分析计算题.doc

齿轮传动1，设计一个标准直齿圆柱齿轮传动，传动比i3.2，允许传动比有不超过5的误差。通过强度计算已确定中心距a320mm，模数m3mm，取齿宽系数1。试确定下列几何尺寸：m、z1、z2、d1、d2、b1、b2。（模数系列：3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、7、8、）解：（1）由 得 取 m =5（mm）（应为标准值） 2分则 128 （1） 2分 （2） 2分联立 （1）、（2）解得 ， 取 ， 4分 （mm） 2分 （mm） 2分 （mm） 2分取 （mm）， （mm） 4分注：本题主要考察：m是否为标准值？是否满足？各参数和尺寸取值圆整是否合理？分析计算题（共25分）2、在图示电动绞车系统中，件1和2均为斜齿圆柱齿轮，件3为蜗杆，件4为蜗轮。已知蜗轮蜗杆均为右旋，并且设计时轴上的齿轮2与蜗杆3的轴向力能够相互抵消一部分，试回答下列问题(共16分)：齿轮1的轮齿螺旋线方向是 旋。（2分）在图中用箭头表示出重物上升时齿轮1和齿轮2的转动方向以及齿轮2在节点A所受的轴向力的方向。（4分）重物上升时，在节点B处画出蜗杆3所受的轴向力、圆周力和径向力的方向，在节点B处画出蜗轮4所受的圆周力的方向。（4分）若起重量W=50000N，蜗杆头数z3=2，蜗杆分度圆直径d3=100mm，蜗轮齿数z4=60，模数m=5，卷筒直径D=300mm，传动效率=0.75。试求节点B处Fa3和Fa4的大小。（6分）齿轮1齿轮2电动机A蜗杆3蜗轮4WBFt4Fa3Fa2n1n2Fr3Ft3答：左旋（2分）。齿轮1、齿轮2的转动方向的方向如图所示(2分)，的方向如图所示(2分)。各分力方向如图所示。（4分） (3分) (3分)轴承1、若轴采用一对7000型轴承固定方式，如图4所示。已知轴承1、2的径向支反力为Fr14000N，Fr25000N。轴上两零件所受的轴向力A1=900N，A2=400N（方向如图所示）。轴承上的内部轴向力S与径向载荷Fr之间的关系式为S=0.4 Fr。试计算轴承1、2所受的轴向载荷Fa1、Fa2。（9分）答：1)求轴承1和2的内部轴向力大小和方向S1=0.4Fr1=0.4X4000=1600N 方向如图 （计算正确0.5分，方向正确0.5分）S2=0.4Fr2=0.4X5000=2000N 方向如图 （计算正确0.5分，方向正确0.5分）A1A22)判断压紧和放松的轴承，即轴的运动方向。 S1+A1=1600+900=2500N S2 A220004002400N，轴有向右运动趋势，轴承1放松，轴承2压紧。（3分）3)求轴向力Fa1= S1=1600N （2分）Fa2= S1+A1A2= 2100N （2分）2、如图所示，某轴由一对7209 AC轴承支承，轴承采用面对面安装形式。已知两轴承径向载荷分别为Fr1=3000N，Fr2=4000N，轴上作用有轴向外载荷A=1800N。载荷平稳，在室温下工作，转速n=1000r/min。该轴承额定动载荷C=29800N，内部轴向力S=0.4Fr，e=0.68，当量动载荷系数如下表所示。试计算此对轴承的使用寿命。（9分）Fa/FreFa/FreXYXY0.410.8710答：内部轴向力方向如图所示 （2分），S1=0.4Fr1=1200N (0.5分) S2=0.4Fr2=1600N (0.5分)因为A+S1S2 故 Fa1=S1=1200N (1分) Fa2=S1+A=3000N (1分)比较两轴承受力，只需校核轴承2。Fa2/Fr2=0.75e (1分)P=XFr2+YFa2=0.41*4000+0.87*3000=4250N (1分) h (2分) 3、（18分）图示为一蜗杆轴用两个角接触球轴承支承。已知蜗杆所受轴向力580N，两轴承的径向力为：935N，1910N，载荷性质系数1.1。试计算两个轴承的当量动载荷。 注：内部轴向力eFR， e0.36。 当e时，X1，Y0；当e时，X0.41，Y0.87。 解：（1） 2分 2分 （2） 故 3分 故 3分 （3）e，故 ，（N） 4分，故 ，（N） 4分4、（15分）某轴用一对同型号角接触球轴承支承，受力情况如图所示。已知：内部轴向力0.68，e0.68。当e时，X1，Y0；当e时，X0.41，Y0.87。问哪个轴承的寿命低？解：（1）（N） 1.5分（N） 1.5分 （2）（N）（N） 故 （N） 3分 （N）（N） 故 （N） 3分，则X1，Y=0。则 4000（N） 3分e，则 X0.41，Y0.87。则 （N） 3分由于 ，故轴承1的寿命短。涡轮蜗杆1一重物匀速升降装置采用如图a所示的电机+圆柱蜗杆传动系统，已知蜗杆传动的模数m =8mm，蜗杆头数及分度圆直径分别为z1=1、d1=80mm，蜗轮齿数z2=50，卷筒直径D=250mm。重物匀速升降的速度v=40m/min，最大载重量W为4kN，工况系数KA按1.0计，试分析、计算提升重物时的下列问题：1）该装置以40m/min的速度匀速升起重物1m时，蜗杆应转多少转？并在图中标明蜗杆的转向、蜗轮轮齿旋向、节点位置处蜗杆及蜗轮的受力方向。（5分）2）若蜗杆与蜗轮齿面间当量摩擦系数f = 0.18，该机构能否自锁？（2分）3）若重物W=4kN，传动装置总的传动效率为 =0.5，试计算出电机的输出转矩Tm应是多少？（2分）4）若蜗轮轴采用如图b所示的两个角接触轴承7209 C支撑形式, L=100mm，蜗杆传动效率1 = 0.7，卷筒、联轴器(连接蜗轮轴与卷筒轴)、蜗轮轴上轴承的效率合计为2 = 0.8，轴承7209 C的基本额定动载荷和基本额定静载荷分别为C = 29800N、C0 = 23800N, 其内部轴向力S=0.4Fr，径向载荷系数X和轴向载荷系数Y分别为0.44和1.36，fT=1.0，fP=1.5，试计算轴承II的寿命Lh为多少小时？（10分）1）蜗杆转：1*50/(3.14*D)=50/(3.14*0.25)=63.69(转) （1分）蜗轮转速：40/（3.14*0.25）=50.96r/min蜗杆转向(1分)、蜗轮轮齿旋向(1分)、蜗轮蜗杆受力分析方向如图所示（2分）。 2）写出公式得1分，结论正确得1分。 结论：该机构满足自锁性条件。3）写出公式得1.5分，结论正确得0.5分。4）公式、步骤都正确得9分（其中：轴承寿命计算公式占5分），计算结果正确得1分。9.有一电动绞车，采用如图2所示的传动方案，齿轮1和2为闭式直齿圆柱齿轮传动，蜗杆3和蜗轮4为开式传动。已知齿轮1、齿轮2和蜗杆3的材料均为40Cr钢，且它们均为表面淬火处理，表面硬度为4555HRC，蜗轮材料为铸造锡磷青铜。采用4个联轴器将6根轴连接，把运动和动力传递到卷筒，实现提升重力W的目的。解答下列各问题。图21、试分析I、II和VI轴各受什么载荷作用，注明各轴的类别（不计各轴的自重）。分析III轴A-A截面和B-B截面上各作用有哪几种应力？这些应力的变化性质如何？（卷筒轴双向转动受力）。（10分）答：I轴只受扭矩，是传动轴（2分）；II和VI轴不仅受转矩，还受弯矩，是转轴（2分）；III轴A-A截面上只作用弯曲应力，弯曲应力为对称循环变应力（2分）；B-B截面上不仅作用弯曲应力，还作用有扭剪应力，其中弯曲应力为对称循环的变应力，扭剪应力为对称循环的变应力（4分）。2、受力分析问题。（共8分）（1）蜗杆轮齿的螺旋线方向如图2所示，试确定蜗轮轮齿的螺旋线方向，并标在图上。在图中标出使重力W上升时电机的转向，并画出蜗轮轮齿在啮合点D处各分力Fr，Fa，Ft的方向。可在两个视图上分别用箭头表示。（5分）答：