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?
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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。
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？ 3）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； 3）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 10-5 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？
3 1
nⅢ 4
Ⅰ
nⅠ
2
nⅡ
Ⅱ Ⅲ
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：
.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？
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)
n1 1
2
n1
1
2
(a)
(b)
2
1
2'
n2
2
1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ(c)
n1 (d)
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。
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？）
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； (2) P=6200N,若求 h ≥10000h,允许的 最高转速 n 是多少?
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。
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?
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？
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）。