2014年9月份考试机械设计第三次作业

2014年9月份考试机械设计第三次作业一、 简答题（本大题共30分，共6小题，每小题5分）销的功用有哪些？为什么对蜗杆的直径系数做出限制规定？螺母材料选择与螺栓有何不同？为什么？齿面点蚀通常发生在什么部位？为什么？动压轴承与静压轴承在形成压力油膜的机理上有何不同？闭式和开式传动的失效形式有哪些不同？二、 分析计算题（本大题共70分，共7小题，每小题10分）有一阿基米德蜗杆传动，已知比i=18,蜗杆头数z=2,直径系数q=10,分度圆直径d=80mm。试求：1）模数m、蜗杆分度圆柱以程角、蜗轮齿数z及分1 2度圆柱螺旋角；2）蜗轮的分度圆直径d?和蜗杆传动中心距a。 某轴系由一对正装的30205/P6圆锥禳子轴承支承，轴上径向载荷F=3000N,F=500N,尺寸关系如图所示，求两轴承的径向当量动载荷P「（30205轴承：内部轴向力F=F/（2Y）,e=0.35,当F/FWe时，X=LY=0；12当• SR ARF/F>e时，X=0.4,Y=l.7）ADFr1 Fr2图示斜齿圆柱齿轮一蜗杆传动，主动齿轮转动方向和旋向如图所示，要求II轴上的轴向力为最小，试分析：1）II轴、III轴的转向；2）齿轮2、蜗杆3和蜗轮4的旋向；3）齿轮2和蜗轮4所受各分力的方向。I轴緇I轴緇如图所示，两根梁用8个4.6级普通螺栓与两块钢盖板相连接，梁受到的拉力R=28kN,摩擦系数f=0.2,安全系数S=1.2,防滑系数K=1.2,控制预紧g f力，试确定所需螺栓的小径d。如图所示，轴的支承为一对型号相同的圆锥滚子轴承，正装。已知：F=4000N,F=5500N,F=2500N，试求当量动载荷P和P各为多少？注：该轴R1 R2 a r1r2

承的有关参数如下：e=0.34,Y=1.5,S=F/2Y；当F/FWe时：X=LY=0；当『 R ARF/F>e时：X=0.4,Y=l.5。AD如图所示一矩形钢板用两个M20的普通螺栓连接到机架上。已知作用于钢板的载荷F=2000N螺栓小径d=17.29mm,板和螺栓材料为Q235,□=235MPa,不］ s控制预紧力的安全系数S=2.4,板与机架间摩擦系数f=0.2,可靠性系数sK=1.1,a=200mm,L=300mm,试校核螺栓连接的强度？-C7.设有一A型普通平键连接。已知：轴的直径d=50mm，键宽b=14mm，键高h=9mm，键的公称长度L=90mm，键的许用切应力［T］=90MPa，其许用挤压应力［。］=100MPa。试问：该键连接所能传递的最大转矩是多少？答案:一、简答题（30分，共6题，每小题5分）1.参考答案：销具有零件间定位、连接和安全保护的功用。解题方案：介绍销的功用评分标准：2.参考答案： 为减小蜗轮滚刀数量而有利于刀具标准化，需对蜗杆的直径系数作出限制。解题方案： 从蜗杆加工方法入手答题评分标准：3.参考答案： 螺母材料的强度级别宜较螺栓略低，为了减少磨损、避免胶合。如螺纹牙有损 伤，伤在螺母，更换方便。此外还有缓和螺纹牙间受力不均的作用。解题方案：从避免失效角度进行分析评分标准：4.参考答案： 齿面点蚀往往首先出现在靠近节线的齿根面上，然后向其它部位扩展。这是因为节线附近相对滑动速度低，不易形成油膜，摩擦力较大，在变应力作用下，易形成裂纹，而且，节线附近往往只有一对齿啮合，轮齿受力最大。解题方案：由齿面点蚀产生原理分析评分标准：5.参考答案：动压滑动轴承在启动及停车时，由于转速低，带入楔形间隙的油量少，不能形成动压润滑油膜，其工作仍是非液体润滑状态。而静压轴承则可以始终处于液体润滑状态。解题方案：动压滑动轴承润滑原理分析评分标准：6.参考答案： 一般情况下，若设计正确、润滑条件良好，闭式软齿面的主要失效形式是疲劳 点蚀，闭式硬齿面的主要失效形式是弯曲疲劳折断；高速大功率闭式传动易出现点蚀和胶合；开式传动主要失效形式是磨损。解题方案：分别介绍闭式和开式传动失效形式评分标准：二、分析计算题（70分，共7题，每小题10分）1.参考答案：解：•1)确定蜗杆传动基本参数丄m=d1fq=80/10=Siinn丄生=设1=18x2=364-K=arctailgi=arctail(1.10)=11°18j6^42)求山和中心距笆4小『顼=36'2=Z§與皿+仪=粗(g-^2)^=Sx(104-36)/2=1S4=lS4iiiiiu解题方案：评分标准：2.参考答案：根据静力学平衡方程求鶴玲iTOOON,Fm=2000N,卜|内部轴向力福，瑞方向如图所示。丄氏1=Fr1「(2Y)=l°D07=294N』丄『S2=Fr2/QY)=20.0.0,2口,7=5S8N』丄凡i+匕=294+§00=-94>卩乾“J-故轴承I处为松端，轴承£处为紧端.I电l=294N,改广294十5OOT94N+Fai/Fr:=294,1000=0.叫4£歸所以Pll=XFB^YFkl=FPA=1000~^.丄FqFF叫=794X20顶0.397A”所以^2=X7R2+ITa2=0.4：f2000+1.7:i:794=2150No评分标准:3.参考答案:

蜗轮左旋，顺时针转动…解；螺栓数目徉h接合面数64螺栓所需预紧力矿为丄矿5=占迂=1-x28000=21OOONif5zm0.2^4^2由螺栓的强度级别为丄6级可得w=240MPa」[cr]=g440MP”L2=200MPii*所需螺栓的小径丄 d声巨=Reooo=u.y丄腱彳&=Fri，2TM333N+爲=如/2片1833N1另向如图所示丄所以猝一凡十财轴儀1被压紧丄住％圮=4333緋%2=A=1833N」又因为改1/珏1=1.0踏3加改疗叫m).3333＜纽所以 玲=商3書細=0.4:|4000+1.5牛4333=8099.5N』

解：1.求螺栓的横向工作载荷卩R』将为载荷F向螺栓组形心简化，则螺栓蛆受横向载荷F=20(NW转矩7^M=2000:1300^600000Nnnn4横向载荷使每个螺栓受力为乩=逑2=2000.々=1000冲转矩T使每个螺栓转矩T使每个螺栓凳力为段=T-a■2x—2600000,2002x =3000Nl螺栓所受横冋工作载荷为玲=」玲+瑕=71000^+30002=3162.28Ni2.校核螺栓的强度丄计算螺栓预紫力矿=罗=牛営=83螺栓许用成力［日=冬=尹="92MP玳S2.4螺栓的连接强度"—=1取「独上：3=奶.变MPa<［CT］=97.92MP业而灯7.29〉解：d=50