机械设计课后答案.docx
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机械设计课后答案
S-1已知材料的对称循环弯曲38劳极限c=劝皿%循环基数%=0,扭=鼻试计算
谓环次数JV分別沖呂孔0,30000,600CO0W.材料的有限寿命弯曲5劳极限.
解・
0\Fiifi'
cr__=CT™—=200x9f=44L了皿
叫丼V8000
当舞=30000时
Jv=6梅=30000
当亠日SW3CK3O时
2-1已丸凜合金钢的机械性能为6-门gP"j・4如g,趴■02,试绘制此材
融极限^力凰■
鮮:
2疔.-CT
曲/=_-
6_(7_-460m
故三一[十聊—[十02一」'工材料的极限应力图如下;
3-3已知一经过精车加工的圆轴轴肩尺寸!
D=70nini,4=fiOmm,r=Jmnit材料黄碳钢,亘强
度极限6=创皿泛G试计算轴肩处的弯曲应力综合®响系数瓦・
解:
L根据方程式(2-7).轴肩处的弯曲应力综合影响茶数Kj
2.5表定系数
}洛=1",馭口什口查附图Aie)得弯曲时圈角的苞》应力集中S&<=1.77;查附图"得零件尺寸系数4=0.78;
S附图2-E得零件的加工表SSS系敌必=0.9,
久计算综台影晌系数
将竟得的各系数代入上式得穹ft应力综合影响系数;
177
禹已知一经过粗车加工的區!
轴轴肩尺寸;D=70nira,d=55niin,Hnm如黑更用题2-2中的
村料,其强S圾限W=9O过"G试绘制1*轴的®隈应力ffi・
解:
1•根据已知条件确走》动循环疲劳极隔由由平均应力折算为应力幅的系数:
2.确定弯曲®力综合影响系数忑
因字”,触I公
查附图2-1〔匚爲比F=206
查附B2-5得£;=0.73
查附图2一8得戸二0.74
代入上式得.
根据匚可以茯得零件的对称谐环极限应力与脉动循环极1®应力®分别药£
k才需也Weg2XK.
和屈服极限应力点(6』).绘粘愕件极限应力图:
4.绘制零件极限应力图
3-5如果题目3-4中危险截面上的平均应力<7斗=254/只3,应力幅(7工=36\住0,试挖§§循
环特性『常数.求出该载面的计®安全系数$£屮解:
1.根据危险截®的应力cr^=25MPa和%=充MPa,在哮件极隈应力图上画出工作应力点
2.因F=常甑M椁位于如区域之内,M点次I极限应力鼠应搜疲劳强度计算安全系断根据方
460
程式(2-11),计茸安全系数£海九
g=T='二=324
甩疋cr+少CT3.81x36+0.2x25'
Fa7
第三章
3-1螺纹按牙形不同分有哪几种?
各有何特点?
各适用于何种场合?
答:
主要类型有:
普通螺纹、管螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹五种。
特点及应用:
普通螺纹是米制三角螺纹,牙型角a=60,因牙型角较大,故当量摩擦系数也较大,自锁性能好,主要用于联接。
管螺纹是英制三角螺纹,牙型角a=55度。
它有圆柱管螺纹和圆锥管螺纹之分,常用圆柱管螺纹。
这种螺纹联接常用于高温、高压及紧密性要求较高的管与管的联接中。
矩形螺纹牙型为正方形,牙型角a=0度,因牙型角小,当量摩擦系数小,传动效率高,故常用于传动。
梯形螺纹牙型呈梯形,牙型角a=30度。
因牙型角较小,所以传动效率较高,对中性较好,故为应用较多的传动螺纹。
面,故多用于承受单方向轴向力的场合。
3-2螺栓、双头螺柱和螺钉在应用上有何不同?
答:
螺栓有普通螺栓和铰制孔螺栓两种。
螺钉被联接件之一太厚,无法放置螺母,不需经常拆装的场合。
3-3为何螺纹联接通常要采用防松措施?
防松方法有哪些?
答:
螺纹联接在冲击、振动、变载荷或高温环境下,将使螺旋副的摩擦力减小或瞬间消失,经多次重复后,最终导致联接松脱。
因此,设计时应采取有效的防松措施。
防松方法有摩擦防松、机械防松、铆冲防松等。
3-4为什么大多数螺纹连接都要拧紧?
拧紧力矩要克服哪些力矩?
答:
为提高联接刚性、紧密性和防松能力以及提高螺栓在变载荷下的疲劳强度,因此大多数螺纹联接都要拧紧。
拧紧力矩要克服螺纹副力矩和螺母底面的摩擦阻力矩。
降低影响螺栓疲劳强度的应力幅;
改善螺纹牙上载荷分布不均匀的现象;
.减小应力集中的影响;
.避免附加弯曲应力;
.采用合理的制造工艺方法。
3-6试利用螺栓和被联接件的受力变形关系图来说明在螺母下加弹性元件对螺栓疲劳强度的
影响。
3—7如图3—44所示的薄职扳采用购个a己合蝮栓蓬樁在机架上,te受尢IF・$KN,蠟栓
的许用ft应*[c7-]=30MPa,许用前应力[叮二沁MT%许屈挤压应力Q]』二IMMP玄扳间
Sg系数/=04防滑系数盼1.2・试确走;
解:
1)联接可能出现的失叙形式有螺栓光杆和被联接件孔壁(0被压溃;螺栓光杆部分祓剪断.
2)螺栓受力
仃)将f向螺栓組联接朗形心简优得.
转柜T=rA300=5000X30O=15OaOO0N-m
(2)螺栓所受的橫向力
由”引起的横向力
由丁引起®横向力
£=竺=230on
22
厶竺竺现N
200200
理=鞘=%/2500^+7500^二7906N
(3)螺栓的直径
挤压强Iff条件,取biiL1.25(h
比>—=(―^—=/79"=5,77nun
剪切强度弟件
°斗亦]^3.14^96
故选择較制孔螺栓直径d=1Cmm,其11nim.
⑷所需晋通蠟栓直s
淫空匹注1论
*V如V3.14x80
故选择S通螺栓直径*第一系列.M獗其日l=2&⑵gm
3-E图3-45所示为普通螺栓连接,采用2个M10的曝栓,摞栓的许用应力[^]=160MPa,被连接件捲合面间的摩離系数/=0.2,若职防滑系数&二12试计算该建接允许的舉大静載荷片虑.
解.1)螺栓的预銮力
2)蟆桂允讦的最尢朝荷
3—93-46示气缸压强p=L5MPm咒缸两径n=2aOmm,气缸与气K盖ffl蠟栓
分布凰直SZMDitoiL対保证紧密性要求,螺栓间距不#大于80mm,试®择螺栓材料W
*1栓数目,并确定蝮栓《公称亶径(气a写气K盖间按无垫片计算).
解.1)述选螺栓数目
3)螺栓组匿接的总工作拉力
理“空=竺込空Ruxm
A4
3)单个螺栓的工作拉力
题3—gffi
4)单十螺栓的总S力
申艮据保证尊密性要求,取残余陨紧力e'=1,6?
.
e=C^=2.6x5S37.5=15037.5M
5)确定螺栓直径
试选蠟栓的性能等级为5.8级,45号包其屈腦极限£=420W匕若虑控制预紧力,
取安全系数as则讦用应力⑷=玉=迺=2S0MPso所需螺栓4、径&为S1.5
故选择Mllffl螺栓,tt小径咼司tUOtomi合适-
3-
mm。
10图示的吊车跑道托架,用4只普通螺栓安装在钢制横梁上。
试选择螺栓材料,并确定该螺栓的公称直径。
图中长度单位
解;1)在工作載荷戶的作用下,嫖栓组联接承受以下®力和®覆力矩时作用轴向力(作用于螺栓组形卜垂直向下>
倾覆力走(顺时针方向)
N-turn
2)在轴向力尸的作用下,各41栓所受的工作拉力为
J空2£二辺N
44
3)在倾覆力矩M的作用下,右测两蠟栓受到加载作朗故右侧两螺栓所受的轴向工作血
空2型学*N
4x2^0^
故右侧螺栓所S的轴向工作拉力沏
^-J^L+^-fi35a+9135-15355N
4)螺栓所受的总、拉力为
按工作裁荷不稳宦考虑,取残余预紧力Q;=1.0*=1$唸5N
Q=Qp+F=15385x2=3077ON
5)确走蠟栓直径
选痢?
栓材料的性能等圾为5.3题45吕钢,查国家标准GE和驱11—呂】得屈服极眼
q=420WP务并查得安莹系敢(按控制ffi紧力考慮),故蝮栓材料的讦用应力
0]=
&
迅-譽二280临去螺栓危验戡面的直径(螺纹小径力L)为
桜粗牙蝮纹标准(GB1P5—813选用螺统公称直径d=l&mm其螺訐卜径&=门.汨5》1349mrm合适・
4-1平键联接有哪些失效形式,平键的尺寸bXhXL如何确定?
答:
平键联接的失效形式有:
静联接时较弱零件工作面被压溃和键被剪断;动联接时工作面的磨损。
4-2某齿轮与轴采用普通平键联接。
已知传递转矩T=900N•m,轴直径d=80mm,齿轮轮毂宽度B=130mm,轴的材料为45号钢,轮毂材料为铸铁,载荷有轻微冲击。
试确定键的尺寸,并校核键联接的强度。
解:
1)确定键m尺寸
根S轴頁径由国案标准(GB10P6—7Q>S得键宽3=2加曲,隆高/5=14mni-
假设轴的圆角半径Tiwq,故根据轮毂宽度£=130fnni,W定键的标准长度
2)犍號接的强S计算
桐据平健联挤压强度条件
应14_
—=——=/nam
22
2工就。
梵e*品
7xC110-22)>cgO
由表查得铸铁轮毂的[叫=50~60MPei,碍弋0]戸,所a该平键联捋的强匿£撤
4-3试校核图示变速箱中滑移齿轮花键联接的强氐已知传迅的转矩r=S0N-m,用矩形花
讎6X26x23x6(2XEXdfxb)联接,材科为45号钢*轮毂长WdUmm,材料为4CiCr・IE淒
表面经过热处理.
解=矩形花键动联接的强度条件为
取歼0.75,尹=£±£=竺±兰=1225^^,真<44
D-d
h2c1由机R设计手册査r=03mnii
2
=空二空一2x0.3=0.9讪,I寻上述養数代入式
2
按受变载荷若慮查Qj]=4Ck-70KIpa»E为严M,故该TE键联S满圧强度吏求.
4-4试述铆接的特点及应用场合。
答:
铆接的特点是工艺设备简单、耐冲击和联接可靠等优点,但被铆件强度削弱较大,铆接时噪声大,劳动条件差。
主要应用于桥梁、建筑、造船等部门中。
答:
焊接具有强度高、紧密性好、工艺简单、重量轻和成本低等优点。
胶接的主要优点是工艺简单、操作方便、劳动条件好;联接的重量轻、外观平整;胶层有
答:
绝缘、防腐和密封作用,亦可缓冲和吸振。
主要缺点是耐老化、耐介质性能差;对温度、湿度的变化较敏感等。
主要用于机床、汽车、造船、化工、航空等部门中。
4-7试述过盈联接的特点及工作原理。
答:
过盈联接的优点是结构简单,对中性好,承载能力高,在冲击、振动或变载荷下也能可靠地工作。
其缺点是配合面的加工精度要求较高,装配困难,配合表面处的应力集中较大。
过盈联接是利用零件间的过盈量来实现的联接。
其工作原理是靠材料的弹性和包容件与被包容件之间的装配过盈而在配合表面间产生的摩擦力或摩擦力矩来传递外载荷。
5-1带传动有哪些特点?
工作原理是什么?
你在哪些机械中看到应用了带传动。
答:
摩擦型带传动的主要优点是:
带有弹性,可以缓冲和吸振,传动平稳;过载打滑,可防止其它零件损坏;传动中心距大;结构简单,制造、安装、维护方便,成本低。
主要缺点是带与带轮之间有滑动,不能保证准确的传动比。
另外,由于需要施加张紧力,轴系受力较大。
同步带传动是啮合传动,传动比准确,效率高;缺点是制造和安装精度要求较高。
5-2.V带工作时产生哪几种应力?
最大应力包括哪几项应力?
设计时如何选择参数,以降低最大应力值?
答:
V带工作时产生三种应力:
拉应力、驾曲应力、离心拉应力
带轮直径®小,带的弯曲®力越大.齿了®免弯曲®力过大,^寸带轮最小直径应有所限制.设计带传动时,应使带谨y观.
5-3.带传动为什么会产生弹性滑动现象?
它对传动有什么影响?
答:
由于带传动存在松紧边拉力差、带本身有弹性,造成带与带轮之间的相对滑动即弹性滑动。
弹性滑动不仅使带传动得不到准确的传动比,而且降低了传动效率,引起带的磨损。
5-4.带传动的主要失效形式有哪些?
设计准则是什么?
答:
带传动的主要失效形式是打滑和V带的疲劳破坏。
保证带传动不打滑,并使胶带具有一定的疲劳强度和寿命是带传动的设计准则。
5—
耳可以采取什么措施噌大小帯轮包角Qi?
aiBOft小值一股是多少?
5—比试分析小带轮H径恥中心距向的选择对传动性能的影响.
答=为了iS免弯曲应力过大,应使4滞轮頁径Q莎弘.当设计功率一宦时,采用義大的带轮直a,可使帯速提高,减小带的拉九弯曲应力也随之下降.所从在结构尺寸允讦的条件下,6尽量选大些R1■旦随着帝遠的提高.离心应力噌大,影响带的寿命.S此,当初选巧后,应验算带速⑴使v=5~25n^.
如中心大时,易因载荷更动引起带的颤动.如中心距辺导致包«减,卜降低了传动能力.如果空间尺寸无恃别限啣JB1建谏按下范圉初选中心距0°.
D.了(Di+Ds)咗砌€2
5-7.与带传动比较,链传动有哪些特点?
答:
链传动兼有齿轮传动和带传动的特点。
与带传动相比,链传动能保持准确的平均传动比;作用在轴上的压力小;能在高温、低速重载条件下工作。
5-8.6S节馥S共]什么宜取偶数?
链轮齿数九什么常取奇数?
答:
当链节数为偶数时,接头处正好是内外链板相接,可将一侧外链板与销轴做成固定的接头,装配后用开口销或弹性锁片将另一侧链板锁住。
当链节数为奇数时,必须采用折曲的过渡链节。
由于过渡链节的链板受到附加弯矩作用,其强度仅为正常链节的80%左右,所以在一般情况下
链节数取偶数为宜。
链轮齿数选用奇数齿,这样,当与偶数链节相啮合时,磨损比较均匀。
5-9.链传动产生运动不均匀性的原因是什么?
影响链速变化的主要参数是什么?
答:
由于链条围轮后形成多边形,致使链条中心线在运动中交替与链轮分度圆相切和相割,使链速周期性变化。
影响链速变化的主要参数是链轮齿数和节距。
5-10-链传动有哪些失效形式?
哪种失效形式阻定了进轮齿教切W120?
答:
链传动的主要失效形式:
1.铰链的磨损2.链条的疲劳破坏3.铰链的胶合。
铰链的磨损
5-11.链传动中心距的大小受哪些因素限制?
常用的范围是多少?
答『中心距小,传动尺寸竖畜但小羅轮包角会减小,导致啮合齿数少口另外,毎琏条的链节转折频率比长號条的高,因而加剧了链条的8损和底照中心距大些,上述问题得到减缓・e中心距过大时.会因撻条的伸长便憧边垂度过大,产生抖动和冲击・所以,初选中心距殷在(30-50)p±rfli使小陡轮fe®;A;于120".
Dm
图5-28题5-12图
5—12.S带式输送机传动装買如图5—2各所示,已知Di=L4Dmnii场』bUnum
带传动中心距◎绚九&40tmn,带长S功Wrmi・4恨F型V帝按规定的初拉力张弩.单班工作,载荷变动小,运输机綸送带》度v-lWs,设电动机容壘和碱谨器S工作机传动自幼足®.试间.
1.S力卩可以达到多大?
收邸带俸动?
S率押m风齿轮减逋器隸率护0%运输机工作机甲尸0.3,不计联轴器效率-)
2、如输送带上戟荷不变CF不变),再提高输送带速虧使Z&為拟将从动轮直径型减小至L^=350mm中心距口加大至723nm苴它参数不变,说明这样变动是否可行?
TT*
由表5Y查儈处-由恚直區■H
由表5—10查^|J?
=2.6454X10*
由^5—1373
AP=2也禹xio"龙光"〔1_一>0.3LkW
1.1373
円730°-生退X刃扌-152T由表I查得K:
同曲
由表:
?
一3査稈K=l』
则:
尸_4(2.OS+0.31)X0.925乂-803恳呼
输出功^p=S.O3xO.95xO.%x0.92=6.74^r
输送S力护=%=&7%^也=48疋耐
2、
1.1x4启XI.3=]]33疋jy
‘0.95x0%x0.92
S—
尿+忧)瓦©
AJ:
==0.31kW
更严£if=10
Oi科頂r-2~必Xj7j"=1G3.470
11.33
则篠秋根数郑「刖爲比叮(2•伽石嬴咖】.产1
所以=这样的变a不合诸.
5-13.ceis车床的床头箱输入轴与电机之间用普通V带传动,俸动布置如图5-33所示5已知电机功率F=5,5k:
W»转速乃i=144D“mim传动比尸2」,传动中心距aKDCIinnb两班制工作,试设计此带传动.
解:
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H3aonnN—q
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V咼;at恰E
出8w-lr^怕X-二h%
tlh比常ribWFT
ft£w-K44題
厅一14.设计手扶拖拉机上的V带传动(图5-30).已知柴油发动机额宦功率7^SHP=5.96kWj额定转谨您=1呦OrVmii,传动比8=1.5)结构上要求中心距应在60(1-7OCrrun之间,大带轮直径£V2$tinig每天工作时间少于10小时,戟荷娈动嶽丸允许转a误差±5%-
解:
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