机械的设计作业题.doc

实用标准文案 PAGE 精彩文档 机械设计作业题 作业： 3-1 已知：，，，，，。求N1、N2、N3的有限寿命弯曲疲劳极限。 解：∵， NC= , ∴ 3-5 已知：圆轴轴肩尺寸为，，；该轴肩材料的力学性能为，，，；危险截面上的平均应力，。按求该截面的计算安全系数Sca。 解：（1）∵ ∴ ， ∴,, （2）查附图3-1，材料的敏性系数； ， 查附表3-2(弯曲，插值法)，轴肩圆角处的理论应力集中系数； 轴肩的弯曲有效应力集中系数 查附图3-2，尺寸及截面形状系数； 查附图3-4，表面质量系数； 查附表3-10，化学热处理的强化系数（有应力集中）； 由公式（3-12），弯曲疲劳极限的综合影响系数系数 由公式（3-8），零件的对称循环弯曲疲劳极限为。 所以有,, （3） 在极限应力线图中标出点和的位置。 所以 ∴ 3-20一零件由45钢制成，材料的力学性能为：，，材料常数。已知零件上的最大工作应力为，最小工作应力为，应力变化规律为，弯曲疲劳极限的综合影响系数，试画出零件的极限应力线图，在图上找出零件的工作应力点和极限应力点，并用图解法确定该零件的计算安全系数。 解：，∵，∴ 零件极限应力线图上的特殊点A（0，）、、D（，0）为A（0，150）、C（250，125）、D（360，0），据此作出零件的极限应力线图 ， 在图上找出零件的工作应力点和极限应力点， 由图中量得， 5-25 铰制孔用螺栓组连接的三种方案如图所示。已知L=300mm，a=60mm，试求螺栓连接的三个方案中，受力最大的螺栓所受的力各为多少？哪个方案最好？ 解：三个方案中都是把工作载荷F移动至螺栓组连接的形心上，这样将工作载荷转变为过形心的横向载荷F和绕形心的转矩T。 在横向力F作用下，单个螺栓所受力为。在转矩T作用下，单个螺栓所受力大小与三个方案螺栓布置方式有关。因此单个螺栓所受总载荷与各自的布置方式有关，现分别讨论。 方案1：在转矩T作用下，1、3螺栓（2螺栓不受转矩影响）所受力大小： 3螺栓受力最大，为 方案2：在转矩T作用下，1、3螺栓（2螺栓不受转矩影响）所受力大小： 1、3螺栓受力相同为 方案3：在转矩T作用下，单个螺栓所受力大小： 2螺栓受力最大，为 对3个方案进行比较，发现，，，很明显，方案3较好。 考虑：如果换成普通螺栓，结果会怎样？ 5-4 如题5-4所示的底板螺栓组连接受外力的作用。外力作用在包含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？保证连接安全工作的必要条件有哪些？ 题5-4 解： 1.联接的受力分析： 根据力的平移定理，将平移至结合面中心，作用于接合面的载荷为： 轴向力（使接合面分离） 横向力（使接合面滑移） 倾覆力矩(使接合面绕轴旋转) 2.螺栓的受力分析: 每个螺栓拧紧后都受有预紧力的作用。在载荷作用后，每个螺栓都受到轴向力的作用；同时横向力则由接合面间产生的摩擦力来平衡,为残余预紧力。假设倾覆力矩沿顺时针方向，在的作用下，轴左侧螺栓被进一步拉伸，轴右侧螺栓被放松，并且距离轴越远影响越大，因此可以判断轴左侧行的螺栓受力最大，应对它进行强度计算。 3.保证联接安全工作的必要条件有： （1）接合面右端的最大挤压应力不超过许用值，以避免接合面压碎； （2）为避免接合面产生缝隙，接合面左端的最小挤压应力应大于零； （3）在横向载荷的作用下，接合面不能产生相对滑动； （4）螺栓所需的预紧力应小于屈服极限的限定值。 拓展知识： 若，，，，，，支架及底板的材料为，，，，，，，螺栓性能等级为4.8级，试选择螺栓。 解: 1．螺栓组承受的轴向力 螺栓组承受的横向力 螺栓组承受的倾覆力矩 。 2．在轴向力的作用下，各螺栓所受的工作拉力为 在倾覆力矩的作用下，左边两个螺栓受加载作用，而右边两个螺栓受减载作用，故左边两个螺栓受力较大，按式（5-31）确定其载荷 故左边两个螺栓所受的轴向工作载荷为 在横向力的作用下，底板接合面可能产生滑移。注意，底板接合面的摩擦力是由接合面的残余预紧力产生的。根据底板接合面不滑移的条件 各螺栓所需的预紧力为 左边每个螺栓所受的总拉力按式（5-18）求得为 3．螺栓材料的屈服极限为，装配时不控制预紧力，安全系数，故螺栓材料的许用应力为。 根据式（5-20）求得螺栓小径为 选用M20普通粗牙螺纹（CB196-81），其小径。 4．校核螺栓组联接接合面的工作能力 接合面右端的最大挤压应力不超过许用值，以避免接合面压碎 2）联接接合面左端应保持一定的预紧力，以避免接合面产生缝隙，即接合面左端的最小挤压应力应不小于零， 3）校核螺栓所需的预紧力是否合适 应满足 取预紧力的下限 要求的预紧力