下载文档原格式
3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限MPa 1801=-σ，取循环基数60105⨯=N ，9=m ，试求循环次数N分别为7 000、25 000、620 000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。
[解] MPa 6.373107105180936910111=⨯⨯⨯==--N N σσN MPa 3.324105.2105180946920112=⨯⨯⨯==--N N σσN MPa 0.227102.6105180956930113=⨯⨯⨯==--N N σσN 3-2已知材料的力学性能为MPa 260=s σ，MPa 1701=-σ，2.0=σΦ，试绘制此材料的简化的等寿命寿命曲线。
[解] )170,0('A )0,260(C 012σσσΦσ-=- σΦσσ+=∴-121MPa 33.2832.0117021210=+⨯=+=∴-σΦσσ得)233.283,233.283(D '，即)67.141,67.141(D '根据点)170,0('A ，)0,260(C ，)67.141,67.141(D '按比例绘制该材料的极限应力图如下图所示3-4 圆轴轴肩处的尺寸为：D =72mm ，d =62mm ，r =3mm 。
如用题3-2中的材料，设其强度极限σB =420MPa ，精车，弯曲，βq =1，试绘制此零件的简化等寿命疲劳曲线。
[解] 因2.14554==d D ，067.0453==d r ，查附表3-2，插值得88.1=ασ，查附图3-1得78.0≈σq ，将所查值代入公式，即()()69.1188.178.0111k =-⨯+=-α+=σσσq查附图3-2，得75.0=σε；按精车加工工艺，查附图3-4，得91.0=σβ，已知1=q β，则35.211191.0175.069.1111k =⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=q σσσσββεK ()()()35.267.141,67.141,0,260,35.2170,0D C A ∴根据()()()29.60,67.141,0,260,34.72,0D C A 按比例绘出该零件的极限应力线图如下图3-5 如题3-4中危险截面上的平均应力MPa 20m =σ，应力幅MPa 20a =σ，试分别按①C r =②C σ=m ，求出该截面的计算安全系数ca S 。
第一章平面机构的自由度和速度分析题1-1在图示偏心轮机构中，1为机架，2为偏心轮，3为滑块，4为摆轮。
试绘制该机构的运动简图，并计算其自由度。
题1—2图示为冲床刀架机构，当偏心轮1绕固定中心A转动时，构件2绕活动中心C摆动，同时带动刀架3上下移动。
B点为偏心轮的几何中心，构件4为机架。
试绘制该机构的机构运动简图，并计算其自由度。
题1—3计算题1－3图a）与图b）所示机构的自由度（若有复合铰链，局部自由度或虚约束应明确指出）。
题1－3图a）题1－3图b）题1—4计算题1—4图a、图b所示机构的自由度（若有复合铰链，局部自由度或虚约束应明确指出），并判断机构的运动是否确定，图中画有箭头的构件为原动件。
题1—5 计算题1—5图所示机构的自由度（若有复合铰链，局部自由度或虚约束应明确指出）,并标出原动件。
题1—5图 题解1—5图题1-6 求出图示的各四杆机构在图示位置时的全部瞬心。
第二章 连杆机构题2-1在图示铰链四杆机构中，已知 l BC =100mm ，l CD =70mm ，l AD =60mm ，AD 为机架。
试问：（1）若此机构为曲柄摇杆机构，且AB 为曲柄，求l AB 的最大值；（2）若此机构为双曲柄机构，求l AB 最小值； （3）若此机构为双摇杆机构，求l AB 的取值范围。
题2-2 如图所示的曲柄滑块机构： （1）曲柄为主动件，滑块朝右运动为工作 行程，试确定曲柄的合理转向，并简述其理由；（2）当曲柄为主动件时，画出极位夹角θ，最小传动角g min ； （3）设滑块为主动件，试用作图法确定该机构的死点位置 。
D题2-1图题2-3图示为偏置曲柄滑块机构，当以曲柄为原动件时，在图中标出传动角的位置，并给出机构传动角的表达式，分析机构的各参数对最小传动角的影响。
题2-4设计一曲柄摇杆机构，已知机构的摇杆DC长度为150mm，摇杆的两极限位置的夹角为45°，行程速比系数K=1.5，机架长度取90mm。
一、填空题（每题2分，共20分）1.零件的计算载荷与名义载荷的关系是2.计算螺栓抗拉强度时用3.受剪铰制孔螺栓在横向剪力作用下，螺栓杆和孔壁间可能发生4.常用的无键联接形式有5.销联接主要用于6.链传动中合理的链条长为7.链传动的链节距为P，链轮齿数为Z，则链轮分度圆半径为8.闭式齿轮传动中，常见的两种疲劳损坏形式是9.蜗杆传动的主要失效形式是10.非液体摩擦滑动轴承的一般校核计算时应考虑的指标有和二、简答题（共30分）1.试给出以下有关变应力的定义表达式并予以说明：（1）平均应力σm （2）应力幅σa （3）循环特性r（5分）2.机械摩擦副中有几种摩擦状态？试绘示意图说明。
（5分）3.简述带传动中的弹性滑动现象，并说明该现象是如何影响传动的？（5分）4.直轴分哪几种？各承受什么载荷？试各举一例说明。
（5分）5.选用轴瓦材料时为什么要验算P，Pv和v值是否满足要求？（4分）6.简述滚动轴承额定动载荷与当量动载荷的含义，要求写出当量动载荷计算公式并予以说明。
（6分）三、设计计算题（每题10分，共50分）1.一薄板用两个M10普通螺栓联接在厚机架上，尺寸如图示。
已知薄板上受力P=600N，板间摩擦系数f=0.2，防滑系数Ks=1.2，螺栓许用应力[σ]=108MPa，螺栓螺纹小径d1=8.376mm，试校核螺栓联接是否安全可靠。
1）给出带的应力分布图，注明各种应力名称及最大合成应力的位置。
2）图示为蜗杆、齿轮传动装置，已知主动斜齿轮的转向n1和蜗杆5的旋向如图示。
今欲使轴Ⅱ上传动件轴向力相抵消，试确定：3）斜齿轮1、2轮齿的旋向；4）蜗轮6的转向及其旋向；5）用图表示轴Ⅱ上传动件的受力情况（用各分力表示）。
2.分析图示结构，指出位置处结构为什么是错的？3.如图示，某轴由一对圆锥滚子轴承支承，已知Fr=6000N，Fa=1030N，n=1000r/min，fp=1，ft=1，额定动载荷C=34000N，提示：S=R/2y，e=0.38，y=1.6，A/R>e时，x=0.4，y=1.6，A/R≤e 时，x=1，y=0。
第一章绪论（1）1-2 现代机械系统由哪些子系统组成, 各子系统具有什么功能？（2）答: 组成子系统及其功能如下:（3）驱动系统其功能是向机械提供运动和动力。
（4）传动系统其功能是将驱动系统的动力变换并传递给执行机构系统。
第二章执行系统其功能是利用机械能来改变左右对象的性质、状态、形状或位置, 或对作业对象进行检测、度量等, 按预定规律运动, 进行生产或达到其他预定要求。
第三章控制和信息处理系统其功能是控制驱动系统、传动系统、执行系统各部分协调有序地工作, 并准确可靠地完成整个机械系统功能。
第四章机械设计基础知识2-2 什么是机械零件的失效？它主要表现在哪些方面？答：（1）断裂失效主要表现在零件在受拉、压、弯、剪、扭等外载荷作用时, 由于某一危险截面的应力超过零件的强度极限发生的断裂, 如螺栓的断裂、齿轮轮齿根部的折断等。
（2）变形失效主要表现在作用在零件上的应力超过了材料的屈服极限, 零件产生塑性变形。
（3）表面损伤失效主要表现在零件表面的腐蚀、磨损和接触疲劳。
2-4 解释名词: 静载荷、变载荷、名义载荷、计算载荷、静应力、变应力、接触应力。
答: 静载荷大小、位置、方向都不变或变化缓慢的载荷。
变载荷大小、位置、方向随时间变化的载荷。
名义载荷在理想的平稳工作条件下作用在零件上的载荷。
计算载荷计算载荷就是载荷系数K和名义载荷的乘积。
静应力不随时间变化或随时间变化很小的应力。
变应力随时间变化的应力, 可以由变载荷产生, 也可由静载荷产生。
（1）2-6 机械设计中常用材料选择的基本原则是什么？（2）答：机械中材料的选择是一个比较复杂的决策问题, 其基本原则如下：①材料的使用性能应满足工作要求。
使用性能包含以下几个方面:②力学性能③物理性能④化学性能①材料的工艺性能应满足加工要求。
具体考虑以下几点:②铸造性③可锻性④焊接性⑤热处理性⑥切削加工性①力求零件生产的总成本最低。
主要考虑以下因素:②材料的相对价格③国家的资源状况④零件的总成本2-8 润滑油和润滑脂的主要质量指标有哪几项？答: 衡量润滑油的主要指标有: 粘度（动力粘度和运动粘度）、粘度指数、闪点和倾点等。
机械设计课后习题答案3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限MPa1801=-σ，取循环基数60105⨯=N ，9=m ，试求循环次数N 分别为7 000、25 000、620 000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。
[解] MPa 6.373107105180936910111=⨯⨯⨯==--N N σσN MPa 3.324105.2105180946920112=⨯⨯⨯==--N N σσN MPa 0.227102.6105180956930113=⨯⨯⨯==--N N σσN3-2已知材料的力学性能为MPa 260=s σ，MPa 1701=-σ，2.0=σΦ，试绘制此材料的简化的等寿命寿命曲线。
[解] )170,0('A )0,260(C 0012σσσΦσ-=-σΦσσ+=∴-1210MPa 33.2832.0117021210=+⨯=+=∴-σΦσσ 得)233.283,233.283(D '，即)67.141,67.141(D '根据点)170,0('A ，)0,260(C ，)67.141,67.141(D '按比例绘制该材料的极限应力图如下图所示3-4 圆轴轴肩处的尺寸为：D =72mm ，d =62mm ，r =3mm 。
如用题3-2中的材料，设其强度极限σB =420MPa ，精车，弯曲，βq =1，试绘制此零件的简化等寿命疲劳曲线。
[解] 因2.14554==dD ，067.0453==d r，查附表3-2，插值得88.1=ασ，查附图3-1得78.0≈σq ，将所查值代入公式，即()()69.1188.178.0111k =-⨯+=-α+=σσσq查附图3-2，得75.0=σε；按精车加工工艺，查附图3-4，得91.0=σβ，已知1=q β，则35.211191.0175.069.1111k =⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=q σσσσββεK ()()()35.267.141,67.141,0,260,35.2170,0D C A ∴根据()()()29.60,67.141,0,260,34.72,0D C A 按比例绘出该零件的极限应力线图如下图3-5 如题3-4中危险截面上的平均应力MPa 20m =σ，应力幅MPa 20a =σ，试分别按①C r =②C σ=m ，求出该截面的计算安全系数ca S 。
机械设计基础复习题（一）一、判断题：正确的打符号√，错误的打符号×1．在实际生产中，有时也利用机构的"死点"位置夹紧工件。
( )2. 机构具有确定的运动的条件是：原动件的个数等于机构的自由度数。
( ) 3．若力的作用线通过矩心，则力矩为零。
( )4．平面连杆机构中，连杆与从动件之间所夹锐角称为压力角。
( )5．带传动中，打滑现象是不可避免的。
( )6．在平面连杆机构中，连杆与曲柄是同时存在的，即只要有连杆就一定有曲柄。
( )7．标准齿轮分度圆上的齿厚和齿槽宽相等。
( )8．平键的工作面是两个侧面。
( )910．螺纹中径是螺纹的公称直径。
（）1112．在运动副中，高副是点接触，低副是线接触。
1314151617 ( ) 18．代号为6205( )( )．直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是相等，相等。
带传动设计中，为了限制带的弯曲应力，应对带轮的加以限制。
4．硬齿面齿轮常用渗碳淬火来得到，热处理后需要加工。
5．要将主动件的连续转动转换为从动件的间歇转动，可用机构。
6．轴上零件的轴向固定方法有、、、等。
7．常用的滑动轴承材料分为、、三类。
8．齿轮轮齿的切削加工方法按其原理可分为和两类。
9．凸轮机构按从动件的运动形式和相对位置分类，可分为直动从动件凸轮机构和凸轮机构。
10．带传动的主要失效形式是、及带与带轮的磨损。
11．蜗杆传动对蜗杆导程角和蜗轮螺旋角的要求是两者大小和旋向。
闭式蜗杆传动必须进行以控制油温。
12．软齿面齿轮常用中碳钢或中碳合金钢制造，其中大齿轮一般经处理，而小齿轮采用处理。
13．若要将主动件的往复摆动转换为从动件的间歇转动，可用机构。
14．只传递扭矩而不受弯矩的轴称为，同时承受扭矩和弯矩的轴称为。
15．滑动轴承与轴颈表面直接接触的部分称为。
三、单项选择题1．作用在刚体上的二力平衡条件是( )。
A．大小相等、方向相反、作用线相同、作用在两个相互作用物体上B．大小相等、方向相反、作用线相同、作用在同一刚体上C．大小相等、方向相同、作用钱相同、作用在同一刚体上D．大小相等、方向相反、作用点相同2．下列机构中，不属于间歇机构的是( )。
机械设计基础（上）绪论复习思考题1、试述构件和零件的区别与联系？2、何谓机架、原动件和从动件？第一章机械的结构分析复习思考题1、两构件构成运动副的特征是什么？2、如何区别平面及空间运动副？3、何谓自由度和约束？4、转动副与移动副的运动特点有何区别与联系？5、何谓复合铰链？计算机构自由度时应如何处理？6、机构具有确定运动的条件是什么？7、什么是虚约束？习题1、画出图示平面机构的运动简图，并计算其自由度。
（a）(b) (c)2、一简易冲床的初拟设计方案如图。
设计者的思路是：动力由齿轮1输入，使轴A连的目的。
试绘出其机构运动简图，分析其运动是否确定，并提出修改措施。
3、计算图示平面机构的自由度；机构中的原动件用圆弧箭头表示。
(a) (b) (c)(d) (e) (f)第二章平面机构的运动分析复习思考题1、已知作平面相对运动两构件上两个重合点的相对速度12A A V 及12B B V 的方向，它们的相对瞬心P 12在何处？2、当两构件组成滑动兼滚动的高副时，其速度瞬心在何处？3、如何考虑机构中不组成运动副的两构件的速度瞬心？4、利用速度瞬心，在机构运动分析中可以求哪些运动参数？5、在平面机构运动分析中，哥氏加速度大小及方向如何确定？习题1、 试求出下列机构中的所有速度瞬心。
(a) (b)(c) (d)2、图示的凸轮机构中，凸轮的角速度ω1=10s -1，R =50mm ，l A0=20mm ，试求当φ=0°、45°及90°时，构件2的速度v 。
题2图凸轮机构题3图组合机构3、图示机构，由曲柄1、连杆2、摇杆3及机架6组成铰链四杆机构，轮1′与曲柄1固接，其轴心为B，轮4分别与轮1′和轮5相切，轮5活套于轴D上。
各相切轮之间作纯滚动。
试用速度瞬心法确定曲柄1与轮5的角速比ω1/ω5。
4、在图示的颚式破碎机中，已知：x D=260mm，y D=480mm，x G=400mm，y G=200mm，l AB=l CE=100mm，l BC=l BE=500mm，l CD=300mm，l EF=400mm，l GF=685mm，ϕ1=45°,ω1=30rad/s 逆时针。
第三章部分题解参考3-5 图3-37所示为一冲床传动机构的设计方案。
设计者的意图是通过齿轮1带动凸轮2旋转后，经过摆杆3带动导杆4来实现冲头上下冲压的动作。
试分析此方案有无结构组成原理上的错误。
若有，应如何修改？习题3-5图习题3-5解图(a) 习题3-5解图(b) 习题3-5解图(c) 解 画出该方案的机动示意图如习题3-5解图(a)，其自由度为：14233 2345=-⨯-⨯=--=P P n F 其中：滚子为局部自由度计算可知：自由度为零，故该方案无法实现所要求的运动，即结构组成原理上有错误。
解决方法：①增加一个构件和一个低副，如习题3-5解图(b)所示。
其自由度为：115243 2345=-⨯-⨯=--=P P n F ②将一个低副改为高副，如习题3-5解图(c)所示。
其自由度为：123233 2345=-⨯-⨯=--=P P n F 3-6 画出图3-38所示机构的运动简图（运动尺寸由图上量取），并计算其自由度。
习题3-6(a)图 习题3-6(d)图解(a) 习题3-6(a)图所示机构的运动简图可画成习题3-6(a)解图(a)或习题3-6(a)解图(b)的两种形式。
自由度计算：1042332345=-⨯-⨯=--=P P n F习题3-6(a)解图(a)习题3-6(a)解图(b)解(d) 习题3-6(d)图所示机构的运动简图可画成习题3-6(d)解图(a)或习题3-6(d)解图(b)的两种形式。
自由度计算：1042332345=-⨯-⨯=--=P P n F习题3-6(d)解图(a) 习题3-6(d)解图(b)3-7 计算图3-39所示机构的自由度，并说明各机构应有的原动件数目。
解(a) 10102732345=-⨯-⨯=--=P P n FA 、B 、C 、D 为复合铰链原动件数目应为1说明：该机构为精确直线机构。
当满足BE =BC =CD =DE ，AB =AD ，AF =CF 条件时，E 点轨迹是精确直线，其轨迹垂直于机架连心线AF解(b) 1072532345=-⨯-⨯=--=P P n FB 为复合铰链，移动副E 、F 中有一个是虚约束 原动件数目应为1说明：该机构为飞剪机构，即在物体的运动过程中将其剪切。
1章 齿轮传动一、补充题1、 在齿轮传动的设计与计算中,对于下列参数与尺寸应标准化的有 (1)、(6) ;应圆整的有 (5)、(9) ;没有标准的化也不应圆整的有 (2)、(3)、(4)、(7)、(8)、(10) 。
（1）斜齿圆柱齿轮的法面模数m n ;(2)斜齿圆柱齿轮的端面模数m t;(3) 分度圆直径d; (4)齿顶圆直径d a ; (5) 齿轮宽度B;(6)分度圆压力角α;(7)斜齿轮螺旋角β;(8) 变为系数x;(9)中心距a; (10)齿厚s2.材料为20Cr 的齿轮要达到硬齿面,适宜的热处理方法就是 (2) 。
(1)整体淬火;(2)渗碳淬火;(3)调质;(4)表面淬火3.将材料为45钢的齿轮毛坯加工成为6级精度硬齿面直齿圆柱外齿轮,该齿轮制造工艺顺序应就是 (1) 为宜。
（1） 滚齿、表面淬火、磨齿;(2)滚齿、磨齿、表面淬火;（2） 表面淬火、滚齿、磨齿;(4)滚齿、调质、磨齿4.在下列措施中, (2) 不利于减轻与防止齿面点蚀发生。
（1） 提高齿面硬度;(2)采用粘度低的润滑油;(3)降低齿面粗糙度值;(4)采用较大的变位系数5.一对正确啮合的标准渐开线齿轮做减速传动时,如两轮的材料、热处理及齿面硬度均相同,则齿根弯曲应力 (1) 。
(1)21F F σ>σ; (2)21F F σ=σ;(3)21F F σ<σ6.有两个标准直齿圆柱齿轮,齿轮1的模数30511==Z ,mm m 齿数;齿轮2的模数50322==Z ,mm m 齿数,则齿形系数与应力校正系数的乘积11Sa Fa Y Y (1) 22Sa Fa Y Y(1)大于;(2)等于;(3)小于;(4)不一定大于、等于或小于 2章 V 带传动一、 选择与填空1.带传动正常工作时,紧边拉力F 1与松边拉力F 2满足关系 (2) 。
(1)F 1 =F 2 (2)F 1 - F 2 = F e (3)F 1 /F 1 =e f α(4)F 1 +F 2 =F 02、 若将传动比不为1的平带传动的中心距减少1/3,带长做相应调整,而其它条件不变,则带传动的最大有效拉力F ec (3) 。
第一章1-1 机械的基本组成要素是什么？机械的基本组成要素是机械零件1-2 什么是零件？什么是构件？什么是部件？试各举三个实例。
零件是组成机器的不可拆的基本单元，即制造的基本单元。
如齿轮、轴、螺钉等。
构件是组成机器的运动的单元，可以是单一整体也可以是由几个零件组成的刚性结构，这些零件之间无相对运动。
如内燃机的连杆、凸缘式联轴器、机械手的某一关节等。
部件是由一组协同工作的零件所组成的独立制造或独立装配的组合体，如减速器、离合器、联轴器。
1-3 什么是通用零件？什么是专用零件？试各举三个实例。
通用零件在各种机器中经常都能用到的零件，如：齿轮、螺钉、轴等。
专用零件在特定类型的机器中才能用到的零件，如：涡轮机的叶片、内燃机曲轴、减速器的箱体等。
第二章2-1 以台完整的机器通常由哪些基本部分组成？各部分的作用是什么？一台完整的机器通常由原动机、执行部分和传动部分三个基本部分组成。
原动机是驱动整部机器以完成预定功能的动力源；执行部分用来完成机器的预定功能；传动部分是将原动机的运动形式、运动及动力参数转变为执行部分所需的运动形式、运动及动力参数。
2-2 设计机器时应满足哪些基本要求？设计机械零件时应满足哪些基本要求？设计机器应满足使用功能要求、经济性要求、劳动保护要求、可靠性要求及其它专用要求。
设计机械零件应满足避免在预定寿命期内失效的要求、结构工艺性要求、经济性要求、质量小的要求和可靠性要求。
2-3 机械零件主要有哪些失效形式？常用的计算准则主要有哪些？机械零件常见的失效形式：整体断裂、过大的残余变形、零件的表面破坏以及破坏正常工作条件引起的失效等。
常用的计算准则主要有强度准则、刚度准则、寿命准则、振动稳定性准则和可靠性准则。
2-4 什么是零件的强度要求？强度条件是如何表示的？如何提高零件的强度？强度要求为确保零件不发生断裂破坏或过大的塑性变形。
强度条件为σ<[σ]。
提高机械零件的强度，可以采取：a、采用强度高的材料，使零件具有足够的截面尺寸；b、合理地设计零件的截面形状，增大截面的惯性矩；c、采用热处理和化学处理方法，提高材料的力学性能；d、提高运动零件的制造精度，降低工作时的动载荷；e、合理配置零件的位置，降低作用于零件上的载荷等。
机械设计习题解答 机械设计（西北工大第八版）3-1 某材料的对称弯曲循环疲劳极限1180 MPa σ-=，取循环基数60510N =⨯，9m =，试求循环次数N 分别为7000、25000、62000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。
解由公式1N σσ--= （教科书式3-3）11180373.6 N MPa σσ--===21180324.3 N MPa σσ--===31180227.0 N MPa σσ--=== 3-2已知材料的力学性能为260 s MPa σ=，1170 MPa σ-=，0.2σϕ=，试绘制此材料的简化等寿命疲劳曲线。
解 根据所给的条件，()0,170A '和()260,0C 由试件受循环弯曲应力材料常数102σσσϕσ--=，可得1022170283.33 110.2MPa σσσϕ-⨯===++由上式可得()141.67,141.67D '。
由三点()0,170A '、()260,0C 和()141.67,141.67D '，可绘制此材料的简化等寿命疲劳曲线如下。
3-3 一圆轴的轴肩尺寸为：72 D mm =，62 d mm =， 3 r mm =。
材料为40CrNi ，其强度极限900 b MPa σ=，屈服极限750 S MPa σ=，试计算轴肩的弯曲有效应力集中系数k σ。
解 /72/621.1D d ==，/3/620.048r d ==，所以，查教科书附表3-2得2.09σα≈，查教科书附图3-1得0.9q σ≈，故有()()1110.92.091 1.981k q σσσα=+-=+-=5-4 图5-48所示的底板螺栓组连接受外力F∑的作用，外力F ∑作用在包含x 轴并垂直于底板接合面的平面内。
试分析螺栓组的受力情况，判断哪个螺栓受力最大？保证连接安全工作的必要条件有哪些？解 将底板螺栓组连接受外力F ∑力等效转化到底板面上，可知底板受轴向力sin y F F θ∑∑=，横向力cos x F F θ∑∑=和绕z的倾斜力矩sin cos z M lF hF θθ∑∑=-。
从图可看出sin cos 0z M lF hF θθ∑∑=-<。
（1） 底板最左侧的两个螺栓受拉力最大，应验算该螺栓的拉伸强度（螺栓拉断），要求拉应力[]σσ<。
（2） 底板最右侧边缘的最大挤压力（底板左侧压溃），要求挤压应力max p p σσ⎡⎤<⎣⎦。
（3） 底板最左侧边缘的最小挤压力（底板右侧出现间隙），要求最小挤压应力max 0p σ>。
（4） 应验算底板在横向力作用下不发生滑移，要求摩擦力()0f y x F f F F F ∑∑=->。
（注：0F为螺栓组总的预紧力）。
5-6 已知一托架的边板用6个螺栓与相邻的机架相连接。
托架受一与边板螺栓组的垂直对称轴线相平行、距离为250 mm ，大小为60 kN 的载荷作用。
现有如图5-50所示的两种螺栓布置形式，设采用铰制孔用螺栓连接，试问哪一种布置形式所用的螺栓直径较小？为什么？解 将螺栓组受力60 F kN =向螺栓组对称中心等效，受剪力60 e F kN =，转矩2502506015000 T F N m ==⨯=。
设剪力e F 分在各螺栓上的力为i F ，转矩T 分在各螺栓上的力为j F 。
（1）螺栓组按图5-50（a ）布置，有6010 66e i F F kN ===（受力方向为向下） 1500020 66125j T F kN r ===⨯（受力方向为螺栓所在圆的切线方向）由图可知，最右边的螺栓受力最大，且为max 102030 i j F F F kN =+=+=（2）螺栓组按图5-50（b ）布置，有6010 66e i F F kN ===（受力方向为向下） 由教科书式（5-13），可得max max622124393 24.4 1251252412522j i i Tr F N kN r ====≈⎛⎫⎛⎫⨯+⨯+⎢⎥ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎣⎦∑ 由图可知，右边两个螺栓受力最大，且为max 33.6 F kN=== 由以上数值可以得出max max F F <：采用图5-50(a)的布置形式所用的螺栓直径较小。
5-10 图5-18所示为一气缸盖螺栓组连接。
已知气缸内的工作压力0~1 p MPa =，缸盖与缸体均为钢制，直径1350 D mm =，2250 D mm =，上、下凸缘均为25 mm ，试设计此连接。
解 （1） 确定螺栓数z 和直径d查教科书表5-4得螺栓间距07t d <，取06t d =，12z =，则螺栓间距1035092 1212D t mm ππ⨯==≈螺栓直径为：09215.33 66t d mm ==≈，按照系列标准取16 d mm =（2）选择螺栓性能等级按表5-8选取螺栓性能等级为8.8，则螺栓材料的屈服极限640 s MPa σ=。
（3）计算螺栓上的载荷作用在气缸上的最大压力F ∑和单个螺栓上的工作载荷F222250149087 44D pF N ππ∑⨯⨯==≈490874091 12F F N z ∑==≈ 按教科书P83，对于有密封要求的连接，残余预紧力()11.5~1.8F F =，取1 1.6F F =。
根据公式计算螺栓的总载荷为：21 2.6 2.6409110637 F F F F N =+==⨯≈（4）材料的许用应力按不控制预紧力的情况确定安全系数，查教科书表5-10，取安全系数5S =，许用应力[]640128 5sMPa Sσσ=== （5）验算螺栓的强度查手册，螺栓的大径16 d mm =，小径113.835 d mm =，取螺栓的长度70 l mm =，根据公式螺栓的计算应力为：[]22211.34 1.31063792.0 128 13.8354ca F MPa MPa d σσππ⨯⨯===<=⨯ 满足强度条件。
螺栓的标记为 GB/T5782-86 M16×70，螺栓数量12个。
6-2胀套串联使用时，为何要引入额定载荷系数m ？为什么1Z 型胀套和2Z 型胀套的额定载荷系数有明显的差别？解 （1） 胀套串联使用时，由于各胀套的胀紧程度不同，致使各胀套的承载能力不同，所以，计算时引入额定载荷系数m 。
（2）1Z 型胀套串联使用时，右边胀套轴向夹紧力受左边胀套的摩擦力的影响，使得左边胀套和右边胀套的胀紧程度有明显的差别，1Z 型胀套串联的额定载荷系数m 较小。
2Z 型胀套串联使用时，右边胀套和左边胀套分别自行胀紧，使得左边胀套和右边胀套的胀紧程度只有较小的差别，因此，2Z 型胀套串联的额定载荷系数m 较大。
6-4图6-27所示的凸缘半联轴器及圆柱齿轮，分别用键与减速器的低速轴相连接。
试选择两处键的类型及尺寸，并校核其连接强度。
已知：轴的材料为45钢，传递的转矩1000 T N m =，齿轮用锻钢制成，半联轴器用灰口铸铁制成，工作时有轻微冲击。
解 （1） 确定联轴器段的键由图6-27，凸缘半联轴器与减速器的低速轴相连接，选A 型平键。
由轴径70 d mm =，查教科书表6-1得所用键的剖面尺寸为20 b mm =，12 h mm =。
轮毂的长度确定键的长度，可取 1.5 1.570105 L d mm ==⨯=（P105轮毂的长度可取()1.5~2L d =），教科书表6-1取键的长度110 L mm =，键的标记： 20110 10962003GB ⨯-键。
键的工作长度为：1102090 l L b mm =-=-=键与轮毂的接触高度为：/2 6 k h mm ==。
根据联轴器材料为灰口铸铁，载荷有轻微的冲击，查教科书表6-2，去许用挤压应力55 p MPa σ⎡⎤=⎣⎦[注：键、轴、轮毂材料最弱的许用挤压应力]，根据普通平键连接的强度计算公式，其挤压强度为321021000100052.91 55 69070p p T MPa MPa kld σσ⨯⨯⨯⎡⎤===≤=⎣⎦⨯⨯ 满足挤压强度。
（2） 确定齿轮段的键由图6-27，圆柱齿轮与减速器的低速轴相连接，选A 型平键。
由轴径90 d mm =，查教科书表6-1得所用键的剖面尺寸为25 b mm =，14 h mm =。
轮毂的长度确定键的长度，教科书表6-1取键的长度80 L mm =，键的标记： 2580 10962003GB ⨯-键。
键的工作长度为：802555 l L b mm =-=-=键与轮毂的接触高度为：/27 k h mm ==。
根据齿轮材料为钢，载荷有轻微的冲击，查教科书表6-2，去许用挤压应力110 p MPa σ⎡⎤=⎣⎦[注：键、轴、轮毂材料最弱的许用挤压应力]，根据普通平键连接的强度计算公式，其挤压强度为321021000100057.72 110 75590p p T MPa MPa kld σσ⨯⨯⨯⎡⎤===≤=⎣⎦⨯⨯ 满足挤压强度。
7-1 图7-27所示的焊接接头，被焊材料均为235Q 钢，170 b mm =，180 b mm =，12 mm δ=，承受静载荷0.4 F MN =，设采用4303E 焊条手工焊接，试校核该接头的强度。
解 从图7-27中可以看出，有对接和搭接两种焊缝。
（1） 确定许用应力被焊件的材料235Q ，查教科书表7-3得：许用拉应力[]180 MPa σ'=，许用切应力[]140 MPa τ'=。
（2） 校核焊缝的强度根据对接焊缝的受拉强度条件公式[]1F Aσσ'=≤，可得对接焊缝所能承受的载荷为：[]117012180367200 367.2 F b N kN δσ'≤=⨯⨯==根据搭接焊缝的受剪切强度条件公式[]210.7F b ττδ'=≤，可得搭接焊缝所能承受的载荷为：[]210.70.7801214094080 94.08 F b N kN δτ'≤=⨯⨯⨯==在对接缝中间剖开，焊缝所能承受的总载荷为12=367.2+94.08=461.28 400 F F F kN F kN ∑=+>=所以满足强度条件。
7-5 图7-28所示的铸锡磷青铜蜗轮圈与铸铁轮芯采用过盈连接，所选用的标准配合为87H t，配合表面粗糙度均为，设连接零件本身的强度足够，试求此连接允许传递的最大转矩(摩擦系数0.10f =)。
解 （1） 计算最小过盈量查表可得：蜗轮圈与轮芯的配合为2508/7H t φ的轴的公差0.2420.196250φ++和孔的公差0.0720250φ+。
最小有效过盈量min 19672124 m δμ=-=。
查教科书表7-6可得：1210 z z z R R R m μ===， 最小过盈量为：压入法：()()min min 120.81240.81010=108 z z R R m δμ∆=-+=-+ 胀缩法：min min 124 m δμ∆== （2） 计算配合面间的最小径向压力取51 1.310 E MPa =⨯，10.25μ=，52 1.1310 E MPa =⨯，20.35μ=。
