机械设计习题解析Word文档格式.docx
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。
19.有一对直齿圆柱齿轮传动m=4,Z1=25,Z2=75;
若另一对齿轮
m=2,Z1=50,Z2=150,当两对齿轮齿宽及其它条件相同时,则两对齿轮的接触强度;
弯曲强度。
20.齿形系数YFa是表示;
它的大小与有关,与无关,YFa越小,抗弯强度越。
21.为防止齿轮轮齿疲劳折断,除进行齿根弯曲疲劳强度计算外,还可采取的两种措施是:
和
22.在圆柱齿轮传动中,齿轮直径不变而减小模数,则轮齿的弯曲强度,接触强度将;
传动平稳性将。
23.一对齿轮啮合,齿面接触应力,齿根弯曲应力。
24.设计一对圆柱齿轮传动时,通常把小齿轮的宽度做得比大齿轮宽一些,其主要原因是。
25.设计某减速器齿轮传动(齿面硬度HBS≤350),则该齿轮应按
设计,按校核。
26.在一个减速器中,有一对齿轮的齿面硬度HBS>350,其主要失效形式是;
其设计准则是
27.斜齿圆柱齿轮传动螺旋角常用的范围是,螺旋角太小则
,螺旋角太大则。
28.斜齿圆柱齿轮传动中,螺旋角β过小,会使得,β过大又会使得;
在设计过程中,β的取值应为;
两齿轮的可通过调整β来圆整。
29.在圆柱蜗杆传动的参数中,、和为标准值,、必须取整数。
30.在蜗杆传动中,规定特性系数q(或选刀系数)主要是为了
31.阿基米德蜗杆传动正确啮合条件是、
和。
32.带传动工作时受、和应力,最大应力发生在。
当时会产生打滑现象,该现象一般发生在。
33.V型带传动的传动比随的变化而变化。
34.带传动正常工作时传动比不恒定的原因是由于,带传动的主要失效形式是和,故设计准则是
35.带传动的弹性滑动是由产生的,可引起、
等后果,可以通过来降低。
36.带传动的设计准则是。
37.带传动中,限制小带轮的最小直径是因为,限制带传动过大的传动比是因为。
38.选择V型三角带型号的依据是和。
39.V型带传动设计中最后算出的中心距a与初选中心距a。
不一致,这是由于。
40.套筒滚子链传动具有和,因此一般用于低速级传动。
41.根据载荷性质的不同,轴可分为、和。
42.在轴的结构设计中,起定位作用的轴肩处的圆角半径应该轴配合轮毂孔的倒角。
该段轴的长度应比轮毂长度2~3mm。
43.按弯扭组合应力校核轴的强度时,当量弯矩的计算中α是根据
而引入的应力折合系数;
对于不变的转矩,α=;
对于对称循环的转矩,α=。
44.对于单向运转的转轴,进行疲劳强度校核时,其弯曲应力应按
循环应力考虑;
而扭转剪应力通常按循环应力考虑。
45、7309C轴承的精度等级是;
类型是;
直径及宽度系列是;
轴承内径是。
46.与滚动轴承7118相配合的轴颈尺寸是mm。
47.从手册中查出某滚动轴承的基本额定动载荷值为:
C=38500N,其含义是。
48.滚动轴承的基本额定寿命是指。
基本额定动载荷是表示。
49.在基本额定动载荷作用下,滚动轴承可以工作转而不发生点蚀失效,其可靠度为。
50.载荷一定的角接触球轴承当工作转速由850r/min下降为425r/min时,其寿命是原来的。
51.轴的支承结构型式有三种、、和。
52.滚动轴承预紧的目的是;
预紧结构的原则是。
53.滚动轴承常用密封方法有和两种。
54.设计联轴器时,在确定类型后,选择具体型号应考虑:
、
、。
二、判断题
1.机械是机构和机器的总称。
()
2、静载荷既可以产生静应力,也能产生变应力。
3、三角形螺纹由于具有自锁性所以常用于联接螺纹。
4、双头螺柱联接用于两个被联接零件之一较厚且经常拆装的场合下。
5.一个零件也可以是一个构件。
6.细牙普通螺纹,牙细不耐磨,容易滑扣,所以自锁性能不如粗牙普通螺纹。
()
7.采用加厚螺母是提高螺纹联结强度的一个有效办法。
8、螺钉联接用于两被联接零件之一较厚且不能经常拆装的场合下。
9、三角形螺纹比矩形螺纹的传动效率高。
10、梯形螺纹由于传动效率高常用于传动螺纹。
11、平键联接不能够实现轴和轴上零件的周向固定()。
12、平键连接一般应按不被剪断而进行剪切强度计算。
13、半圆键联接不能实现轴上零件的周向固定。
14、疲劳点蚀是软齿面齿轮的主要失效形式,原因是节点处
最大。
15、齿轮传动设计时,直齿轮的中心距可以圆整成整数。
16、传动比不等于1的一对齿轮传动,两齿轮齿面接触应力不等。
()
17、齿形系数
表示轮齿几何形状对抗弯能力的影响系数。
18、圆锥齿轮传动中,两齿轮的圆周力与轴向力互为作用力与反作用力。
19、在蜗杆传动比公式
中,蜗杆头数z1相当于齿轮的齿数,故传动比也可以表示为
。
()
20.为了提高蜗杆轴的刚度,应提高蜗杆轴的直径系数q。
21、蜗杆传动中,蜗杆与蜗轮的径向力与轴向力互为作用力与反作用力。
22、蜗杆传动中蜗杆与蜗轮的旋向相反。
23、带传动中,为防止打滑,常将它放在多级传动的高速级上,并且紧边在下、松边在上。
24、在传动系统中,带传动往往放在高速级是因为它可以传递较大的扭矩。
25.V型带的公称长度是指它的内周长。
()。
26、弹性滑动是带传动的固有现象,不可避免。
27.在一定的转速下,想要减小链传动的运动不均匀性,在设计时应选择较小节距的链。
28.链传动设计要解决的一个主要问题是消除其运动的不均匀性。
29、起定位作用的轴肩处的圆角半径应小于轮毂孔的圆角半经或倒角。
30.承受弯矩的转轴容易发生疲劳断裂,是由于其最大弯曲应力超过材料的强度极限。
31.当零件的尺寸由刚度条件决定时,为了提高零件的刚度,应选用高强度合金钢制造。
32.轴的计算弯矩最大处可能是危险截面,必须进行强度校核。
33、按扭转强度式计算的轴径是轴最细处的轴径。
34、采用滚动轴承轴向预紧措施的主要目的是提高支承刚度和旋转精度。
35、滚动轴承装拆时,装拆力应施加于外圈端面上。
36、滚动轴承内圈与轴颈配合为基孔制、过盈配合。
37、滚动轴承外圈与轴承座孔的配合为基轴制。
38、联轴器、离合器都是用于接合、分离两轴,应用完全相同。
39、刚性可移式联轴器不具有位移补偿能力。
40、选择联轴器的型号应主要考虑轴的直径、轴的转速和计算转矩。
三、简答题
1.简述提高机械零件疲劳强度的措施有哪些?
2.常用的联接螺纹为什么采用三角形螺纹?
而梯形螺纹则用于传递动力和运动?
3.图示两种传动方案中,哪种方案较合理?
试分析说明原因。
4.简述带传动中的弹性滑动和打滑的异同点。
5.简述带传动产生弹性滑动的主要原因,它会引起什么后果?
6.圆柱齿轮设计中,齿数和模数的选择原则是什么?
7.简述齿轮传动的主要失效形式及其设计计算准则。
8.简述齿轮传动中,为什么两齿轮齿面要有一定的硬度差?
9.某一普通V带传动装置工作时可有两种输入转速:
300r/min和600r/min,若传递的功率不变,试问:
该带传动应按哪一种转速设计?
为什么?
10.螺纹连接的防松方法,按其工作原理可分为哪几种?
针对每一种试举一例。
四、综合分析题
1.如图传动系统中,1、5为蜗杆,2、6为蜗轮,3、4为斜齿轮,7、8为直齿圆锥齿轮。
已知蜗杆1为主动,锥齿轮8转动方向如图。
(1)斜齿圆柱齿轮3、4和蜗轮2、6的旋向;
(2)标注出蜗杆1的转动方向;
(3)标出Ⅱ轴上各齿轮的受力图。
2.图示为一手动绞车的传动示意图,(斜齿轮-蜗杆传动),重物Q;
钢丝绳绕在D=200mm的卷筒上,卷筒与蜗轮4联为一体。
已知斜齿轮的传动比i12=3,蜗杆传动的传动比i34=50,设蜗轮传动的效率η=0.4,其余功率损失忽略不计。
(1)已知蜗杆3旋向如图,试确定蜗轮的旋向;
(2)提升重物时,在轴1上用箭头表示出手柄的转动方向;
(3)为使轴Ⅱ上的轴向力最小,在图示画出两个斜齿轮的旋向;
(4)提升重物时,在图中标出蜗杆3所受各力的方向;
※(5)若Q=21KN,要匀速提升重物,则加在手柄上的切向力F至少需要多大?
3.用图示传动装置提升重物,试分析确定:
(1)为使轴Ⅱ上蜗杆的轴向力Fa4与斜齿轮的轴向力Fa3部分抵消,试确定蜗杆、蜗轮和各斜齿轮的旋向;
(2)标出轴Ⅱ上各啮合点处作用力;
(3)在图中标出斜齿轮、蜗杆及电机的转向。
4、在图示轮系中,已知轴1的转向,1、2为一对锥齿轮,3、4为一对斜齿轮,5、6为蜗杆传动,蜗轮6上悬挂一重物。
现要重物上升,且要轴Ⅲ上的轴向力能相互抵消一部分。
(1)确定Ⅱ、Ⅲ轴的转向;
(2)确定3、4、5、6齿轮的旋向;
(3)画出Ⅲ轴上各齿轮的受力方向。
5.图示为某直齿圆锥-斜齿轮二级减速器简图,此减速器用于重载、中速。
其输入轴I轴的转向如图所示。
试问:
(1)此减速器中斜齿轮宜选齿面为宜,轮齿材料可以是,轮齿的主要失效形式为,故先按设计计算,求出参数,再按校核。
(2)请在简图上画出有利于改善轴II轴向受力情况的各斜齿轮的旋向。
(3)在图上画出锥齿轮2、斜齿轮3在啮合点处所受各分力的方向。
6.图示为提升重物的传动装置,蜗轮旋向为左旋。
试分析:
(1)、为使轴II所受轴向力最小,试在图中画出各斜齿轮的轮齿旋向和蜗杆的旋向。
(2)、画出轴II上各齿轮在啮合点处的径向力、轴向力和圆周力的方向。
(3)、若斜齿轮采用软齿面齿轮传动,试述其设计准则。
(4)、按承载性质进行分类时,II轴属于那种类型,简述其设计步骤。
7.图示为某两级斜齿轮减速器简图,此减速器用于重载、有冲击处。
其输入轴I轴转速较高,转向如图所示。
斜齿轮1的螺旋角为15º
,左旋。
1)此减速器斜齿轮宜选齿面为宜,轮齿的主要失效形式为,故先按设计计算,求出参数,再按校核。
2)请在简图上画出有利于改善轴II轴向受力情况的各个齿轮的旋向。
3)在图上画出齿轮3指定点A的受力图。
8、图示为二级减速器,已知轴I为输入轴,轴Ⅲ为输出轴且转向如图所示,为使II轴的轴向力尽可能小,试求:
1、试在图中画出斜齿轮的轮齿旋向和各轴转向
2、画出齿轮2、3在啮合点处的径向力、轴向力和圆周力的方向。
3、若齿轮采用软齿面齿轮传动,试述其设计准则。
4、按承载性质进行分类时,II轴属于那种类型,简述其设计步骤。
五、计算题
1.一转轴受规律性非稳定对称循环变应力如图所示,转轴工作的总时间t=300h,转速n=150r/min,材料为40Cr调质,硬度为200HBS,-1=388MPa,(K)D=2.7。
[S]=1.3,循环基数N0=107,m=9。
求寿命系数KN,转化为等效稳定变应力时的疲劳极限-1e和实际安全系数S,轴的强度是否满足要求?
2.一零件用合金钢制成,其危险截面上的最大工作应力max=240MPa,最小工作应力min=-40MPa,该合金钢的机械性能-1=450MPa,s=800MPa,=0.1,b=900MPa。
零件危险截面的系数为K=1.3,=0.78,=1,要求:
(1)绘制材料的简化极限应力图;
(2)求极限值
,
;
(3)取[s]=1.3,校核此轴是否安全。
3.45钢经调质后的性能为σ-1=307MPa,m=9,No=5×
106,以此材料作试件
进行实验,先以对称循环变应力σ1=500MPa作用104次,再以σ2=400N/mm2作用于试件,求还能循环多少次才会使试件破坏。
(要点分析:
这是属于不稳定变应力作用下的疲劳强度计算问题,应根据疲劳损伤累积假说(Miner定理)进行计算:
4.一个受弯曲稳定变应力作用的轴类零件,最大工作应力σmax=400MPa,最小工作应力σmin=-100MPa,已知材料的对称循环疲劳极限σ-1=450MPa,脉动循环疲劳极限σo=700MPa,屈服极限σs=800MPa,
试求:
(2)在简化极限应力图上标明工作应力点N;
(3)说明零件可能的失效形式。
5.液压缸盖螺栓组选用6个M16的螺栓。
若已知螺栓的小径d1=13.835mm,螺栓材料许用拉应力[]=110Mpa,液压缸直径D=150mm,液压缸压强p=2Mpa,预紧力Qp=11000N,螺栓的相对刚度KL=0.8,进行下列计算:
(1)、求单个螺栓所受的工作载荷Q、总拉力Q0和被联接件间的残余预紧力Qp’;
(2)、校核螺栓的强度是否满足;
(3)、按比例画出螺栓与被联接件间的受力变形图,并在图中标出螺栓和被联接件的初始变形量L,T和Qp,Q,Qp’,Q0。
6.图示一起重机卷筒,钢丝绳起重量W=60000N,利用双头螺柱夹紧产生的摩擦力矩使转矩由齿轮传到卷筒上。
由8个螺柱均匀分布在直径D=500mm的圆周上。
连接件接触面间的摩擦系数为f=0.12,且希望摩擦力矩比计算值大20%,螺柱材料为6.6级,45钢,控制预紧力,取安全系数〔S〕=2,试求:
螺柱所需最小直径(或计算直径)。
7.如图所示以厚度=12mm的钢板用四个普通螺栓固联在厚度1=30mm的铸铁支架上,已知载荷F=12000N,L=400mm,=100mm,试确定螺栓的小径的计算值。
已知结合面间的摩擦系数为f=0.15,防滑安全系数kS=1.2,螺栓性能等级4.6,材料普通碳素结构钢,屈服极限s=240MPa,安全系数S=2.2。
8、(在最后一页)
9.图示某转轴两端各用一个30204轴承支承,轴上载荷Fr=1000N,Fa=300N,轴转速为100r/min,载荷系数fp=1.2,常温下工作。
已知:
30204轴承基本额定动载荷C=28.2kN,轴承内部派生轴向力S=R/2Y(Y是A/Re时的轴向系数),e=0.35,A/Re,X=1,Y=0;
A/Re,X=0.4,Y=1.7。
求:
1)
两轴承所承受的径向力;
2)两轴承的当量动载荷;
3)危险轴承的寿命。
10.图示一蜗杆轴上正安装一对30208型圆锥滚子轴承,
根据蜗杆轴的受力,求得两支承的径向反力Fr1=2600N,Fr2=2000N,蜗杆转速为n1=960r/min,蜗杆的轴向力FA=1000N,方向如图所示;
轴承载荷系数fp=1.1,轴承工作温度<120°
其它数据为:
e=0.38,Y=1.6;
Fa/Fr>
e时,X=0.4,Y=1.6;
Fa/Fre,X=1,Y=0;
派生轴向力Fs=Fr/2Y;
轴承基本额定动载荷C=63kN,ε=10/3。
试计算:
(1)两轴承承受的当量动载荷;
(2)计算危险轴承的寿命。
11.图示斜齿圆柱齿轮由一对反装的7307AC型滚动轴承支承,
轴转速为n=200r/min,齿轮受到圆周力Ft=1890N,径向力Fr=700N,轴向力Fa=360N,方向如图所示,齿轮分度圆直径d=188mm,轴承跨距L=200mm,轴承载荷系数fp=1,其它数据为:
S=0.7R;
A/R>
e时,X=0.41,Y=0.87;
A/Re,X=1,Y=0;
e=0.7。
计算:
(1)、两轴承承受的径向力;
(2)、两轴承承受的当量动载荷;
12.某减速器轴上安装有一对30312轴承,查表得该轴承的基本额定动载荷C=101KN;
判别系数e=0.3,X=0.4,Y=2,轴的转速n=10000r/min,受力如图,已求出两轴承径向反力Fr1=6000N,Fr2=8000N,轴向力FA=1000N,载荷系数fp=1,试求轴承寿命为多少小时?
13.图示锥齿轮轴,转向如图。
其由一对角接触轴承支承,轴承代号为7210AC,传动时啮合点B所受三个力的大小分别为:
圆周力Ft=1200N,径向力FR=415N,轴向力FA=135N,载荷有轻微冲击;
载荷系数fp=1.2,e=0.68,FS=0.7Fr。
试分析哪个轴承更危险?
14、图示为一12mm厚度的薄板,用三个普通螺栓固定在机架上。
已知R=6000N,螺栓、板和机架材料许用拉应力〔σ〕=120MPa,许用剪切应力〔τ〕=90MPa,
许用挤压应力〔σp〕=150MPa,板间摩擦系数fc=0.2,
(1)确定合理的螺栓直径。
(2)如改用铰制孔螺栓,直径怎样变化?
※应如何计算。
六、轴系结构改错题
1、在图中齿轮轴系结构中至少找出10处错误,用序号在图中标出错误所在位置并简要说明错误理由。
轴承为脂润滑。
2、至少找出图中齿轮轴系结构的10处错误,用序号在图中标出错误所在位置并说明错误理由。
3、至少找出图中齿轮轴系结构的10处错误,用序号在图中标出错误所在位置并说明错误理由。
轴承为脂润滑
4、至少找出图中齿轮轴系结构的10处错误,用序号在图中标出错误所在位置并说明错误理由。
5、至少找出图中齿轮轴系结构的10处错误,用序号在图中标出错误所在位置并说明错误理由。
6、至少找出图中齿轮轴系结构的10处错误,用序号在图中标出错误所在位置并说明错误理由。
8.图示为刚性联轴器,由6个均布在直径D0=195mm的圆周上的螺栓连接,联轴器传递的扭矩T=2600N.mm。
试按下列两种情况校核该螺栓连接的强度。
(1)采用M16的小六角头铰制孔用螺栓,图中方案一所示,螺栓受剪面处直径d0=17mm,螺栓材料为45钢,其许用剪切应力【τ】=195MPa,许用挤压应力【σp1】=300MPa;
联轴器的材料为HT250,许用挤压应力【σp2】=100MPa。
(2)采用M16的普通螺栓,如图示方案二,接合面间的摩擦系数为f=0.15,螺栓材料45钢,许用拉应力【σ】=240MPa,螺纹内径d1=13.835mm,防滑安全系数Kn=1.2。
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