机械原理习题集

1、1螺栓联接设计实例已知：支架和底板用2个受拉螺栓联接。支架和底板的材料为HT200、螺栓的材料为Q235，支架重量不计。P=3000N、30、A200mm、B50mm、2l250mm、H1300mm、 H2200mm、C60mm，试设计此螺栓联接。分析：此螺栓组采用受拉螺栓、并有纵向工作载荷，设计公式如下： 其中受力最大螺栓的总拉力F0 、螺栓的许用拉应力 为未知量。 通过查表得到， F0 通过受力分析获得。一、螺栓组联接受力分析（求F0）为计算方便，我们采用后一公式求F0。则首先应求出受力最大螺栓的工作载荷Fmax和预紧力F。1. 力系简化2.受力最大螺栓工作拉力Fmax（上边螺栓FI）3.

2、 F？（1）不离缝条件（2）不滑移条件把相关数据代入、式：取F8539N4. 计算F0二、螺栓参数确定查手册：取M18螺栓或者取M20螺栓三、校核挤压强度2带传动设计实例带式运输机如图所示已知： F5000N、v=0.4m/s、D 300mm、载荷平稳、两班制设计步骤 一、传动装置总体设计电机选择总传动比及其分配运动学计算二、传动件设计 （带 Belt、齿轮 Gear、链 Chain）三、装配图设计（轴、轴承、键校核）四、零件图设计五、说明书总体设计 一 、选电机select motor1. 类型Type： Y系列2. 容量Power： 工作机要求电机功率： P电P工/总2/0.83 2.41

3、（KW） P工Fv/100050000.4/10002 （KW）总 V带轴承齿轮轴承链轴承卷筒 V带轴承3齿轮链卷筒 0.960.9930.970.960.96 0.83v 查手册，取电机额定功率 Ped3KW2.41KW转速 Speed：可选同步转速 选择额定转速 n电960rpm4. 结果Results： Y132S6 （ Ped3KW、n电960rpm）二、总传动比及分配2. 分配三、运动学计算（各轴P、n、T）1. P1 P电2.41KW P2 P1 V带2.410.962.31KW P3 P2 轴承齿轮2.310.990.972.22KW P4 P3 轴承 链2.220.990.96

4、2.11KW 2. n1n电960rpmn2n1/i V带=960/2.6=369.2rpmn3n2/i 齿= 369.2/4.14=89.2rpmn4n3/i 链=89.2/3.5=25.5rpm3.带传动设计已知 ： P12.41KW、i2.6（n1960rpm、n2369.2rpm）、载荷平稳、两班制 一、 带型号P40 图48 ： P1=2.41KWPdKAP11.12.412.65KW n1960rpm （P39表44：KA1.1）二、带轮计算直径（D1、D2）v P40 表45或表46 ：v A型：Dmin75mmv 取D1 100mm 则D2 D1 i1002.6=260mm（圆

5、整，取尾数为0或5）2. 校验传动比误差校验速度 三、确定长度Ld和中心距a 1 0.55（D1D2）+ha2 （D1D2） 初取 a0 D1D2100+260360mm2.3. 求实际中心距a 4. 校验包角1 四、确定带根数Z 3齿轮传动设计实例已知： T159.75Nm n1369.2rpm i4.14 载荷平稳、五年两班制工作一、初选传动类型、精度等级、材料和热处理方式、部分参数1 、传动类型： 斜齿轮2、 Grades of accuracy 精度等级P53 表52常用7、8、9级，取8级3、 Materials and heat-treatment 材料和热处理 P54 表5 3

6、45（ Forged steel 锻钢） Low or medium hardness surface of tooth 软齿面（HB350） Pinion: structural improvement HB=50 小轮调质 HB1=240 Gear: normalization 大轮正火 HB2=1904、Z1 : Z1 2040 取Z1 21 Z2 Z1i 214.1486.94 取Z287 i Z2Z1 =8721=4.14 i i 5%5、: 8 25 初取 106、d : P72 表57 0.91.4 取d 1.0二、初定小齿轮分度圆直径 d11、K=KAKvKK11.071.42

7、1.061.612、ZEZHZZ=189.82.460.770.992356.64MPa3、1、K=KAKvK K 11.071.421.061.61KA：P60 表54 KA1.0Kv：P60 表511（b） 8级 v4m/s vZ1/100=0.84m/s Kv=1.07 K: P62 图513 K1.42K： P63 图517 K1.062、 ZEZHZZ=189.82.460.770.992356.64MPaZE： P65 表55 ZE189.8 MPaZH： P65 表519 ZH2.46Z: Z: Z= 0.9923、 Hlim P73 图527 HB1=240（调质）: Hlim

8、1550MPaHB2=190（正火）: Hlim2450MPa KHN P72 图525N1=60n1Lh=60369.2 530028）5.28108N2=60n2Lh= N1/i1.29108From curve 2 ： KHN1 KHN21 SH1 H1 Hlim 1 KHN1550MPa H2 Hlim 2 KHN2450MPa取H450MPa4、相关数值代入设计公式：5、校核齿轮圆周速度v vn1d1/6010003.14369.252.04/601000 =1.01m/s4m/s修正 d1P60图511（a） vZ1/100=0.212Kv1.02三、确定参数尺寸1、 mnd1co

9、s/Z1=51.22cos10/21=2.40mm P53 表51 mn2.5mm2、a mn（ Z1 + Z2 ）/ 2cos =2.5（21+87）/2 cos10137.08（mm） 圆整,取 a140mm3、：4、d：5、b：b255mmb160mm四、校核齿根弯曲疲劳强度1、Y Y：2、 YFa YSa ：P66图521522YFa1 2.68 YSa11.58YFa2 2.18 YSa21.78P74 图528 Flim :HB1=240: Flim1420MPaHB2=190: Flim2390MPaP72 图526 KFN :N15.28108 KFN1 1N2=1.29108

10、 KFN2 1SF1 F1 Flim 1 KFN1420MPa F2 Flim 2 KFN2390MPa代入公式： 安全.4习题课 蜗杆传动热处理车间加热炉拉料机构，如图所示。已知：P电机2.1KW，n电机960rpm， i22.5， Lh13500h， Steady load载荷平稳，小批量生产。一、 初选材料、精度等级、Z11 、 Materials 材料：P82 表62 Worm gear 蜗轮 ZCuSn10P1 砂模（小批量 ）表63 Worm 蜗杆 45 调质2、 Grades of accuracy 精度等级P81 表61 取8级3、Z1 : P83 倒数78行， i22.5 Z

11、1 2 Z2 Z1i222.545 （28，100）二、初定m、q、 d1P90: Z1=2 0.750.82 KKAKVK111.05 1.05 P87 表66KA0.81.25 取KA1KV11.1 （估计Vs1907.1) (Z2=2)三、确定传动尺寸 d150mm d2mZ26.345283.50mm校核V2（Vs）四、弯曲强度校核 YF：根据ZvZ2/cos35/cos31484249.36 P89 表68 YF1.64Y： 五、 热平衡校核P12.1KWKd 1218W/m2 Kd15W/m2 t020 1230.940.9920.92P90 表6105习题课 轴 设计低速轴已知

12、： 装配简图 P22.22KW，n2 89.2rpm （T2237679Nmm） b255mm d2225.58mm 152132 链轮宽b52mm链轮压轴力 Q3699N一、选材料、轴承润滑方式、密封方式 1 、材料: 45 调质 查手册： b 650MPa s360MPa2、轴承润滑及密封： VV1V2 1.01m/s2m/s 脂润滑 毡圈密封1、 外形2、箱体尺寸：b254mm、a1015mm（取 12mm）8mm（取10mm）l 10mm（取15mm）、加工留量35mm （取4mm）、扳手空间 M12：C18mm、C216mm3、初算dmin4、 Sizes of the shaft轴

13、尺寸（di li）（1） d1，l1 d1初算 dmin=35.56 与孔相配 d1=36mm l1b1-(13)mm =52-2 mm d2，l2rca（定位轴肩）1.52 d1 密封环内径（0，2，5，8） l2？ d3，l3 d3装配方便： d3 d2 直径差为（13mm）（非定位轴肩）轴承内径（0，5） l3？d345mm 查轴承型号6209：B19mm，D85mm，S10mm挡油环与轴承座孔配合宽度1015mm，取为12mm挡油环与探出内壁12mm，取为2mm d4，l4 d4装配方便： d4 d3 直径差为（13mm）（非定位轴肩） l4： l4=b2（13）54153mm d5，

14、l5 d5rca1.522.5定位轴肩d5 d4 +553mm l5： l5a（12）12210mm(6) d6，l6 d6：d6d345mm l6： l6B+（1015）+ （12）19+12+2=33mm三、强度校核1、支点、受力点确定计算按比例作图、量出 L177.5mm、 L2L360.5mm2、 求支反力、画弯矩扭矩图3、危险剖面 应力大（弯矩M大、有扭矩T、轴径d小） 应力集中（过盈配合、键槽、过渡圆角） Cross section A（ Near cross section A 附近）4、校核安全系数6习题课 滚动轴承已知： n289.2rpm RHA5926N，RHB1432N RVA RVB 1054N FA579N dA dB =45mm载荷平稳校核轴承一、轴承型号 d45mm6209轴承查手册C31500NC020500N二、当量动负荷P1、R2、P1）轴承A：承受 RA2）B轴承（RB、FA）3）三、 寿命计算若选30209轴承（圆锥滚子轴承）: 一、查手册：C67800N Y=1.5 e=0.4 10/3二、1、 内部轴向力 SR/2Y 2、 轴承轴向力1