机械设计第九版课后答案(西北工大)Word文档格式.doc
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(2)
工作应力点在疲劳强度区,根据变应力的平均应力不变公式,其计算安全系数
第五章螺纹连接和螺旋传动
5-5图5-49是由两块边板和一块承重板焊接的龙门起重机导轨托架。
两块边板各用4个螺栓与立柱相连接,托架所承受的最大载荷为20kN,载荷有较大的变动。
试问:
此螺栓连接采用普通螺栓连接还是铰制孔用螺栓连接为宜?
为什么?
Q215,若用M6×
40铰孔用螺栓连接,已知螺栓机械性能等级为8.8,校核螺栓连接强度。
[解]采用铰制孔用螺栓连接为宜
因为托架所受的载荷有较大变动,铰制孔用螺栓连接能精确固定被连接件的相对位置,并能承受横向载荷,增强连接的可靠性和紧密性,以防止受载后被连接件间出现缝隙或发生相对滑移,而普通螺栓连接靠结合面产生的摩擦力矩来抵抗转矩,连接不牢靠。
(1)确定M6×
40的许用切应力[]
由螺栓材料Q215,性能等级8.8,查表5-8,可知,查表5-10,可知
(2)螺栓组受到剪力F和力矩(),设剪力F分在各个螺栓上的力为,转矩T分在各个螺栓上的分力为,各螺栓轴线到螺栓组对称中心的距离为r,即
由图可知,螺栓最大受力
故M6×
40的剪切强度不满足要求,不可靠。
5-6已知一个托架的边板用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250mm、大小为60kN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最小?
[解]螺栓组受到剪力F和转矩,设剪力F分在各个螺栓上的力为,转矩T分在各个螺栓上的分力为
(a)中各螺栓轴线到螺栓组中心的距离为r,即r=125mm
由(a)图可知,最左的螺栓受力最大
(b)方案中
由(b)图可知,螺栓受力最大为
5-10
第六章键、花键、无键连接和销连接
6-3在一直径的轴端,安装一钢制直齿圆柱齿轮(如下图),轮毂宽度,工作时有轻微冲击。
试确定平键的尺寸,并计算其允许传递的最大扭矩。
[解]根据轴径,查表得所用键的剖面尺寸为,
根据轮毂长度
取键的公称长度
键的标记键
键的工作长度为
键与轮毂键槽接触高度为
根据齿轮材料为钢,载荷有轻微冲击,取许用挤压应力
根据普通平键连接的强度条件公式
变形求得键连接传递的最大转矩为
第八章带传动
8-1V带传动的,带与带轮的当量摩擦系数,包角,初拉力。
(1)该传动所能传递的最大有效拉力为多少?
(2)若,其传递的最大转矩为多少?
(3)若传动效率为0.95,弹性滑动忽略不计,从动轮输出效率为多少?
8-2V带传动传递效率,带速,紧边拉力是松边拉力的两倍,即,试求紧边拉力、有效拉力和初拉力。
8-4有一带式输送装置,其异步电动机与齿轮减速器之间用普通V带传动,电动机功率P=7kW,转速,减速器输入轴的转速,允许误差为,运输装置工作时有轻度冲击,两班制工作,试设计此带传动。
[解]
(1)确定计算功率
由表8-7查得工作情况系数,故
(2)选择V带的带型
根据、,由图8-11选用B型。
(3)确定带轮的基准直径,并验算带速
①由表8-6和8-8,取主动轮的基准直径
②验算带速
③计算从动轮的基准直径
(4)确定V带的中心距和基准长度
①由式,初定中心距。
②计算带所需的基准长度
由表8-2选带的基准长度
③实际中心距
中心距的变化范围为。
(5)验算小带轮上的包角
故包角合适。
(6)计算带的根数
①计算单根V带的额定功率
由,查表8-4a得
根据
查表8-5得,表8-2得,于是
②计算V带的根数
取3根。
(7)计算单根V带的初拉力的最小值
由表8-3得B型带的单位长度质量,所以
(8)计算压轴力
(9)带轮结构设计(略)
第九章链传动
9-2某链传动传递的功率,主动链轮转速,从动链轮转速,载荷平稳,定期人工润滑,试设计此链传动。
[解]
(1)选择链轮齿数
取小链轮齿数,大链轮的齿数
(2)确定计算功率
由表9-6查得,由图9-13查得,单排链,则计算功率为
(3)选择链条型号和节距
根据,查图9-11,可选16A,查表9-1,链条节距
(4)计算链节数和中心距
初选中心距。
取,相应的链长节数为
取链长节数。
查表9-7得中心距计算系数,则链传动的最大中心距为
(5)计算链速,确定润滑方式
由和链号16A,查图9-14可知应采用定期人工润滑。
(6)计算压轴力
有效圆周力为
链轮水平布置时的压轴力系数,则压轴力为
9-3已知主动链轮转速,齿数,从动链齿数,中心距,滚子链极限拉伸载荷为55.6kN,工作情况系数,试求链条所能传递的功率。
[解]由,查表9-1得,链型号16A
根据,查图9-11得额定功率
由查图9-13得
且
第十章齿轮传动
10-1试分析图10-47所示的齿轮传动各齿轮所受的力(用受力图表示各力的作用位置及方向)。
[解]受力图如下图:
补充题:
如图(b),已知标准锥齿轮,标准斜齿轮
,若中间轴上两齿轮所受轴向力互相抵消,应为多少?
并计算2、3齿轮各分力大小。
[解]
(1)齿轮2的轴向力:
齿轮3的轴向力:
即
由
(2)齿轮2所受各力:
齿轮3所受各力:
10-6设计铣床中的一对圆柱齿轮传动,已知,寿命,小齿轮相对其轴的支承为不对称布置,并画出大齿轮的机构图。
[解]
(1)选择齿轮类型、精度等级、材料
①选用直齿圆柱齿轮传动。
②铣床为一般机器,速度不高,故选用7级精度(GB10095-88)。
③材料选择。
由表10-1选择小齿轮材料为40Cr(调质),硬度为280HBS,大齿轮材料为45刚(调质),硬度为240HBS,二者材料硬度差为40HBS。
(2)按齿面接触强度设计
1)确定公式中的各计算值
①试选载荷系数
②计算小齿轮传递的力矩
③小齿轮作不对称布置,查表10-7,选取
④由表10-6查得材料的弹性影响系数
⑤由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限;
大齿轮的接触疲劳强度极限。
⑥齿数比
⑦计算应力循环次数
⑧由图10-19取接触疲劳寿命系数
⑨计算接触疲劳许用应力
取失效概率为,安全系数
2)计算
①计算小齿轮分度圆直径,代入中较小值
②计算圆周速度
③计算尺宽
④计算尺宽与齿高之比
⑤计算载荷系数
根据,7级精度,查图10-8得动载荷系数
直齿轮,
由表10-2查得使用系数
由表10-4用插值法查得
由,,查图10-13得
故载荷系数
⑥按实际的载荷系数校正所算的分度圆直径
⑦计算模数
取
⑧几何尺寸计算
分度圆直径:
中心距:
确定尺宽:
圆整后取。
(3)按齿根弯曲疲劳强度校核
①由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限;
大齿轮的弯曲疲劳强度极限。
②由图10-18取弯曲疲劳寿命。
③计算弯曲疲劳许用应力
取弯曲疲劳安全系数
④计算载荷系数
⑤查取齿形系数及应力校正系数
由表10-5查得
⑥校核弯曲强度
根据弯曲强度条件公式进行校核
所以满足弯曲强度,所选参数合适。
10-7某齿轮减速器的斜齿轮圆柱齿轮传动,已知,两齿轮的齿数为,8级精度,小齿轮材料为(调质),大齿轮材料为45钢(调质),寿命20年(设每年300工作日),每日两班制,小齿轮相对其轴的支承为对称布置,试计算该齿轮传动所能传递的功率。
[解]
(1)齿轮材料硬度
查表10-1,根据小齿轮材料为(调质),小齿轮硬度217~269HBS,大齿轮材料为45钢(调质),大齿轮硬度217~255HBS
(2)按齿面接触疲劳硬度计算
①计算小齿轮的分度圆直径
②计算齿宽系数
③由表10-6查得材料的弹性影响系数,由图10-30选取区域系数
④由图10-21d
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