機械設計基礎習題范例

1、說明本習題范例包括本課程學習期間應完成的全部設計性的課外習題，提供了這些習題訓練的重點、分析解決問題的一些思考、大致的設計步驟（數(shù)據(jù)由同學們根據(jù)自己的設計確定）。此外，還提供了一些重要章節(jié)的典型的思考題，期望在學時較少的情況下，對同學們掌握本課程的知識、提高分析解決問題的能力有所幫助。如果其中存在任何不足或謬誤之處，請同學們一定將意見反饋給老師我，在此先行謝過！題2.2鋼制扳手的手柄用兩個螺栓聯(lián)接如圖所示。已知扳緊力P＝200N。試設計

2、此螺栓聯(lián)接（要求采用普通螺栓和鉸制孔用螺栓兩種方案，并分析比較結果）。評價要點評價要點正確的受力分析；正確確定螺栓尺寸；擠壓高度的正確確定；若能提出從受力角度的改進意見則應加分（具求異思維）。解答參考解答參考①螺栓處承受的工作載荷設螺栓處承受的工作載荷分別為F1、F2，分別對點1、2取矩，有：Pl1＝F2l2→F2＝8P＝1600NP(l1l2)＝F1l2→F1＝9P＝1800N由于螺栓1處工作載荷較大，設計應以1處的載荷為準。②采用普

3、通螺栓取可靠性系數(shù)Kf＝1.2，由表2.7取摩擦系數(shù)?＝0.15，根據(jù)靜力平衡條件可得F‘＝KfF1?＝14400N擬用4.6級的螺栓，為便于裝配，考慮不嚴格控制預緊力，暫定安全系數(shù)[S]=3，則許用應力為[??]＝2403＝80MPa。依強度條件可得：＝17.26mm][3.141??Fd??查手冊可知，取M20合理。對照表2.4，初定[S]＝3是適當?shù)?。③采用鉸制孔用螺栓螺栓仍然用4.6級，被聯(lián)接件材料與螺栓相同，由表2.6有：[?

4、?]＝?s2.5＝96MPa，[?p]＝?s1.25＝192MPa。根據(jù)剪切強度條件可得：料為ZG200400，其最小屈服極限?b2min＝200MPa，取鑄鐵安全系數(shù)[S]＝2.5，鋼的安全系數(shù)[S]＝1.25，則許用擠壓應力為[?p1]＝3302.5＝132MPa[?p2]＝2001.25＝160MPa因[?p1]＜[?p2]，故取許用擠壓應力[?p]＝[?p1]＝132MPa。由下側不壓潰條件?p1＋?p2≤[?p]可得：F‘≤＝

5、987595N14)465.0132(FA???綜合上述情況有6082.5≤F‘≤987595，最終取F‘＝8000N。3螺栓強度計算上部螺栓受力最大，最大工作載荷為Fmax＝F1＋F2＝1082.5＋1830＝2912.5N因工作載荷與預緊力相比很小，故可以不考慮相對剛度問題，直接取螺栓總拉力F0＝F‘＋Fmax＝10912.5N?？紤]螺栓采用4.6級，擰緊時控制預緊力，取安全系數(shù)[S]＝1.5，則許用應力[??]＝160MPa，于是

6、有：d1≥＝10.62mm，查手冊取M12的螺栓可矣。][2.50??F題2.9圖示為剛性聯(lián)軸器的螺栓組聯(lián)接。已知4個M16的鉸制孔用螺栓均布在直徑為155mm的圓周上，螺栓的性能級別為4.6級；聯(lián)軸器傳遞轉矩T＝1500Nm，聯(lián)軸器為鋼制。試校核螺栓的強度并確定螺栓的長度。評價要點評價要點正確、合理的受力分析；螺栓尺寸的確定；擠壓高度的確定。解答參考解答參考每個螺栓處的橫向剪切力為＝4838.7NDzTF2?4.6級螺栓的屈服極限為?