机械设计例题ppt课件

精选,1,例题,精选,2,第3章,精选,3,3,例题1：某零件材料,试用作图法判断：,当,时，可能发生,疲劳失效还是屈服失效，并求极限应力点的平均应力和应力幅。,1,A,s,C,G,A,G,1,r=0,2,r=0.6,M,N,1首先画出材料的极限应力线图,2绘制零件的极限应力线图,3,4,5求极限应力点的坐标,m,a,(略),故为疲劳失效,故为屈服失效,精选,4,4,例题2：一优质碳素结构钢零件：,承受工作变应力：,零件的有效应力集中系数：,尺寸系数：,表面状态系数：,强化系数：,许用安全系数：,试校核此零件的强度是否足够。,解：,1）,2）,3）,所以零件的强度足够。,精选,5,5,例题3：一曲柄受脉动循环载荷作用，在AA剖面处有最大弯,曲应力,工作循环次数,试校核AA剖面处的疲劳强度是否足够。,解：,1）,2）,寿命系数：,3）,所以疲劳强度足够。,精选,6,6,例题4：,一转轴受规律性非稳定非对称循环变应力的作用，其,各级变应力如下表所示。材料为45钢调质，,校核强度。,解：,1）对称化：,等效转化的当量应力为：,所以不计入公式计算,2）稳定化：,所以强度足够。,精选,7,7,例题5：已知某钢制零件在应力循环基数,次疲劳极限应,力为,，它承受非稳定对称循环变应力作用，,的大小为,数的比值为,试估计零件能够工作的总寿命。,解：,所以零件能够工作的总寿命为,各级应力,统计得各级循环次,精选,8,第5章,精选,9,例1.指出错误并改正,精选,10,10,改正后的结构图如下：,精选,11,例2.内径为D的气缸，已知缸内气压为p，通过强度计算，连接缸盖与缸体需用16个M16或10个M20的螺栓，若要求单个螺栓的预紧力F0=1.5F（F为单个螺栓的工作拉力），试画出单个螺栓的受力变形图，并比较:(1)两个方案中螺栓所受拉力的变化幅度;(2)两个方案气密性的比较。,解：,16个M16的螺栓的受力：,10个M20的螺栓的受力：,方案1好,方案2好,精选,12,例3.方形盖板用4个M16的螺钉（d1=13.835mm）与箱体连接，盖板中心O点装有吊环，已知R=20KN，螺栓的许用应力=120MPa,F1=0.6F(F为工作拉力)。要求:(1)校核M16的螺钉的强度;(2)若由于制造误差，吊环O点移至对角线上的O点，,哪个螺钉的受力最大？并校核其强度。,解：,（1）,（2）,螺钉3受力最大：,精选,13,13,例4.如图一圆桶形压力容器的顶盖用M16（d1=13.835mm）螺栓连接。已知螺栓的许用应力=120MPa，顶盖所承受的工作压强p=2N/mm2，容器内径D=180mm。螺栓的相对刚度Cb/(Cb+Cm)=0.3，残余预紧力F1=1.6F（F为轴向工作载荷）。试求：（1）所需螺栓个数z；（2）预紧力F0。,解：,1)单个螺栓受的轴向载荷,2),精选,14,14,例5.如图所示的机座，受到一旋转力矩T=400Nm的作用，机座底部用6个普通螺栓与地基连接，螺栓组有图(a)和(b)两种布置方案。若接合面间的摩擦系数f=0.15，防滑系数Ks=1.2，螺栓材料的许用应力=200Mpa。试确定这两种方案所需螺栓的小径d1。,解：,方案a：,方案b：,精选,15,15,例6.一支架用四个螺栓固定于铅垂的墙上，已知如图，支架底与墙之间的摩擦系数f=0.15；防滑系数Ks=1.2；螺栓的相对刚度Cb/(Cb+Cm)=0.3。求受力最大螺栓所受的总拉力。,解：,螺栓组所受的载荷：,横向力PH=P=20000N,倾覆力矩M=PH0.4=8000(Nm),1、2螺栓受力最大，所受总拉力为：,精选,16,16,例7.已知一支架用一组螺栓与机座连接，如图，所受外载荷分解为一轴向工作载荷F=16000N和一横向工作载荷R=5000N，螺栓的相对刚度Cb/(Cb+Cm)=0.25，许用应力=427MPa，防滑系数Ks=1.2，接合面摩擦系数f=0.15，试求螺栓危险剖面的直径d1。,解：,螺栓组所受的载荷：,横向力R=5000N,轴向力F=16000(Nm),单个螺栓受的轴向工作拉力F=F/4=4000N,螺栓组受横向载荷不滑移的条件：,单个螺栓所受总拉力F2,精选,17,17,例8.如图所示为受轴向工作载荷的紧螺栓连接工作时力和变形的关系，试问：（1）螺栓刚度Cb和被连接件刚度Cm的大小对螺栓受力F2有何影响？（2）若预紧力F0=800N，工作载荷F=1000N，Cm=4Cb，试计算螺栓所受的总拉力F2和残余预紧力F1。,解：,1),CmF2,CbF2,2),精选,18,第10章,精选,19,例1.一对标准直齿圆柱齿轮传动，材料均相同，Z1=19，Z2=88，问：哪个齿轮的接触应力大，哪个齿轮的弯曲强度高，为什么？,解：,所以两轮的接触应力相等。,所以齿轮2的弯曲强度高。,精选,20,例2：如图所示，A）为标准直齿圆柱齿轮外啮合传动，B）为内啮合传动，C）为标准直齿圆柱齿轮齿条传动。已知：1）各齿轮及齿条的材料、热处理方法、许用应力均相同；2）各传动中，小齿轮的参数、尺寸均相同，所传递的扭矩及工作条件也相同。试比较三种传动的接触疲劳强度的高低（用关系式表示）。,(A),(B),(C),精选,21,解：,所以在许用应力相同的情况下，(B)的疲劳强度最高(A)的疲劳强度最低。,精选,22,例3：在如图所示的三个圆柱齿轮传动中，若1、3两轮的齿数相同，忽略摩擦损失，问：1）在1轮主动或2轮主动这两种情况下，2轮齿面所受接触应力的性质分别是什么？齿根弯曲应力的性质分别是什么？2）如按有限寿命考虑，哪种情况下2轮的接触强度高，为什么？如按无限寿命考虑，哪种情况下2轮的弯曲疲劳强度高，为什么？,精选,23,2)1为主动时轮2的接触强度高,3)2为主动时轮2的弯曲强度高,1),精选,24,例4：有两对闭式直齿圆柱齿轮外啮合传动，其参数为，Z1=20，Z2=40，m=2mm，d1=40mm；Z3=20，Z4=60，m=3mm，d3=60mm；齿轮的制造精度相同，齿轮所受载荷T1、材料及热处理也相同（HBh，故该轴承能达到液体动力润滑状态。,解：思路,hmin=r(1),hmin=r(1),hminh,精选,54,第13章,精选,55,例1.试说明滚动轴承代号62203和7312AC/P6的含义。,62203,轴承内径d=17mm,直径系列代号，2（轻）系列,宽度系列，,深沟球轴承,2（宽）系列,公差等级0级（最低级，省略不标出）,精选,56,7（0）312AC/P6,公差等级6级,接触角250,轴承内径d=60mm,直径系列代号，3（中）系列,宽度系列代号，0（正常宽度）系列，不标出,角接触球轴承,精选,57,例2.根据工作条件选用7307AC轴承，C=32.75KN，如图示。轴颈直径d=35mm，中等冲击，fp=1.5，转速n=1800rpm，已知两轴承的径向载荷为Fr1=3390N，Fr2=1040N，外加轴向载荷Fae=870N。试确定其寿命。附：(1)Fd=0.68Fr，e=0.68；(2),精选,58,机械设计第十三章滚动轴承,解：,Fd1=0.68Fr1=2305N,Fd2=0.68Fr2=707N,故：Fa1=Fd1=2305N,Fa2=Fd1Fae=1435N,故P1fp(X1Fr1+Y1Fa1)=5085N,P2fp(X2Fr2+Y2Fa2)=2512N,因为P1P2,精选,59,例3.水泵轴选用深沟球轴承支承。已知轴颈d=35mm，转速n=2900r/min，轴承所受径向载荷Fr=2300N，轴向载荷Fa=540N，要求使用Lh=5000h。试选择轴承型号。,解：,通常可采用试算法，先试取轻系列6207。查表得额定静载荷C0=15200N，额定动载荷Cr=25500N,计算当量动载荷P查系数X、Y时，需用到径向额定静载荷C0值，但此时尚不知轴承型号，也就不知C0值。,查表确定e值,精选,60,查表,fp=1.1,对球轴承，取=3,故选6207的轴承符合要求,精选,61,例4.图示某轴用一对6210深沟球轴承支承,轴承的基本额定动载荷C=35KN，额定静载荷C0=23.2KN，轴的转速n=320rpm，动载系数fp=1.2，温度系数ft=1.0，轴上载荷FR=9000N，FA=1590N。试计算该对轴承的寿命。,精选,62,解：,首先求两轴承受的径向力：,根据图示，轴承1受轴向载荷，,插值求得：,e=0.27，Y=1.6,P1fp(XFr1+YFa1),=1.2(0.564500+1.61590)=6077(N),P2fpFr2,=1.24500=5400(N),因P1P2,精选,63,例5.图示为一螺旋输送机，动力由一对锥齿轮传入，轴上锥齿轮平均直径dm=120mm，圆周力Ft=1000N，径向力Fr=280N，轴向力FA=280N，轴1位置上面对面安装一对角接触球轴承7210AC型，2位置上安装一个深沟球轴承6210型。求两支承处轴承的寿命比。,附：6210轴承的C2=35KN。7210AC轴承C1=42.8KN。单列轴承：e=0.68，当Fa/Fre时，X=1，Y=0；当Fa/Fre时，X=0.41，Y=0.87。双列轴承：C=1.625C1；e=0.68，当Fa/Fre时，X=1，Y=0.92；当Fa/Fre时，X=0.67，Y=1.41。,精选,64,解：,（1）计算滚动轴承上的合成的径向载荷Fr1、Fr2,水平面径向支反力：,垂直面径向支反力：,轴承上的合成径向载荷：,（2）计算滚动轴承上轴向载荷Fa1、Fa2,精选,65,（3）计算滚动轴承的当量动载荷P1、P2,故P1X1Fr1+Y1Fa1=1628N,另P2Fr2=335N,（4）计算两支承处轴承的寿命比值,精选,66,第15章,精选,67,例1：试分析图示轴系的结构错误。(用笔圈出错误结构,简要说明原因,不要求改正),精选,68,1.弹性挡圈为多余零件;2.装轴承段应无键槽;3.轴肩太高,不便拆卸;4.应无轴环,齿轮无法从右装入,改为套筒固定;5.没有周向固定;6.轴承应面对面布置;7.此处应加工成阶梯轴;8.端盖不应与轴接触;9.端盖密封槽形状应为梯形;10.平键顶部与轮毂键槽间应有间隙;11.联轴器上的键槽应为通槽;12.联轴器无轴向固定,且与端盖间隙太小,易接触;13.轴端部与端盖间应有一定间隙;14.应该有调整垫片.,精选,69,例2：指出图示轴系结构有错误和不合理地方.(用笔圈出错误结构,简要说明原因,不要求改正),精选,70,1.轴端面应在联轴器孔内;2.联轴器轴向未定位(加轴肩);3.轴承透盖与轴之间应有密封装置;4.与左轴承配合处的轴段过长,轴缺少台阶,轴承拆装不方便;5.套筒过高,轴承拆装不方便;6.安装齿轮的轴段长度应小于轮毂宽度,以使齿轮得到可靠的轴向定位;7.齿轮上的键槽与键之间应留有间隙;8.为便于加工,两处键槽应开在同一母线上;9.右轴承内圈没有固定;10.圆锥滚子轴承应成对使用;11.轴承盖上的孔应大于螺钉外径;12.箱体上螺纹孔的深度应大于螺钉拧入深度;13.轴承盖与机体之间无垫片,无法调整轴承间隙;14.箱体加工面和非加工面要分开.,精选,71,例3.图示为蜗轮轴系的结构图，已知蜗轮轴上的轴承采用脂润滑，外伸端装有半联轴器。试指出图中的错误，并画出正确结构图。,精选,72,1）安装蜗轮的轴头长度应小于轮毂宽；2）轴承盖与机体间无垫片，无法调整轴承间隙；3）左轴承内圈右侧轴肩过高无法拆卸轴承;4）与右轴承配合处的轴