機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題范例

1、說(shuō)明本習(xí)題范例包括本課程學(xué)習(xí)期間應(yīng)完成的全部設(shè)計(jì)性的課外習(xí)題，提供了這些習(xí)題訓(xùn)練的重點(diǎn)、分析解決問題的一些思考、大致的設(shè)計(jì)步驟（數(shù)據(jù)由同學(xué)們根據(jù)自己的設(shè)計(jì)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(xué)時(shí)較少的情況下，對(duì)同學(xué)們掌握本課程的知識(shí)、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(qǐng)同學(xué)們一定將意見反饋給老師我，在此先行謝過(guò)！題2.2鋼制扳手的手柄用兩個(gè)螺栓聯(lián)接如圖所示。已知扳緊力P＝200N。試設(shè)計(jì)

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(jié)果）。評(píng)價(jià)要點(diǎn)評(píng)價(jià)要點(diǎn)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(jìn)意見則應(yīng)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(shè)螺栓處承受的工作載荷分別為F1、F2，分別對(duì)點(diǎn)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(shè)計(jì)應(yīng)以1處的載荷為準(zhǔn)。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(jí)的螺栓，為便于裝配，考慮不嚴(yán)格控制預(yù)緊力，暫定安全系數(shù)[S]=3，則許用應(yīng)力為[??]＝2403＝80MPa。依強(qiáng)度條件可得：＝17.26mm][3.141??Fd??查手冊(cè)可知，取M20合理。對(duì)照表2.4，初定[S]＝3是適當(dāng)?shù)?。③采用鉸制孔用螺栓螺栓仍然用4.6級(jí)，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(qiáng)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(yīng)力為[?p1]＝3302.5＝132MPa[?p2]＝2001.25＝160MPa因[?p1]＜[?p2]，故取許用擠壓應(yīng)力[?p]＝[?p1]＝132MPa。由下側(cè)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(qiáng)度計(jì)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(yù)緊力相比很小，故可以不考慮相對(duì)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(jí)，擰緊時(shí)控制預(yù)緊力，取安全系數(shù)[S]＝1.5，則許用應(yīng)力[??]＝160MPa，于是

6、有：d1≥＝10.62mm，查手冊(cè)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(gè)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(jí)別為4.6級(jí)；聯(lián)軸器傳遞轉(zhuǎn)矩T＝1500Nm，聯(lián)軸器為鋼制。試校核螺栓的強(qiáng)度并確定螺栓的長(zhǎng)度。評(píng)價(jià)要點(diǎn)評(píng)價(jià)要點(diǎn)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(gè)螺栓處的橫向剪切力為＝4838.7NDzTF2?4.6級(jí)螺栓的屈服極限為?