《机械设计》2要点

第五章 螺纹联接和螺旋传动

1、 下图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？

解：（一）受力分析

将力F平移到螺栓组中心线(形心处)得 在横向剪力F作用下

FF202.5kN 88Trmax203007.07kN 28rmax8752在T作用下

FTF合F2FT22FFTcos452.527.07222.57.07cos459kN

(二)普通螺栓

KsF合41.3F0d1 F0

fzi[]取

Ks1.2 fs0.13

F0

1.29100083076.9N

0.13111

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选Q235 4.6级

s240MPa

[]sS24096 (控制预紧力) 2.5d141.383076.937.86

96240962.5 (三)采用铰制孔螺栓 (材料、级别相同)

[]d0sS4F合4900010.93[]3.1496

验算挤压强度（略）

结论：用铰制孔螺栓尺寸较小，较合理。

2、 两块金属板用两个M12的普通螺栓联接。若接合面的摩擦因数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。 解：查设计手册M12的d110.106mm

已知螺拴性能等级为4.8，查表5－8，知s320MPa 由已知 F0s70%

42d 0N11796fFi0zF Fsk

fF0zi 取Ks1.1，查表5－6，Ks知f =o.3 则

F

0.317960219796N

1.13、 图所示为一气缸盖螺栓组联接。已知汽缸内的工作压力p＝0－1Mpa，

缸盖与缸体均为钢制，其结构尺寸如图所示。试设计此联接。

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《机械设计作业集》（下册）

解：（一）结构设计

螺栓组圆形布置，由表5－5，查得螺拴间距 t0 =7d

故 zD27d （假设d=16）

则 z350716D29.8 取z=10

(二) 计算载荷

3.142502总载荷 Fp149062.5N

44每个螺拴的轴向工作载荷 F 取残余预紧力 FF 11.8 则

螺

拴

所

受

总

拉

力

F49062.54906.25 z10F2F1F2.8F2.84906.2513737.5kN

（三）计算螺拴危险截面的直径

d141.3F2 [] 取螺拴材料为45钢，性能等级为5.8级。查表5－8，知

s400MPa

查表5－10，取S = 8.5 （不控制预紧力） 故许用应力为 []sS40046 8.5 因此 d141.313737.522.2

3.1446 按标准选M24的螺栓。

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zD27d3.143506.5

724 取z=8 (偏安全)

（四）疲劳强度校核 （略）

4、 图示夹紧螺栓联结。已知：螺栓个数Z=2。螺纹为M20，螺栓材料Q235，轴的直径D=50mm，杠杆长度L=400mm，轴与壳的摩擦因数fs=0.18 试求：施加于杠杆端部的作用力F的允许值。

FDL

解：摩擦力矩与外力矩平衡 将预紧力F0视为正压力 zF0fcDFLKs 设螺栓为4.6级 S=2.5

s240

sS24096 2.5 [] 4

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又

1.3F04d12[] 则F04d12[]/1.3

取 d117.29 43.1417.22949617337. F0 641.3 取 Ks1.2 则 F

zF0fcD217337.60.1850650N KsL1.2400第九章 链传动

1、 某链传动传递的功率P=1kw，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。

第十一章 蜗杆传动

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1、如图所示为斜圆柱齿轮和蜗杆传动。已知输入轴上的主动齿轮Z1的转向为n1 ，蜗杆的导程角方向为右旋。为使中间轴上的轴向力相互抵消一部分，（1）试确定斜齿轮Z1和Z2的螺旋角方向；（2）确定蜗轮的转向；（3）画出各轮轴向力的方向。

Z1输入n1Z2

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2、如图所示为蜗杆传动与圆锥齿轮传动组合。已知输出轴上的锥齿轮Z4

的转向n4，为了使中间轴上的轴向力相互抵消一部分，试确定蜗杆传动的导程角方向；蜗杆的转向；各轮的轴向力方向。

Z1Z2Z3n4Z4输出

第十三章 滚动轴承

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1、 试说明下列各轴承代号内径有多大？哪个轴承公差等级最高？哪个轴承允许的极限转速最高？哪个轴承承受径向载荷能力最高？哪个轴承不能承受径向载荷？

N307/P4 ； 6207/P2 ； 30207 ； 51307/P6 解：内径为：d=35mm

轴承6207/P2的公差等级最高 轴承6207/P2允许的极限转速最高 轴承N307/P4承受径向载荷能力最高 轴承51307/P6不能承受径向载荷

2、 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L’h=6000h，试选择轴承的型号。 解：应选轴承为 6**07

Fa7400.409 Fr1810 由表13-5 初取x=0.56 y=1. 4 取 fp1.2

618101.4 P1.2(0.5740)N 2'60nL6029006000h3 CP2459.5224950.76N 661010 查手册 6307轴承 C=25800N Co17800N 可以满足要求 验算

Fa7400.042 Co17800 在表13-5中 介于0.040~0.070之间对应e为0.24~0.27, Y为1.8~1.6 由线性插值

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y1.6(1.81.6)(0.070.070.040.042)1.7 9 同理 e=0.24 则

Fae x=0.56 y=1.8 Fr Pfp(xFryaF)1.2(0.5618101.8740)

106C106258003()()4424.6(h)L'h6000 Lh60nP6029002815 所以6307不能满足预期寿命,可以考虑选择6407轴承。

3、 根据工作条件，决定在轴的两端选用a=25°的两角接触球轴承，如图示正装。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Ⅰ，试确定其工作寿命。

ⅠⅠFacFacⅡⅡFr1Fr1解：

Fr2Fr2

由题意初定轴承型号7207AC 查手册C=29000N

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表13-7 Fd10.68Fr10.6833902305.2N Fd20.68Fr20.681040707.2N Fd2Fac707.28701577.2Fd1 ∴ 轴向右，1轴承“放松”，2轴承“压紧” Fa1Fd12305.2N

Fa1Fd1Fac2305.28701435.2N 表13-5 得 e0.68

Fa12305.20.68e Fr13390Fa21435.21.38e Fr21040 X1=1 Y1=0

查表 13-5 X2=0.41 Y2=0.87 表13-6 fP1.2~1.8 取 fP1.6

P1fP(X1Fr1Y1Fa1)1.6(1339002305)5424N

P2fP(X2Fr2Y2Fa2)1.6(0.4110400.871435.2)2680N

∵ P1>P2 ∴ 验算1轴承

106Cr106290003Lh()()1415h

60nP60180054241结论：若选7207AC轴承，则其工作寿命只为1415h。

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第十五章 轴

3 、如图所示为某减速器输出轴的结构图，试指出其设计错误，画出改正图。

4、试分析图示轴系结构，指出结构中错误，说明原因并修改正确。

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