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机械设计教程(3版)作业集
第三章习题
3-1图3-20所示为一直齿圆柱齿轮与轴用圆头平键连接,轴径。
齿轮的材料为铸铁,轴为45钢。
键长L=60mm,键的截而尺寸为方祐=14x9mm2,传递的转矩T=200Nm,有轻微冲击。
试校核该平键连接的强度。
3-2图3・21所示的凸缘联轴器,用普通圆头平键与轴连接。
已知轴径d=55mm,毂长Z>1.5d,联轴器为铸铁,轴为45钢,传递的转矩T=300Nm,载荷平稳无冲击。
试选择键的尺寸
并校核其连接强度。
3-3图3-22为一牙嵌式离合器与轴用导向平键连接,轴径d=40mm,键长L=125mm(|w|头键),其最小有效工作长度/min=65mm,离合器与轴均为钢制,传递的转矩7M50Nm有轻微冲击,要求选择键的截面尺寸并校核其连接强度。
图3-22
3-4若题3-3中的其他条件均不变,而将其改为轻系列的矩形花键连接,离合器在空载条件下接合,制造精度及润滑条件一般,齿面未经淬火处理。
试校核该矩形花键的强度。
第五章习题
5-1何谓螺纹的大径、屮径和小径?
它们分别用于什么场合?
52螺栓连接、双头螺林连接、螺钉连接的主要区别是什么?
它们的应用场合有何不同?
53普通螺栓连接和饺制孔用螺栓连接的结构有何不同?
主要失效形式和设计准则是什么?
5-4螺纹连接预紧的目的是什么?
如何控制预紧力?
55连接螺纹能满足自锁条件,为什么在设计螺纹连接时还要考虑防松问题?
在可拆卸的防松措施中哪类工作可靠?
为什么?
56紧螺栓连接所受轴向变载荷在0〜FZI'可变化,当预紧力仇一定时,改变螺栓或被连接件的刚度,对螺栓连接的疲劳强度和连接的紧密性冇何影响?
57螺旋传动按使用特点的不同可分为哪儿类?
试举例说明其应用场合。
5-8某普通螺栓连接,螺栓公称岂径为M20,性能等级为4.8级。
试求;
(1)当承受轴向变载荷并控制预紧力时,其预紧力仇最大为多少?
(2)若连接承受横向拉力,冇一个贴合面,摩擦因数.戶0.15,则可能承受的横向载荷为多少(按单个螺栓计算)?
5-9-普通螺栓连接,螺栓的刚度为被连接件的刚度为Cn“如果Cm=8Cb,预紧力Fo=lOOON,轴向外载荷F=1100N,试求螺栓所受的总拉力和被连接件小的残余预紧力。
5-10在图5-34中,用4个M16普通螺栓,其许用应力[cr]=160MPa,贴合而的摩擦因数.戶0.15。
求该螺栓组所能承受的横向静载荷。
5-11图5-35所示的联轴器,有6个沿圆周均布的M12较制孔用螺栓,用以传递两半联轴器Z间的转矩,若螺栓性能等级为5.6级,载荷平稳,联轴器的材料为HT250o试计算该
5-12图5-36所示为一方形盖板,用4个螺栓与机体连接。
盖板中心点的吊环受到垂直于盖板的静拉力Fz=6000N,螺栓性能等级为4.6级,残余预紧力取为拉力的0.6倍,不控制预紧力,试决定该连接所需螺栓的直径。
5-13图5-37所示的连接屮有三个较制孔用螺栓,螺栓性能等级为5.6级,被连接件的材料为Q235钢,在距螺栓组的公共中心线为200mm的右侧作用有静载荷斤=12kN,试确定螺栓的公称直径。
5-14图5-38所示为用两只普通螺栓将剖分轮毂夹紧在轴上,剖分面间留有间隙,以便拧紧螺母后,轮毂能将轴夹紧。
利用夹紧表面间的压力在工作时所产生的摩擦力矩来传递扭矩。
若外力矩为60N・m,螺栓性能等级为4.8级,夹紧表面间的摩擦因数戶0.15,不控制预紧力,冇关尺寸如图所示。
试确定螺栓的直径,
5-15一升降机构承受的载荷F为1OOkN,采用梯形螺纹,其参数为J=70mm,J2=65mm,螺旋线数h=4o下部采用推力球轴承,升降台上下移动由滚动导轨导向,因摩擦很小,故忽略不计,具体情况见图5-39,试计算:
(1)若螺纹间的摩擦因数户0」,求工作台稳定上升时的传动效率;
(2)当工作台稳定上升时,加于螺杆上的力矩;
(3)当工作台以SOOmm/min的速度上升,在稳定运转条件下螺杆的转速和所盂的功率;
(4)
欲使工作台在载荷F的作用下等速下降,是否需要制动装置?
加于螺杆上的制动力
5-16试指出图5・40所示螺纹连接结构中的不合理之处,并将其改正。
图5-40题5-16图
(a)普通螺栓连接;(b)双头螺柱连接;(c)螺钉连接;(d)较制孔用螺栓连接
第六章习题
6-1有—B型普通V带传动,n1=1460r/min,/i2=400r/min,ddi=180mm,中心距a=l600mm,根数z=2,工作时有振动,一天运转16h(即两班制),试求该普通V带所能传递的功率。
6-2某普通V带传动,主动轮所能传递的最大转矩7>70NmBftlJdI=200mm,F()=800N。
求F】和F2的值。
若将此带传动传递功率为P=llkW,小带轮转速为/?
1=1460r/min,问能否正常工作?
6-3有一带式输送装置,其异步电动机与齿轮减速器ZI'可用普通V带传动,电动机功率P=7.5kW,转速®=970r/min,减速器输入轴的转速z?
2=330r/min,允许误差为±5%,运输装置工作时冇轻度冲击,两班制工作,试设计此普通V带传动。
第七章习题
7-1与带传动相比较,链传动有何优缺点?
一般用在什么场合?
7-2滚了链由哪几种零件组成?
各零件Z间如何连接?
滚了链的磨损通常发生在什么部位?
7-3小链伦的齿数过多或过少对链传动有何影响?
通常链伦齿数在什么范阳内选取?
7-4何谓链传动的多边形效应?
它是如何产生的?
它对链传动有什么影响?
7-5为什么链轮的节距越大,齿数越少,链速的变化也就越大?
7-6链传动发牛:
脱链的主要原因有哪些?
若只考虑链条较链的磨损,脱链通常发生在哪个链伦上?
为什么?
7-7图7-15所示为链传动和带传动组成的减速传动装置简图,指出其存在问题,分析原因,并指出改进的措施。
7-8链传动的屮心距过人或过小对链传动有何影响?
一般链传动的中心距在什么范围内选?
7-9E2知zi=25,护75,"]=800i7min的滚子链传动,可传递功率P=20kW,如果用同样的链,Z2不变,用减少可的办法来使H2=200r/mino试确定这时口J以传递多大功率?
7-10设计一个往复式压气机上的滚子链传动。
已知电动机转速m=960r/min,P=3kW,压气机转速n2=330r/mino试确定大、小链轮齿数,链条节距,中心距和链节数。
7-11选择并验算一个输送装置用的传动链。
已知传递的功率P=7.5kW,主动链伦转速7?
i=970r/min,传动比1=3,工作情况系数Ka=1.5,中心距aW650mm可以调节。
第八章习题
选择与填空题
8-1在齿轮传动的设计计算中,对下列参数和尺寸应标准化的有;
应圆整的有;没有标准化也不应圆整的有O
(1)斜齿轮的法面模数加n
(2)斜齿轮的端面模数"(3)直齿轮中心距4(4)斜齿轮中心距°
(5)齿宽方(6)齿厚S(7)分度圆压力角。
⑻螺旋角0(9)锥距R(10)齿顶圆直径da
8-2材料为20Cr的硬齿而齿轮,适宜的热处理方法是o
(1)整体淬火
(2)渗碳淬火(3)调质(4)表面淬火
8-3将材料为45钢的齿轮毛坯加工成为6级精度的侦齿面直齿圆林外齿轮,该齿轮制造工艺顺丿y应是为宜。
(1)滚齿、表面淬火、磨齿
(2)滚齿、磨齿、表面淬火(3)表面淬火、滚齿、磨齿
(4)滚齿、调质、磨齿
8-4一对正确啮合的标准渐开线齿轮作减速传动时,若两轮的材料、热处理及齿面硕度均相同,贝I」齿根弯曲应力o
(1)碍1>碍2
(2)碍1=碍2(3)61<碍2
8-5肓齿圆锥齿轮传动的强度计算方法是以的当量圆柱齿伦为
计算基础的。
分析与思考题
8-6在不改变齿轮的材料和尺寸的情况下,如何提高轮齿的抗折断能力?
8-7为什么齿面点蚀一般首先发生在靠近节线的齿根血上?
在开式齿轮传动屮,为什么一•般不出现点蚀破坏?
如何提高齿面抗点蚀的能力?
8-8在什么工况下工作的齿伦易出现胶合破坏?
胶合破坏通常出现在伦齿的什么部位?
如何提高齿面抗胶合的能力?
8-9闭式齿轮传动与开式齿轮传动的失效形式和设计准则有何不同?
为什么?
8-10通常所谓软齿面与硬齿面的硬度界限是如何划分的?
软齿而齿伦和硬齿而齿伦在加工方法上有何区别?
为什么?
8-11导致载荷沿轮齿接触线分布不均的原因有哪些?
如何减轻载荷分布不均的程度?
8-12齿面接触疲劳强度计算公式是如何建立的?
为什么要选择节点作为齿面接触应力的计算占少
八、、•
8-13标准直齿圆柱齿轮传动,若传动比i,转矩石,齿宽方均保持不变,试问在下列条件下齿轮的弯曲应力与接触应力各将发生什么变化?
(1)模数加不变,齿数Z1增加;
(2)齿数zi不变,模数加增大;
(3)齿数7增加一倍,模数加减小一半。
8-14-对圆柱齿轮传动,人齿轮和小齿轮的接触应力是否相等?
如人、小齿轮的材料及热处理情况相同,则其许用接触应力是否相等?
8-15在齿轮设计公式中为什么要引入齿宽系数?
齿宽系数咖的人小主要与哪两方面因素冇关?
8-16在肓齿、斜齿圆柱齿轮传动屮,为什么常将小齿轮设计得比人齿轮宽一些?
在人字齿轮传动和圆锥齿轮传动中是否也应将小齿轮设计得宽-•些?
8-17两级展开式齿轮减速器如图8・20所示。
在各齿轮的啮合点处标出齿轮的轴向力几、径向力仟和切向力仟的方向(切向力的方向分别用符号0或。
表示向内或向外)。
(a)(b)
图8-20题8-17图
设计计算题
8-18-对斜齿闘柱齿轮传动由电动机直接驱动,齿轮材料为45钢,软齿面,齿轮精度等级为8级。
已知法面模数mn=3mm,齿数引=30,辺=93,螺旋角^=13.82°,齿宽bi=85mm,/?
2=80mm,转速z?
i=1440r/min,该齿轮对称布置在两支承Z间,载荷平稳。
试确定该齿轮传动的载荷系数K。
8-19在上题的齿轮传动屮,小齿轮调质处理,齿面硬度为220〜240HBS,人齿轮正火处理,
齿面硕度为190〜210HBS,要求齿轮的工作寿命为5年(允许出现少量点蚀),每年工作260天,每天工作8小时,齿伦单向转动。
试确定该齿轮传动的许用接触应力和许用弯曲应力。
8-20设计一直齿圆柱齿轮传动,原用材料的许用接触应力为[須i=700MPa,g]2=600MPa,求得小心距100mm;现改用[<7H]i=600MPa,[oj4]2=400MPa的材料,若齿宽和其它条件不变,为保证接触疲劳强度不变,试计算改用材料后的中心距。
8-21一直齿圆柱齿轮传动,已知Zi=20,辺=60,加=4mm,Z?
i=45mm,Z?
2=40mm,齿轮材料为锻钢,许用接触应力[oj,]i=500MPa,[oi!
]2=430MPa,许用弯曲应力[oKh=340MPa,[op]2=280MPa,载荷系数K=1.85,求大齿轮所允许的输出转矩7%不计功率损失)。
8-22设计铳床屮一对玄齿圆柱齿轮传动,已知功率P】=7.5kW,齿主动轮转速,?
1=1450r/min,齿数zi=26,z2=54,双向传动,工作寿命Lh=12000ho小齿轮对轴承非对称布置,轴的刚性较大,工作中受轻微冲击,7级制造精度。
8-23设计一斜齿圆柱齿轮传动,已知功率P】=40kW,转速n1=2800r/min,传动比=3.2,工作寿命Lh=1000h,小齿轮作悬臂布置,载荷系数K=1.25。
8-24设计rfl电动机驱动的闭式|员|锥齿轮传动。
己知功率Pi=9.2kW,转速“i=970r/min,传动比匸3,小齿轮悬臂布置,单向转动,载荷平稳,每LI工作8小
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