机械设计练习题及解答

1、第七章一、 设计一链式输送机中的滚子链传动。已知电动机输入的功率kW，转速=720，要求传动比i=3，中心距不大于650mm，传动水平布置，载荷平稳。解：（1） 选择链轮齿数、根据传动比i=3，估计链速为，选取小链轮齿数=21，大链轮齿数 ，合适。（2） 确定计算功率根据已知载荷平稳，机拖动，查表得=1.0，计算功率为（3）、确定中心距及链节数初定中心距=3050p，取=30p。由式得：=103.49取=104。（4） 确定链条型号和节距p首先确定系数。根据链速估计链传动可能产生链板疲劳破坏，查得小链轮齿数系数=1.11，=1.01。考虑到传递功率不大，故选择单排链，查的=1.0。所需传递的额

2、定功率为=6.69kW由表选择滚子链型号为10A，链节距P=15.875mm。由图证实工作点落在曲线顶点左侧，确系链板疲劳，前面假设成立。（5） 验算链速。链速在估计范围内。（6） 确定链长L和中心距 链长：1.651m中心距=480.39mm<650mm，符合要求。（7） 确定作用在轴上的力。 工作拉力 由于工作平稳，取压轴力系数为1.2，则压轴力为 2250N（8） 选择润滑方式根据链速v=4，节距p=15.875mm，选择油浴或飞溅润滑方法。设计结果：滚子链型号10A-1 104（GB/T1243-1997），链轮齿数，=63，中心距，压轴力=2250N。二、 某链传动传递的功率，

3、主动链轮转速，从动链轮转速，载荷平稳，定期人工润滑，试设计此链传动。解：（1）选择链轮齿数 取小链轮齿数，大链轮的齿数（2）确定计算功率 由表查得，由图查得，单排链，则计算功率为 （3）选择链条型号和节距 根据，查图得，可选16A，查表，链条节距（4）计算链节数和中心距 初选中心距。取，相应的链长节数为 取链长节数。 查表得中心距计算系数，则链传动的最大中心距为 （5）计算链速，确定润滑方式 由和链号16A，查图9-14可知应采用定期人工润滑。 （6）计算压轴力 有效圆周力为 链轮水平布置时的压轴力系数，则压轴力为第八章三、 某机械装置中的减速器，采用的是一级直齿轮圆柱齿轮传动。已知小齿轮转速

4、为=650，传递功率为，传动比为=4。减速器工作是，载荷为中等冲击，使用寿命10年，单班制。试设计该齿轮传动。解：（1）选择材料与精度等级。选择齿轮的材料和热处理为：小齿轮40号钢，调质热处理。硬度为217255HBS；大齿轮45钢，正火处理，硬度为162217HBS。查表得：选择8级精度。（2）按齿面接触疲劳强度设计。计算小齿轮传递的转矩为： =9.5510=9.5510=73461.5Nmm 载荷系数K，查表得，K=1.5 齿轮z和齿宽系数：取=28，则=4=428=112，因单级齿轮传动为对称布置，而齿轮齿面为软齿面，取=1。 许用接触应力。查表得：=570MPa，=530MPa。 查表

5、得，=1 =60=606501（105240）=8.1110 =8.1110/4=2.0310 查图得，,。 可得：=575.7MPa =572.4MPa 查表得，=189.9，所以 =57.25mm 取标准模数m=2.5mm。 （3）主要尺寸的计算。 mm mm =70mm mm=75mm =2.5(70+280)=437.5mm (4) 按齿根弯曲疲劳强度校核。由表查的齿形系数：, 查的应力修正系数：, 许用弯曲应力:查表得： =220MPa, =180MPa查表得： 由式：=74.73MPa<=169MPa=70.83MPa<=138MPa 齿根弯曲强度校核合格。 （5）验算

6、圆周速度。 选8级精度是合适的。四、某齿轮的斜齿轮圆柱齿轮传动，已知，两齿轮的齿数为，8级精度，小齿轮材料为（调质），大齿轮材料为45钢（调质），寿命20年（设每年300工作日），每日两班制，小齿轮相对其轴的支承为对称布置，试计算该齿轮传动所能传递的功率。解：（1）齿轮材料硬度 查表10-1，根据小齿轮材料为（调质），小齿轮硬度217269HBS，大齿轮材料为45钢（调质），大齿轮硬度217255 HBS （2）按齿面接触疲劳硬度计算和主要尺寸的计算。 计算小齿轮的分度圆直径计算齿宽系数由表查得材料的弹性影响系数 ，由图10-30选取区域系数由图按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的

7、接触疲劳强度极限。齿数比 计算应力循环次数 由图取接触疲劳寿命系数 计算接触疲劳许用应力 取失效概率为，安全系数 由图查得计算齿轮的圆周速度 计算尺宽与齿高之比 计算载荷系数 根据，8级精度，查图得动载荷系数 由查得 按轻微冲击，由表查得使用系数 由表10-4查得 按=1查得 由，查图10-13得故载荷系数 由接触强度确定的最大转矩 （3）按弯曲强度计算 计算载荷系数 计算纵向重合度 由图10-28查得螺旋角影响系数 计算当量齿数 查取齿形系数及应力校正系数 由表10-5查得 由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲疲劳强度极限。由图10-18取弯曲疲劳寿命。计算弯曲疲劳许用

8、应力 取弯曲疲劳安全系数 计算大、小齿轮的，并加以比较 取由弯曲强度确定的最大转矩 （4）齿轮传动的功率 取由接触强度和弯曲强度确定的最大转矩中的最小值 即 第十章五、什么叫流体传动？流体传动系统由什么组成？答：液压传动是用液体作为工作介质来传递能量和进行控制的传动方式。液压传动和气压传动称为流体传动，是根据17世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术，是工农业生产中广为应用的一门技术。如今，流体传动技术水平的高低已成为一个国 家工业发展水平的重要标志。 液压系统主要由：动力元件（油泵）、执行元件（油缸或液压马达）、控制元件（各种阀）、辅助元件和工作介质等五部分组成。 1、动

9、力元件（油泵） 它的作用是把液体利用原动机的机械能转换成液压力能；是液压传动中的动力部分。 2、执行元件（油缸、液压马达） 它是将液体的液压能转换成机械能。其中，油缸做直线运动，马达做旋转运动。 3、控制元件 包括压力阀、流量阀和方向阀等。它们的作用是根据需要无级调节液动机的速度，并对液压系统中工作液体的压力、流量和流向进行调节控制。 4、辅助元件 除上述三部分以外的其它元件，包括压力表、滤油器、蓄能装置、冷却器、管件各种管接头(扩口式、焊接式、卡套式）、高压球阀、快换接头、软管总成、测压接头、管夹等及油箱等，它们同样十分重要。 5、工作介质 工作介质是指各类液压传动中的液压油或乳化液，它经过

10、油泵和液动机实现能量转换。第十六章六、 试设计一圆钢丝的圆柱螺旋压缩弹簧，已知：弹簧的最大工作载荷=650N， 最小工作载荷=400N，工作行程为17mm，套在一直径23mm的轴上工作，要求弹簧外径不大于45mm，自由长度在12040范围内。按载荷性质，属第类弹簧。弹簧端选磨平端，每端有一圈死圈。解：（1） 选择材料并确定其许用应力选用碳素弹簧钢丝C级，初定簧丝直径d=5mm，查表得弹簧钢丝的拉伸强度极限=1470Mpa，其许用切应力=0.41470Mpa，切变模量G=8.010MPa。（2） 弹簧丝直径计算现选取旋绕比C=7，曲度系数为（3） 初步计算弹簧丝直径：=1.6mm=4.90mm 比原取值小，原取值合理，所以取弹簧钢丝标准直径d=5mm，弹簧中径标准值mm，则弹簧外径=（35+5）mm=40mm<42