机械设计计算题.doc

1、（14分）图示为手动铰车中所采用的蜗杆传动。已知m=8mm，d1=80mm ，z1=1，i=40，卷筒的直径D=250mm，试计算：（1）欲使重物上升1m，应转动蜗杆的转数；（2）设蜗杆和蜗轮间的当量摩擦系数为0.18，检验该蜗杆传动是否满足自锁条件；（3）设重物重Q=5kN，通过手柄转臂施加的力F=100N，手柄转臂的长度l的最小值 (不计轴承效率) 。解：（1）重物上升1m时，卷筒转动圈数：N2=1000/D=1000(250x3.14)=1.27蜗杆转动圈数为：N1=i N2=40x1.27=50.96(圈) （4分） （2）蜗杆直径系数q=d1/m=808=10题图3-1导程角：=arctan=arctan=7.125o 当量摩擦角：v=arctanfv= arctan0.18=10.204o因为：v所以 蜗杆传动满足自锁条件 （4分）（3）蜗杆传动的啮合效率： 则: （6 分）2、(13分)如图3-2所示的手摇起重绞车采用蜗杆传动。巳知模数m8mm，蜗杆头数z11，蜗杆分度圆直径d180mm，蜗轮齿数z240，卷筒直径D200mm，蜗杆与蜗轮间的当量摩擦系数fV0.03，轴承和卷简中的摩擦损失等于6，问： (1)欲使重物W上升1m,手柄应转多少转?并在图上标出手柄的转动方向。 (2)若重物W5000N，手摇手柄时施加的力F100N，手柄转臂的长度L应是多少? 解 (1) i=z2/z140设重物上升1m，手柄应转x转，则手柄的转动方向示于图中3.图示双级斜齿圆柱齿轮减速器，高速级：mn=2 mm，z1=22，z2 =95，a =120，齿轮1为右旋；低速级：mn= 3 mm，z3 =25，z4=79，a =160。主动轮转速n1=960 r/min，转向如图，传递功率P = 4 kW，不计摩擦损失，试：(1) 标出各轮的转向和齿轮2的螺旋线方向；(2) 合理确定3、4轮的螺旋线方向；(3) 画出齿轮2、3 所受的各个分力；(4) 求出齿轮3所受3个分力的大小。 图6-1)解：(1) 各轮的转向和2轮的螺向如图所示。（3分）(2) 3轮为左旋、4轮为右旋，如图所示。（2分）Fr2Fa2Ft2a3Fr3Ft4(3) 齿轮2、3 所受的各个分力如图所示。（6分）(4) 求齿轮3所受分力：(8分) r/min Nm，3 =12.8386（2分） mm（2分） N（2分） N（2分） N（2分）4、(13分)如图3-2所示某电梯传动装置中采用蜗杆传动，电机功率P=10kW，转速n1970rmin，蜗杆传动参数z12；z260；直径系数q8；总效率08，m8，右旋蜗杆，试计算：14分) (1)电梯上升时，标出电机转向； (2)标出蜗杆所受各力的方向；(3)计算蜗轮所受各力大小。图3-2 (13分) 解 (1)电机转向箭头向上；(1分)(2)蜗杆受各力方向如图(3分)Fa2(3分) (3分)Fr2Ft2tan9845tan203583N (3分)5、(15分)图3-1示螺栓联接中,采用两个M20的普通螺栓，其许用拉应力l60Nmm2，联接件接合面间摩擦系数f0.20，防滑系数Ks1.2，计算该联接件允许传递的静载荷F?(M20的螺栓d117.294mm)(10分) 螺栓预紧后，接合面所产生的最大摩擦力必须大于或等于横向载荷，假设各螺栓所需预紧力均为F0则由平衡条件可得 (4分)螺栓危险截面的强度条件为于是得 (4分)(5分)6、(20分)如图3-2所示板A用5个普通螺栓固定在机座B上，已知板与机座间的摩擦系数f0.15，螺栓许用拉应力=60Mpa，取防滑系数KS=1.2,试指出哪个螺栓是危险螺栓?并按强度计算该螺栓联接中螺栓的小径d1的大小。图3-27.7、根据工作条件，决定在某传动轴上安装一对角接触向心球轴承(如图所示)，已知两个轴承受到的径向载荷分别为Fr11650N和Fr2=3500N。外加轴向力Fae1020N。 (1)若派生轴向力Fd0.7Fr，试计算两个轴承实际受到的轴向载荷Fa1和Fa2。 Fae 图3-3解 Fd10.7Fr10.71650=1155N (2分)方向向右Fd20.7Fr20.73500=2450N (2分) 方向向左 Fd1十Fae1155十10202175 Fd2故轴承1为压紧端，轴承2为放松端。 Fa1Fd2-Fae=2450-1020N =1430 (2分)Fa2Fd22450N (2分)(3分) 8.一转轴支承在一对角接触球轴承上，轴承布置如图，已知两轴承所受径向载荷 r1=Fr2=600N，轴另受有轴向负荷FA=500N, 试计算两轴承所受的轴向力Fa1、Fa2，（内部轴向力F=0.5Fr）。FA12)解：轴承内部轴向力为 F1=0.5Fr1=0.5x600=300N (2分)F2=0.5Fr2=0.5x600=300N (2分) (受力方向分析2分)FA+ F2=500+300=800N F1 所以，轴承2 被压紧Fa2= FA+ F1=500+300=800N (2分)Fa1= F1=300N (2分)9某轴用两个同样的轴承，其受力如图。派生轴向力，试求两轴承所受轴向力各为多少？（8分） S1方向： S2方向： 3） 10图示刚性联轴器，螺栓孔分布圆直径D=160mm，其传递的扭矩Fa1，若使用M16的普通螺栓（螺纹内径d1=13.84mm），被联接件接合面的摩擦系数f=0.25，防滑系数Ks=1.2，螺栓材料的许用应力=80MPa，问至少需要多少个螺栓才能满足联接的要求？ 解：设螺栓数为 每个螺栓受的横向载荷R为: 每个