机械设计试题库及答案

1、机械设计试题库及答案29001单级齿轮减速器由电动机直接驱动，减速器输入功率 P = 7.5kW，电 动机转速n=1450r/min,齿轮齿数zi = 20, z2 = 50,减速器效率 =0.9。试求减速 器输出轴的功率和转矩。所以， 卩出=7.5汉0.9 = 6.75kW5 P出56755丁出=955 如 05 亠=955 如05 汉=111 切05 N mm出n 式输送机的传动简图如下图所示，已知输送带输出功率为2.51kW,现有Y100L2-4型电动机一台，电动机额定功率Ped=3kW，满载转速nm=1420r/min，试问此电动机能否使用。各效率如下：联轴器

2、=0.99，齿轮二0.97，轴承二0.99验算此电动机能否使用口总=耳联耳齿口轴承=0992疋0.972工0.993 =0.895P 输入=P 输出/ 总=2.51/0.895=2.805kWPed（=3kW） P 输入（=2.805kW）此电动机能用。29003带式输送机的传动简图如下图所示，已知输送带的工作拉力F二2300N（F中已考虑输送带与卷筒、卷筒轴承的摩擦损耗的影响），输送带的速度v=1.1m/s,卷筒直径 D = 400mm,齿轮的齿数为 zi= 17,102, z3= 24, Z4=109,试求传动装置的输出功率、总效率、总传动比和输入功率。各效率如下：联轴器 =0.99、 齿

3、轮 0.97、轴承 0.99。0Fv2300x 1.1P -=2.53kW100010001)输出功率:2)总效率:3)Z2Z4102109l1 总丨12134 =X = X=27.25Z1Z31724总传动比:总二联齿轴承=0.992 0.972 0.990.8954)门F输出2.53小“，P输入 一-2 .82/kW总0895输入功率29004 一蜗杆减速器，蜗杆轴功率 卩工=100 kW，传动总效率匡三回,班制工作，如工业用电为每度 0.12元，试计算五年(每年按260天计算)中用 于功率损耗的费用。功率损耗 |p=(1_n)Pr = (1 _08) 乂 100 =20kW五年中损耗能量

4、 5江260兀24江20 = 624000kW h损耗费用 1624 x 104 x 0.12 =748801 元五年中用于功率损耗的费用为 74880元。29005下图为一卷扬机传动系统简图，已知：被提升的重物W 5000N,卷筒直径D 300mm,卷筒转速nG=25r/min，电动机转速nE 720r/min,试求：1）重物W的上升速度v;2）卷筒的转矩T;3）匀速提升重物时卷筒的功率 P;4） 电动机所需功率Pe （传动总效率 二0.886）;5）减速器总传动比i总。1)DnG :300 25v =60 1000 60 1000=0.393 m /s2)T = D W = 300 x 5

5、000 = 750N m )2 2 TnG75025P -=196 kW955095503)4)Pe = P亠 196，2.21 kW08865)nEi总二nG720-28.82529006带式输送机的传动系统如下图所示，已知Z1 = Z3= Z5= Z7= 17, Z2 =Z4= zs = Z8= 34,带轮直径 D1 = 125mm、D2=250mm,电动机转速 n1=1440r/min,各效率为 轴承=0.99、带=0.94、齿轮=0.97、链=0.96,求：1）电动机至卷筒之间的总效率；2）传动系统的传动比i总（电动机至卷筒）；3）卷筒的转速n8 （即大链轮Z8的转速）。1)2)3)口

6、总=町由承 m 齿轮 * 带键=0.995 域 0.973 7.94 7.96 =0.78i 总=D2-乙z6_z 25034343434二 32总DiZiZ3Z5Z712517171717n8ni144032=45r / min29007下图为一带式输送机的传动简图，由电动机经二级圆柱齿轮减速器带动带式输送机的卷筒，已知电动机转速n1=960r/min、功率P = 5.5kW，两级齿轮传动比i12=4.6、i34=5.0,卷筒直径D = 500mm,求各轴的转速、功率及输送带 的速度和有效拉力。各效率为：联轴器效率1 = 0.99,齿轮效率2= 0.97,轴承效率3 = 0.99,卷筒效率（

7、不包括轴承效率）4 = 0.96。I 轴：山=960r / minpj =55kw|II 轴：|nil ni 960r / minP” =R 巴=55 汉 0.99 =5.445kWIII 轴：n川=空=208.7 r/ mini124.6P川=P” 匕=5445 汉 0.99 汇 0.97=5229 kWIV轴：nv = nI =208.7 =41.74 r/mini345Rv = P川 3 2=5229 0.99 0.97 =5021 kWV 轴：nv =n a =4174 r / minFV 二 PIV 3 1 =50210.99 0.99 = 4.921kw|输出功率：PW = P/S

8、J = 4.921 汉 0.99 汉 0.96 = 4.677 kW带速 Dnv60 1000二 500 41.7460 1000二 1093 m / s带的有效拉力PWF 二46771093二 4.28kN29008带式输送机的传动简图如图所示，已知输送带输出功率为2.51kW,各效率为 联轴器=0.9、齿轮=0.97、轴承=0.99,齿轮齿数zi=17、Z2= 102、Z3= 24、Z4= 109。使用Y100L2 4型电动机，电动机额定功率Ped= 3kW，满载转速nm=1420r/mi n,试求各轴的计算功率、转速和转矩223223总效率：口总=联口齿口轴承=0.99汶0.97 x 0

9、.99 =0.895输入功率：P=P 输出/ 总=2.51/0.895=2.805 kW各轴计算功率为：P 二 P E 联=2.805 汉 0.99 =2.78kWPi = PE 联丁1 轴承 M 齿轮=2.805 汉 0.99 汉 0.99 江 0.97 = 2.67kWPii = P联 M 轴承 * 齿轮=2.085 域 0.99 F.992 汇0.972 = 2.56kWPv 二 P M 联 M轴承 *齿轮=2.805 x 0.99 x 0.993 沃 0.972 = 2.54 kW各轴转速为：ni = nm = 1420 r / minnn =n1孔=1420 汉一=236.7 r/m

10、inZ2102n川=n“ 色=236.7 汉空=52.11 r/min z4109niv 二 nIII 二 5211 r / min各轴转矩为:T =955 x105 旦=955 x 105 X278 =187 x104 N mm nI1420Tii =955 疋 105 也=955 汉105 x-267 =108 汉 105 N mm nii236.7Tiii = 955 1 05 Pl1 = 955 105 -2564.69 105 N mmniii52.11Tiv =955 汉 105 皿=955 汉 105 汉 = 4.65 汉 105 N mm nIV52.1129009下图为一带式

11、输送机的传动简图，已知输送带输出功率为2.51kW（输 出功率中已考虑输送带与卷筒、卷筒轴承的摩擦损耗），电动机额定功率 Ped= 3kW,满载转速nm=1420r/min,减速器高速级传动比为6,低速级传动比为4.54, 各效率分别为 联轴器=0.99、齿轮=0.97、轴承=0.99,试求齿轮1、3及两个联轴器 的计算功率和转矩。551）总效率：总联口齿n轴承=0.990.970.990.895P 屮 2 512） 输入功率：P输入=碇 =2805kW口 总 0895总、3）计算齿轮1、3及联轴器5、6的计算功率和转矩：P齿 1 = P 联轴承=2.805 汉 0.99 汉 0.99 = 2

12、.75kWP齿3 = PM联由承“齿=2805 汉 0.99 汉 0.992 汉 0.97 = 2.64kWP 联 5= P=2.805 kWP联 6 = PM 联 口 轴承 口 齿=2.805 x 0.99 x 0.993 x 0.972 =2.54kWT齿=955105-P=955 102.7=1.8104N mm1nm1420T齿3 =95505 P齿3 =955 汉 105 汉 2*64“ 6 = 1.07 汉 105N mm nm/i1214205 P联 55 2.8054T联5 =955x 10 = 955x10 汉= 18910 N mmnm14205F联 65 2 550 58

13、161070, 80,58 65181190, 100,65 752012110, 125,75 85221413085 9525149511028161.确定尺寸轮毂长 L=1.5d = 15x80 = 120mmd=80mm； Ib=22mm|, h =14mN，取键长 100mm|标记：键22| GB 1096 刁92.求所传递的最大转矩TmaxAATmax 一 hl dgl 一 h(l b)dLpl441-T478 80110 =2402.4 N m4键所能传递的最大转矩为2402.4N m29014下图为一单级蜗杆减速器，蜗轮齿数E 80，蜗轮分度圆直径d2 =800 mm，蜗杆头数

14、|乙=l，分度圆直径|di = 71 口间。试求:1）蜗轮端面模数；2）中心距a；3）升角；4）蜗轮的回转方向；5）在啮合处画出蜗杆的受力方向（用三个分力表示）d28001) m= = 10 mm丿z2802)a =* +d2)=扌汇(71 +800) =4355mm3)q，1 =71=71m 10Lz11亠亠九=arctan = arctan=8.017 ”(81 2 ”) q7.14) 逆时针转动。5) 受力方向见图。29015下图为一电梯的传动系统简图，蜗杆传动中，ET、二30,卷筒3的直径D=600mm，采用双速电动机驱动，其转速|n! = 972/両、 n匚 243r / min ，

15、试求：1）正常使用情况下的电梯速度囤（快速）；2）心脏病患者使用时电梯的速度 回（慢速）；3）电梯定员14人，若每人体重按650N计算，传动系统总效率 总二0.7,求 电动机所需功率Pd （不计电梯自重）。1）快速时电梯速度冋i Z2 乙 30/130ni972 =32.4r/min30Dn3W 一 60 1000竺竺竺=1.18m/S60 10002）慢速时电梯速度囤n1n3 = n2i二 Dn3v260 10002438.1 r / min30二 600 8.10.254m/s60 10003）电动机所需功率Pd电梯负荷 W = 6504 = 9100N按快速求输出功率:Pmax 二 Ww

16、 = 9100 1.108 二 9.264 kWPmaxPd29016 4根B型V带，小带轮直径d1 = 125mm，大带轮直径d? =450 mm，带速|v =6.3m/s，中心距|a= 4355mm，基准长度匹d =1800mm ，包角 =137.2,单根V带所能传递的功率P。+ AP。=1.44kW1）现将此带用于一减速器上，三班制工作（工作情况系数Ka =1.1），要求传递功率P=5.5kW，试验算该传动的承载能力是否足够。2）写出此V带的标记。注:KaP(P。+AP0)KgLl :1 =137.2，K = 0885Ld 1800 mmKl =0.95KaP1.155z 二(PP0)K

17、：Kl144 0.885 0.95=5根z（P。：Po）K：.Klki41440.855 0.951.1二 4.4 kW该传动承载能力不够，4根带只能传递功率4.4 kW，要求传递功率5.5 kW 需5根带。（2）B 1800 4 GB 1154489下图为一提升机构，已知重物 W= 13.5kN,卷筒直径D = 600mm,开式齿 轮传动4的传动比i4=5，提升重物的速度v= 0.47m/s,试求：1）若电动机1的转速n1=960r/min,单级斜齿圆柱齿轮减速器3的传动比i3=6, V带传动2的传动比应是多少？2）若计及各级传动的效率带传动1二0.94,开式齿轮传动2二0.95,斜齿轮传动

18、3= 0.97,轴承4= 0.99，联轴器5错误！未定义书签。=0.99,卷筒6 （不包括轴承损失）=0.96,电动机的功率应是多少？1）4Dn460 1000n4 =60 1000v兀D60 1000 0.47兀沢600=14.96r/ minn 二 960n4 14.96= 64.19带传动传动比为64196 5= 2.14.i总|带=叩4= 0.940.95 0.970.9940.990.96=0.79T4 =W =135x1060 = 4.0 色(1 +i)2=1 汉 105汉(1 +38) = 252mm取 a二 260mm|乙匚 27， z2 二38 汽 27匸 102.6，取| z2 匸 1。3|取 mn =4mm一 arccosmn(Z1 7)2a二 arccos4 130 = 02 汉 260重新调整|（乙Z2）|乙”1=空逆=竺込 =128.03mn4取乙 +z2 =128，贝U z2 =128 27 =1014 x 128:=arccos10 3 4782 汇260.101 i 27= 374-38 一 37456% ： 一2%38取齿轮传动的参数为：a = 260mm ,=4mm ,乙=27 , z2 =101 , B =10347.82)d1 mnZ1 cos :427cos10 3 478=109.687 mmd2 =_