽度B=200mm ，轴颈转速n=300r/min ，轴瓦材料为ZCuAl10Fe3 ，试问它可以承受的最大径向载荷是多少？12-2 已知一起重机卷筒的径向滑动轴承所承受的载荷F=100000

19、N ，轴颈直径d=90mm，轴的转速 n=9r/min ，轴承材料采用铸造青铜，试设计此轴承采用不完全液体润滑。12-3 某对开式径向滑动轴承，已知径向载荷F=35000N，轴颈直径d=100mm，轴承宽度B=100mm ，轴颈转速n=1000r/min 。选用L-AN32 全损耗系统用油，设平均温度tm=50，轴承的相对间隙=0.001，轴颈、轴瓦外表粗糙度分别为Rz1=1.6um，Rz2=3.2um，试校验此轴承能实现液体动压润滑。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 9 页12-4 设计一发电机转子的液体动压径向滑动轴承

20、。已知：载荷F=50000N ，轴颈直径d=150mm，转速 n=1000r/min ，工作情况稳定。第十三章滚动轴承13-1 试说明以下各轴承的内径有多大？哪个轴承公差等级最高？哪个允许的极限转速最高？哪个承受径向载荷能力最高？哪个不能承受径向载荷？N307/P4 6207/P2 30207 51307/P6 13-2 欲对一批同型号滚动轴承作寿命实验。假设同时投入50 个轴承进行试验，按其基本额定动载荷值加载，试验机主轴转速n=2000r/min 。假设预计该批轴承为正品，则试验进行8小时 20 分钟，应约有几个轴承已失效。13-3 某深沟球轴承需在径向载荷Fr=7150N 作用下，以n=

21、1800r/min 的转速工作3800h。试求此轴承应有的基本额定动载荷C。13-4 一农用水泵，决定选用深沟球轴承，轴颈直径d=35mm，转速 n=2900r/min ，已知径向载荷 Fr=1810N ，轴向载荷Fa=740N，预期计算寿命Lh =6000h，试选择轴承的型号。13-5 根据工作条件，决定在轴的两端选用=25 的两个角接触球轴承，如图13-13b 所示正装。轴颈直径d=35mm，工作中有中等冲击，转速n=1800r/min ，已知两轴承的径向载荷分别为 Fr1=3390N ，Fr2=1040N ，外加轴向载荷Fae=870N ，作用方向指向轴承1，试确定其工作寿命。13-6

22、假设将图13-34a 中的两轴承换为圆锥滚子轴承，代号为 30207。其它条件同例题13-2，试验算轴承的寿命。13-7 某轴的一端支点上原采用6308 轴承， 其工作可靠度为90%，现需将该支点轴承在寿命不降低的条件下将工作可靠度提高到99%，试确定可能用来替换的轴承型号。第十四章联轴器和离合器14-1 某电动机与油泵之间用弹性套柱销联轴器联接，功率P=4 kW，转速 n=960r/min ，轴伸直径d=32mm，试决定该联轴器的型号只要求与电动机轴伸联接的半联轴器满足直径要求 。14-2 某离心式水泵采用弹性柱销联轴器联接，原动机为电动机，传递功率38 kW ，转速为300r/min，联轴

23、器两端联接轴径均为50mm，试选择该联轴器的型号。假设原动机改为活塞式内燃机时，又应如何选择其联轴器？14-3 一机床主传动换向机构中采用如图14-20 所示的多盘摩擦离合器，已知主动摩擦盘5片，从动摩擦盘4 片，结合面内径D1=60mm，外径D2=110mm ，功率P=4.4kW，转速n=1214r/min ，摩擦盘材料为淬火钢对淬火钢，试求需要多大的轴向力F？14-4 图 14-23a 所示的剪切销安全联轴器，传递转矩Tmax=650N m，销钉直径d=6mm，销钉材料用 45 钢正火，销钉中心所在圆的直径Dm=100mm，销钉数 z=2。假设取 B，试求此联轴器在载荷超过多大时方能表达其

24、安全作用。第十五章轴15-1 假设轴的强度不足或刚度不足时，可分别采取哪些措施？15-2 在进行轴的疲劳强度计算时，如果同一截面上有几个应力集中源，应如何取定应力集中系数？15-3 为什么要进行轴的静强度校核计算？校核计算时为什么不考虑应力集中等因素的影响？15-4 图 15-28 所示为某减速器输出轴的结构图，试指出其设计错误，并画出改正图。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 9 页15-5 有一台离心式水泵，由电动机带动，传递的功率P=3 kW ，轴的转速n=960r/min ，轴的材料为 45 钢，试按强度要求计算轴所

25、需的最小直径。15-6 设计某搅拌机用的单级斜齿圆柱齿轮减速器中的低速轴包括选择两端的轴承及外伸端的联轴器 ，见图 15-29。已知：电动机额定功率P=4kW ，转速 n1=750r/min ，低速轴转速n2=130r/min ，大齿轮节圆直径 d2=300mm，宽度 B2=90mm，轮齿螺旋角=12o，法向压力角n=20 。要求：1完成轴的全部结构设计；2根据弯扭合成理论验算轴的强度；3精确校核轴的危险截面是否安全。15-7 两级展开式斜齿圆柱齿轮减速器的中间轴见图15-30a ，尺寸和结构如图15-30b 所示。已知：中间轴转速 n2=180r/min ，传递功率P=5.5kW，有关的齿轮参数见下表：mn/mmnz 旋向齿轮 2 3 20112 10o44右齿轮 3 4 2023 9o22右图中 A、D 为圆锥滚子轴承的载荷作用中心。轴的材料为45 钢正火。要求按弯扭合成理论验算轴的截面和的强度，并精确校核轴的危险截面是否安全。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 9 页15-8 一蜗杆轴的结构如图15-31 所示，试计算其当量直径dv。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 9 页