机械设计复习题螺纹连接.doc

1、螺纹连接1、一压力容器盖螺栓组连接如图所示，已知容器内径D=250mm，内装具有一定压强的液体，沿凸缘圆周均匀分布12个M16（13.835mm）的普通螺栓，螺栓材料的许用拉应力，螺栓的相对刚度，按紧密性要求，剩余预紧力=1.83，为螺栓的轴向工作载荷。试计算：该螺栓组连接允许容器内的液体最大压强及每个螺栓连接所需的预紧力。1.计算每个螺栓允许的最大总拉力：1、 计算容器内液体最大压强 2.如图所示的矩形钢板，用4个M20的铰制孔用螺栓（受剪处直径d0=21mm）固定在槽钢上，各尺寸关系如图所示（单位：mm），钢板悬臂端受外载荷FQ=16kN，试求：1) 螺栓组受哪几种外载荷作用，各自载荷多少

2、？（3分）FQ2O342) 找出受力最大的螺栓并求出其所受的切应力？（5分）1.螺栓组受到两种外载荷作用: 横向力 F=FQ=16kN 转矩 2）由横向力F引起的各螺栓所受的剪力Fi相等： 由于各螺栓的力矩r相等，由转矩T引起的各螺栓所受的剪力Fj相等： 且 所以，可得 由图示受力分析可知，螺栓2和4受力最大，其所受剪力的合力为： 其切应力为：3.下图表示两平板用2个M20的普通螺栓联接，承受横向载荷F=6000N，若取接合面间的摩擦系数=0.2，可靠性系数KS=1.2，螺栓材料的的许用应力=2N/mm2安全系数S=2，螺栓的小径d1=17.294mm。试校核螺栓的强度。解：螺栓预紧后，接合面

3、所产生的摩擦力等于横向载荷，假设各螺栓所需预紧力均为F0，则由平衡条件 得： 受预紧力螺栓强度为： 所以，该螺栓联接件满足强度条件。4.5.6. (15分)有一受预紧力F0和轴向工作载荷作用的紧螺栓连接，已知预紧力F01000 N，螺栓的刚度Cb与连接件的刚度Cm相等，轴向工作载荷F=1000N，试计算该螺栓所受的总拉力F2?剩余预紧力F1?在预紧力F0不变的条件下，若保证被连接件间不出现缝隙，该螺栓的最大轴向工作载荷Fmax为多少?(F1=F0-（1-Cb/(Cb+Cm)F=0)5.(15分)图3-1示螺栓联接中,采用两个M20的普通螺栓，其许用拉应力l60Nmm2，联接件接合面间摩擦系数f

4、0.20，防滑系数Ks1.2，计算该联接件允许传递的静载荷F?(M20的螺栓d117.294mm)(10分) 螺栓预紧后，接合面所产生的最大摩擦力必须大于或等于横向载荷，假设各螺栓所需预紧力均为F0则由平衡条件可得 (4分)螺栓危险截面的强度条件为于是得 (4分)6. 一钢制液压油缸，缸内油压P2.5MPa(静载)，油缸内径 D125mm，缸盖由6个M16的螺钉联接在缸体上.螺钉刚度 Cb与缸体缸盖的刚度 Cm之比为l/4，螺钉材料的性能等级为5.6级，安全系数取S1.5，M16螺钉的小径d1=13.835mm.若根据联接的紧密性要求，要求残余预紧力QP1.5F.试分析预紧力QP应控制在什么范

5、围内才能满足此联接的要求? 解 1.计算单个螺钉的工作拉力 F（2分） 油缸盖联接所受的载荷 F=ppD2/4，每个螺钉的工作拉力FF6ppD2/4/62.5 p(125)24/65113.27 N 2.计算允许的螺钉最大总拉力 Q（2分） 螺钉材料性能等级为5.6级， ss300MPa，许用应力s= ss/S300/1.5200MPa.由强度条件 sca1.3Q/( pd2/4)sQpd2s/4/1.3 p13.8352200/4/1.323127.83 N 3.求预紧力 Qp的允许范围（2分） 1)按螺钉强度条件求允许的最大预紧力QQp十Cb/（Cb +Cm ）F23127.83 N Qp

6、23127.83-0.2F23127.83-0.25113.27=22105.17 N 2)按联接紧密性条件求最小的预紧力，根据联接紧密性要求，QP1.5F QPQp- Cm /（Cb +Cm ）F=Qp-0.8F1.5F 即 Qp1.5F十0.8F2.3Fl1760.52 N 由以上计算结果可知，预紧力Qp应控制为l1760.52 N Qp22105.17 N二 传动分析题2图示为手动铰车中所采用的蜗杆传动。已知m=8mm，d1=80mm ，z1=1，i=40，卷筒的直径D=250mm，试计算：（1）欲使重物上升1m，应转动蜗杆的转数；（2）设蜗杆和蜗轮间的当量摩擦系数为0.18，检验该蜗杆

7、传动是否满足自锁条件；（3）设重物重Q=5kN，通过手柄转臂施加的力F=100N，手柄转臂的长度l的最小值 (不计轴承效率) 。（1）重物上升1m时，卷筒转动圈数：N2=1000/D=1000(250x3.14)=1.27蜗杆转动圈数N1=ni N2=40x1.27=50.96(圈)（2）蜗杆直径系数q=d1/m=808=10导程角：=arctan=arctan=7.125o 当量摩擦角：v=arctanfv= arctan=10.204o：因为： v所以 蜗杆传动满足自锁条件 （4分）（3）蜗杆传动的啮合效率：:则： (13分)如图3-2所示某电梯传动装置中采用蜗杆传动，电机功率P=10kW

8、，转速n1970rmin，蜗杆传动参数z12；z260；直径系数q8；总效率08，m8，右旋蜗杆，试计算：14分)(1)电梯上升时，标出电机转向；(2)标出蜗杆所受各力的方向；(3)计算蜗轮所受各力大小。(1)电机转向箭头向上； (1分)(2)蜗杆受各力方向如图 (3分)Fr2Ft2tan9845tan203583N(10分) 如图4-1传动系统，要求轴、上的轴向力抵消一部分，试确定：1)蜗轮6的转向2)斜齿轮3、4和蜗杆5、蜗轮6的旋向； 3)分别画出蜗杆5，蜗轮6啮合点的受力方向。 1蜗轮6的转向为逆时针方向；2齿轮3左旋，齿轮4右旋，蜗杆5右旋，蜗轮6右旋；(4分)3蜗杆5啮合点受力方向

9、如图(a)；蜗轮6啮合点受力方向如图(b)。轴承类题目已知V带传动中，最大传递功率P=8kW，带的速度v=10m/s，若紧边拉力F1为松边拉力F2的2倍，此时小带轮上包角a1=120，求：（1）有效拉力Fe；（2）紧边拉力F1；（3）当量摩擦系数f。解:有效拉力Fe =1000P/v=10008/10=800 N (2分) 又知:F1-F2= Fe,F1=2F2 则紧边拉力 F1=2 Fe =1600 N (2分) 根据欧拉公式 得 当量摩擦系数f=ln(F1/F2)/=ln2/(3.14120/180) =0.693/2.0933=0.331 (2分)23一对46210角接触球轴承反安装，如

10、图1所示。已知轴承1和轴承2 的径向载荷分别为R1=2000N,R2=4000N,轴上作用的轴向载荷Fa=800N(指向轴承2)，轴承的派生轴向力S的计算式S=0.68R，e=0.68，X=0.41,Y=0.87。轴承载荷有轻微冲击，载荷系数fF=1.2，工作温度不大于120C。试求： (1) 轴承1和轴承2的轴向载荷A1和A2；(2) 轴承1和轴承2的当量动载荷P1和P2。图2 第六大题第23小题答案图解:(1)计算轴承的轴向载荷S1=0.68R1=0.682000=1360 NS2=0.68R2=0.684000=2720 NS1、S2方向见图2 因为Fa+ S2=800+2720=352

11、0 NS1所以 轴承1“压紧”，A1= Fa+ S2=800+2720=3520 (2分) 轴承2“放松”，A2= S2=2720 N(2分) （2）计算轴承的当量动载荷轴承1 A1/R1=3520/2000=1.76e=0.68,则取 X1=0.41,Y1=0.87 P1=fF(X1R1+Y1A1) =1.2(0.412000+0.873520)=3882.4 N (2分)轴承2 A2/R1=2720/4000=0.68e=0.68,则取 X2=1,Y2=0 P2=fFX2R2 =1.214000=4800 N (2分)轴系改错题11） 此处弹簧垫片开口错误，应为左旋；1此处弹簧垫片开口错误

12、，应为左旋;2联轴器右端无轴向定位，轴应在此位置加工一轴肩；3左侧轴承端盖不应与轴接触；4安装左轴承的轴段应比安装密封毡圈的轴段直径略大，以利于轴承的安装；5左轴承所在轴段不需要键联接；6固定左轴承的套筒厚度太大，其外径应低于轴承内圈的高度；7安装齿轮的轴段长度应比齿轮的轮毂宽度短23mm；8安装齿轮的轴段缺少键联接；9安装右轴承的轴段太长且轴端应倒角；10右侧轴承端盖与箱体外壁接触面之间缺少调整垫片。21左、右两边轴承端盖均无调整垫片2左边轴承内圈固定错误，轴肩高过内圈高度3键过长4齿轮轮毂的长度要长过与其配合的轴段的长度23mm5套筒高度高过右边轴承内圈的高度6右边轴承端盖与轴要留有间歇7

13、右边轴承端盖与轴间要有密封圈8和右端轴承相配合的轴端作成阶梯轴，便于装拆9两端的轴承要设有挡油环10联轴器没有周向定位。3固定轴肩端面与轴承盖的轴向间距太小。轴承盖与轴之间应有间隙。轴承内环和套简装不上，也拆不下来。轴承安装方向不对。轴承外圈内与壳体内壁间应有5-8mm间距。与轮毂相配的轴段长度应小于轮毂长。轴承内圈拆不下来。在图示轴的结构图中存在多处错误，请指出错误点，说明出错原因，并加以改正。41、1.无垫片；2无间隙、无密封3键太长4无定位轴肩5无轴肩6套筒高于内圈高度7轴和轮毂一样长，起不到定位作用；8无定位；9无垫片10采用反装。5指出图4-2中的结构错误(在有错处画编号，并分析错误

14、原因)，并在轴心线下侧画出其正确结构图。 图4-2轴的右端面应缩到联轴器端面内12mm，轴端挡圈压到联轴器端面上，与轴端面留有间隙；联轴器与透盖不能接触，联轴器应右移；联轴器与轴配合直径应小一点，形成轴肩定位；联轴器处联接平键与蜗轮处联接平键应在一条线上；键与毂孔键槽底面间应有间隙；右轴承内圈左端面只能与套筒端面接触，与轴肩端面应有间隙，所以套筒内轴颈右端面应左移12mm；与蜗轮轮毂配合轴颈长度应比轮毂长短12mm，轴颈右端面缩进去；左轴承内圈不能被轴环全挡住，轴环左部轴径减小至内圈厚度的23左右；透盖和闷盖外圆外侧应倒角，与箱体间均应有调整垫片。6轴的左端伸出轴承内圈过长，应缩短一点。7图3中为一对圆锥滚子轴承支承的轴系，齿轮油润滑，轴承脂润滑，轴端装有联轴器。试指出图中的结构错误（在图中错误处写出序号并在下半部改正，按序号简要说明错误的内容）（每指出一处,并正确说明错误内容和改正的,得1分,总分为10分）键的位置应与齿轮处在同一直线上，而且结构不正确；轴承盖孔径应大于轴径，避免接触；此处不应有键联接；轴长应短于轮毂长度，保证轴套压紧齿轮；轴应有轴环，使齿轮定位；轴承应正装；轴不应与轴承盖相碰，且不需这么长；左右两轴承盖与箱体间应有调整垫片；两轴承内侧应加封油环；箱体加工面与非加工面未分开。8