机械设计习题.docx
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机械设计习题.docx
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机械设计习题
机械设计习题
机械设计总论习题
1-1、设计机器时应满足哪些基本要求?
设计机械零件时应满足哪些基本要求?
1-2、机械零件主要有哪些失效形式?
常用的计算准则主要有哪些?
1-3 、什么是零件的强度要求?
强度条件是如何表示的?
如何提高零件的强度?
1-4、机械的现代设计方法与传统设计方法有哪些主要区别?
零件的强度习题
2-1、已知循环特性r=0.125,σm=-225MPa,求σmax、、σmin、σa。
2-2、弯曲疲劳极限的综合影响系数Kσ的含义是什么?
它与哪些因素有关?
它对零件的疲劳强度和静强度各有何影响?
2-3、在单向稳定变应力下工作的零件,如何确定其极限应力?
2-4、疲劳损伤线性累积假说的含义是什么?
写出其数学表达式。
摩擦、磨损及润滑习题
3-1、机械中有几种摩擦?
各有何特点?
3-2、磨损过程分为几个阶段?
怎样跑合可以延长零件的寿命?
3-3、边界摩擦的特征为摩擦表面间形成一层很薄的边界膜,问有几种边界膜?
它们之间的区别是什么?
3-4、获得流体动压润滑的基本条件是什么?
螺栓联接与螺旋传动习题
5-1如图所示的底板螺栓组联接爱外力FΞ的作用。
外力FΞ作用在包含x轴并垂直于底板接合面的平面内。
试分析底板螺栓组的受力情况,并判断哪个螺栓受力最大?
保证联接安全工作的必要条件有哪些?
题5-1图
5-2题目:
图示刚性联轴器取4个M16小六角头铰制孔用螺栓,螺栓材料为45钢,受剪面处螺栓直径为φ17mm,其许用最大扭矩T=1.5kN·m(设为静载荷),试校核其强度。
联轴器材料HT250。
图5-2图
5-3:
上题的刚性联轴器中,若采用M16受拉螺栓,靠两半联轴器的接合面间产生的摩擦力来传递扭矩,螺栓材料为45钢,接合面间的摩擦系数f=0.16,安装时不控制预紧力,试决定螺栓数(螺栓数应为双数)。
5-4、如图,缸径D=500mm,蒸汽压力p=1.2MPa,螺栓分布圆直径D0=640mm。
为保证气密性要求,螺栓间距不得大于150mm。
试设计此汽缸盖螺栓组联接。
题5-4图
5-5、图中是由两块边板和一块承重板焊成的龙门起重机导轨托架。
两块边板各用4个螺栓与立柱相联接,托架所承受的最大载荷为20KN,载荷有较大的变动。
试问:
此螺栓联接采用普通螺栓联接还是铰制孔用螺栓联接为宜?
为什么?
.题5-5图
5-6、图示两根梁用8个4.6级普通螺栓与两块钢盖板相联接,梁受到的拉力F=28kN,摩擦系数f=0.2,控制预紧力,试确定所需螺栓的直径。
题5-6图
5-7、铰制孔用螺栓组联接的三种方案如图所示,已知L=300mm,a=60mm,试求三个方案中,受力最大的螺栓所受的力各为多少?
哪个方案较好?
题5-7图
键联接习题
6-1、直径80mm的轴端,安装一钢制直齿圆柱齿轮(如图所示),轮毂宽度Lˊ=1.5d,工作时有轻微冲击。
试确定平键联接的尺寸,并计算其允许传递的最大转矩。
6-2、图示减速器的低速轴与凸缘联轴器及圆柱齿轮之间分别采用键联接。
已知轴传递的转矩为1000N·m,齿轮的材料为锻钢,凸缘联轴器材料为HT200,工作时有轻微冲击,联接处轴及轮毂尺寸如图示。
试选择键的类型和尺寸,并校核联接的强度。
题6-2图
带传动习题
8-1、V带传动传递的功率P=7.5,带速V=10m/s,紧边是松边拉力的两倍,即F1=2F2,试求紧边拉力F1,有效拉力F2,和预紧力F0。
8-2、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n1=960r/min,减速器输入轴的转速n2=330r/min,允许误差为+5%,运输装置工作有轻度冲击,两班制工作,设计此带传动。
8-3、现设计一带式输送机的传动部分,该传动部分由普通V带传动和齿轮传动组成。
齿轮传动采用标准齿轮减速器。
原动机为电动机,额定功率为11kW,转速n1=1460r/min,减速器输入轴转速为400r/min,允许传动比误差为±5%,该输送机每天工作16小时,试设计此普通V带传动。
8-4、带传动主动轮转速n1=1450r/min,主动轮直径D1=140mm,从动轮直径D2=400mm,传动中心距a≈1000mm,传递功率P=10kW,取工作载荷系数KA=1.2。
选带型号并求V带根数z。
链传动习题
9-1已知主动链轮转速n1=850r/m,齿数z1=19,从动链轮齿数z2=90,中心距a=900㎜,滚子链极限拉伸载荷为55.6kN,工作情况系数kA=1,试求链条所能传递的功率
9-2题目:
已知一套筒滚子链传动,链节距p=19.05mm,主动链轮齿数z1=15,链轮转速n1=500r/min,从动链轮齿数z2=25,中心距a=650mm。
试求:
ﻫ1)链速v(即链的平均速度);
2)链速的波动值vmax和vmin;ﻫ3)链速波动的百分比。
9-3、设计一输送装置用的链传动。
已知传递的功率P=16.8kW,主动轮转速n1=960r/min,传动比i=3.5,原动机为电动机,工作载荷冲击较大,中心距a≤800mm,水平布置。
齿轮传动习题
10-1.题目:
在图示的展开式二级斜齿圆柱齿轮传动中,已知:
高速级齿轮齿数z1=44,z2=94,模数mnⅠ=2.5mm。
低速级齿轮齿数z3=43,z4=95,模数mnⅡ=3.5mm,分度圆螺旋角βⅡ=9°42′。
输出功率PⅢ=28.4kW,输出轴转速nⅢ=309r/min。
齿轮啮合效率η1=0.98,η2=0.99。
试求:
1)高速级大齿轮的旋向,以使中间轴上的轴承所受的轴向力较小;
2)高速级斜齿轮螺旋角β1为多少时,中间轴上的轴承所受的轴向力完全抵消?
ﻫ3)各轴转向及所受扭矩;
4)齿轮各啮合点作用力的方向和大小(各用三个分力表示)。
题10-1图
10-2、设计小型航空发动机中的一对斜齿圆柱齿轮传动,已知P1=130kW,n1=11640r/min,z1=23,z2=73,寿命Lh=100h,,小齿轮作悬臂布置,使用系数kA=1.25。
10-3、有一直齿圆锥-斜齿圆柱齿轮减速器如图所示。
已知:
P1=17kW,n1=720r/min。
圆锥齿轮几何尺寸与参数为m=5mm,z1=25,z2=60,b=50mm。
斜齿圆柱齿轮几何尺寸与参数为mn=6mm,z3=21,z4=84。
锥齿轮啮合效率η1=0.96,斜齿圆柱齿轮啮合效率η2=0.98,滚动轴承效率η3=0.99。
Ⅰ轴转向如图所示,单向转动。
1)绘图标出各齿轮的转向;
2)计算各轴的扭矩;ﻫ3)当斜齿圆柱齿轮分度圆螺旋角β为何旋向及多少度时,方能使大锥齿轮和小斜齿圆柱齿轮的轴向力完全抵消?
4)绘图标出齿轮各啮合点作用力的方向(各用三个分力表示),并计算其大小。
斜齿圆柱齿轮的螺旋角按β=10°8′30″计算。
题10-3图
10-4、图示的两种直齿圆柱齿轮传动方案中,已知小齿轮分度圆直径d1=d3=d1′=d3′=80mm,大齿轮分度圆直径d2=d4=d2′=d4′=2d1,输入扭矩T1=T1′=1.65×105N.mm,输入轴转速n1=n1′,齿轮寿命th=th′,若不计齿轮传动和滚动轴承效率的影响,试作:
ﻫ 1)计算高速级和低速级齿轮啮合点的圆周力和径向力,标出上述各力的方向和各轴的转向;ﻫ2)计算两种齿轮传动方案的总传动比i∑和i∑′;ﻫ 3)分析轴和轴承受力情况,哪种方案轴承受力较小?
ﻫ4)对两种方案中高速级齿轮进行强度计算时应注意什么不同点?
对其低速级齿轮进行强度计算时又应注意什么不同点?
题10-4图
10-5、两级展开式齿轮减速器如图所示。
已知主动轮1为左旋,转向n1如图所示,为使中间轴上两齿轮所受轴向力互相抵消一部分,试在图中标出各齿轮的螺旋线方向,并在各齿轮分离体的啮合点处标出齿轮的轴向力Fa、径向力Fr和圆周力Ft的方向。
题10-5图
10-6、有两对闭式直齿圆柱齿轮传动,其尺寸如下表所示,其材料及热处理硬度、载荷、工况及制造精度均相同。
试分析比较哪对齿轮的接触应力大?
哪对齿轮的接触强度高?
10-7、有两对闭式直齿圆柱齿轮传动,其尺寸如下表所示,当材料及齿面硬度、制造精度、运转工况(包括载荷)、应用场合、传动布局皆相同时,按无限寿命分析,哪个齿轮的齿根弯曲强度最差?
蜗轮蜗杆传动习题
11-1、指出图中未注明的蜗杆或蜗轮的螺旋线旋向及蜗杆或蜗轮的转向,并给出蜗杆和蜗轮啮合点及作用力的方向(各用三个分力表示)
题11-1图
11-2 如图为热处理车间所用的可控气氛加热炉拉料机传动简图。
已知:
蜗轮传递的转矩T2=405N·m,蜗杆减速器的传动比i12=20,蜗杆转速n1=480r/min,传动平稳,冲击不大。
工作时间为每天8h要求工作寿命5年(每年按300工作日计)试设计该蜗杆传动。
11-3、图示为某起重设备的减速装置。
已知各轮齿数z1=z2=20,z3=60,z4=2,z5=40,轮1转向如图所示,卷筒直径D=136mm。
试求:
1)此时重物是上升还是下降;
2)设系统效率η=0.68,为使重物上升,施加在轮1上的驱动力矩T1=10N.m,问重物的重量是多少?
滑动轴承习题
12-1、有一不完全液体润滑径向滑动轴承,轴颈直径d=200mm,轴承宽度B=250mm,轴承材料选用ZCuAl10Fe3,当轴的转速为60r/min、100r/min、500r/min时,轴承允许的最大径向载荷各为多少?
12-2、某汽轮机用动力润滑径向滑动轴承,轴承直径d=100mm,转速n=1000r/min,轴上的径向载荷F=35kN,轴承工作包角α=180°。
载荷平稳,试确定轴瓦材料、轴承宽度B、润 题11-3图
滑油牌号、流量、最小油膜厚度、轴与孔的配合公差及表面粗糙度,并进行轴承热平衡计算。
12-3、试设计一铸件清砂机滚筒的滑动轴承。
已知滚桶装载量和自重共40000N,转速为30r/min,两端轴颈直径120mm。
12-4、粉碎机转子支撑在一对不完全润滑的径向轴承上,已知转子的转速d=50mm,每个轴承承受的径向力F=1200N,转子轴颈d=50mm。
试选轴瓦材料和进行设计计算。
滚动轴承习题
13-1、30208轴承(新标准)额定动负荷C=34000N。
(1)当量动负荷P=6200N,工作转速n=730r/min,试计算轴承寿命h书室;ﻫ
(2)P=6200N,若求h≥10000h,允许的最高转速n是多少?
13-2、如图所示,轴上装有一斜圆柱齿轮,轴支承在一对正安装的7209AC轴承上。
齿轮轮齿上受到圆周力Fte=8100N,径向力Fre=3052N,轴向力Fae=2170N,转速300r/min,载荷系数fp=1.2,试计算两个轴承的基本额定寿命。
(想一想:
轴承反安装时有何变化?
)
13-3、一根装有小圆锥齿轮的轴拟用图示的支承方案,两支承点均选用轻系列的圆锥滚子轴承。
圆锥齿轮传递的功率P=4.5kW(平稳),转速n=500r/min,平均分度圆半径rm=100mm,分锥角δ=16°,轴颈直径可在28-38mm内选择。
其它尺寸如图。
若希望轴承的基本额定寿命能超过60000h,试选择合适的轴承。
题13-2图
题13-3图
联轴器和离合器
14-1 在下列工况下,选择哪类联轴器较好?
试举出一两种联轴器的名称。
(1)载荷平稳,冲击轻微,两轴易于准确对中,同时希望联轴器寿命较长。
(2)载荷比较平稳,冲击不大,但两轴轴线具有一定程度的相对偏移。
(3)载荷不平稳且具有较大的冲击和振动。
(4)机器在运转过程中载荷较平稳,但可能产生很大的瞬时过载,导致机器损坏。
14-2、选择联轴器类型时,应当考虑哪几方面的因素?
轴习题
15-1、何为转轴、心轴和传动轴?
自行车的前轴、中轴、后轴及脚踏板轴分别是什么轴?
15-2、试指出图示斜齿圆柱齿轮轴系中的错误结构,并画出正确结构图
题15-2图
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