《机械设计》习题库答案.docx
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《机械设计》习题库答案
西南科技大学
《机械设计》习题库参考答案
一、是非题
1、×2、
×3、×4、√5、×6、
×7、×8、√9、×11、×12、√13、×14、×
15、×16、
×17、√18×19、√20、×21、×22、√23、√24、×25、×
26、×27、√28、×29、×30、×31、√32、×33、√34、√35、√36、×
37、×38、√39、×40、×41、√42、×43、×44、×45、√46、×47、√48、×
49、×50、×51、×52、√53、√54、×55、√56、×57、×58、×59、×60、×
61、×62、√63、√64、√65、×66、×67、√68、√69、√70、×71、×72、√
73、√74、√75、√76、×77、√78、×79、×80、√81、√82、√83、√84、×
85、√86、×87、×88、√89、×90、×
二、选择题
1、b2、_d__3、 d4、(b)_5、(c)6、(c)7、(b) 8、(b) 9、(f)
10、(b)11、(c)12、(c)13、(d)14、(d)_15、(a)16、(c)17、(d)
18._B_19._C 20.A_21. D22.C23.D_24.B25.__C26.B
27.C28._b_29._b_a__c__a_ 30._b__a__c,_d_
31._b_32._a_33.c_34._d_35._b_36.a 37._c_38、a39、_c_
40、 b 41、_c42、a43、__a、c__44、c45、d46、 b
47、 b
48、c_
49、b
50、_b_51、 c 52、__a_
53、_c_54、 c
55、b
56、c
57、 c
58、_a_59、b60、c
61、ad
三、填空题
1、 螺栓、螺钉、双头螺柱、紧定螺钉。
2、 基准长度 。
3、点蚀、折断、磨损、塑性变形、胶合 。
4、 有吸振缓冲作用;运行平稳无噪声;结构简单,成本低廉, 有过载保护作用;适应中心距较大等。
5、 7º7'30” 。
6、偶数
7、直径系列(轻) ,轴承内径(30mm)
8、 心
9、_减摩、降温、防锈、减振、清污等
10、_轴向_
11、“ 三圆弧一直线 ”
12、防止温升过大_
13、球轴承和滚子轴承
14、传动
15、减小
16、轴
17、 三角形 锯齿 。
18、胶合
19、点蚀、折断、磨损、塑性变形、胶合
20、 磨损 .
21、 下 上
22、 PC n1 。
23、
(1)两相对运动的表面必须形成收敛油楔;
(2)两相对运动的表面必有一定的相对速度; (3)润滑油必须有一定的粘度,并供油充分;(4)最小油膜的厚度应大于两表面不平度之和。
24、σ1(σ2)、σb1、σc , 紧边与小带轮接触处
25、 链轮的多边形效应
26、 计入螺纹力矩的影响
27、 ≤10(一般常取3~6) , =5~25m/s ,≥120°
28、 单头 双头或多头。
29.点蚀、折断、磨、塑性变形胶合
30.链轮的多边形效应
31.侧面
32.350
33.心轴、传动轴、转轴。
34._应小于
35.减摩、降温、防锈、减振、清污等
36.降低。
37.打滑疲劳破坏
38.啮合轴承搅油
39.变应力作用
40.-1,0,+1
41.避免附加的弯曲应力
42.改变材料对提高刚度无明显影响
43.使用要求、经济要求、工艺性等
44.减少刀具数目,便于标准化
45、a=0.5(q+Z2)m
46、热平衡
47、 有吸振缓冲作用;运行平稳无噪声;结构简单,成本低廉,制造与安装方便(其制造与安装精度不象啮合传动那样严格);有过载保护作用; 适应中心距较大的地方
48、链 磨损后容易脱链
49、使用要求(满足预定功能)、经济要求、工艺性等
50、传动平稳性差磨损后出现跳齿或脱链现象
51、
(1)n特高或特低
(2)对回转精度要求特别高(3)载荷特大,冲击、振动较大
(4)特殊工作条件下(5)径向尺寸受限制(6)轴承要求做成剖分式的结构情况下
52、ma1=mt2=m;αa1=αt2=α;γ=β2(或β1+β2=90°);并蜗杆与蜗轮螺旋方向相同。
53、弹性滑动小带轮上开始发生
四、计算题
1、解:
2、解
⑴
(1)S的方向图示
⑵ R1=(300FR+M)/900=1500N
R2=FR-R1=1500N
S1=S2=0.25R1=375N
⑶
A1=max(S1;S2+FA)=(375;375+1000)=1375N
A2=max(S2;S1-FA)=(375;375-1000)=375N
3、解:
⑴所需要的预紧力F’
∵防止滑动条件:
2×(2F’f·d/2)+fQ·d/2=KfQL
∴
kf=1.1~1.3,取kf=1.1
⑵确定螺栓的直径。
∵
∴查表选M24(d1=20.752mm)六角头螺栓
4、解
答案
⑴d=55mm。
⑵两轴承各自的派生轴向力方向如右图。
⑶
∵R2=FR/3=1000N
R1=FR-R2=2000N
∴S1=0.7R1=0.7×2000=1400N,
S2=0.7R2=0.7×1000=700N,(5分)
⑷由于S1+FA=1400+500=1900N>S2=700N,
所以轴承2被“压紧”,轴承1被“放松”。
A1=S1=1400N,A2=S1+FA=1900N
⑸∵A1/R1=1400/2000=0.7=e,∴X1=1,Y1=0
∵A2/R2=1900/1000=1.9>e,∴X2=0.41,Y2=0.87
轴承1的当量动负荷:
P1=fp(X1R1+Y1A1)=1.2×2000=2400N
轴承2的当量动负荷:
P2=fp(X2R2+Y2A2)=1.2×(0.41×1000+0.87×1900)=2475.6N
5、解:
令每个螺栓所受残余预紧力为零,即
解得:
Plim=4000(N)
6、解:
答案
2、
(1)
(2)S的方向图示
轴承径向力:
R1=3FR/2=3×200/2=300N
R2=FR/2=200/2=100N
S1=0.68R1=0.7×300=210N
S2=0.68R2=0.7×100=70N
(2)承所受的轴向力;A1=204(N);A2=104(N)
7、解:
PC=KAP=1.1×7=7.7KW;根据n1=1440r/min和PC=7.7KW查图得A型带。
8、解:
题4-1答案
⑴制动时,带的a侧为紧边,b侧为松边
⑵因带允许最大拉力为800N
紧边拉力F1=800N
松边拉力F2=F1/efα=800/e0.28×π=320N
拉力差Fmax=F1-F2=480N(
⑶制动时允许的最大制动力Pmax
N
制动时允许的最大制动力矩Tmax
Tmax=FmaxD/2=480×150=72000N.mm
⑷螺栓组受力分析:
取隔离体图(a)示;
力平移体图(b)示,其中:
R=800-300=500N
T=300×(500+150+25)-800×(150+25)=62500N
在R作用下每个螺栓受载荷为:
FR1=FR2=R/2=250N(方向图(c)示)
在T作用下每个螺栓受载荷为:
FT1=-FT2=T/50=62500/50=1250N(方向图(c)示)
由图(c)显见螺栓1受力最大,即
F1=FR1+FT1=250+1250=1500N
⑸防滑条件:
N
⑹防拉断时,螺栓小径应满足:
mm
查插表一得M12的螺栓d1=10.106mm,故安全。
9、解:
⑴该轴承的内径55mm。
⑵两轴承各自的派生轴向力方向如右图。
⑶S1=0.7R1=0.7×2000=1400N,S2=0.7R2=0.7×1000=700N,
由于S1+FA=1400+500=1900N>S2=700N,
所以轴承2被“压紧”,轴承1被“放松”。
A1=S1=1400N,A2=S1+FA=1900N
∵A1/R1=1400/2000=0.7=e,∴X1=1,Y1=0
∵A2/R2=1900/1000=1.9>e,∴X2=0.41,Y2=0.87
轴承1的当量动负荷:
P1=fp(X1R1+Y1A1)=1.2×2000=2400N
轴承2的当量动负荷:
P2=fp(X2R2+Y2A2)=1.2×(0.41×1000+0.87×1900)
=2475.6N
10、解:
FB=F×l1/l2=8F,FA=F×(l1+l2)/l2=9F
F‘f=KfFA,F‘=9KfF/f,
于是,d1≥
11、解:
(1)螺栓组受力分析
所示,将斜力P分解简化到接合面上,得翻转力矩M、横向力PY、和轴向力PX。
即支架螺栓组共受以下诸力和力矩作用:
轴向力PX(作用于螺栓组形心,水平向右):
PX=Psinα=10000×sin30°=5000N
横向力PY(作用于接合面,垂直向下)
PY=Pcosα=10000×cos30°=8600N
翻转力矩M(绕O轴,顺时针方向)
M=PYh=8600×250=2165000N·mm
(2)计算每个螺栓所需要的预紧力F’
分析:
使底板向下滑移,受到联接接合面摩擦力的阻挡。
剩余预紧力F”使接合面产生摩擦力。
M对摩擦力无影响。
所以底板不滑移条件为:
或
则
将已知条件
=1.3,
=0.4,相对刚度系数
=0.3代入上式得
N
12、解∵
则F=F1-F2=1000(N)(a)
又∵F1=2F2或F2=
F1(b)
将(b)式代入(a)式得F1=2000N
13、解:
⑴保证红绿灯装置与悬臂托架不向下滑移,则每个螺栓所需要的预紧力F’
将P力平移到接合面上,得翻转力矩M与横向力P。
翻转力矩M=PL(a)
保证红绿灯托架装置不向下滑移的移条件为:
∵
∴
(b)
⑵危险螺栓是上边每个螺栓1和2
(3)危险螺栓所受的工作载荷F:
在翻转力矩M作用下,每个危险螺栓所受到的工作拉力为
(4)每个危险螺栓所受的总拉伸载荷F0
(5)能满足工作要求的螺栓直径:
∴查表选M16(d1=13.835mm)六角头螺栓
14、解:
(1)应保证的预紧力:
(2)校核强度:
因
故安全
15、解:
派生轴向力方向如图所示。
S1=
(N)
S2=
(N)
因此A1=max(S1;S2±FA)=max(625;1250-1030)=625(N)
A2=max(S2;S1±FA)=max(1250;625+1030)=1655(N)
=0.3125≤
,X1=1,Y1=0;
=0.4138>
,X2=0.4,Y2=1.6;载荷平稳,
=1,于是
P1=
=2000N,P2=0.4×4000+1.6×1655=4246N,因P1<P2,只计算轴承2寿命应计算轴承2的寿命。
=
≈16949h
16、解:
(1)紧边拉力F1=800N,右侧
(2)制动时允许的最大制动力
Pmax=150F1/650=184.615N
(3)松边拉力:
F2=F1/efα=800/efα
17、解:
(1)受力分析:
将载荷P向螺栓组中心平移得:
使钢板向下滑移的载荷P;使钢板产生绕中心旋转的扭矩
T=P(L1+L2/2)
在P作用下,每一个螺栓受力为:
FP1=FP2=FP3=P/3
在T作用下,每一个螺栓受力为:
FT1=FT3=T/L2=P(L1+L2/2)/L2
因此,受力最大的螺栓是1号螺栓
Fmax=F1=FP1+FT1=P(5/6+L1/L2)
(2)防止滑动:
F'=KfP(5/6+L1/L2)/f
(3)防止拉断:
4×
五、分析题
1、
1、解
(1)蜗轮7左旋
(2)蜗轮7的转动方向图示
(3)齿轮4、5旋向图示
(4)蜗轮7受力图示
(5)2轮受对称循环弯曲应力
2、解:
方案(b)b中螺栓长度较大,螺栓刚度较小,能降低螺栓的应力幅,有利于提高螺栓的疲劳强度。
3、
解:
(1)蜗轮7右旋
(2)蜗轮7的转动方向图示
(3)齿轮4和斜齿轮5的螺旋线方向图示
(4)蜗轮7所受的分力图示
(5)2轮齿根受对称循环的弯曲应力
4、解:
1盖在安装螺栓处表面需要加工,因此应区分加工面与非加工面;
2缺垫片,无法调整轴承间隙;
3卡圈无作用,多余零件,应该去掉;
4轴承应安装在轴承孔内;
5轴肩过高,轴承无法拆卸;
6齿轮轴向定位不可靠;
7键过长,键长不应超过轮毂宽度;
8运转的套筒与静止的轴承外圈发生接触,磨损严重;
9一是缺少密封圈;二是运转的轴与静止的透盖发生接触,磨损严重;
10缺少键,造成带轮周向没有固定;
11一是带轮轴向没有固定,缺少挡圈和螺钉;二是此段轴过长,此段轴的长度应比带轮轮毂宽度短2~3mm
⑵正确结构如下两方案图(均认为正确)
正确结构1
正确结构2
5、解
6、解:
①过长,联轴器无法装配;②轴过长,挡圈无法使轴定位;③空间不足④缺少密封装置等;⑤轴承不能拆卸;⑥健过长;⑦轴承不能拆卸;⑧轴承应在轴承孔内;⑨轴过长⑩缺少调整垫片
7、解:
图(a):
静止时,轴颈在重力作用下位于轴承底部。
图(b):
起动初期速度低,在摩擦力作用下轴颈沿轴承爬坡,当轴承的全反力等于F时,爬坡停止。
图(c):
随着轴颈转速的增大,动压油膜的压力越来越大,同时不断地将轴颈向左边推。
图(d):
稳定运行,轴颈位于轴承孔左下角,此时油膜压力的水平分量左右抵消,铅垂分量等于F。
稳定运行时油膜的油压分布图:
8.
.分析
⑴齿轮1为左旋螺旋线。
⑵蜗杆和蜗轮的螺旋线都是右旋。
⑶蜗轮所受作用力的三个分量见右图。
9.解:
①—轴缺台阶②—键过长③—透盖缺间隙④—缺轴承轴向固定
⑤—套筒轴向未固定(轴肩也过高)⑥—轮毂长度应大于轴段长⑦定位轴肩过高
10.
解:
1.⑴小斜齿圆柱齿轮3右旋,
大斜齿圆柱齿轮4左旋;
⑵斜齿轮3各力方向如图。
11.
解:
1——轴承座外表面(需要加工)缺凸台,2——轴过长,3——轴肩过高,4——该轴段应比轮毂短2~3mm;5——缺密封
12、解:
(1))蜗轮3和蜗轮4的螺旋线方向都是右旋
答案
(2)图示(3)图示(4)图示(5)Ⅱ轴属于转轴
13、解:
对常用的右螺旋螺纹而言,起钢丝绳缠绕方向反了。
正确图如下:
15、
解:
(1)蜗杆1的螺旋线方向是右旋。
(2)各轮的转动方向图示。
(3)使Ⅱ轴和Ⅲ轴所受轴向力最小时,斜齿轮3和斜齿轮4的螺旋线方向图示。
(4)蜗轮2和圆锥齿轮6所受的分力的方向图示。
16、解:
(1)F0增大
∵C2↓→ΔF1=
↑→F0↑
(2)联接的紧密性提高
∵C2↓→ΔF2=
↓→
↑
(3)受力与变形图:
17、解:
(1)F0减小。
∵C1↓→△F1↓→F0↓
(2)联接的紧密性降低。
∵C1↓→△F2↑→F”↓
(3)受力与变形图:
18、
分析:
(1)故2组强度低。
(∵接强两组相同,∵两组的d1=40mm,d2=80mm相等,故综合曲率半径相同),且1组弯强高(因模数大)
(2)2组传动平稳(∵Z多)
(3)2组切削工艺性好(∵m小)
19、
解:
20、
解:
方案(b)b中螺栓长度较大,螺栓刚度较小,能降低螺栓的应力幅,有利于提高螺栓的疲劳强度。
21、
解:
螺栓刚度减小,能降低螺栓的应力幅,有利于提高螺栓的疲劳强度。
22、
解:
齿轮采用油池润滑方式,轴承采用飞溅润滑方式。
为确保齿轮和轴承得到可靠润滑,设计时应注意:
润滑油的选择;齿轮入油深度(与圆周速度有关,速度底入油深度略大);润滑油油沟的开设形式;密封等问题。
六.简答题
1、
答:
(1)两相对运动的表面必须形成收敛油楔
(2)两相对运动的表面必有一定的相对速度
(3)润滑油必须有一定的粘度,并供油充分
(4)最小油膜的厚度应大于两表面不平度之和
2
答:
载荷大小、载荷性质、应力大小、应力性质(循环特性)、工况条件、零件材料、应力集中、绝对尺寸、表面状态等等。
3、
答:
减小应力副、改变螺纹牙间载荷分布不均匀现象、减小螺栓应力集中、避免附加弯曲应力、改善制造工艺等。
4、答:
键槽划一的意思是键应布置在轴的一条母线上,并尽量键宽相等。
其目的提高加工工艺性。
5、
答:
(1)限制轴承平均压强p:
P≤[p],目的:
防止压力过大,润滑油被挤出,使轴承产生过度磨损。
(2)限制轴承pv值:
Pv≤[pv],目的:
限制轴承的温升过高而胶合。
(3)限制滑动速度v:
v≤[v],目的:
限制由于滑动速度过高,引起轴承加速磨损。
6、
答:
摩擦防松、机械防松(采用防松元件)、永久止动(破坏螺纹副)
7、
答:
(1)包角;
(2)摩擦系数;(3)初拉力;(4)带传动的速度;(5)带的类型(例如:
采用大楔角V带、多楔带、同步带等);(6)带的材料等
8、答:
因楔键上下面为工作面,靠摩擦力传递载荷,有1:
100的斜度,装配后会引起偏心和偏斜。
答:
转轴:
既受弯矩又受扭矩的轴;传动轴:
只受扭矩的轴;心轴:
只受弯矩的轴
9、
答:
工作场合,轴的转速高低,传递转矩大小,转动惯量大小,位移补偿要求,缓和冲击
要求,轴径尺寸等。
10、
答:
点蚀、胶合、折断、磨损、塑变
11、
答:
减小应力副、改变螺纹牙间载荷分布不均匀现象、减小螺栓应力集中、避免附加弯曲应力、改善制造工艺等。
12、
答:
用于薄壁零件、精密机构的调整零件
13、
答:
对连续工作的闭式蜗杆传动要进行热平衡计算。
由于蜗杆传动Vs大,发热量、大效率低,若散热条件不好,将引起箱体内油温升高,润滑失效,导致轮齿磨损加剧,甚至出现胶合。
15、
答:
转轴:
既受弯矩又受扭矩的轴;传动轴:
只受扭矩的轴;心轴:
只受弯矩的轴
16、
答:
优点:
有吸振缓冲作用;运行平稳无噪声;结构简单,成本低廉,制造与安装方便(其
制造与安装精度不象啮合传动那样严格);有过载保护作用(过载时,带在带轮上打滑,可防止其它零件的损坏);适应中心距较大的地方(可达15m)。
缺点:
传动效率低,不能保持准确的传动比;结构尺寸大,轴上压力大;不适用有爆炸危险的场合(因有摩擦放电的现象);对工作环境要求较高,寿命短。
17、
答:
V不能太低的原因是:
因为当P一定时,V太低,带承受的拉力F将增大,导致带的根数增多。
因此,在多级传动中,通常将带传动设置在高速级(同时又起到缓冲吸振、过载保护作用),目的提高V。
V不能太高的原因是:
因为当V过高时,离心力就必将过大,导致带与带轮间正压力减小,使带承载能力降低,同时因单位时间内应力循环次数增加,使带的寿命降低。
18、
答:
当链传动的齿数过多时(Z2>120),磨损后容易出现跳齿。
因当链传动的齿数过多时(Z2>120),磨损后链销轴沿链抡径向外移量增大。
19、
答:
带传动要限制小带轮的最小直径目的是减小带的弯曲应力,提高带的使用寿命;限制最大传动比目的是防止带包角(α1)过小,降低承载能力;限制带的根数目的是减小各带受力不均匀现象,避免带的早期失效。
20、
答:
因楔键上下面为工作面,靠摩擦力传递载荷,有1:
100的斜度,装配后会引起偏心和偏斜。
21、
答:
导向平键用于轴上零件可作轴向移动(动联接)的场合。
普通平键用于轴上零件不作轴向移动(静联接)的场合。
导向平键可能的失效形式是:
表面压溃、剪断、磨损(动联接);普通平键可能的失效形式是:
表面压溃(主要失效)、剪断。
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