机械设计基础习题集及参考答案
13、 销联接只能用于固定联接件间的相对位置,不能用来传递载荷。 ( ) 14、 花键联接中,花键的尺寸按所在轴径根据标准选择。 ( ) 15、 采用过盈联接的轴与毂,即使载荷很大或有严重冲击,也不能与键配合使用。 ( ) 二、单项选择题
1、 用于联接的螺纹牙型为三角形,这就是因为( )。
A 压根强度高,自锁性能好 B 传动效率高 C 防振性能好 D 自锁性能差
2、 螺纹的牙型角为?,螺纹中的摩擦角为?,当量摩擦角为?v,螺纹升角伟为?,则螺纹的自锁条件为( )。
A
??? B ??? C ???v D ???v
3、 用于薄壁零件联接的螺纹,应采用( )。
A 三角形细牙螺纹 B 梯形螺纹
C 锯齿形螺纹 D 多线的三角形粗牙螺纹 4、 在受预紧力的紧螺栓连接中,螺栓危险截面的应力状态为( )。
A 纯扭剪 B 简单拉伸 C 弯扭组合 D 拉扭组合 5、 当铰制孔用螺栓组联接承受横向载荷时,该螺栓组中的螺栓( )。
A 必受剪切力作用 B 必受拉力作用
C 同时受到剪切与拉伸 D 即可能受剪切,也可能受挤压作用 6、 在受轴向变载荷作用的紧螺栓联接中,为提高螺栓的疲劳强度,可采用的措施就是( )。
A 增大螺栓刚度,减小被联接件刚度 B 减小螺栓刚度,增大被联接件刚度 C 增大螺栓刚度,增大被联接件刚度 D减小螺栓刚度,减小被联接件刚度
7、 计算紧螺栓联接时的拉伸强度时,考虑到拉伸与扭转的复合作用,应将拉伸载荷增加到原来的( )倍。
A 1、1 B 1、25 C 1、3 D 1、4 8、 在螺栓联接中,有时在一个螺栓上采用双螺母,其目的就是( )。
A 提高强度 B 提高刚度 C 防松 D 减小每圈螺纹牙上的受力 9、 在同一螺栓组中,螺栓的材料、直径与长度均应相同,这就是为了( )。
A 受力均匀 B便于装配 C 外形美观 D 降低成本 10、 预紧力为Qp的单个紧螺栓联接,受到轴向工作载荷F作用后,螺栓受到的总拉力Q( )QpA 大于 B 等于 C小于 D 大于或等于 11、 若要提高受轴向变载荷作用的紧螺栓的疲劳强度,可采用( )。
A 在被联接件间加橡胶垫片 B 增大螺栓长度 C 采用精制螺栓 D 加防松装置
12、 在螺栓联接设计中,若被联接件为铸件,则有时在螺栓孔处制作沉头座孔或凸台,其目的就是( )。
A 避免螺栓受附加弯曲应力作用 B 便于安装
C 为安装防松装置 D 为避免螺栓受拉力过大
13、 有一单个紧螺栓联接,要求被联接件接合面不分离。已知螺栓与被联接件的刚度相同,螺栓的预紧力为Qp,当对联接施加轴向载荷,使螺栓的轴向工作载荷F与预紧力Qp相等时,则( )。 A 被联接件发生分离,联接失效 B 被联接件即将发生分离,联接不可靠 C 联接可靠,但不能在继续加载 D 联接可靠,只要螺栓强度够,可继续加载 14、 普通平键的剖面尺寸b?h通常根据( )从标准中选取。
A 传递的转矩 B 传递的功率 C 轮毂的长度 D 轴的直径 15、 普通平键联接工作时,键的主要失效形式为( )。
A 键受剪切破坏 B 键侧面受挤压破坏 C 剪切与挤压同时产生 D 磨损与键被剪断 16、 采用两个普通平键时,为使轴与轮毂对中良好,两键通常布置成( )。
A 相隔180° B 相隔120°~130° C 相隔90° D 在轴的同一目线上
?F。
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17、 平键B20×80 GB1096-79中,20×80表示( )。
A 键宽×轴径 B 键高×轴径 C 键宽×键长 D 键宽×键高 18、 ( )不能列入过盈配合联接的优点
A 结构简单 B 工作可靠 C 能传递很大的转矩与轴向力 D 装配很方便 19、 ( )宜用于盲孔或拆卸困难的场合。
A 圆柱销 B 圆锥销 C 带有外螺纹的圆锥销 D 开尾圆锥销 三、填空题
1、 螺纹联接的自锁条件就是_____________________________________________________________。 2、 螺纹联接防松的实质就是_____________________________________________________________。 3、 在螺纹联接中,采用悬置螺母或环槽螺母的目的就是_____________________________________。 4、 普通紧螺栓联接,受横向载荷作用,则螺栓受___________应力与___________应力。
5、 平键联接中的静联接的主要失效形式为_______________,动联接的主要失效形式为________________;所以,通常只进行键联接的____________强度或____________计算。 四、简答题
1、 螺纹联接有哪些基本类型？各适用于什么场合？
2、 为什么螺纹联接常需要防松？按防松原理,螺纹联接的防松方法可分为哪几类？试举例说明。 3、 提高螺栓联接强度的措施有哪些？
4、 对于受轴向变载荷作用的螺栓,可以采用哪些措施来减小螺栓的应力幅？
5、 联接的作用就是什么？联接一般分为可拆联接与不可拆联接,何为可拆联接？何为不可拆联接？对于可拆联接与不可拆联接分别举出三个例子。存在既能做成可拆联接,又能做成不可拆联接的联接形式不？如果有,请举例。 五、计算题
1、 图示钢板用四个普通螺栓联接,螺栓许用拉应力为
????160N/mm2,允许传递的横向载荷
?400N,压板
R?21000N,被联接件接合面的摩擦系数f?0.2,可靠性系数Kf?1.2,试求螺栓的最小直
径。
2、 图示为一圆锯片,锯片直径D?600mm,用螺母将其夹紧在压板中间,若锯外圆的工作阻力Ft与锯片间的摩擦系数
f?0.12,压板的平均直径D1?150mm。可靠性系数
Kf?1.2,许用应力为
????90N/mm2,试确定轴端螺纹小径。
R2 R R2
题1图 题2图
3、 有一气缸盖与缸体凸缘采用普通螺栓联接(如图所示),已知气缸中的压力在0~2 MPa之间变化,气缸内径
D?500mm,采用24个普通螺栓联接。为保证气密性要求,剩余预紧力Q?p?1.8F(F为螺栓的轴向工作载荷)。
螺栓材料的许用拉伸应力
????120MPa,许用应力幅???a?20MPa。选用铜皮石棉垫片,螺栓相对刚度
CLCL?CF?0.8。设计此螺栓组联接。
4、 在图示的夹紧联接中,柄部承受载荷Q?2000N,轴径d?60mm,在与到轴径中心的距离L?200mm,螺栓中心到轴径中心距离l?50mm,轴与毂配合面之间的摩擦系数f?0.15,可靠性系数Kf?1.2,螺栓材料
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的许用拉伸应力
????100N/mm2。试确定联接螺栓的最小直径。
题3图 题4图
/
5、 某普通螺栓联接中,螺栓所受预紧力为Qp,轴向工作载荷为F,剩余预紧力为Qp,螺栓总拉力为Q,螺栓刚度为CL,被联接件刚度为CF,?F?CLF。
CL?CF试分析:(1)画出受轴向工作载荷的紧螺栓联接工作时的力——变形关系图。
(2)在F与Qp不变的情况下,如何提高螺栓的疲劳强度？
(3)若Qp/?800N,F?800N,当CL??CF时,Q??当CL??CF时,Q??
6、 图示为一螺栓组联接的两种方案,其外载荷R,尺寸a、L均相同,a案中受力最大螺栓所受横向载荷？并比较哪个方案好？
?60mm,L?300mm。试分别计算各方
7、 已知轴与带轮的材料分别为钢与铸铁,带轮与轴配合直径d例尺绘制联接横断面视图。 六、结构题
试找出图中螺纹联接结构的错误,说明其原因,并在图上改正。(被联接件材料已知,联接件均为标准件)
?40mm,轮毂长度l?70mm,传递的功率
A型普通平键,并按一定的比
p?10kW,转速n?970r/min,载荷有轻微冲击。试选择带轮与轴联接采用的
(a)普通螺栓联接 (b)螺
钉联接 (c)双头螺柱联接 (d)紧定螺钉联接
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参考答案
一、判断题(正确 T,错误 F)
1、 F 2、T 3、 T 4、 F 5、 F 6、 T 7、 F 8、 F 9、 T 10、 T 11、 F 12、 T 13、 F 14、 T 15、 F 二、单项选择题
1、 A 2、 C 3、 A 4、 D 5、 D 6、 B 7、 C 8、 C 9、 B 10、 C 11、 B 12、 A 13、 D 14、 D 15、 B 16、 A 17、 C 18、 D 19、 C 三、填空题
1、 螺纹升角小于等于当量摩擦角 2、 防止螺纹副的相对转动 3、 改善螺纹牙间的载荷分布 4、 拉伸 扭剪
5、 较弱零件的工作面被压溃 磨损 挤压 耐磨性 四、简答题
1、 ①螺栓联接:多用于被联接件不太厚,便于加工通孔,两边有足够的装配空间的场合。②螺钉联接:常用于一被联接件太厚,不便加工成通孔,又不需经常拆卸的场合。③双头螺柱联接:常用于一被联接件太厚,不便加工成通孔,且需经常拆卸的场合。④紧定螺钉联接:常用于固定两个零件的相对位置,并可以传递不大的转矩。
2、 联接用的三角螺纹都满足自锁条件,在静载荷与工作温度变化不大时,不会自动松脱。但在冲击、振动或变载荷情况下,或者温度变化较大时,螺纹副间及支撑面间的摩擦力可能减小或突然消失,这种情况多次重复就会使联接松动,导致机器不能正常工作,甚至发生事故。因此,设计时必须采取防松措施。 防松方法:摩擦防松——弹簧垫圈、双螺母、椭圆口自锁螺母 机械防松——开口销与槽形螺母、圆螺母止动垫圈 破坏螺纹副的关系——冲点法、端焊法、粘结法
3、 提高螺栓联接强度的措施有:①减小螺栓总拉力的变化范围;②改善螺纹牙间的载荷分配;③减小应力集中;④避免附加弯曲应力;⑤采用合理的制造工艺。
4、 受变载荷的紧螺栓联接,在最大应力一定时,应力幅越小,疲劳强度越高。在保持剩余预紧力不变的条件下,减小螺栓应力幅的措施有:①减小螺栓刚度;②增大被联接件刚度;③减小螺栓刚度的同时增大被联接件刚度
5、 联接的作用就是使组成机器的各个零件成为相互位置固定的一个整体,以完成一定的功能。可拆联接:允许多次装拆而无损于使用性能的联接,如螺纹联接、销联接、键联接;不可拆联接:若不损坏组成零件就不能拆开的联接,如铆接、焊接、粘接。
有 如 过盈配合联接可以做成可拆联接与不可拆联接。 五、计算题
1、 解:(1)根据题意与图示可知,m?2,z?4
(2)普通螺栓联接受横向载荷,应满足不滑移条件
Qpfzm?KfR 1.2?21000Qp???15750Nfzm0.2?4?2(3)计算螺栓最小直径d1
KfRd1?4?1.3Qp?????4?1.3?15750?12.76mm
160?2、 解:(1)求预紧力Qp,根据不滑移条件有
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QpD1Dfzm?KfFt 22Qp?KfFtDfzmD1?1.2?400?600?8000N
0.12?1?2?150(2)计算螺栓最小直径d1
d1?4?1.3Qp?????4?1.3?8000?12.1mm
??90?3、 解:(1)计算螺栓轴向工作载荷
螺栓组最大轴向载荷为Fz?D244Fz3.927?105??16362.5N 单个螺栓最大轴向载荷F?Z24(2)计算螺栓的总拉力Q
p???5002?2?3.927?105N
Q?Q?p?F?1.8F?F?2.8F?2.8?16362.5?45814.9N
(3)计算螺栓最小直径d1
d1?4?1.3Q?????4?1.3?45814.9?25.139mm
??120查GB196—81,取M30(M30的最小直径为26、211mm)
(4)由于螺栓组联接工作中受变载荷作用,因此,需要进行疲劳强度校核。
校核螺栓疲劳强度
?a?因为
CL2F2?16362.5?2?0.8??12.13MPa 2CL?CF?d126.211?a????a?20MPa,所以该螺栓满足疲劳强度要求。
4、 解:(1)计算所需预紧力Qp
将毂上K点瞧作一铰链,轴对毂的正压力为N,则由正压力产生的摩擦力为fN。取毂上一部分为分离体,对K点
取矩,则有
d?d?Qp?l???N?2?2? 根据不滑移条件,得
, 即Qp?N?d2l?d
KfQLd2fN??KfQL,则N?fd2,
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