机械设计复习题 1.docx
- 文档编号:26288919
- 上传时间:2023-06-17
- 格式:DOCX
- 页数:20
- 大小:942.04KB
机械设计复习题 1.docx
《机械设计复习题 1.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《机械设计复习题 1.docx(20页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
机械设计复习题1
螺纹连接
1、一压力容器盖螺栓组连接如图所示,已知容器内径D=250mm,内装具有一定压强的液体,沿凸缘圆周均匀分布12个M16(
=13.835mm)的普通螺栓,螺栓材料的许用拉应力
,螺栓的相对刚度
,按紧密性要求,剩余预紧力
=1.83
,
为螺栓的轴向工作载荷。
试计算:
该螺栓组连接允许容器内的液体最大压强
及每个螺栓连接所需的预紧力
。
1.计算每个螺栓允许的最大总拉力:
1、计算容器内液体最大压强
2.如图所示的矩形钢板,用4个M20的铰制孔用螺栓(受剪处直径d0=21mm)固定在槽钢上,各尺寸关系如图所示(单位:
mm),钢板悬臂端受外载荷FQ=16kN,试求:
1)螺栓组受哪几种外载荷作用,各自载荷多少?
(3分)
2)
找出受力最大的螺栓并求出其所受的切应力?
(5分)
1.螺栓组受到两种外载荷作用:
1横向力F=FQ=16kN
2转矩
2)由横向力F引起的各螺栓所受的剪力Fi相等:
由于各螺栓的力矩r相等,由转矩T引起的各螺栓所受的剪力Fj相等:
且
所以,可得
由图示受力分析可知,螺栓2和4受力最大,其所受剪力的合力为:
其切应力为:
3.下图表示两平板用2个M20的普通螺栓联接,承受横向载荷F=6000N,若取接合面间的摩擦系数ƒ=0.2,可靠性系数KS=1.2,螺栓材料的的许用应力[σ]=2N/mm2安全系数S=2,螺栓的小径d1=17.294mm。
试校核螺栓的强度。
解:
螺栓预紧后,接合面所产生的摩擦力等于横向载荷,假设各螺栓所需预紧力均为F0,
则由平衡条件得:
受预紧力螺栓强度为:
所以,该螺栓联接件满足强度条件。
4.
5.
6.(15分)有一受预紧力F0和轴向工作载荷作用的紧螺栓连接,已知预紧力F0=1000N,螺栓的刚度Cb与连接件的刚度Cm相等,轴向工作载荷F=1000N,试计算该螺栓所受的总拉力F2=?
剩余预紧力F1=?
在预紧力F0不变的条件下,若保证被连接件间不出现缝隙,该螺栓的最大轴向工作载荷Fmax为多少?
(F1=F0-(1-Cb/(Cb+Cm))F>=0)
5.(15分)图3-1示螺栓联接中,采用两个M20的普通螺栓,其许用拉应力[σ]=l60N/mm2,联接件接合面间摩擦系数f=0.20,防滑系数Ks=1.2,计算该联接件允许传递的静载荷F=?
(M20的螺栓d1=17.294mm)(10分)
螺栓预紧后,接合面所产生的最大摩擦力必须大于或等于横向载荷,假设各螺栓所需预紧力均为F0
则由平衡条件
可得
(4分)
螺栓危险截面的强度条件为
于是得 (4分)
6.一钢制液压油缸,缸内油压P=2.5MPa(静载),油缸内径D=125mm,缸盖由6个M16的螺钉联接在缸体上.螺钉刚度Cb与缸体缸盖的刚度Cm之比为l/4,螺钉材料的性能等级为5.6级,安全系数取S=1.5,M16螺钉的小径d1=13.835mm.若根据联接的紧密性要求,要求残余预紧力QP‘>1.5F.试分析预紧力QP应控制在什么范围内才能满足此联接的要求?
解
1.计算单个螺钉的工作拉力F(2分)
油缸盖联接所受的载荷FΣ=pD2/4,每个螺钉的工作拉力F=FΣ/6=p×D2/4/6=2.5(125)2/4/6=5113.27N
2.计算允许的螺钉最大总拉力Q(2分)
螺钉材料性能等级为5.6级,s=300MPa,许用应力[]=s/S=300/1.5=200MPa.由强度条件ca=1.3Q/(d2/4)≤[]
Q≤d2[]/4/1.3=×13.8352×200/4/1.3=23127.83N
3.求预紧力Qp的允许范围(2分)
1)按螺钉强度条件求允许的最大预紧力
Q=Qp十Cb/(Cb+Cm)F≤23127.83N
∴Qp≤23127.83-0.2F=23127.83-0.2×5113.27=22105.17N
2)按联接紧密性条件求最小的预紧力,根据联接紧密性要求,QP‘≥1.5F
∴QP‘=Qp-Cm/(Cb+Cm)F=Qp-0.8F≥1.5F
即Qp≥1.5F十0.8F=2.3F=l1760.52N
由以上计算结果可知,预紧力Qp应控制为
l1760.52N≤Qp≤22105.17N
2.传动分析题
2图示为手动铰车中所采用的蜗杆传动。
已知m=8mm,d1=80mm,z1=1,i=40,卷筒的直径D=250mm,试计算:
(1)欲使重物上升1m,应转动蜗杆的转数;
(2)设蜗杆和蜗轮间的当量摩擦系数为0.18,检验该蜗杆传动是否满足自锁条件;(3)设重物重Q=5kN,通过手柄转臂施加的力F=100N,手柄转臂的长度l的最小值(不计轴承效
率)。
(1)重物上升1m时,卷筒转动圈数:
N2=1000/πD=1000÷(250x3.14)=1.27
蜗杆转动圈数N1=niN2=40x1.27=50.96(圈)
(2)蜗杆直径系数q=d1/m=80÷8=10
导程角:
γ=arctan
=arctan
=7.125o
当量摩擦角:
v=arctanfv=arctan
=10.204o
:
因为:
γ〈
v
所以蜗杆传动满足自锁条件 (4分)
(3)蜗杆传动的啮合效率:
:
则:
(13分)如图3-2所示某电梯传动装置中采用蜗杆传动,电机功率P=10kW,转速n1=970r/min,蜗杆传动参数z1=2;z2=60;直径系数q=8;总效率η=0.8,m=8,右旋蜗杆,试计算:
〔14分)
(1)电梯上升时,标出电机转向;
(2)标出蜗杆所受各力的方向;
(3)计算蜗轮所受各力大小。
(1)电机转向箭头向上;(1分)
(2)蜗杆受各力方向如图 (3分)
Fr2=Ft2·tanα=9845tan20°=3583N
(10分)如图4-1传动系统,要求轴Ⅱ、Ⅲ上的轴向力抵消一部分,试确定:
1)蜗轮6的转向2)斜齿轮3、4和蜗杆5、蜗轮6的旋向;3)分别画出蜗杆5,蜗轮6啮合点的受力方向。
1蜗轮6的转向为逆时针方向;
2齿轮3左旋,齿轮4右旋,蜗杆5右旋,蜗轮6右旋;(4分)
3蜗杆5啮合点受力方向如图(a);蜗轮6啮合点受力方向如图(b)。
轴承类题目
已知V带传动中,最大传递功率P=8kW,带的速度v=10m/s,若紧边拉力F1为松边拉力F2的2倍,此时小带轮上包角1=120,求:
(1)有效拉力Fe;
(2)紧边拉力F1;(3)当量摩擦系数fˊ。
解:
有效拉力Fe=1000P/v=1000×8/10=800N(2分)
又知:
F1-F2=Fe,F1=2F2
则紧边拉力F1=2Fe=1600N(2分)
根据欧拉公式
得当量摩擦系数f=ln(F1/F2)/α=ln2/(3.14×120/180)
=0.693/2.0933=0.331(2分)
23.一对46210角接触球轴承反安装,如图1所示。
已知轴承1和轴承2的径向载荷分别为R1=2000N,R2=4000N,轴上作用的轴向载荷Fa=800N(指向轴承2),轴承的派生轴向力S的计算式S=0.68R,e=0.68,X=0.41,Y=0.87。
轴承载荷有轻微冲击,载荷系数fF=1.2,工作温度不大于120C。
试求:
(1)轴承1和轴承2的轴向载荷A1和A2;
(2)轴承1和轴承2的当量动载荷P1和P2。
图2第六大题第23小题答案图
解:
(1)计算轴承的轴向载荷
S1=0.68R1=0.68×2000=1360N
S2=0.68R2=0.68×4000=2720N
S1、S2方向见图2
因为Fa+S2=800+2720=3520N>S1
所以轴承1“压紧”,A1=Fa+S2=800+2720=3520(2分)
轴承2“放松”,A2=S2=2720N(2分)
(2)计算轴承的当量动载荷
轴承1A1/R1=3520/2000=1.76>e=0.68,则取
X1=0.41,Y1=0.87
P1=fF(X1R1+Y1A1)
=1.2×(0.41×2000+0.87×3520)=3882.4N(2分)
轴承2A2/R1=2720/4000=0.68≤e=0.68,则取
X2=1,Y2=0
P2=fFX2R2
=1.2×1×4000=4800N(2分)
轴系改错题
1
1)此处弹簧垫片开口错误,应为左旋;
1此处弹簧垫片开口错误,应为左旋;2联轴器右端无轴向定位,轴应在此位置加工一轴肩;
3左侧轴承端盖不应与轴接触;4安装左轴承的轴段应比安装密封毡圈的轴段直径略大,以利于轴承的安装;5左轴承所在轴段不需要键联接;6固定左轴承的套筒厚度太大,其外径应低于轴承内圈的高度;7安装齿轮的轴段长度应比齿轮的轮毂宽度短2~3mm;8安装齿轮的轴段缺少键联接;9安装右轴承的轴段太长且轴端应倒角;10右侧轴承端盖与箱体外壁接触面之间缺少调整垫片。
2
1左、右两边轴承端盖均无调整垫片2左边轴承内圈固定错误,轴肩高过内圈高度3键过长4齿轮轮毂的长度要长过与其配合的轴段的长度2-3mm5套筒高度高过右边轴承内圈的高度6右边轴承端盖与轴要留有间歇7右边轴承端盖与轴间要有密封圈8和右端轴承相配合的轴端作成阶梯轴,便于装拆9两端的轴承要设有挡油环10联轴器没有周向定位。
3
①固定轴肩端面与轴承盖的轴向间距太小。
②轴承盖与轴之间应有间隙。
③轴承内环和套简装不上,也拆不下来。
④轴承安装方向不对。
⑤轴承外圈内与壳体内壁间应有5-8mm间距。
⑥与轮毂相配的轴段长度应小于轮毂长。
⑦轴承内圈拆不下来。
在图示轴的结构图中存在多处错误,请指出错误点,说明出错原因,并加以改正。
4
1、1.无垫片;2无间隙、无密封3键太长4无定位轴肩5无轴肩
6套筒高于内圈高度7轴和轮毂一样长,起不到定位作用;
8无定位;9无垫片10采用反装。
5指出图4-2中的结构错误(在有错处画○编号,并分析错误原因),并在轴心线下侧画出其正确结构图。
图4-2
①轴的右端面应缩到联轴器端面内1~2mm,轴端挡圈压到联轴器端面上,与轴端面留有间隙;
②联轴器与透盖不能接触,联轴器应右移;
③联轴器与轴配合直径应小一点,形成轴肩定位;
④联轴器处联接平键与蜗轮处联接平键应在一条线上;键与毂孔键槽底面间应有间隙;
⑤右轴承内圈左端面只能与套筒端面接触,与轴肩端面应有间隙,所以套筒内轴颈右端面应左移1~2mm;
⑥与蜗轮轮毂配合轴颈长度应比轮毂长短1~2mm,轴颈右端面缩进去;
⑦左轴承内圈不能被轴环全挡住,轴环左部轴径减小至内圈厚度的2/3左右;
⑧透盖和闷盖外圆外侧应倒角,与箱体间均应有调整垫片。
6
⑨轴的左端伸出轴承内圈过长,应缩短一点。
7 图3中为一对圆锥滚子轴承支承的轴系,齿轮油润滑,轴承脂润滑,轴端装有联轴器。
试指出图中的结构错误(在图中错误处写出序号并在下半部改正,按序号简要说明错误的内容)(每指出一处,并正确说明错误内容和改正的,得1分,总分为10分)
键的位置应与齿轮处在同一直线上,而且结构不正确;
轴承盖孔径应大于轴径,避免接触;
此处不应有键联接;
轴长应短于轮毂长度,保证轴套压紧齿轮;
轴应有轴环,使齿轮定位;
轴承应正装;
轴不应与轴承盖相碰,且不需这么长;
左右两轴承盖与箱体间应有调整垫片;
两轴承内侧应加封油环;
箱体加工面与非加工面未分开。
8
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 机械设计复习题 机械设计 复习题