发布时间 : 星期五 文章《机械设计》历年考题 - 西南交通大学更新完毕开始阅读
（1）带的紧边拉力F1和松边拉力F2的； （2）V带中各应力，并画出各应力?1、?2、?b1、?b2及?c的分布图。
附：V带的弹性模量E=130~200MPa；V带的质量q=0.8kg/m；带与带轮间的当量摩擦系数μv=0.51；B型带的截面积A=138mm2；B型带的高度h=10.5mm。
六、 一厚度δ=12mm的钢板用4个螺栓固连在厚度δ1=30mm的铸铁支架上，螺栓的布置
有（a）、（b）两种方案，如图所示。（24分）
已知：螺栓材料为Q235，[σ]=95MPa、[τ]=96 MPa，钢板[σP] =320 MPa，铸铁[σP1] =180 MPa，接合面间摩擦系数f=0.15，可靠性系数Kf=1.2，载荷FΣ=12000N，尺寸l=400mm，a=100mm。
（1）试比较哪种螺栓布置方案合理？
（2）按照螺栓布置合理方案，分别确定采用受拉（普通）螺栓联接和受剪(铰制孔)螺栓联接时的螺栓直径。
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题一、答案填写表 1、× 2、○ 6、○
题二、答案填写表 1、B 2、A 6、C
五、解题要点：
7、A 7、× 3、× 8、○ 4、× 9、× 5、× 10、○ 3、A 8、A 4、A 9、C 5、D 10、D V带传动在传递最大功率时，紧边拉力F1和松边拉力F2的关系符合欧拉公式，即F1/F2=efva?e0.51??5。
F14?F1 55?d1n1??180?1450带速 ????13.6760?100060?10001000P1000?10有效圆周力 Fe???732?13.6755Fe?Fe??732?915N
44Fe?F1?F2?F1?m/s N
V带中各应力： 紧边拉应力 ?1?离心力
F1915??6.63 MPa A138Fe?q?2?0.18?13.672?33.6 N
离心拉应力
?c?Fc33.6??0.24 MPa A138h10.5?170??9.92 MPa d1180弯曲应力 ?b1?E最大应力 ?max??1??b1?(6.63?9.92)?16.55 MPa 各应力分布如图所示。 六、
解题分析：本题是螺栓组连接受横向载荷和旋转力矩共同作用的典型例子。解题时，首先要将作用于钢板上的外载荷FΣ向螺栓组连接的接合面形心简化，得出该螺栓组连接受横向载荷FΣ和旋转力矩T两种简单载荷作用的结论。然后将这两种简单载荷分配给各个螺栓，找出受力最大的螺栓，并把该螺栓承受的横向载荷用矢量叠架原理求出合成载荷。在外载荷与螺栓数目一定的条件下，对不同的螺栓布置方案，受力最大的螺栓所承受的载荷
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是不同的，显然使受力最大的螺栓承受较小的载荷是比较合理的螺栓布置方案。若螺栓组采用铰制孔用螺栓连接，则靠螺栓光杆部分受剪切和配合面间受挤压来传递横向载荷，其设计准则是保证螺栓的剪切强度和连接的挤压强度，可按相应的强度条件式，计算受力最大螺栓危险剖面的直径。若螺栓组采用普通螺栓连接，则靠拧紧螺母使被连接件接合面间产生足够的摩擦力来传递横向载荷。在此情况下，应先按受力最大螺栓承受的横向载荷，求出螺栓所需的紧力；然后用只受预紧力作用的紧螺栓连接，受拉强度条件式计算螺栓危险剖面的直径d1；最后根据d1查标准选取螺栓直径d，并根据被连接件厚度、螺母及垫圈厚度确定螺栓的标准长度。
解题要点：
1．螺栓组连接受力分析 （1）将载荷简化
将载荷FΣ向螺栓组连接的接合面形心O点简化，得一横向载荷FΣ=12000N和一旋转
力矩T=FΣl=12000×400=4.8×106N·mm（图解一）。
（2）确定各个螺栓所受的横向载荷
在横向力FΣ作用下，各个螺栓所受的横向载荷Fs1大小相同，与FΣ同向。 Fs1=FΣ/4=12000/4=3000 N
而在旋转力矩T作用下，由于各个螺栓中心至形心O点距离相等，所以各个螺栓所受的横向载荷FS2大小也相同，但方向各垂直螺栓中心与形心O的连线（图解二）。
对于方案（a），各螺栓中心至形心
O
点的距离
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ra?a2?a2?1002?1002?141.1mm 所以 Fs2aT4.8?106???84874ra4?14.14N
由图解二（a）可知，螺栓1和2所受两力的夹角a最小，故螺栓1和2所受横向载荷最大，即
2Fsmaxa?Fs21?Fs2a?2Fs1Fs2acos?
?30002?84872?2?3000?8487?cos45??10820对于方案（b），各螺栓中心至形心O点的距离为 rb=a=100mm 所以 Fs2bN
T4.8?106???12000N 4rb4?100由图解二b可知，螺栓1所受横向载荷最大，即
Fsmaxb?Fs1?Fs2b?3000?12000?15000N
（3）两种方案比较
在螺栓布置方案（a）中，受力最大的螺栓1和2所受的总横向载荷Fsmaxa=10820N；
而在螺栓布置方案（b）中，受力最大的螺栓1所受的总横向载荷Fsmaxb=15000N。可以看出，
Fsmaxa 2．按螺栓布置方案（a）确定螺栓直径 （1）采用铰制孔用螺栓连接 28