机械设计习题

1、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, (T m= -225MPa,求 c max、b min、b a。2-2、 弯曲疲劳极限的综合影响系数K。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？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

2、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F S的作用。外力F S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？411/串 壬 _审 4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，

3、螺栓材料为45钢，受剪面处螺栓直径为0 17mm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。2323T=l100图5-2图一 100 _精选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）。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。5-5、图中是由两块边板和一块承重板焊

4、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？1 111 1一r qi丁ri i i i iL*1n广4-i i i1 i i- f 一11i.题5-5图5-6、图示两根梁用 f=0.2，控制预紧力,F=28kN，摩擦系数8个4.6级普通螺栓与两块钢盖板相联接，梁受到的拉力 试确定所需螺栓的直径。题5-6图L=300mm , a=60mm，试求三个方案中,5-7、铰制孔用螺栓组联接的三种方案如图所示，已知 受力最大的螺栓所受的力各为多少？哪个方案较好？键联接习题6-1

5、、直径80mm的轴端，安装一钢制直齿圆柱齿轮（如图所示），轮毂宽度L / =1.5d,工作时有轻微冲击。试确定平键联接的尺寸，并计算其允许传递的最大转矩。6-2、图示减速器的低速轴与凸缘联轴器及圆柱齿轮之间分别采用键联接。已知轴传递的转矩为1OOON m,齿轮的材料为锻钢，凸缘联轴器材料为HT200，工作时有轻微冲击，联接处轴及轮毂尺寸如图示。试选择键的类型和尺寸，并校核联接的强度。130F1=2F2，试求紧边电动机功率+5%，运输装置工题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 拉力F1,有效拉力F2,和预紧力F0。8- 2、有一

6、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,P=7KW，转速n1=960r/min，减速器输入轴的转速 n2=330r/min，允许误差为 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n 1=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。取工作载荷系数 KA=1.2。选带型号并求V带根数Z。8-4、带传动主动轮转速 n 1=1450r/min ,主动轮

7、直径 D1=140mm ,从动轮直径 D2=400mm ,传动 中心距a 1000mm 传递功率 P=10kW ,z1=19，从动链轮齿数 z2=90 ,中心距a=900伽，滚子链 kA=1，试求链条所能传递的功率P=19.05mm，主动链轮齿数 z1=15，链轮转速链传动习题9- 1已知主动链轮转速 n1=850r/m ,齿数极限拉伸载荷为55.6kN ,工作情况系数9- 2题目：已知一套筒滚子链传动，链节距n1=500r/min ,从动链轮齿数 z2=25 ,中心距a=650mm。试求：1）链速v （即链的平均速度）；2）链速的波动值 Vmax和Vmin ；3）链速波动的百分比。9-3、设

8、计一输送装置用的链传动。已知传递的功率P=16.8kW,主动轮转速n1=960r/min，传动比i=3.5,原动机为电动机，工作载荷冲击较大，中心距aw800mm水平布置。齿轮传动习题10- 1.题目：在图示的展开式二级斜齿圆柱齿轮传动中，已知：高速级齿轮齿数z1=44 , z2=94 ,模数 mni =2.5mm。低速级齿轮齿数 z3=43 , z4=95 ,模数 mn n=3.5mm ,分度圆螺旋角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；高速级斜齿轮螺旋角 31为多少时，中间轴上的轴承所受的轴向力完全抵消? 各轴转向及所受扭矩；齿轮各啮合点作用力的方向和大小（各用三个分力表

9、示）。1 Pm3n =9 42输出功率 Pffi =28.4kW,输出轴转速 nffi =309r/min。齿轮啮合效率 n 1=0.98 n 2=0.99 试求：1）2）3）迂A,2111 1z3s1冬X5” |丄.1L4）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kA=1.25。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10-3、有一直齿圆锥-斜齿圆柱齿轮减速器如图所示。已知： P 1=17kW , n1=720r/min。圆锥齿轮 几何尺寸与参数为 m=5mm , z1=25 , z

10、2=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n 1=0.96斜齿圆柱齿轮啮合效率n 2=0.98滚动轴承效率n 3=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B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3 =10 8计算。计算高速级和低速级齿轮啮合点的圆周力和径向力，标出上述各力的方向和各轴的转向； 计算两种齿轮传动方案的总传动比

11、i 2和i分析轴和轴承受力情况，哪种方案轴承受力较小？对两种方案中高速级齿轮进行强度计算时应注意什么不同点？对其低速级齿轮进行强度计算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d仁d3=d1 =d3 =80m大齿轮分度圆直径 d2=d4=d2 =d4 =2d1输入扭矩 T1=T1 =1.65 X 105N.mm输入轴转速 n仁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：1）2）3）4）时又应注意什么不同点？a)b)题10-4图10-5、两级展开式齿轮减速器如图所示。已知主动轮1为左旋，转向n1如图所示，为使中间轴上两齿轮所受轴向力互相抵消一部分，

12、试在图中标出各齿轮的螺旋线方向，并在各齿轮分离体的 啮合点处标出齿轮的轴向力Fa、径向力Fr和圆周力Ft的方向。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？,并给出蜗杆和蜗轮啮合点蜗轮蜗杆传动习题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及作用力的方向 （各用三

13、个分力表示 ）(a)n1応1(b)2(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。11-3、图示为某起重设备的减速装置。已知各轮齿数 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n =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？z1=z2=20, z3=60, z4=2, z5=4

14、0，轮 1 转向滑动轴承习题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ZCuAI10Fe3，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？Xh书室;X13-3、一根装有小圆锥齿轮的轴拟用图示的支承方案，两 支承点均选用轻系列的圆锥滚子轴承。圆锥齿轮传递的 功率P=4.5kW(平稳),转速n=500r/min,平均分度圆半径 rm=100mm,分锥角 5 =16轴颈直径可在 28-38mm内选 择。其它尺寸如图。若希望轴承的基本额定寿命能超过 60000h，试选择合适的轴承。

15、SO题13-2图8012-2、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a =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P=6200N,若求h 10000允许的最高转速 n是多少？ 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？)10C1 1500300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