【正文】 生相對(duì)滑動(dòng)，即接縫面間的摩擦阻力應(yīng)大于或等于H （8FV）f=H18. 圖示為一固定在磚墻上的托架。在傾覆力矩M的作用下，若M沿順時(shí)針方向時(shí)，則ZZ軸左側(cè)的螺栓受到軸向加載作用，而右側(cè)螺栓所受載荷減小，并且距ZZ軸越遠(yuǎn)影響越大，因此可以判明ZZ軸左側(cè)11行的螺栓受力最大（圖d），應(yīng)對(duì)它進(jìn)行強(qiáng)度校核。 H=Rcosθ V=Rsinθ 根據(jù)力的平移定理，將V力平移至接縫面中心O，并加上力矩MV，如圖b所示，則得接縫面的載荷為 軸向力（使接縫面分離）V=Rsinθ 傾覆力矩（使接縫面繞ZZ軸旋轉(zhuǎn)）MV=Vl 同理，將H力平移到中心O，并加上力矩MH，如圖c所示，則得載荷為 橫向力（使接縫面滑移）H=Rcosθ 傾覆力矩（使接縫面繞ZZ軸旋轉(zhuǎn)）MH=Hh 根據(jù)力、力矩的疊加原理，聯(lián)接的受力情況為 傾覆力矩 M=MH+MV=HhVl 橫向力 V=Rsinθ 軸向力 H=Rcosθ （2）螺栓的受力情況 對(duì)于螺栓組來說，各個(gè)螺栓在擰緊后都受有預(yù)緊力的作用。求得最大合力的大小為 Fmax = F1 = F2 = kN （2）螺栓1和2承受最大的剪切載荷，由國(guó)標(biāo)中查得d1=17mm，螺栓桿剪切的危險(xiǎn)截面面積是 所以剪應(yīng)力為 （3）由于鋼板與螺栓的接觸長(zhǎng)度比較小，所以最大擠壓應(yīng)力將發(fā)生在螺栓桿與鋼板的孔壁之間，其擠壓面積是 所以擠壓應(yīng)力是 題16圖題解16圖17. 圖示的底板螺栓組聯(lián)接，受外力R的作用。 解：（1）應(yīng)用力的平移原理，將力P向接縫面中心O簡(jiǎn)化，由題解圖可見螺栓組接縫面受： 向下的滑移載荷 P=16kN 繞中心O旋轉(zhuǎn)的扭矩 T=16425=6800Nm 由于滑移載荷P的作用，各螺栓要承受的垂直剪切載荷為 V=P/4=16/4=4kN 因扭矩T的作用，各螺栓所受的剪切載荷R，而Rmax為 由圖可見。在此例中，盡管外載荷比預(yù)緊力大，但被聯(lián)接件仍然處于被壓縮狀態(tài)，它們之間沒有分離。這個(gè)值是不太大的。 解：螺栓中的總拉力為 聯(lián)接件中的殘余預(yù)緊力為 由此可見螺栓所承受的總拉力F0比它所受的預(yù)緊力大。 題13圖 題15圖14. 上題圖示的氣缸蓋聯(lián)接中，已知：工作壓力在0到2N/mm2之間變化，氣缸內(nèi)徑D=500mm，螺栓數(shù)目為20，用銅皮石棉墊片密封，試確定螺栓直徑。為保證氣密性要求，螺栓間距不得大于150mm。12. 圖示螺栓聯(lián)接中采用兩個(gè)M20的螺栓，其許用拉應(yīng)力為[σ]=160Mpa，被聯(lián)接件結(jié)合面間的摩擦系數(shù)f=，若考慮摩擦傳力的可靠系數(shù)kf=,試計(jì)算該聯(lián)接允許傳遞的靜載荷Q。（提示：注意兩種結(jié)構(gòu)的失效形式有什么不同） 題10圖11. 上題圖a所示的夾緊聯(lián)接柄承受載荷Q = 600N，螺栓個(gè)數(shù)z=2，聯(lián)接柄長(zhǎng)度L=300mm，軸直徑dB=60mm，夾緊結(jié)合面摩擦系數(shù)f = ，試確定聯(lián)接螺栓的直徑。（2）若被聯(lián)接件不出現(xiàn)縫隙，最大工作載荷是多少？7. 雙頭矩形螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其外徑d=90mm，中徑d2=81mm，螺距P=18mm，螺紋的摩擦系數(shù)f=，試求其效率并判斷是否自鎖？8. 有一受軸向變載荷作用的緊螺栓聯(lián)接，預(yù)緊力=4000N，軸向工作載荷在0 ~ 4000N之間變化，假設(shè)螺栓與被聯(lián)接件剛度相等，試計(jì)算： （1）螺栓所受最大和最小載荷是多少？ （2）被聯(lián)接件間的壓緊力最大和最小值是多少？9. 圖示汽缸內(nèi)徑D=500mm，蒸汽壓力F=0 ~ ，在法蘭上安裝有12個(gè)螺栓，試確定單個(gè)螺栓所受的最大軸向拉力與最小軸向拉力。（螺栓[σ]=120Mpa）5. 試找出圖示螺紋聯(lián)接中的錯(cuò)誤，并就圖改正。取螺栓材料的屈服極限σS=600Mpa，取剪切安全系數(shù)nτ=） 題3圖 題6圖3. 一薄板用兩個(gè)M10的普通螺栓聯(lián)接在厚機(jī)架上，尺寸如圖示，已知薄板上受力P=600N，板間摩擦系數(shù)f=，防滑系數(shù)Kf=，螺栓許用應(yīng)力[σ]=108Mpa，螺栓螺紋小徑d1=，試校核該螺栓聯(lián)接是否安全可靠。（寫出結(jié)果式即可）題1圖 題2圖2. 圖示支承桿用三個(gè)M12鉸制孔螺栓聯(lián)接在機(jī)架上，鉸孔直徑d0=13mm，如螺桿與孔壁的擠壓強(qiáng)度足夠，試求作用于該懸臂梁的最大作用力P。13. 常用螺紋按牙形分為哪幾種？各有何特點(diǎn)？主要用途怎樣？14. 三角形螺紋分為哪兩種？它們有什么特點(diǎn)？15. 為什么螺母的螺紋圈數(shù)不宜大于10？16. 擰緊螺母及松退螺母時(shí)的效率如何計(jì)算？效率隨哪些因素而變化？17. 螺紋聯(lián)接松脫的原因是什么？按防松原理防松的方法可分為幾類？具體的防松方法和裝置各有哪些？18. 螺栓的主要失效形式有哪些？19. 提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施有哪些？20. 推導(dǎo)圖示受扭矩作用的螺栓組聯(lián)接的螺栓受力計(jì)算式：(a)當(dāng)用受拉螺栓時(shí)；(b)當(dāng)用鉸制孔用受剪螺栓時(shí)。9. 舉兩種常用螺紋聯(lián)接的類型，并分別說明應(yīng)用場(chǎng)合？10. 螺紋有哪些主要參數(shù)？各參數(shù)間有何關(guān)系？11. 螺距與導(dǎo)程有什么不同？?jī)烧哂惺裁搓P(guān)系？請(qǐng)用圖表示出三頭右旋螺紋，并注明導(dǎo)程及螺距。4. 簡(jiǎn)述提高螺紋聯(lián)接強(qiáng)度的四種措施。13. 計(jì)算螺栓抗拉強(qiáng)度時(shí)用 直徑，分析螺紋的受力時(shí)用 直徑。11. 受剪鉸制孔螺栓在橫向剪力作用下，螺栓桿和孔壁間可能發(fā)生 和螺栓被 等失效形式。（1）兩個(gè)均為左旋 （2）兩個(gè)均為右旋（3）螺紋1為左旋，螺紋2為右旋 （4）螺紋1為右旋，螺紋2為左旋題8圖9. 受軸向變載荷的緊螺栓聯(lián)接，在工作載荷F和殘余預(yù)緊力不變的情況下，要提高螺栓的疲勞強(qiáng)度，可以減小 剛度及增大 剛度。（1）螺紋上的應(yīng)力集中 （2）螺栓桿橫截面上的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力（3）載荷沿螺紋圈分布的不均勻性7. 在軸向力作用時(shí)，用預(yù)緊力來保證螺栓聯(lián)接的接縫不張開，此預(yù)緊力 。（1）工作載荷 （2）預(yù)緊力（3）預(yù)緊力+工作載荷 （4）工作載荷+殘余預(yù)緊力5. 設(shè)計(jì)螺栓組時(shí)常把螺栓布置成軸對(duì)稱的均勻的幾何形狀，這主要是為了 。 （1）不致?lián)p傷螺栓頭和螺母 （2）增大接觸面積，不易松脫 （3）防止產(chǎn)生附加偏心載荷 （4）便于裝配3. 受橫向外載荷作用的緊螺栓聯(lián)接，螺栓中所受軸向的載荷F0等于 。第4章 摩擦、磨損、潤(rùn)滑思考題1. 摩擦狀態(tài)有哪幾種？各有何特點(diǎn)？2. 按破壞機(jī)理分，磨損的基本類型有哪四種？各有何特點(diǎn)？如何防止這些類型的磨損發(fā)生？3. 潤(rùn)滑劑的作用是什么？常用潤(rùn)滑劑有哪幾種？4. 潤(rùn)滑油的主要性能指標(biāo)是什么？潤(rùn)滑脂的主要性能指標(biāo)是什么？第6章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動(dòng)一、 填空與選擇題1. 受橫向轉(zhuǎn)矩的螺栓組采用鉸制孔時(shí)，每個(gè)螺栓所受的載荷是 。試確定安全系數(shù)S。軸的材料為碳鋼，已知機(jī)械性能：。圖中F0是載荷的最大值，與上題中的穩(wěn)定載荷值相等。其他所有條件都不變。6. 上題中，如軸在每一小時(shí)內(nèi)的工作情況系按圖示的載荷圖譜作周期性的重復(fù)變動(dòng)。材料的疲勞曲線指數(shù)m=9，應(yīng)力循環(huán)基數(shù)N0=107。要求使用壽命10年。計(jì)算時(shí)按無限壽命考慮，忽略剪力的作用。已知：軸的材料為碳鋼，；危險(xiǎn)截面ⅠⅠ、ⅡⅡ上的有效應(yīng)力集中系數(shù)，尺寸系數(shù)，表面質(zhì)量系數(shù)。試畫出極限應(yīng)力圖，并用作圖和計(jì)算兩種方法，確定安全系數(shù)S。危險(xiǎn)截面上的有效應(yīng)力集中系數(shù)，尺寸系數(shù)，表面質(zhì)量系數(shù)，等效系數(shù)。題2圖 題2附圖3. 上題中，如載荷F在30~90kN之間作周期性的波動(dòng)。該板的三個(gè)截面上分別有的圓孔、R10mm的半圓缺口、R10mm的圓角。二、分析與計(jì)算題1. 圖示一等截面轉(zhuǎn)軸，軸徑d=45mm，其上作用有軸向拉力FA=2000N，F(xiàn)r=6000N，試求軸危險(xiǎn)剖面上循環(huán)變應(yīng)力的σmax 、σmin 、σa 、σm和應(yīng)力循環(huán)特性r各是多少？題1圖2. 厚為10mm的高強(qiáng)度碳鋼件受有拉力F=60kN。4. 試簡(jiǎn)述某材料的極限應(yīng)力圖與該材料零件的極限應(yīng)力圖的區(qū)別。題1圖2. 試給出變應(yīng)力中①平均應(yīng)力σm， ②應(yīng)力幅σa ，③循環(huán)特性r的定義式。試校核凸輪與滾子的表面接觸強(qiáng)度。當(dāng)壓力角α達(dá)到最大值αmax=250時(shí)，相應(yīng)的凸輪輪廓在接觸點(diǎn)上的曲率半徑為R=75mm。靜載荷是否一定產(chǎn)生靜應(yīng)力？變載荷是否一定產(chǎn)生變應(yīng)力？2. 什么是變應(yīng)力的循環(huán)特性r？對(duì)于靜應(yīng)力、脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力和對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力，其r值各等于多少？3. 在一定的循環(huán)特性r下工作的金屬試件，其應(yīng)力循環(huán)次數(shù)與疲勞極限之間有怎樣的內(nèi)在聯(lián)系？怎樣區(qū)分試件的無限工作壽命和有限工作壽命？怎樣計(jì)算在有限壽命下工作的試件的疲勞極限？4. 兩個(gè)曲面形狀的金屬零件相互壓緊，其表面接觸應(yīng)力的大小由哪些因素確定？如果這兩個(gè)零件的材料、尺寸都不同，其相互接觸的各點(diǎn)上彼此的接觸應(yīng)力值是否相等？三、計(jì)算題1. 圖示為對(duì)心直動(dòng)滾子從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)。5. 零件的實(shí)際載荷與計(jì)算載荷的差異對(duì)零件的強(qiáng)度影響，將在 中考慮。3. 零件的計(jì)算載荷與名義載荷的關(guān)系是 。第1章　 機(jī)械設(shè)計(jì)概論思考題1. 什么是部件？什么是零件？什么是構(gòu)件？什么是通用零件？什么是專用零件？機(jī)械設(shè)計(jì)課程研究的是哪類零件？從哪幾個(gè)方面來研究這類零件？2. 機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)滿足哪些基本要求？機(jī)械零件設(shè)計(jì)應(yīng)滿足哪些基本要求？3. 機(jī)械設(shè)計(jì)的一般步驟是怎樣的？第2章 機(jī)械零件的工作能力和計(jì)算準(zhǔn)則一、 填空題1. 在壓力作用下，以點(diǎn)、線相接觸的兩物體在接觸處產(chǎn)生的應(yīng)力稱為 應(yīng)力。2. 零件在變應(yīng)力作用下的強(qiáng)度計(jì)算屬于 強(qiáng)度計(jì)算，它不同于靜強(qiáng)度計(jì)算。4. 零件的名義載荷是指 載荷。二、簡(jiǎn)答與思考題1. 解釋下列名詞：靜載荷、變載荷、穩(wěn)定循環(huán)變載荷、動(dòng)載荷、工作載荷、額定載荷、計(jì)算載荷、靜應(yīng)力、變應(yīng)力、疲勞及疲勞極限。從動(dòng)件頂端承受壓力F=12kN。已知：滾子半徑r=15mm，凸輪與滾子的寬度b=20mm；兩者材料的彈性模量和泊松比均為E=105Mpa和μ=；許用接觸應(yīng)力[σ]H=1500Mpa。題1圖第3章 機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度一、 簡(jiǎn)答題1. 已知某零件的簡(jiǎn)化極限應(yīng)力圖及其危險(xiǎn)剖面上的σm、σa工作應(yīng)力點(diǎn)M（σm，σa），如圖示，當(dāng)其應(yīng)力變化規(guī)律按σm=C（常數(shù)）變化時(shí)，在圖中找出相應(yīng)的極限應(yīng)力點(diǎn)，并計(jì)算其安全系數(shù)。3. 分別在題1圖中畫出變應(yīng)力中循環(huán)特性r=r=0兩種變應(yīng)力下的應(yīng)力變化規(guī)律，并標(biāo)出 σmax 、σmin 、σa 和σm。5. 已知零件材料的σσ0、σS以及零件某處的綜合影響系數(shù)（kσ）D，試給出該零件的簡(jiǎn)化極限應(yīng)力圖（σmσa圖），并說明繪圖過程。板的平面尺寸如圖所示。試分別計(jì)算這三個(gè)截面上的最大應(yīng)力。材料改為合金鋼，其機(jī)械性質(zhì)：。按無限壽命考慮。4. 火車車輪輪對(duì)軸的尺寸及受力情況如圖所示。試確定軸的安全系數(shù)S。題4圖5. 上題中，已知：軸的轉(zhuǎn)速n=15r/min，載荷穩(wěn)定不變。每年工作300天，每天累計(jì)工作2小時(shí)。試按有限壽命計(jì)算：①軸的壽命系數(shù)kN；②軸的安全系數(shù)S。要求使用的天數(shù)不變，但每天工作8小時(shí)。試確定：①壽命系數(shù)kN；②安全系數(shù)S。題6圖7. 實(shí)心轉(zhuǎn)軸的危險(xiǎn)截面上受有周期性波動(dòng)的載荷：彎矩M=50—；扭矩T=0—。若截面直徑d=25mm，有效應(yīng)力集中系數(shù)，尺寸系數(shù)，表面質(zhì)量系數(shù)，等效系數(shù)。計(jì)算時(shí)可按無限壽命考慮，忽略剪力的作用。 （1）相等的 （2）與到幾何中心距離成正比 （3）與到幾何中心距離成反比 （3）都不等2. 在螺栓聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，被聯(lián)接件與螺母和螺栓頭接觸表面處需要加工，這是為了 。 （1） （2） （3） 4. 在受軸向載荷的緊螺栓強(qiáng)度計(jì)算公式（）中，F(xiàn)0為 。 （1）美觀 （2）受力最小 （3）聯(lián)接方便 （4）結(jié)合面受力較均勻6. 在確定緊螺栓聯(lián)接的計(jì)算載荷時(shí)，預(yù)緊力比一般值提高30%，這是為了 因素。