2019机械设计期末复习1ppt课件

1、NFCCCFFmbb10800108090005400102105 . 0105 . 0900066602NFFF5400540010080211 1、某一受轴向力的紧螺栓联接，已知螺栓刚度、某一受轴向力的紧螺栓联接，已知螺栓刚度C1=0.5C1=0.5106N/mm106N/mm，被联接件刚度，被联接件刚度C2=2C2=2106N/mm106N/mm，螺，螺栓预紧力栓预紧力F0=9000NF0=9000N，螺栓受工作载荷，螺栓受工作载荷F=5400NF=5400N，求螺栓所，求螺栓所受的总拉力受的总拉力F2F2及被联接件之间的残余预紧力及被联接件之间的残余预紧力F1F1。解：解：残余预紧力：

2、残余预紧力：2 2、如图所示为一螺栓联接的力、如图所示为一螺栓联接的力变形图。若保证残余预紧力变形图。若保证残余预紧力F1F1的大小等于其预紧力的大小等于其预紧力F0F0的一半。试求该联接所能承受的最大的一半。试求该联接所能承受的最大工作载荷和螺栓所受的总拉力。工作载荷和螺栓所受的总拉力。 力被联接件螺栓4545变形解：解：F1=F0/2 F2=F1+F F1=F0/2 F2=F1+F F2=F0+CbF/(Cb+Cm)=2F1+F/2 F1+F=2F1+F/2 F2=F0+CbF/(Cb+Cm)=2F1+F/2 F1+F=2F1+F/2 F=2F1=F0 F2=3F/2=3F0/2=3F1F

3、=2F1=F0 F2=3F/2=3F0/2=3F1mbbCCC3 3、图示为一汽缸盖螺栓联接。已知汽缸内径、图示为一汽缸盖螺栓联接。已知汽缸内径D=200mmD=200mm，最大，最大工作压力工作压力p = 2 MPap = 2 MPa，缸盖与缸体用，缸盖与缸体用8 8个螺栓联接，螺栓相对刚个螺栓联接，螺栓相对刚度度 =0.8 =0.8，要求螺栓残余预紧力，要求螺栓残余预紧力F1F1为螺栓最大工作载荷为螺栓最大工作载荷F F的的1.51.5倍，试求：倍，试求： 1 1单个螺栓所受总拉力单个螺栓所受总拉力F2F2的大小；的大小； 2 2单个螺栓所受预紧力单个螺栓所受预紧力F0F0为多少？为多少？

4、 3 3若采用性能等级为若采用性能等级为4.64.6的螺栓，计算螺栓小径。的螺栓，计算螺栓小径。( (取安全因取安全因数数S=1.0)S=1.0)N62800N2420014. 3422pDFmbbCCC MPa5 . 1240Ss 2 .14mm16014. 3196003 . 1443 . 121Fd解：解：1 1、螺栓总拉力、螺栓总拉力F2F2的大小的大小（1 1汽缸盖最大载荷：汽缸盖最大载荷：（2 2螺栓工作载荷螺栓工作载荷 F= 62800 / 8 N=7850N F= 62800 / 8 N=7850N；（3 3残余预紧力残余预紧力F1 F1=1.5FF1 F1=1.5F， F1=

5、1.5 F1=1.57850N=11775N7850N=11775N（4 4螺栓总拉力螺栓总拉力F2F2的大小：的大小：F2=F1+F=2.5F=2.5F2=F1+F=2.5F=2.5* *7850N=19600N7850N=19600N；2 2、 螺栓预紧力螺栓预紧力F0 F2=F0+FF0 F2=F0+F，F=F= F=0.8 F=0.8* *7850N=6280N7850N=6280N，F0= F2-F=19600-6280N=13320NF0= F2-F=19600-6280N=13320N；160 MPa160 MPamm3 3、性能等级为、性能等级为4.64.6的螺栓，屈服极限：的

6、螺栓，屈服极限：s=400s=4000.60.6240 MPa240 MPa， 许用应力：许用应力： 计算螺栓尺寸：计算螺栓尺寸：4 4、图示支架用、图示支架用4 4个普通螺栓连接在力柱上，已知载荷个普通螺栓连接在力柱上，已知载荷P=12400NP=12400N，连接的尺寸参数如图所示，结合面摩擦系数，连接的尺寸参数如图所示，结合面摩擦系数f=0.2f=0.2，螺栓材料的屈服极限螺栓材料的屈服极限s=270N/mms=270N/mm，安全系数，安全系数S=1.5S=1.5，螺栓，螺栓的相对刚度为的相对刚度为0.30.3，防滑系数，防滑系数Ks=1.2Ks=1.2。试求所需螺栓小径。试求所需螺栓

7、小径d1d1。 解题要点：解题要点：1、载荷、载荷P产生倾覆力矩产生倾覆力矩M，在，在M的作用下，左边的两个螺栓所受的作用下，左边的两个螺栓所受轴向拉力最大，容易拉断失效，因此所需螺栓小径轴向拉力最大，容易拉断失效，因此所需螺栓小径d1的计算应以的计算应以左边两螺栓为对象；左边两螺栓为对象；2、在横向载荷、在横向载荷P的作用下，支架可能产生滑移，使联接失效。为的作用下，支架可能产生滑移，使联接失效。为此，要保证在螺栓预紧力作用下，联接的结合面间产生的摩擦力此，要保证在螺栓预紧力作用下，联接的结合面间产生的摩擦力大于横向载荷与防滑系数的乘积；大于横向载荷与防滑系数的乘积；ziilMl12max2

8、)2160(421601860000解：在力解：在力P P的作用下：的作用下：1 1、螺栓组联接承受的倾覆力矩顺时针方向）、螺栓组联接承受的倾覆力矩顺时针方向） M=P M=P150=1860000N150=1860000Ncmcm2 2、在倾覆力矩、在倾覆力矩MM的作用下，左边螺栓受力较大，所受载荷的作用下，左边螺栓受力较大，所受载荷FmaxFmax： Fmax= Fmax= =5812.5NfzPKsmbbCCC F3 . 142 18075.203433 . 143 3、在横向力、在横向力P P作用下，支架与力柱结合面可能产生滑移，根据不滑移条作用下，支架与力柱结合面可能产生滑移，根据不

9、滑移条件件 fF0zKsP fF0zKsP可得可得 F0 F0=18600N=18600NF=18600+0.3F=18600+0.35812.5=20343.75N5812.5=20343.75N= =13.677mm4 4、左边螺栓所受总拉力、左边螺栓所受总拉力F2F2： F2=F0+ F2=F0+5 5、螺栓的许用应力、螺栓的许用应力=s/S=270/1.5=180MPa =s/S=270/1.5=180MPa 螺栓危险截面的直径螺栓小径螺栓危险截面的直径螺栓小径d1d1）6 6、d1d11 1、设单根、设单根V V带所能允许传递的功率带所能允许传递的功率P1=4.2kwP1=4.2kw

10、，主动带轮，主动带轮dd1=160mmdd1=160mm，转速，转速n1=1450r/minn1=1450r/min，包角，包角=1400=1400，带与带，带与带轮间的当量摩擦系数轮间的当量摩擦系数fv=0.2fv=0.2。求此单根。求此单根V V带传递的有效拉力带传递的有效拉力FeFe和紧边拉力和紧边拉力F1F1。 解：解：NndPvPFde7 .34514501602 . 4106600001000100061111 21801402 . 022163. 1FeFeFFvf eFFF 21NFFe4 .89463. 0/7 .34563. 163. 0/63. 11 2 2、单根、单根V

11、 V带传递的最大功率带传递的最大功率P=4.82KWP=4.82KW，小带轮直径，小带轮直径D1=180mmD1=180mm，大带轮直径，大带轮直径D2=400mmD2=400mm，n1=1450r/minn1=1450r/min，小，小轮包角轮包角1=1521=152，带和带轮的当量摩擦系数，带和带轮的当量摩擦系数fv=0.25fv=0.25，试确定，试确定带传动的有效圆周力带传动的有效圆周力FeFe、紧边拉力、紧边拉力F1F1和张紧力和张紧力F0F0。 解：解：v=D1n1/60=13.666m/sv=D1n1/60=13.666m/s 由由 P=FeV/1000 P=FeV/1000 那

12、么那么 Fe=1000P/v=352.7N Fe=1000P/v=352.7N 由由 Fe=2F0(efv -1)/(efv +1) Fe=2F0(efv -1)/(efv +1) 得得 F0=Fe/2(efv +1)/(efv -1)=551.6N F0=Fe/2(efv +1)/(efv -1)=551.6N F1=F0+Fe/2=727.95N F1=F0+Fe/2=727.95N F2=F0-Fe/2=375.25N F2=F0-Fe/2=375.25N3 3、图示为带传动简图。轮、图示为带传动简图。轮1 1为主动轮。试问：为主动轮。试问：（1 1带传动的主要失效形式有哪些？带传动工作

13、时为什么出带传动的主要失效形式有哪些？带传动工作时为什么出现弹性滑动现象？这种滑动是否可以避免？现弹性滑动现象？这种滑动是否可以避免？（2 2带传动工作时，带处于图中哪一点应力最大？最大应力带传动工作时，带处于图中哪一点应力最大？最大应力max=max=？解：解：（1 1带传动的主要失效形式是打滑和带的疲劳破坏。带传动的主要失效形式是打滑和带的疲劳破坏。带传动工作时，紧边与松边有拉力差，带饶在带轮上从紧边到带传动工作时，紧边与松边有拉力差，带饶在带轮上从紧边到松边其弹性变形逐渐减少，带也随之收缩，与带轮之间产生相松边其弹性变形逐渐减少，带也随之收缩，与带轮之间产生相对滑滑动。对滑滑动。 这种滑

14、动是不可避免的。这种滑动是不可避免的。（2 2紧边开始绕上小轮处的紧边开始绕上小轮处的a a点应力最大。点应力最大。max=1+b1+cmax=1+b1+c1 1、欲设计一对标准直齿圆柱齿轮传动，现有两种方案，、欲设计一对标准直齿圆柱齿轮传动，现有两种方案，方案一对齿轮的参方案一对齿轮的参数为：模数数为：模数m=4mmm=4mm，齿数，齿数Z1=20Z1=20，Z2=40Z2=40，=200=200，齿宽，齿宽b=80mmb=80mm，方方案一对齿轮参数为：模数案一对齿轮参数为：模数m=2mmm=2mm，齿数，齿数Z1=40Z1=40，Z2=80Z2=80，=200=200，齿宽，齿宽b=80

15、mmb=80mm。试分析这两种方案对齿面接触疲劳强度、齿根弯曲疲劳强度、抗。试分析这两种方案对齿面接触疲劳强度、齿根弯曲疲劳强度、抗胶合能力和成本等方面的影响。胶合能力和成本等方面的影响。答：（答：（1 1齿面接触疲劳强度齿面接触疲劳强度 方案的大、小齿轮的分度圆直径和方案的大、小齿轮的分度圆直径和方案的大、小齿轮的分度圆直径分方案的大、小齿轮的分度圆直径分别相等，两对齿轮的齿宽也相等，其它条件相同时，两种方案的齿面接触疲别相等，两对齿轮的齿宽也相等，其它条件相同时，两种方案的齿面接触疲劳强度相等。劳强度相等。 （2 2齿根弯曲疲劳强度齿根弯曲疲劳强度 两对齿轮的分度圆分别相等，但两对齿轮的分

16、度圆分别相等，但方案的模数是方案的模数是方案的方案的2 2倍，其它条件倍，其它条件相同，模数大的抗弯强度高，相同，模数大的抗弯强度高，方案齿根弯曲疲劳强度大。方案齿根弯曲疲劳强度大。 （3 3抗胶合能力抗胶合能力 相对滑动速度大的地方，愈容易发生胶合。分度圆直径相等时，模数愈大，相对滑动速度大的地方，愈容易发生胶合。分度圆直径相等时，模数愈大，滑动速度也愈大，滑动速度也愈大，方案抗胶合能力弱。方案抗胶合能力弱。 （4 4本钱本钱 减小模数，降低齿高，因而减少金属切削量，节省制造费用。减小模数，降低齿高，因而减少金属切削量，节省制造费用。方案方案制造成本高。制造成本高。2 2、图示为由锥齿轮和斜

17、齿圆柱齿轮组成的传动系统。知：、图示为由锥齿轮和斜齿圆柱齿轮组成的传动系统。知：轴为输入轴，轴为输入轴，转向如图所示，输入功率转向如图所示，输入功率PP5 kW5 kW，转速，转速nn1440 r/min1440 r/min，各轮齿数，各轮齿数为：为：z1=25z1=25，z2=61z2=61，z3=22z3=22，z4=85z4=85，假设效率，假设效率 1 1。在图中标出各轮转向，并计算输出轴（在图中标出各轮转向，并计算输出轴（轴的转矩。轴的转矩。为使为使轴所受的轴向力最小，确定并在图中标出轴所受的轴向力最小，确定并在图中标出3 3、4 4两轮的螺旋方向。两轮的螺旋方向。在图中标出轮在图中

18、标出轮3 3在啮合点处所受各分力在啮合点处所受各分力(Ft3(Ft3、Fr3Fr3、Fa3)Fa3)的方向。的方向。解答：解答：（1各轮转向如图所示。各轮转向如图所示。 43. 92225856131424114 zzzznnnni7 .152min/43. 9144014 rinn3127 .152595509550 NmnPT（2） 3轮左旋，轮左旋，4轮右旋。轮右旋。 （3轮轮3的各分力方向如图所示。的各分力方向如图所示。 3 3、图为一由锥齿轮、图为一由锥齿轮斜齿圆柱齿轮组成的二级减速传动。知斜齿圆柱齿轮组成的二级减速传动。知轴为输入轴，要求输出轴轴为输入轴，要求输出轴按图示方向回转。

19、试在图上标出按图示方向回转。试在图上标出轴的转向、齿轮轴的转向、齿轮3 3的旋向，以及齿轮的旋向，以及齿轮2 2和齿轮和齿轮3 3所受的各个分力。所受的各个分力。 解答：解答：1、试标出各图中未注明的蜗杆或蜗轮的转动方向及螺旋线方向。、试标出各图中未注明的蜗杆或蜗轮的转动方向及螺旋线方向。 2a)n11n1b)2121n2c)1221n1d)答：答：a)图：蜗轮逆时针转动，（蜗杆左旋蜗轮左旋图：蜗轮逆时针转动，（蜗杆左旋蜗轮左旋 b)图：蜗轮向下转动左视：逆时针转动），蜗杆左旋蜗图：蜗轮向下转动左视：逆时针转动），蜗杆左旋蜗轮左旋）轮左旋） c)图：蜗杆向左转动上视：顺时针转动），（蜗杆右旋图

20、：蜗杆向左转动上视：顺时针转动），（蜗杆右旋蜗轮右旋蜗轮右旋 d)图：蜗轮图：蜗轮2逆时针转动，（蜗杆右旋），蜗轮右旋逆时针转动，（蜗杆右旋），蜗轮右旋 蜗轮蜗轮2顺时针转动，（蜗杆右旋），蜗轮右旋顺时针转动，（蜗杆右旋），蜗轮右旋 2 2、图示为斜齿圆柱齿轮、图示为斜齿圆柱齿轮蜗杆传动，主动齿轮转动方向和齿蜗杆传动，主动齿轮转动方向和齿的旋向如图，设要求蜗杆轴的轴向力为最小时，试画出蜗轮的的旋向如图，设要求蜗杆轴的轴向力为最小时，试画出蜗轮的转向和作用在轮齿上的力以三个分力表示），并说明蜗轮轮转向和作用在轮齿上的力以三个分力表示），并说明蜗轮轮齿螺旋线方向。齿螺旋线方向。 解答：解答：1 1

21、、图示某转轴两端各用一个、图示某转轴两端各用一个3020430204轴承支承，轴上载荷轴承支承，轴上载荷Fre=1000NFre=1000N，Fae=300NFae=300N，轴转速为，轴转速为1000r/min1000r/min，载荷系，载荷系数数fP=1.2fP=1.2，常温下工作。求：，常温下工作。求：（1 1两支点反力；两支点反力；（2 2两轴承的计算载荷；两轴承的计算载荷；（3 3危险轴承的寿命。危险轴承的寿命。知：知：3020430204轴承基本额定动载轴承基本额定动载荷荷C=28.2kNC=28.2kN，且有，且有Fd=Fr/(2Y)Fd=Fr/(2Y)，有关数据如下：，有关数据如下：eFa/FreFa/Fr e0.38XYXY100.41.7备用公式备用公式 t6h)(6010PCfnL 解：解：(1)N747N)1000(N253N150403005010001r2r1 rFFF(2)N74N7 . 122532r1d1 YFFN220N7 . 1274722r2d YFFFd1，Fd2方向如图所示。Fd1+Fae=74+300=374NFd2所以轴承2被“压紧”，轴承1被“放松”。Fa1= Fd1=74N，Fa2= Fd1+300=374NeFF 29. 0253741r1a0, 1YXeFF 5 . 07