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试按比例绘出联接的载荷-变形图,并标出各力以及螺栓总拉力的变化范围。
4-3 一钢制压力容器的螺栓组联接,如图4-6所示。内径D=500mm,蒸汽压力p=1.2MPa,螺栓分布圆直径D0=640mm,为保证气密性要求,螺栓间距不得大于150mm,安装时控制预紧力,试设计此联接。
4-4 图4-36所示为边板1用3个M16×70(其螺纹部分的长度为28mm)的铰制孔用螺栓与机架2相联接。已知边板厚度为20mm,机架的联接厚度为30mm,所受载荷FR=900N,L=300mm,a=100mm,边板和机架的的材料均为Q235,螺栓的性能等级为4.6级。要求:1)按1:1的比例画出一个螺栓联接的结构图;2)分析螺栓组中各螺栓的受力,找出受力最大的螺栓并校核其强度。
4-5 图4-37所示为齿轮与卷筒之间的螺栓组联接,8个性能等级为6.6级的螺栓,均布于直径
习题4-4图
习题4-5图
D0=500mm的圆周上。若卷筒上钢丝绳的拉力F=50kN,卷筒直径 D=400mm,齿轮与卷筒之间的摩擦因数μs
=0.12,装配时不控制预紧力。试确定螺栓的直径,并列出螺栓的标准代号。
4-6 图4-38所示为用两个M10的螺钉固定的牵曳环,螺钉的性能等级为4.6级,装配时控制预紧力,结合面的摩擦因数μs=0.3,取可靠性系数K=1.2。求所允许的牵曳力FR。
4-7 如图4-39所示的方形盖板用4个性能等级为6.6级的M16螺钉与箱体联接。工作中盖板上的吊环承受通过盖板中心O点的工作载荷FQ=20kN,取剩余预紧力F″=0.6F(F为单个螺栓的工作拉力),装配时不控制预紧力。要求:1)校核螺钉的强度;2)由于制造误差使吊环偏移,导致FQ由O点移至对角线上的O′点,OO′=52mm。求此时受力最大的螺钉所受的工作拉力,并校核其强度。
4-8 图4-40所示为一平板零件2用螺栓组联接固定在机架1上。工作中所受载荷FΣ=1000N,取
习题4-6图
习题4-7图
可靠性系数K=1.2,接合面摩擦因数μs=0.15。图中给出了由6个螺栓构成的螺栓组的两个布置方案。要求:1)分析哪个方案所需螺栓直径较小?2)计算方案Ⅰ中螺栓所需的预紧力。
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习题4-8图
4-9 图4-41所示为一铸铁支架,用四个性能等级为6.6级的M16普通螺栓,固定在混凝土立柱上。已知载荷FQ=8kN,接合面之间的摩擦因数μs=0.3,混凝土的许用挤压应力〔σp〕=2.5MPa,接合面的承载面积A=4×10mm,其抗弯截面模量W=5×10mm,取可靠性系数K=1.2,安全系数S=3,取预紧力F′=9kN,。要求:1)校核是否能保证支架不下滑?2)校核螺栓的强度。3)校核是否能保证联接的接合面既不会开缝也不会被压溃?
4
2
6
3
习题4-9图
4-10 图4-42所示为常用的螺纹联接。a)为普通螺栓联接,b)为螺钉联接,c)为双头螺柱联接,
d)为紧定螺钉联接。指出图中的结构错误,并画出正确结构图。
4-11 试设计螺旋千斤顶(运动简图见图4-32a)的螺杆和螺母的主要尺寸。最大起重量为35kN,
习题4-10图
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最大起重高度为180mm,材料自选。
4-12 如图所示的夹紧联接柄承受载荷F=600N,螺栓个数Z=2,联接柄长度l=300mm,轴直径d=60mm,夹紧结合面摩擦系数μ=0.15,可靠性系数k=1,试确定联接螺栓的直径(螺栓材料为Q235钢)。 注:未淬火钢:[σ]=0.6σs, σs=240N/mm
2
解:由受力平衡条件 μF′Zd=Fl(可靠性系数k=1)
得 螺栓的预紧力F′为:
F′= Fl /μZd=600×300/(0.15×2×60)=10000N 螺栓直径为d1: 4×1.3 F′/πd1≤[σ]
2
4?1.3?100004?1.3F==10.72mm
??0.6?240??0.6?S根据d1≥10.72mm查螺纹标准,可得出该螺栓的公称直径M16
4-13 图示A板用4个性能等级为6.8级的普通螺栓固定在槽钢上,A板受力F=2400N,安装时,各螺栓的预紧力皆为F?=3000N,螺栓与被联接件的刚度之比为Cb=1.5。问:选M12(d1=10.106mm)的螺栓是否安全?
:Cm?1:5,取螺栓的安全系数
S
解:(1)将F向螺栓组形心平移得 轴向力F=400(N)和翻转力矩M,
6
M=F(400+75)=2400×475=1.14×10(N·mm)。 (2)工作拉力
F2400??600(N) z4MrM1.14?106?3800(N) M作用下 F2=2?4r4?754rF作用下 F1=
最大工作拉力为 Fmax=F2-F1=3800-600=3200(N)
(3)总拉力
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F0=F??CbCb/CmFmax?F??Fmax
Cb?CmCb/Cm?11515 =3000??1?3200?3533.3(N)
(4)许用应力[?]=
?sS?480?320(MPa) 1.5(5)螺栓的工作应力
??
1.3?4F0?d12=
1.3?4?3533.3?57.3(MPa)≤[?]=320(MPa)
??10.1062故,选M12的螺栓是安全的。
第五章 键、花键、销和形面联接
思 考 题
5-1 键联接的功用是什么?
5-2 松键联接和紧键联接在工作原理上有什么不同?比较它们的特点和各自的适用场合。 5-3 A、B、C型三种普通平键在轴上的键槽怎样加工?它们的应用情况如何? 5-4 同样用于动联接的导向平键和滑键有什么区别? 5-5 半圆键联接有何特点?
5-6 根据什么选择平键的截面尺寸和长度? 5-7 平键联接的主要失效形式是什么?
5-8 为什么双键联接的强度计算只能按1.5个键计算? 5-9 花键联接有哪些特点?
5-10 矩形花键的定心方式为什么优选小径定心?
5-11 渐开线花键与矩形花键比较有何优点?其中45°压力角渐开线花键主要用于什么场合? 5-12 花键联接的主要失效形式有哪些? 5-13 销联接有哪些主要用途?
习 题
5-1 有一直径d=80mm的轴端,安装一钢制直齿圆柱齿轮(图5-21),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距。
. 题5-1图 .下载可编辑
题5-2图
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5-2 图5-22所示为减速器的低速轴。轴端装有凸缘联轴器,两轴承之间装有圆柱齿轮,它们分别用键与轴相联。已知传递的转矩T=1000N·m,轴的材料为45钢,齿轮的材料为锻钢,联轴器的材料为灰铸铁,工作时有轻微冲击。试选择两处键的类型和尺寸,并校核键联接强度。
5-3 图5-23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。试选择花键的类型和尺寸,并校核其花键联接强度。
题5-3图
第六章 过盈联接、弹性环联接及铆、焊、粘接
思 考 题
6-1 过盈联接是怎样承受并传递外载荷的?其有何特点?主要应用于什么场合? 6-2 过盈联接有哪几种装配方法?每种装配方法有何优缺点?
6-3 在圆柱面过盈联接的设计中,需解决的两个主要问题是什么?如何确定联接所需的最小过盈 量?如何选择配合公差?如何计算被联接件的强度?
6-4 弹性环联接是如何实现的?有何特点?
6-5 铆接、焊接和粘接各自有哪些特点?各自适用于什么场合? 6-6 铆缝和焊缝各自有哪几种结构形式?
习 题
6-1 一齿轮套装在轴上,齿轮和轴的材料均为45钢,其σs=360MPa,尺寸如图6-15所示,采用H7/p6配合,孔与轴配合面的粗造度均为Rz = 3.2μm,采用压入法装配。试:1)计算配合面间可能产生的最大压强;2)计算装配所需的最大压入力;3)校核两个零件的强度。
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习题6-1图