2）齿轮Z2的受力大小及标出其方向（6个力） 解：1)求扭矩： p2I轴：TI?95500001?9550000?191000N.mm n1100 II轴：T?0(惰轮轴或过桥轮轴）II z1z2z1III轴：?nii?n?n?n??n?n1?100r/min312231311
z2z3z3
p3p?95500001?191000N.mm?p3?p2?p1 TIII?9550000n3n1
2）求齿轮Z2的受力大小及标出其方向 a) 计算齿轮2上6个力的大小：
z60 ?tan??2??2??2?63.435?2z130
??1??2?90?,?2??3?90???1??3?90???2?26.565?
d1?mz1?4?30?120mm ， dm1?(1?0.5?R)d1?102mm
2T12?191000??3745N Ft12?Ft1?dm1102
oo Fr12?Fr2?Fa1?Ft1tan?sin?1?3745?tan20?sin26.565?609.6N F?F?Ftan?cos??3745?tan20o?cos26.565o?1219Na12r1t11 ?T?F?d/2?F?d/2?02t12m2t32m2
?Ft32?Ft12?3745N
oo Fr32?Ft32tan?sin?3?3745?tan20?sin26.565?609.6N F?Ftan?cos??3745?tan20o?cos26.565o?1219Na32t323
b) 齿轮2上6个力的方向和代号见下图：
18．下图所示汽缸盖由Z=10螺栓连接，其内径D1=120mm，汽缸内的工作压力p=5MPa，螺栓的刚度与被连接件刚度关系4Cb=Cm，要求工作时单个螺栓的残余预紧力F1等于其工作载荷F，试计算每个螺栓的预紧力Fo和总载荷F2； (10分)
解：10个螺栓所受的轴向总载荷为:
1122F?p??D?5???120?56548.62N ?414每个螺栓所受的工作载荷：
F 1F????56548.62?5654.862NZ10残余预紧力：F?F?5654.862N
1预紧力：
Fo?F1?CbCm?CF?F1?C?4Cmbb4Cb4F ?F1?F?1.8?5654.862?10178.752N5
每个螺栓所受的总载荷 F?F?F?2?5654.862?11309.724N
21
19.一对标准直齿圆柱齿轮传动，参数见表。试求：（11分） （1）哪个齿轮易点蚀；哪个齿轮易弯断？为什么？ （2）齿宽系数Φd为多少？
（3）若载荷系数K=1.3，按齿根弯曲疲劳强度计算，齿轮允许传递的最大扭矩T1为多少？
解：（1）因为配对齿轮的σH及σF/YFa.YSa的值皆一样，但：[σH]1=500 MPa>[σH]2=470 MPa；
所以齿轮2易点蚀。 （3分）
所以齿轮1易疲劳折断。 （3分） （2）齿宽系数Φd=b/d1=55/3*17=1.08
（3）根据上面的比较结果，齿轮1易折断，所以按弯曲强度公式：
σF1=2K·T1·YFa1·YSa1/b·m2·z1≤[σF]1,求得最大扭矩为 T1max=390*55*32*17/2*1.3*2.97*1.52=279605.3N.mm （3分）
20．已知带传动的理论传动比为4.5，若滑动率为2%，则实际传动比是多少？（5分） 解：
n11dd21i?n???1??dd11?0.02?4.5?4.59 2
21．已知某一合金钢的??1=370MPa，?s=880MPa , ?0=625MPa。试： 1） 按比例绘制此材料试件的简化的?m??a极限应力线图；
2） 设此试件受?max =300MPa，?min=-120MPa的变应力作用，用所绘制的极限应力线图求出该试件在r=C的变化规律情况下的极限应力?r。(12分) 解：1）A’点坐标为（0，??1），即（0，370）；D’点坐标为（
?o?o，），即（312.5，312.5）；22C点坐标为（?S，0），即（880，0）。材料试件简化的极限应力线图如图所示。 （6分）
2）设材料的工作应力点为M，则有
?m??max??min2???min?a?max2300?120?90MPa2 （2分） 300?120??210MPa2?'按r=C的变化规律，M点对应的极限应力曲线上的点为M’，由图上量得：?m?140MPa，
'''??a?140?340?480MPa。 （4分） ?a?340MPa。因而?r??m
22．如图所示，用四个普通螺栓将一悬臂梁固定在立墙上的两块夹板间。已知载荷P=1200N，图中尺寸a=50mm，L=500mm。钢板间摩擦系数f=0.15，防滑系数Ks=1.2，螺栓的许用拉应力[σ]=360MPa，试选择普通螺栓的直径d。（13分）
附表：普通螺纹公称直径（mm） 第一直径系列d 小径d1 5 4.134 6 4.917 8 6.647 10 8.376 12 10.10 16 20 13.835 17.29
解：由解图可见，将力P移至螺栓组形心，则整个螺栓组所受的力为P和T=PL，而P使每个螺栓受力为Fp，T使每个螺栓受力为FT。
FP?P1200??300N （1分） 442FT?T?a??a?4??????2??2?2?PL22a?1200?50022?50?30002N （2分）
由解图中每一螺栓的力矢量图可得，螺栓1，2的受力最大。
22F1?F2?FP?FT?2FPFTcos135??3002?(30002)?2?300?30002?22（3分） ?4459.82N
2所需预紧力:F0?KsF11.2?4459.82??17839.28N (2分) fi0.15?24?1.3F0?4?1.3?17839.28?9.059mm （2分）
??360螺栓危险截面的直径：d1?????查本题附表，可选择公称直径d=12mm的螺栓。 （1分）
（2分）
23.某一受变载荷的紧螺栓连接，已知其所受预紧力Fo=25000N，工作载荷F=0~18000N，螺栓及被连接件的刚度满足Cm=5Cb，螺栓公称直径d=16mm(d1=13.835mm)，螺栓的许用应力[σ]=200MPa，试求：（12分）
（1）螺栓在工作时受到的最大载荷及最小载荷F2max及F2min； （2）在工作载荷F为多少时，被连接件接合面之间将出现间隙？ （3）螺栓连接在工作时强度是否足够？ 解：（1）
F2max?Fo?CbCbF?25000??18000Cb?CmCb?5Cb （4分）
?28000NF2min?Fo?25000N（2）
令 F1?F0-则FCm5CbF?25000-F?0
Cb?CmCb?5Cb6??25000?30000N 5即当F=30000N时，被连接件接合面之间将出现间隙。 （4分） （3）
?ca?4?1.3F2max2?d1?4?1.3?28000??13.8352?242.13MPa
? ?ca?[?]?200Mpa , ?强度不满足。 （5分）
24.图示框架用两个M20的普通螺栓固定在厂房的钢梁上。螺栓用测力扳手预紧,许用安全系数[S]=2，框架承受径向载荷Q=40KN，螺栓与被连接件的刚度分别为Cb及Cm，而且设Cm=4Cb。试求：
1）螺栓的总拉力（取残余预紧力为工作拉力的0.6倍） 2）作用在螺栓上的预紧力为多少？
3）该螺栓连接的强度是否满足？（注：螺栓性能级别为5.8，d1=17.294mm）（8分） 解:1） 螺栓总拉力F2=F+F1
∵F=Q/Z=40000/2=20000N， F1=0.6F=12000N ∴F2=20000+12000=32000N 2） 作用在螺栓上的预紧力为：
F0?F2?CbCb?F?32000??20000?28000N
Cm?Cb(4?1)Cb4?1.3F24?1.3?32000??177.098MPa, 22??d1??17.294?500?0.8?200MPa∴σ
2ca
3） ??ca??????s?s?
＜[σ]，即螺栓连接的强度满足要求。