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机械设计作业集解答 第三章第三章 机械零件的强度机械零件的强度 一、选择题一、选择题 31 零件的截面形状一定,当截面尺寸增大时,其疲劳极限值将随之 C 。 A 增加 B 不变 C 降低 D 规律不定 32 在图中所示的极限应力图中,工作应力有 C1、C2所示的两点,若加载规律为 r=常数。在进 行安全系数校核时, 对应 C1点的极限应力点应取为 A , 对应 C2点的极限应力点应取为 B 。 A B1 B B2 C D1 D D2 33 同上题,若加载规律为m=常数,则对应 C1点 的极限应力点应取为 C ,对应 C2点的极限应力点 应取为 D 。 A B1 B B2 C D1 D D2 题 32 图 34 在图中所示的极限应力图中,工作应力点为 C,OC 线与横坐标轴的交角=60 0,则该零件所 受的应力为 D 。 A 对称循环变应力 B 脉动循环变应力 C max、min符号(正负)相同的不对称循环变应力 D max、min符号(正负)不同的不对称循环变应力 题 34 图 35 某四个结构及性能相同的零件甲、乙、丙、丁,若承受最大应力的值相等,而应力循环特性 r 分别为+1、-1、0、0.5,则其中最易发生失效的零件是 B B 。 A 甲 B 乙 C 丙 D 丁 36 某钢制零件材料的对称循环弯曲疲劳极限-1=300MPa,若疲劳曲线指数 m=9,应力循环基数 N0=10 7,当该零件工作的实际应力循环次数 N=10 5时,则按有限寿命计算,对应于 N的疲劳极限 -1N为 C C MPa。 A 300 B 420 C 500.4 D 430.5 37 某结构尺寸相同的零件,当采用 C C 材料制造时,其有效应力集中系数最大。 A HT200 B 35 号钢 C 40CrNi D 45 号钢 38 某个 40Cr 钢制成的零件,已知B=750MPa,s=550MPa,-1=350MPa,=0.25,零件危 险截面处的最大工作应力量max=185MPa,最小工作应力min=-75MPa,疲劳强度的综合影响系数 K=1.44,则当循环特性 r=常数时,该零件的疲劳强度安全系数 Sa为 B B 。 A 2.97 B 1.74 C 1.90 D 1.45 39 对于循环基数N0=10 7的金属材料,下列公式中, A 是正确的。 A r mN=C B Nm=C C 寿命系数 m N NNk 0 /= D 寿命系数 kN W M A ZF minP PmaxP W M A ZF + 0 = 4 31 2 1 2 d F. - 5 - 班 级成 绩 姓 名任课教师 学 号批改日期 机械设计作业集 四四 、设计设计计算计算题题 555 一牵曳钩用 2 个 M10(d1=8. 376mm)的普通螺栓固定于机体上。已知接合面间摩擦系数 f =0.15,防滑系数 Ks=1.2,螺栓材料强度级别为 4.6 级,装配时控制预紧力。试计算该螺栓组联 接允许的最大牵曳力 Fmax。 解:s=240MPa 查表 510,S=1.21.5 556 有一受预紧力 F0=1000N 和轴向工作载荷 F=1000N 作用的普通紧螺栓联接,已知螺栓 的刚度 C b与被联接件的刚度 C m相等。试计算该螺栓联接所受的总拉力 F2和残余预紧力错误!链错误!链 接无效。接无效。在预紧力 F0不变的条件下,若保证被联接件不出现缝隙,该螺栓的最大轴向工作载荷 Fmax为多少? 解: 牵曳力 F 题 555 图 MPa .S S 160200 5121 240 = 由承载条件: 由强度条件: N. N. . . K fz f FK F N. . . d F d F 571694212118max 571694212118 21 2150)286778858472( z 286778858472 431 160)(2007638143 431 4 1.3 S S 0 22 1 0 2 1 0 = = = = = NF CC C FF NF CC C FF mb m mb b 5001000 2 1 1000 15001000 2 1 1000 01 02 = + = =+= + += 残余预紧力 总拉力 N C CC FF F CC C FFF m mb mb m 200021000 0:max 0max max01 = + = = + = 被联接件不离缝时的 - 6 - 班 级成 绩 姓 名任课教师 学 号批改日期 机械设计作业集 557 如图所示,一气缸盖与缸体凸缘采用普通螺栓联接。已知气缸中的压力 p 在 02MPa 之间变化, 气缸内径 D=500mm, 螺栓分布直径 D0=650mm。 为保证气密性要求, 残余预紧力 F 1=1.8 F, 螺栓间距 t 4.5 d (d 为螺栓的大径)。 螺栓材料的许用拉伸应力=120MPa, 许用应力幅a= 20MPa。选用铜皮石棉垫片,螺栓相对刚度 C b/(C b+Cm)=0.8,试确定螺栓的数目和尺寸。 解:设取螺栓数目 Z=16 或 24 则单个螺栓所受的轴向工作载荷 F 为: 单个螺栓所受的总拉力 F2为: 所需的螺栓直径 d1: 查表 校核螺栓间距 t 校核应力幅a: 确定螺栓的数目和尺寸: 查表 题 557 图 25 25 D 0 D p N. . Z D p F N. . Z D p F 1716354 244 5001432 4 2524531 164 5001432 4 2 2 (24) 2 2 (16) = = = = N.F.FF.FFF N.F.FF.FFF 67457911716354828281 5686872524531828281 1(24)2 12(16) =+=+= =+=+= mm. F. d mm. F. d d F. 138525 120 6745791314314 78830 120 568687314314 4 31 2 (24)1 2 (16)1 2 1 2 = = = = = mm.d.mm. Z D t mm.d.mm. Z D t 1353054540485 24 650 1623654545625127 16 650 0 (24) 0 (16) = = MPaMPa. . d F CC C MPaMPa. . d F CC C a mb b a a mb b a 201312 26.211 17635412 0.8 2 20318 31.670 17635412 0.8 2 22 1 (24) 22 1 (16) =14.165mm (或取第二系列 M18, d1=15.294mm14.165mm) 与假设基本 相符,不必修改安全系数 S。 螺栓的长度 l222+m+S=44+18+5=67 取 l=7080mm 螺栓标记:螺栓 GB5788286 M2070(或 80) 题 558 图 22 38 13 0 N. r Tr F Z i i max 082423 101304 6302 3 1 2 = = = 安全 P 0 P 6511 1613 082423 = =. . Ld F min 安全 = =MPa. . d F 2618 13 4 082423 4 22 0 由强度条件: 由承载条件: mm. F. d d F N. . . rf TK F Z i i 16514 160 6219384314314 4 1.3 6219384 101304150 263021 0 1 2 1 0 3 1 S 0 = = = = = 或 螺栓 或 标记:螺栓 , 取 , 取 , 若按控制预紧力,取 80)70(M12 86GB5882 80)70(M10 86GB5882 8.67410610M12 758673768M10 8.67467587 67)42633(533 6219384314314 6742633533 5121 640 S 1.51.2 1 1 0 1 S = = = = = mmmm.d mm.mmd mm. . F. d MPa. . - 8 - 班 级成 绩 姓 名任课教师 学 号批改日期 机械设计作业集 559如图所示, 为一支架与机座用4个普通螺栓联接, 所受外载荷分别为横向载荷FR=5000N, 轴向载荷 FQ=16000N。 已知螺栓的相对刚度 Cb/ (Cb+Cm)=0.25, 接合面间摩擦系数 f=0.15, Ks=1.2, 螺栓的性能等级为 8.8 级,试确定螺栓的直径及预紧力 F0。 解:s=640MPa 查表 510, 按不控制预紧力,设 d=16mm 取 S=4 = s /S=640/4=160MPa (按控制预紧力取 S=1.21.5 =s/S=640/1.21.5=533.33426.67 MPa) 单个螺栓的轴向工作载荷 F 在横向载荷 FR作用下,支架不下滑的条件: 单个螺栓所受的总拉力 F2 确定螺栓的直径 取 M16,d1=13.835mm12.04mm 与假设相符。 (控制预紧力时,取 M8,d1=6.647mm6.593mm 或 M10,d1=8.376mm7.371mm) 题 559 图 R F Q F N Z F F Q 4000 4 16000 = N . . Zf FK F FKZfF Rs Rs 10000 4150 500021 1 1 = = = = 残余预紧力 NFFF14000400010000 12 =+=+= 控制预紧力时)7.3716.593(0412 1602 1 mmmm. .F. d= = NFFF0003140000.25)-(110000) CC C -(1 mb b 10 =+= + +=预紧力 - 9 - 班 级成 绩 姓 名任课教师 学 号批改日期 机械设计作业集 560 如图所示,方形盖板用四个螺钉与箱体联接,盖板中心 O 点的吊环受拉力 F=10kN, 要求残余预紧力为工作拉力的 0.6 倍,螺钉的许用拉应力=120MPa。 (1) 求螺钉的总拉力 F2。 (2) 如因制造误差,吊环由 O 点移到 O点mmOO25=,求受力最大螺钉的总拉力 F2max 及螺钉的直径。 解:(1)螺钉的总拉力 F2 (2) 受力最大螺钉的总拉力 Fmax 因制造误差,吊环移位产生的力矩 在 M 作用下,左下角螺栓受加载作用,受到的载荷: 受力最大螺钉所受的工作载荷 Fmax 受力最大螺钉所受的总拉力 螺钉的直径 取 M10,d1=8.376mm7.792mm 题 560 图 F 200 200 o o kN4 4 10 ) 160( 12 =+=+=. Z F FF N250 21002 10250 2 3 = = r M FM N2750 4 10000 250=+=+= Z F FF Mmax N4400275061) 160( max2 =+=.F.F max mm. .F. d7927 120 4400314314 2max 1 = = - 10 - 班 级成 绩 姓 名任课教师 学 号批改日期 机械设计作业集 561 如图所示,有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(工字钢)相联接,托架所承受的最大载荷为 20000 N,问: (1)此联接采用普通螺栓还是铰制孔用螺栓为宜? (2)若用铰制孔用螺栓,已知螺栓材料为 45 号钢性能等级为 6.8 级,试确定螺栓的直径。 解:每一边的载荷为 10000 N (1)因载荷较大,若采用普通螺栓,则需要的预紧力很大, 螺栓的直径很大。所以此联接采用铰制孔用螺栓为宜。 (2)s=480MPa 查表 510 钢:S=2.5 SP=1.25 =s/ S=480/2.5=192 MPa P= s /SP=480/1.25=384MPa 将力F向形心简化 F=10000N T=FL=10000300=3106Nmm F 作用在每个螺栓中心处的横向力为 FF T 作用在每个螺栓中心处的横向力为 FT 由图可知,右边两个螺栓受力最大 按剪切强度计算直径, s=480MPa 查表 510 钢:S=2.5 SP=1.25 =s/ S=480/2.5=192 MPa P= s /SP=480/1.25=384MPa 取 M8 d0=9mm7.7335mm 按挤压强度计算 只要 即满足强度要求。 题 561 图 F 300 150 150 立柱 N2500 4 10000 F = Z F F N. zr T r Tr F z i i max T 077071 2754 103 6 1 2 = = = N.cosFFFFF TFTFmax 8890131352 22 =+= F F T T F max F max F mm. .F d max 73347 192 88901344 0 = = = 4 2 0 d Fmax P 0 P = min max Ld F mm. . d F L max min 62 3849 889013 P0 = = - 11 - 班 级成 绩 姓 名任课教师 学 号批改日期 机械设计作业集 562 铰制孔用螺栓组联接的三种方案如图所示。已知 L=300mm,a=60mm,试求螺栓组联 接的三种方案中,受力最大的螺栓所受的力各为多少?那个方案较好? 解:将力 F 向形心简化: 横向载荷 F 旋转力矩 T=FL=300 F 方案一: 横向载荷 F 在每个螺栓中心处的横向力为 FF T 在每个螺栓中心处的横向力为 FT 如图示可知,螺栓 3 受力最大 方案二: 横向载荷 F 在每个螺栓中心处的横向力为 FF T 在每个螺栓中心处的横向力为 FT 图示知螺栓 1、3 受力最大 方案三: 横向载荷 F 在每个螺栓中心处的横向力为 FF T 在每个螺栓中心处的横向力为 FT 螺栓 2 受力最大 由上述计算可知, 方案三螺栓的 Fmax 较小, 方案二 F L a a 题 562 图 方案一 F L aa 方案三 F L ar =1231 2 3 1 2 3 a a 3 F F Z F F= 3 5 603 300 3 1 2 321 FF a T r Tr F z i i max T = = = 、 F. F a T r Tr F z i i max T 52 602 300 2 1 2 31 = = = 、 0 2 = T F 3 F F Z F F= 3 F F Z F F= F. FFF FFF Tmax 832 6 17 2 5 3 F =+=+= 1 F F F F F F T F T F 2 3 max F max F F. FF FFF TFmax 522 2 5 3 22 22 = + =+= F F F F F F T F T F 123 max F F. F a T r Tr F z i i max T 52 602 300 2 1 2 31 = = = 、 0 2 = T F F.cosFFFFF TFTFmax 961150 22 =+= 1 F F F F F F max F T F T F T F 1 2 3 - 12 - 班 级成 绩 姓 名任课教师 学 号批改日期 机械设计作业集 所以该方案较好。 563 如图所示,支座用 4 个普通螺栓固定在基座上,结构尺寸如图示,静载荷 F=6KN,接 合面间摩擦系数 f=0.6, Ks=1.2, 螺栓的性能等级为 6.8 级; 已知螺栓的相对刚度 Cb/ (Cb+Cm)=0.2。 试计算此联接所需的螺栓直径和每个螺栓的预紧力。 解: s=480MPa 查表 510 按不控制预紧力,设 d=12mm 取 S=4.4 = s/S=480/4.4=109.09MPa 查表 57 设基座为混凝土(或其他材料) P=3.0MPa 1、螺栓受力分析 将 F 向接合面形心简化 横向力 轴向力 倾覆力矩 M= Fx l=5196.15200=1039230Nmm 单个螺栓轴向工作载荷分析 在 Fy作用下: :在 M 作用下: 左侧的两个螺栓受的轴向力最大 2、确定单个螺栓的预紧力 F0 按在 Fx作用下不滑移确定 F0 ,要求: 按接合面左侧不离缝确定 F0 ,要求:Pmin0 按不压溃确定 F0 ,要求: Pmax P 综合、预紧力取 F0=6370N 3、确定螺栓直径 螺栓的总拉力 取 M16 d1=13.835mm10.3876mm (或 M14 d1=11.835mm10.3876mm) 题 563 图 200 30 F 100 250 O 330 O 支座 N.cosFF155196 2 3 600030 x = NsinFF3000 2 1 600030 y = N Z F F y Fy 750 4 3000 = N. sin sinZ M r Mr F z i i max maxM 392939 452502 1039230 45 2 250 1 2 = = = NFFF maxMFy 393689392939750 max =+=+= xsF KZfF 1 xsFy mb m FK)F CC C F(fZ + 0 N. . F CC C fZ FK F Fy mb mxs 0753198750.2)0-(1 460 15519621 0 =+ = + + W M A ZF minP = 1 0 0 + = W M )F CC C F( A Z Fy mb m N. . Z A W M F CC C F Fy mb m 636368 41963496592 577636481039230 7500.2)-(1 0 = +=+ + 222 577636) 2 100 () 2 330 (mm.A= 34 3 1963496592) 330 100 (-1 32 330 mm.W= PFy mb m maxP W M F CC C F A Z W M A ZF + + =+=)-( 0 1 N. . .F CC C Z A W M Z A F Fy mb m P 75530587500.2)-(1 41963496592 5776361039230 4 577636 03 0 =+ = + + N.F CC C FF max mb b 8787107393689206370 02 =+= + += mm. F. d387610 314 2 1 = - 13 - 班 级成 绩 姓 名任课教师 学 号批改日期 机械设计作业集 大于假设的直径,S 不必修改。 五五 、结构设计与分析结构设计与分析题题 564 试指出下列图中的错误结构,并画出正确结构图。 (a) 螺钉联接 (b) 双头螺柱联接 (c) 铰制孔用螺栓联接 (d) 紧定螺钉联接 (e) 吊环螺钉联接 (f) 螺钉联接 题 564 图 改正结构与图(a)相同 (a)螺钉联接 (d)紧定螺钉联接 (b)双头螺柱联接 (c) 铰制孔用螺栓联接 被联接件上与螺栓头和螺母相接触 的支承面处应有凸台或沉头座。 - 14 - 班 级成 绩 姓 名任课教师 学 号批改日期 机械设计作业集 第第六六章章 键、花键、无键联接和销联接键、花键、无键联接和销联接 一、选择题一、选择题 61 普通平键联接的主要用途是使轴与轮毂之间 C 。 A、沿轴向固定并传递轴向力 B、沿轴向可作相对滑动并具有导向作用 C、沿周向固定并传递周向力 D、安装与拆卸方便 62 设计键联接时,键的截面尺寸 bh 通常根据 D 按标准选择;键的长度通常根据 C 按标准选择。 A、所传递转矩的大小 B、所传递功率的大小 C、轮毂的长度 D、轴的直径 63 当键联接强度不足时可采用双键。使用两个平键时要求两键 C 布置;使用两个半圆 键时要求两键 A 布置;使用两个楔键时要求两键 B 布置; A、在同一直线上 B、相隔 90120 C、相隔 180 D 、相隔 120130 64 普通平键的承载能力通常取决于 C 。 A、键的剪切强度 B、键的弯曲强度 C、键联接工作表面挤压强度 D、轮毂的挤压强度 65 当轴作单向回转时,平键的工作面在 D ,楔键的工作面在键的 A 。 A、上、下两面 B、上表面或下表面 C、一侧面 D、两侧面 66 能构成紧联接的两种键是 C 。 A、楔键和半圆键 B、半圆键和切向键 C、楔键和切向键 67 一般采用 B 加工 B 型普通平键的键槽。 A、指状铣刀 B、盘形铣刀 C、插刀 68 平键联接能传递的最大转矩 T,现要传递的转矩为 1.5T 时,则应 A 。 A、安装一对平键 B、键宽 b 增大到 1.5 倍 C、键长 L 增大到 1.5 倍 69 花键联接的主要缺点是 B 。 A、应力集中 B、成本高 C、对中性及导向性差 610 型面曲线为摆线或等距曲线的型面联接与平键联接相比较, D 不是型面联接的优点。 A、对中性好 B、轮毂孔的应力集中小 C、装拆方便 D、切削加工方便 二二、填空题、填空题 611 按用途平键分为 普通平键 、 薄型平键 、 导向平键 、 滑键 ;其中 普通平 键 、薄型平键 用于静联接, 导向平键 、 滑键 用于动联接。 612 平键标记:键 B2080GB/T10961979 中,B 表示 B 型(方头)键 ,2080 表示 键 宽 20mm,键长(公称长度)80mm 。 613 普通平键联接的主要失效形式是 工作面压溃 , 导向平键联接的主要失效形式是 工 作面的过度磨损 。 614 普通平键联接中,工作面是 两侧面 ,依靠 键与键槽侧面的挤压 传递转矩,键的 上表面和轮毂上键槽的底面之间应有 间隙 ;楔键联接中,工作面是 上下两面 ,依靠 键的楔 紧作用(摩擦力)传递转矩。 615 普通平键联接 不 能承受轴向力。 616 切向键联接中,单向传动采用 一 个切向键;双向传动采用 两 个切向键,在圆周上 相隔 120130 分布。 617 矩形花键联接采用 小径 定心;渐开线花键联接采用 齿形 定心。 618 花键联接中,小径定心比侧面定心精度 高 。 三三、分析与思考分析与思考题题 619 薄形平键联接与普通平键联接相比, 在使用场合、结构尺寸和承载能力上有何区 别? 答:薄形平键与普通平键的主要区别是,高度为 普通平键的6070, 传递转矩的能力较低, - 1 - 班 级成 绩 姓 名任课教师 学 号批改日期 机械设计作业集 常用于薄壁结构、空心轴及一些径向尺寸受限制的场合。 620 按构造分普通平键有 A、B、C 三种型式,他们的使用特点各是什么?与之相配的轴槽 是如何加工的?其工作长度和公称长度之间各有什么关系? 答:A 型:轴槽由指状铣刀铣出,圆头键在键槽中固定牢固,键槽应力集中较大,圆头部两侧面 不工作,工作长度与公称长度之间的关系:l=Lb。 B 型:轴槽由盘状铣刀铣出,方头键在键槽中常用螺钉紧固,键槽应力集中较小,工作长度: l=L。 C 型:轴槽由指状铣刀铣出,一头圆一头方用于轴端与毂类零件联接,安装方便。工作长度: l=Lb/2。 621 半圆键联接与普通平键联接相比,有什么优缺点?它适用于什么场合? 答:轴槽用尺寸与半圆键相同的半圆键槽铣刀铣出,键在槽中能绕几何中心摆动以适应轮毂中键 槽的斜度。 优点:工艺性较好,装配方便 ,尤其适用于锥形轴端与轮毂的联接。 缺点:轴槽较深,对轴的强度削弱较大。 一般只用于轻载静联接中。 622 为什么采用两个平键时,通常在轴的圆周上相隔 180位置布置;采用两个楔键时,常 相隔 90120;而采用两个半圆键时,则布置在轴的同一母线上? 答: 两平键相隔 180布置, 对轴的削弱均匀, 并且两键的挤压力对轴平衡, 对轴不产生附加弯矩, 受力状态好。 两楔键相隔 90120布置,若夹角过小,则对轴的局部削弱过大;若夹角过大,则两个 楔键的总承载能力下降。 当夹角为 180 时, 两个楔键的承载能力大体上只相当于一个楔键的承载 能力。因此,两个楔键间的夹角既不能过大,也不能过小。 两个半圆键布置在轴的同一母线上,半圆键在轴上的键槽较深,对轴的削弱较大,不宜将两 个半圆键布置在轴的同一横截面上。 623 在材料和载荷性质相同的情况下,动联接的许用压力比静联接的许用挤压力小,试说 明原因。 答:因为动联接的失效形式为过度磨损,而磨损的速度快慢主要与压力有关。压力的大小首先应 满足静强度条件,即小于许用挤压应力,然后,为了使动联接具有一定的使用寿命,特意将许用 压力值定得较低。若动联接的相对滑动表面经过淬火处理,其耐磨性得到很大的提高,可相应地 提高其许用压力值。 624 花键联接的主要失效形式是什么?如何进行强度计算? 答:静联接工作面被压溃,按工作面上的挤压应力进行强度计算, 动联接工作面过度磨损,按工作面上的压力条件性地进行强度计算, 625 销有哪几种类型?各用于何种场合?销联接有哪些失效形式? 答:定位销:用于固定零件的相互位置,是组合加工和装配时的重要辅助零件。 联接销:传递不大的载荷。失效形式为剪断和压溃。 安全销:作安全装置中的过载剪断元件。 626 一般联接用销、定位用销及安全保护用销在设计计算上有何不同? 答: 联接销: 根据联接的结构特点按经验或规范确定, 必要时再按剪切和挤压强度条件校核计算。 定位销:通常不受或只受很小的载荷,故不作 强度校核计算,其直径按结构确定, 数目一般不少于两个。 安全销:直径应按过载时被剪断的条件确定。 p m 3 p 102 = zhld T p zhld T p = m 3 102 - 2 - 班 级成 绩 姓 名任课教师 学 号批改日期 机械设计作业集 四四 、计算计算分析题分析题 627 图示减速器的低速轴与凸缘联轴器及圆柱齿轮之间采用键连接。已知轴传递的转矩 T=1000 Nm,齿轮的材料为锻钢,凸缘联轴器的材料为 HT200,工作时有轻微冲击,联接处轴及 轮毂尺寸如图所示。试选择键的类型和尺寸,并校核联接的强度。 解:1、联轴器处 键的类型和尺寸 选 A(或 C)型普通平键,根据轴径 d=70mm, 查表 61 得键的截面尺寸为:b=20 mm,h=12 mm, 根据轮毂的长度 130mm,取键长 L=110 mm , 键的标记:键 20110GB/T10961979 (键 C20110GB/T10961979) 校核联接强度 联轴器的材料为铸铁,查表 62,取P=55MPa, k=0.5h=6 mm,l=Lb=90 mm(或 l=Lb/2=100 mm) 满足强度条件 2、齿轮处 键的类型和尺寸 选 A 型平键,根据轴径 d=90mm,查表 61 得键的截面尺寸为:b=25mm,h=14 mm, 根据轮毂的宽度 90mm,取键长 L=80 mm ,键的标记:键 2580GB/T10961979 校核联接强度 齿轮和轴的材料均为钢,查表 62,取P=110MPa, k=0.5h=7 mm,l=L25=55 mm 628 轴与轮毂分别采用 B 型普通平键联接和中系列矩形花键联接。已知轴的直径(花键的 大径) d =102mm, 轮毂宽度 L =150mm, 轴和轮毂的材料均为碳钢, 取许用挤压应力p=100MPa, 试计算两种联接各允许传递的转矩。 解:1、B 型普通平键联接 键的尺寸 B 型普通平键联接,根据轴径 d=102mm,查表 61 得键的截面尺寸为:b=28mm,h=16 mm, 根据轮毂的宽度 150mm,取键长 L=125 mm ,键的标记:键 B28125GB/T109679 联接允许传递的转矩 2、花键联接 键的尺寸 查手册,中系列矩形花键的尺寸为:zdDB=109210214 , C=0.6 mm, =0.75, l=150 mm, dm=(D+d)/2=(102+92) /2=97 mm , h=(Dd)/22 C =(10292) /220.6 =3.8 mm 联接允许传递的转矩 题 627 图 130 90 70 pap MP. kld T = = = = =9152 70906 1010002102 33 pap MP kld T = = = = =7257 90557 1010002102 33 .满足强度条件 mN kld T p 5100 102 1001021258 102 33 = = = = = Nm. 102 zhld T 3 pm 7520733 102 100971508310750 3 = = = = = - 3 - 班 级成 绩 姓 名任课教师 学 号批改日期 机械设计作业集 五五 、结构设计与分析结构设计与分析题题 629 试指出下列途中的错误结构,并画出正确的结构图(在原图上改正) 。 630 已知图示的轴伸长度为 72 mm,直径 d=40 mm 配合共查为 H7/k6,采用 A 型普通平键 联接。试确定图中各结构尺寸、尺寸公差、表面粗糙度和形位公差(一般键联接) 。 (a) 轴伸 (b) 毂孔 题 630 图 5 63 72 1.6 0.02 0.02 6.3 0 20 35 . 20 0 343 . . + + 0180 0020 40 . . + + 0 0430 12 . 021012. 3.2 3.2 6.3 0250 0 40 .+ + 1.6 题 629 图 (a)平键联接 (b)双楔键联接 (c)传递双向转矩的切向键联接 (e) 半圆键联接 (f)圆锥销定位 (d)楔键联接 - 4 - 班 级成 绩 姓 名任课教师 学 号批改日期 机械设计作业集 第八章第八章 带传动带传动 一、选择题一、选择题 8 8- -1 1 带传动正常工作时,紧边拉力 F1和松边拉力 F2满足关系 B 。 A、 F1=F2 B、F1-F2 =F C、 F1/F2=ef D、F1+F2 =F0 8 8- -2 2 V 带传动的中心距和小带轮的直径一定时,若增大传动比,则带在小带轮上的包角将 C ,带在大带轮上的弯曲应力将 C 。 A、 增大 B、 不变 C、 减小 D、无法确定 8 8- -3 3 带传动中, 主动轮圆周速度 v1, 从动轮圆周速度 v2, 带速 v, 它们之间的关系是 B 。 A、 v1= v2= v B、v1 v v2 C、v1 v1 v2 8 8- -4 4 标准 V 带型号的选定取决于 C 。 A、 带的线速度 B、带的有效拉力 C、 带传递的功率和小轮转速 8 8- -5 5 带传动中,若产生打滑现象,是沿 A 。 A、 小轮先发生 B、 大轮先发生 C、 两轮同时发生 8 8- -6 6 带传动正常工作时,小带轮上的滑动角 B 小带轮的包角。 A、 大于 B、 小于 C、 小于或等于 D、 大于或等于 8 8- -7 7 设计 V 带传动,限制小带轮的直径 D1Dmin,是为了 A 。 A、限制带的弯曲应力 B、限制相对滑移量 C、保证带与轮面间的摩擦力 D、带轮在轴 上安装需要 8 8- -8 8 带传动的设计准则是 D 。 A、保证带具有一定寿命 B、 保证带不被拉断 C、 保证不发生滑动情况下,带又不被 拉断 D、 保证传动不打滑条件下,带具有一定的疲劳强度 8 8- -9 9 采用张紧轮张紧 V 带传动时,通常应安装在 C 。 A、紧边内侧靠近小轮 B、松边内侧靠近小轮 C、 松边内侧靠近大轮 8 8- -10 10 用 C 提高带传动的传递功率是不合适的。 A、适当增大初拉力 F0 B、增大中心距 a C、增加带轮表面粗糙度 D、增大小带轮直径 8 8- -11 11 带传动正常工作时,不能保证准确的传动比是因为 D 。 A、带的材料不符和胡克定律 B、带容易变形和磨损 C、 带在带轮上打滑 D、带的 弹性滑动 8 8- -12 12 带传动中,若小带轮为主动轮,则带的最大应力发生在带 A 处。 A、刚进入主动轮 B、刚进入从动轮 C、 刚退出主动轮 D、刚退出从动轮 二、填空题二、填空题 8 8- -1313 在平带或 V 带传动中,影响最大有效圆周力 Fec的因素是 初拉力 F0 、 摩擦系数(当量摩擦系数V ) 和 小轮包角1 。 8 8- -1414 V 带传动在工作过程中,带内应力有:紧边、松边拉应力(1、2) 、 离心拉应力c 、 弯曲应力(b1、b2 ) ,最大应力max= 1+c+b1 ,发生在 紧边刚绕上小带轮处 。 8 8- -1515 带传动的主要失效形式为 疲劳破坏 和 打滑 ,其设计准则为 在不打滑的条件下, 使带具有一定的疲劳强度和寿命 。 8 8- -1616 某普通 V 带传动,传递功率 P=7.5KW,带速 v=10m/s,紧边拉力是松边拉力的两倍 (F1=2F2) ,则 F1= 1500 N 和 F2= 750 N。 班 级 成 绩 姓 名 任课教师 学 号 批改日期 机械设计作业集 8 8- -1717 带传动中,带的张紧方法有 安装张紧轮 和 调整中心距 两类。 8 8- -1818 带传动过载打滑时,打滑现象首先发生在 小 带轮上,其原因是 小轮包角小于大 轮包角 。 8 8- -1919 在带、链和齿轮组成的多级传动中,带传动应布置在 高速 级。 8 8- -2020 V 带传动中,带的型号应根据 计算功率 和 小轮转速 选择。 三、分析与思考题三、分析与思考题 8 8- -21 21 相同的条件下,为什么 V 带比平带的传动能力大? 答:平带的工作面是和带轮接触的内周面,而 V 带的工作面是 V 带的两侧面,由于楔形增压 作用,在同样的张紧力下,V 带传动比平带传动能产生更大的摩擦力。因此 V 带比平带的传动 能力大。 8 8- -22 22 在普通 V 带传动中,为什么一般推荐使用的带速为 5v25m/s? 答:一般 v25 m/s。若带速过大(v25m/s) ,则会因离心力过大而降低带和带轮间的正 压力,从而降低摩擦力和传动的工作能力,同时离心力过大又降低了带的疲劳强度。 带速 v 也不能过小(一般不应小于 5 m/s) 。带速太小说明所选的 ddl太小,这将使所需 的圆周力过大,从而使所需的胶带根数过多。 8 8- -2 23 3 带传动的主要失效形式是什么?带传动的设计准则是什么? 答:带传动的主要失效形式是:打滑和疲劳破坏。 带传动的设计准则是:在保证带传动不打滑的条件下,具有一定的疲劳强度和寿命。 8 8- -2 24 4 带传动中的弹性滑动和打滑是怎样产生的?对带传动有何影响? 答: 在带传动中, 带的弹性滑动是因为带的弹性变形以及传递动力时松、 紧边的拉力差造成的, 是带在轮上的局部滑动,弹性滑动是带传动所固有的,是不可避免的。弹性滑动使带传动的传 动比增大。当带传动的负载过大,超过带与轮间的最大摩擦力,将发生打滑,带在轮上全面滑 动,打滑是带传动的一种失效形式,是可以避免的。打滑首先发生在小带轮上,因为小带轮上 的带的包角小,带与轮间所能产生的最大摩擦力较小。 8 8- -2 25 5 为什么带传动通常布置在机器的高速级? 答:1) 带传动工作平稳性好,具有过载保护作用。 2) 带传动布置在机器的高速级,带速高,带中的有效拉力小,不易打滑,且带的疲劳寿 命长。 8-27 图示带式输送机装置。 小带轮直径140mm, 大带轮直径为400mm, 鼓轮直径250mm, 为提高生产率,在载荷不变条件下,提高带速度,设电机功率和减速器的强度足够,忽略中 心距变化, 下列哪种方案更为合理?1、 大轮直径减小到 280mm; 2、 小轮直径增大到 200mm; 3、鼓轮直径增大到 350mm。 答:采用第(3)方案不合理,因为转速 n 不变,D 增大,v 加大,F 不变,则工作转矩加大,V 带承载能力不够。采用(1)(2)方案时,由于 D 不变,作用于带上有效圆周力 F 不变,故较方案(3) 好。 但在方案(2)中,由于小带轮直径加大,应力减小,提高了带的承载能力,方案(1)中小带轮直径 较小,应力较大,故不如方案(2)好。 班 级 成 绩 姓 名 任课教师 学 号 批改日期 机械设计作业集 题 8-27 图 四、设计计算题四、设计计算题 8 8- -2 28 8 有一 A 型普通 V 带传动, 主动轴转速 n11480r/min, 从动轴转速 n2=600r/min, 传递的最大功率 P1.5kW。假设带速 v7.75m/s,中心距 a800mm,当量摩擦系数 fv0.5,求带轮基准直径 d1、d2,带基准度度 Ld和初拉力 F0。 解:1) mm mm n n dd mm mmd n Vnd V 250d 78 66.246 600 1480 100 100d 78 06.100 1480 10006075 . 7 100060 d 100060 2 2 1 12 1 1 1 1 11 = = = = = = = 取,查表 取,查表 2) 班 级 成 绩 姓 名 任课教师 学 号 批改日期 机械设计作业集 五、结构设计与分析题五、结构设计与分析题 8 8- -3131 图中所示为带传动的张紧方案,试指出其不合理之处,并改正。 题 8-31 图 提示: (a) 平带传动,张紧轮宜装于松边外侧靠近小轮,主要用以增大平带传动包角。 (b) V 带传动,张紧轮不宜装在紧边,应装于松边内侧,使带只受单向弯曲,且靠近大轮,防止小 带轮包角减小。 8 8- -3 32 2 图中所示为 B 型普通 V 带的轮槽结构,试填写有关结构尺寸、尺寸公差及表面粗糙 度值。 题 8-32 图 提示:有关结构尺寸、尺寸公差参见西北工业大学教材机械设计表 8-10(157 页) 。 表面粗糙度值:轮槽面:3.2,其余:12.5。 班 级 成 绩 姓 名 任课教师 学 号 批改日期 机械设计作业集 第九章第九章 链传动链传动 一、选择题一、选择题 9 9- -1 1 链条的基本参数是 C 。 A、销轴直径 B、销轴长度 C、节距 9 9- -2 2 链传动中,当其它条件不变的情况下,传动的平稳性随链条节距 P 的 A 。 A、 减小而提高 B、 减小而降低 C、 增大而提高 D、 增大而不变。 9 9- -3 3 链传动中,链节数和齿数常分别取 B 。 A、偶数与偶数 B、偶数与奇数 C、 奇数与偶数 9 9- -4 4 为了限制链传动的动载荷,在节距 p 和小链轮的齿数 z1一定时,应该限制 A 。 A、 小链轮的转速 n1 B、传递的功率 P C、 链条的速度 v 9 9- -5 5 链传动设计中,限制小链轮齿数 z19 是为了 C 。 A、 防止脱链现象 B、 防止小链轮转速过高 C、 提高传动平稳性 D、保证链轮轮齿的 强度。 9 9- -6 6 滚子链传动中,应尽量避免使用过渡链节,这主要是因为 C 。 A、制造困难 B、装配困难 C、过渡链节的链板要承受附加弯曲载荷 9 9- -7 7 若大链轮齿数超过极限值(zmax=120) ,则 B 。 A、链条的磨损快 B、易发生脱链现象 C、链传动的噪音大 9 9- -8 8 对于高速重载的链传动,应选取 C 的链条。 A、大节距单排 B、小节距单排 C、小节距多排 9 9- -9 9 两轮轴线在同一水平面的链传动, 布置时应使链条的紧边在上, 松边在下, 这样 A 。 A、松边下垂后不致与紧边相碰 B、可减小链条的磨损 C、 可使链传动达到张紧的目的 9 9- -10 10 链条由于静强度不够而被拉断的现象,多发生在 A 情况下。 A、低速重载 B、高速重载 C、高速轻载 D、 低速轻载 9 9- -11 11 代号为 08A-260 GB124311983 的链,其节距为 C 。 A、8mm B、25.4mm C、12.7mm 9 9- -1212 与齿轮传动相比较,链传动的主要特点之一是 C 。 A、 适合于高速 B、制造成本高 C、安装精度要求低 D、有过载保护 9 9- -13 13 链传动只能用于轴线 D 的传动。 A、相交

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