西南科技大学
《机械设计》习题库
四、计算题
1、图示，螺栓刚度为c1，被联接件刚度为c2，已知c2＝8c1，预紧力F＇＝1000N，轴向工作载荷F＝1100N。 试求；
⑴螺栓所受的总拉力F0；
⑵被联接件中的剩余预紧力F” 。
FF＇F＇F
【要点：受轴向工作载荷作用的紧螺栓联接 F0?F'?c1F c1?c2c2F 或者F0=F+F”→F”】 c1?c2F\?F'?
2、图示，为一对正安装的圆锥滚子轴承。已知：作用在轴上的外载荷为M=450kN·mm，FR=3000N，
FA=1000N，方向如图所示。
试求：⑴在插图二上，标出两轴承所受的派生轴向力S1 和S 2的方向；
⑵求出派生轴向力S1 和S 2的大小； ⑶计算轴承所受的实际轴向力A1和A2。
（提示：派生轴向力S与轴承所受的径向支反力R的关系为：S =0.25R）
12S1S2 题4-2图答案 【要点：⑴ S的方向图示：由轴承外圈的厚边指向薄边。 ⑵ 计算轴承支反力：R1＝(300FR + M)/900 ；R2＝FR－R1
计算派生轴向力：S1＝S2＝0.25R1＝375N ⑶ 判断压紧端和放松端，确定轴承所受的实际轴向力】 西南科技大学 《机械设计》习题库
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3、夹紧联接如插图一所示，已知夹紧联接柄承受载荷Q＝600N，螺栓个数Z＝2，联接柄长度L＝300mm，
轴直径d＝60mm，夹紧结合面摩擦系数f＝0.15，螺栓的许用拉应力[σ]＝58.97MPa。 试求； ⑴计算所需要的预紧力F’
⑵确定螺栓的直径
（提示：“粗牙普通螺纹基本尺寸”见表）
表 粗牙普通螺纹基本尺寸
（GB196-81） mm 公称直径d 粗牙 要点：⑴所需要的预紧力F’ ∵防止滑动条件：2?2?QdL
第1系列 螺距P 中径d2 小径d1 10 12 16 20 24
1.5 9.026 8.376 dfF??KfQL【—— 两个螺栓，2'1.75 10.863 10.106 2 14.701 13.835 两面夹紧】； kf＝1.1～1.3，取kf＝1.1； ∴F?kfQL2fd 2．5 18.376 17.294 3 22.051 20.752 4?1.3F'⑵确定螺栓的直径：∵d1?；∴查表选螺栓规格 。 ?[?]4、如图所示,某轴用一对反装的7211AC轴承所支承,已知作用在轴上的径向外载荷FR=3000N, 作用在轴上的轴向外载荷FA=500N,方向如图所示。载荷系数fp=1.2。 试求:
⑴安装轴承处的轴颈直径是多少？
⑵标出两轴承各自的派生轴向力S1、S2的方向。 ⑶计算出两轴承各自的派生轴向力S1、S2的大小。 ⑷计算出两轴承所受的实际轴向力A1、A2的大小。 ⑸两轴承各自所受的当量动负荷P1、P2的大小。
提示：派生轴向力S与轴承所受的径向支反力R的关系为：S=0.7R； e=0.7；当A/R≤e 时，X=1，Y=0；当A/R＞e时，X=0.41,Y=0.87。 当量动负荷计算公式为：P=fp(XR+YA)
①FRL3FA②L
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【要点：同题2】 5、图示，滑动轴承由四个对称布置的普通螺栓与机座相联，轴承承受的工作载荷为P，载荷方向如图中所示。已知：螺栓、机座和轴承刚度相同，每个螺栓的预紧力均为 500N，若要求工作后接合面间不能出现间隙，试计算：轴承所能承受的最大极限工作载荷Plim为多少？
要点：1.受轴向工作载荷作用的紧螺栓联接； 2.令每个螺栓所受残余预紧力为零，工作拉力F =Plim/4 F\?F'?c2c2pF?F'??lim?0→Plim c1?c2c1?c24
6、图示，为一对反安装的70000AC型角接触球轴承。已知：作用在轴上的径向外载荷FR=200N。轴向外载荷FA=100N，方向如图所示。试求：
（1）在插图二上，标出两轴承所受的派生轴向力S1 和S 2的方向，并求出其大小。 （2）计算轴承所受的实际轴向力A1和A2。
（提示：派生轴向力S与轴承所受的径向支反力R的关系为：S =0.7R）
【要点：同题2；关键是支反力的计算】
7、一带式运输机用普通V带传动，已知传递功率P=7KW，转速n1=1440r/min，工况系数KA=1.1，试选择普通V带的型号。
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计算功率 PC（KW）
【要点：根据PC=KAP和 n1查图确定V带型号。】 8、一带式制动器如插图示。制动杆通过两颗M12的普通螺栓1和2达到增长目的。已知：带
与鼓轮间的摩擦系数f1=0.28，鼓轮直径D=300mm，其它相关尺寸图示，带允许的最大拉力F=800N，接长制动杆结合面间的摩擦系数f2=0.16，联接的可靠性系数Kf=1.1，螺栓的许用应力[σ]=184MPa。 试求：
（1）带的a侧和b侧中，哪侧是紧边，哪侧是松边？ （2）紧边允许的最大拉力F1=？此时松边拉力F2=？拉力差Fmax =？（提示：e0.28π≈2.5）
（3）允许的最大制动力Pmax=？允许的最大制动力矩
Tmax =？
（4）判断出螺栓1和螺栓2哪个是危险螺栓？危险螺栓受力多少？ （5）工作前每个螺栓应该施加多大的预紧力F'？
（6）校核该螺栓是否满足强度要求。（提示：“粗牙普通螺纹基本尺寸”见表）
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表 粗牙普通螺纹基本尺寸（GB196-81） mm
公称直径D、d 第一系列 4 5 6 8 10 12 16 20 24 30 3 27 3.5 25.051 27.727 23.752 26.211 22 14 18 2.5 4.5 第二系列 螺距P 0.7 (0.75) 0.8 1 1.25 1.5 1.75 2 2 粗牙 中径D2、d2 3.545 4.013 4.480 5.350 7.188 9.026 10.863 14.701 12.701 16.376 18.376 20.376 22.051 小径D1、d1 3.242 3.688 4.134 4.917 6.647 8.376 10.106 13.835 11.835 15.294 17.294 19.294 20.752 注：1、优先选用第一系列，其次是第二系列，第三系列（表中未列出出）尽可能不用。 要点：1.带传动的计算；2.紧螺栓联接计算。 1.带传动的计算：⑴带的进入端为紧边，出来端为松边。制动时，带的a侧为紧边，b侧为松边。 ⑵带允许最大拉力为紧边拉力， F1= 800N；松边拉力 F2＝F1/efα 工作拉力为拉力差 Fmax＝F1－F2 ⑶制动时允许的最大制动力Pmax 与F1的关系：Pmax? 制动时允许的最大制动力矩Tmax ：Tmax= FmaxD/2 2.紧螺栓联接计算 ⑴螺栓组受力分析： 取隔离体图示，计算螺栓1、2所受的横向载荷F1和F2，比较其大小：结果F1＞F2。 ⑵防滑条件: Ff2?Kf?F1 →F’ '300F1； 500?300 5.2?F'd1?⑶防拉断时，螺栓小径应满足： ，查插表一确定M12的螺栓是否安全。 ?[?]
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