【正文】 （4分）II軸： mmⅠ軸: mm4) a）12個(gè)分力的方向見圖 （，共6分）b）計(jì)算12個(gè)分力大?。? （，共6分），采用兩個(gè)M20的普通螺栓，其許用拉應(yīng)力[σ]=160MPa，連接件接合面間摩擦系數(shù)f=，防滑系數(shù)Ks=，試計(jì)算該連接允許傳遞的靜載荷F=?（M20的螺栓d1=）（10分）解：由得：由得：因而有：10. 在某普通V帶傳動(dòng)中，傳遞的功率P＝9KW，帶速V＝6m/s，( 即F1＝ ) 。試求：有效拉力Fe 、緊邊拉力F1 、松邊拉力F2和預(yù)緊力F0 (10分)解： Fe = 1000P/V = 10009/6 = 1500N (3分) ∵F1 = Fe = F1F2 = = = 1500N ∴F2 = 1500/=1000N (3分)F1 = = 2500N (2分) F0 = (F1+F2)/2 = (2500+1000)/2 = 1750N (2分)11. 下圖所示為：一支架與機(jī)座用4個(gè)普通螺栓連接，所受的外載荷分別為橫向載荷F229。=5000N,軸向載荷G=16000N,已知螺栓的相對(duì)剛度Cb/(Cb+Cm)=,接合面的摩擦系數(shù)f=，防滑系數(shù)Ks=,，安全系數(shù)S=2，試計(jì)算：1）螺栓所受的殘余預(yù)緊力F預(yù)緊力F0和總軸向力F2 2）該螺栓的小徑d1（15分）（提示：先根據(jù)保證接合面無(wú)相對(duì)橫向錯(cuò)動(dòng)的條件，由橫向載荷F229。求出殘余預(yù)緊力F1）解：1）保證接合面無(wú)相對(duì)錯(cuò)動(dòng)mzF1f≥Ks F229。 F1≥5000/(14)=10000 N （2分）螺栓所需的預(yù)緊力F0=F1+Cm/(Cb+Cm)F=10000+()16000/4 （3分） F0=13000 N 其中每個(gè)螺栓所受的軸向載荷F=G/4=16000/4=4000 N （2分）2）螺栓所受的總軸向力F2=F+F1=4000+10000=14000 N （3分） 由螺栓的強(qiáng)度σ=4≤[σ] （2分） =800=640Mpa；[σ]=σs／S=320Mpa （3分） d1≥12. 如圖所示，已知z1=28，z2=70，z3=126，法向壓力角αn=20o，法面模數(shù)mn=4mm，中心距a12=200mm，a23=400mm，主動(dòng)齒輪1的轉(zhuǎn)向和旋向見圖，其輸入功率P=10kW，轉(zhuǎn)速n1=1000r/min，摩擦不計(jì)。（20分）（1）求出各軸所受的轉(zhuǎn)矩；（2）試計(jì)算中間軸II上齒輪的受力大小，并標(biāo)出其方向。解：（1）I軸：II軸：由于中間齒輪是過橋齒輪，所以T2=0III軸：以上每項(xiàng)2分，共6分（2）中間軸II上齒輪的受力分析a）齒輪2的受力：圓周力：軸向力： 徑向力：b）上述6個(gè)力的方向如下圖所示：（1分/方向，共6分）：V帶傳動(dòng)的功率P=10KW，小帶輪的轉(zhuǎn)速n1=1000r/min, , 平均傳動(dòng)比i=2, 滑動(dòng)率ε== 50mm， 試求:1）小、大帶輪的線速度v1和v22）大帶輪的基準(zhǔn)直徑dd23）當(dāng)中心距a=280mm時(shí)，求小帶輪的包角α1（10分）解：V1 (2分) ；V2 (2分) ；Dd2 (2分) ；α1 (4分)，其中單個(gè)螺栓所能承受的總拉力F2最大為4000N，接合面間的摩擦系數(shù)f=，防滑系數(shù)Ks=，每組螺栓數(shù)目為2個(gè)。若已知工作拉力F與殘余預(yù)緊力F1的關(guān)系為F1=，設(shè)三種螺栓連接的預(yù)緊力相同。分別計(jì)算三種連接方式所能承受的最大外載荷。（已知,Cb、Cm分別為螺栓和被連接件的剛度，（B）中的螺栓組承受轉(zhuǎn)矩，螺栓間距200mm）(14分)解 (C)圖 : F2=F1+F= (2分) F=4000/=1600N (1分) ∑FΣ=2F=3200N (1分) (1分) (A)圖： (2分) FΣ=fF0zi/Ks = 3520 21/=1760N (2分) (B)圖： ∑fF0zir/Ks≥T (3分) T≤∑fF0zir/Ks T=23520100/=176000Nmm (2分)補(bǔ)充：當(dāng)不要求“三種螺栓連接的預(yù)緊力相同”時(shí)，求解如下：(A)圖： (2分) FΣ=fF0zi/Ks = 4000 21/=2000N (2分) (B)圖： ∑fF0zir/Ks≥T (3分) T≤∑fF0zir/Ks T=24000100/=200000Nmm (2分) (C)圖: F2=F1+F= (2分) F=4000/=1600N (2分) ∑FΣ=2F=3200N (1分)15. 如圖所示齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)中，zz2為圓錐直齒輪，zz4為斜齒圓柱齒輪。已知n1=100r/min（其轉(zhuǎn)向見下圖），z1=30，z2=60，P1=2kW，斜齒圓柱齒輪z3=20。若不計(jì)各種損耗，并使中間軸II上的軸向力為零。試：1）在圖上標(biāo)出各軸的轉(zhuǎn)向；2）確定zz4的旋向，并計(jì)算相應(yīng)的斜齒圓柱齒輪螺旋角βII的大?。?）畫出各齒輪的各分力方向。 (16分)解：1）各軸轉(zhuǎn)向如解圖所示。 (2分) 2）為使中間軸II上的軸向力為零，則z 3為右旋斜齒輪，z 4為左旋斜齒輪。(2分)(1分)(1分)由已知條件得： (2分)所以有： ，故。 (2分)3）各分力的方向如圖所示。 (6分)：＝350MPa，m＝9，＝5，現(xiàn)對(duì)用此材料制成的試件進(jìn)行對(duì)稱循環(huán)疲勞試驗(yàn)，依次加載對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力：＝550MPa，循環(huán)次數(shù)n1＝5；＝450 MPa，循環(huán)次數(shù)n2＝2。試：1）計(jì)算該試件在此條件下的安全系數(shù)；2）如再以=400 MPa作用于該試件，求：發(fā)生疲勞破壞時(shí)，的循環(huán)次數(shù)n3(12分)解：1） σca=== (2分)Sca= （2分）2）由疲勞曲線方程： 得： 所以： （2分） （2分） （2分） 根據(jù)Miner法則： 得： 解得： （2分）17．示直齒圓錐齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，已知： Z2=60， Z1= Z3=30，m=4mm,?R=，主動(dòng)輪I轉(zhuǎn)速n1=100r/min,功率P1=2KW,不計(jì)摩擦，試求: 1）各軸所受扭矩（20分）2）齒輪Z2的受力大小及標(biāo)出其方向（6個(gè)力）解：1)求扭矩：2）求齒輪Z2的受力大小及標(biāo)出其方向a) 計(jì)算齒輪2上6個(gè)力的大?。篵) 齒輪2上6個(gè)力的方向和代號(hào)見下圖：18．下圖所示汽缸蓋由Z=10螺栓連接，其內(nèi)徑D1=120mm，汽缸內(nèi)的工作壓力p=5MPa，螺栓的剛度與被連接件剛度關(guān)系4Cb=Cm，要求工作時(shí)單個(gè)螺栓的殘余預(yù)緊力F1等于其工作載荷F，試計(jì)算每個(gè)螺栓的預(yù)緊力Fo和總載荷F2； (10分)解：10個(gè)螺栓所受的軸向總載荷為: 每個(gè)螺栓所受的工作載荷： 殘余預(yù)緊力： 預(yù)緊力： 每個(gè)螺栓所受的總載荷，參數(shù)見表。試求：（11分）（1）哪個(gè)齒輪易點(diǎn)蝕；哪個(gè)齒輪易彎斷？為什么？（2）齒寬系數(shù)Φd為多少？（3）若載荷系數(shù)K=，按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算，齒輪允許傳遞的最大扭矩T1為多少？解：（1）因?yàn)榕鋵?duì)齒輪的σH及σF/，但：[σH]1=500 MPa[σH]2=470 MPa；所以齒輪2易點(diǎn)蝕。 （3分） 所以齒輪1易疲勞折斷。 （3分） （2）齒寬系數(shù)Φd=b/d1=55/3*17= （3）根據(jù)上面的比較結(jié)果，齒輪1易折斷，所以按彎曲強(qiáng)度公式：σF1=2KT1YFa1YSa1/bm2z1≤[σF]1,求得最大扭矩為T1max=390*55*32*17/2***= （3分）20．，若滑動(dòng)率為2%，則實(shí)際傳動(dòng)比是多少？（5分）解：21．已知某一合金鋼的=370MPa，=880MPa , =625MPa。試：1） 按比例繪制此材料試件的簡(jiǎn)化的極限應(yīng)力線圖；2） 設(shè)此試件受 =300MPa，=120MPa的變應(yīng)力作用，用所繪制的極限應(yīng)力線圖求出該試件在r=C的變化規(guī)律情況下的極限應(yīng)力。(12分)解：1）A’點(diǎn)坐標(biāo)為（0，），即（0，370）；D’點(diǎn)坐標(biāo)為（，），即（，）；C點(diǎn)坐標(biāo)為（，0），即（880，0）。材料試件簡(jiǎn)化的極限應(yīng)力線圖如圖所示。 （6分）2）設(shè)材料的工作應(yīng)力點(diǎn)為M，則有 （2分）按r=C的變化規(guī)律，M點(diǎn)對(duì)應(yīng)的極限應(yīng)力曲線上的點(diǎn)為M’，由圖上量得：。因而。 （4分）22．如圖所示，用四個(gè)普通螺栓將一懸臂梁固定在立墻上的兩塊夾板間。已知載荷P=1200N，圖中尺寸a=50mm，L=500mm。鋼板間摩擦系數(shù)f=，防滑系數(shù)Ks=，螺栓的許用拉應(yīng)力[σ]=360MPa，試選擇普通螺栓的直徑d。（13分）附表：普通螺紋公稱直徑（mm）第一直徑系列d56810121620小徑d1解：由解圖可見，將力P移至螺栓組形心，則整個(gè)螺栓組所受的力為P和T=PL，而P使每個(gè)螺栓受力為Fp，T使每個(gè)螺栓受力為FT。 （1分） （2分）由解圖中每一螺栓的力矢量圖可得，螺栓1，2的受力最大。 （3分）所需預(yù)緊力: (2分)螺栓危險(xiǎn)截面的直徑： （2分）查本題附表，可選擇公稱直徑d=12mm的螺栓。 （1分） （2分），已知其所受預(yù)緊力Fo=25000N，工作載荷F=0~18000N，螺栓及被連接件的剛度滿足Cm=5Cb，螺栓公稱直徑d=16mm(d1=)，螺栓的許用應(yīng)力[σ]=200MPa，試求：（12分）（1）螺栓在工作時(shí)受到的最大載荷及最小載荷F2max及F2min；（2）在工作載荷F為多少時(shí)，被連接件接合面之間將出現(xiàn)間隙？（3）螺栓連接在工作時(shí)強(qiáng)度是否足夠？ 解：（1） （4分）（2）則即當(dāng)F=30000N時(shí)，被連接件接合面之間將出現(xiàn)間隙。 （4分）（3） （5分）。螺栓用測(cè)力扳手預(yù)緊,許用安全系數(shù)[S]=2，框架承受徑向載荷Q=40KN，螺栓與被連接件的剛度分別為Cb及Cm，而且設(shè)Cm=4Cb。試求： 1）螺栓的總拉力（） 2）作用在螺栓上的預(yù)緊力為多少？ 3）該螺栓連接的強(qiáng)度是否滿足？（注：，d1=）（8分）解:1） 螺栓總拉力F2=F+F1∵F=Q/Z=40000/2=20000N， F1==12000N∴F2=20000+12000=32000N2） 作用在螺栓上的預(yù)緊力為：3） , ∴σca＜[σ]，即螺栓連接的強(qiáng)度滿足要求。