机械设计试题库及答案

机械设计试题库及答案29001单级齿轮减速器由电动机宜接驱动，减速器输入功率P=7.5kW,电动机转速〃=145（k/min,齿轮齿数zi=20,22=50,减速器效率〃=0.9。试求减速器输出轴的功率和转矩。生J]=——P入所以，=7.5x0.9=6.75kWL1J丁中=95.5xIO'」=95.5xlO5x,於=Lllxio5N-nun出 ?7,, 1450/2.529002带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7?m=1420i7min,试问此电动机能否使用。各效率如下：〃联轴酬=0.99,〃齿轮=0.97,〃轴承=0.99。验算此电动机能否使用〃总=嘘〃初/承=0.992x0.972x0.99:0.895P脩入=尸输出/狼=2.5I/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=2300N（尸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=l.lm/s,卷筒直径。=400mm,齿轮的齿数为zi=17,Z2=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：n联轮搭=0.99、〃齿轮=0.97、1附承=0.99o

■、六A…T人-nFv2300X1.1curiY”1）输出功率：P= = =2.53kW1000 10002）总效率："芯=脸*喻承=°"2x0.972x0.993=08953）总传动比：i（. .；,=x—x—=27.25心 力4 17 244）输入功率 =2.827kWr〃总0.89529004—蜗杆减速器，蜗杆轴功率P「=100kW,传动总效率〃=0.8,三班制工作，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R=（1—=（1—0.8）x100=20kW五年中损耗能量5x260x24x20=624000kW-11损耗费用62.4x104x0.12=74880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,卷筒宜径。=300nun,卷筒转速〃g=2517mm,电动机转速〃e=720r/min,试求：1）重物W的上升速度叫2）卷筒的转矩八3）匀速提升重物时卷筒的功率尸；4）电动机所需功率Pe（传动总效率〃=0.886）；5）减速器总传动比i总。1)v=TiDnQ叶300x25=.Mm/$1)v=TiDnQ叶300x25=.Mm/$2)T=3)P=60x1000 60x1000D 300—・W=——x5000=750N・m2 2750x25=1%kW9550 95504)a=-=^-=2.21kWE〃0.8865），总=〃G5），总=〃G7205T=28.829006带式输送机的传动系统如下图所示，己知Zi=Z3=Z5=Z7=17,Z2=Z4=Z6=Z8=34,带轮直径。1=125mm、£）2=250mm,电动机转速〃i=1440i/min,各效率为〃轴承=0.99、〃带=0.94、〃齿轮=0.97>〃济=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，•总（电动机至卷筒）;3）卷筒的转速〃8（即大链轮Z8的转速即

1)〃总=脸承•总轮・〃带•〃键=0.995X0.973X0.94x0.96=0.782)“上上二马.亘= =D[a4Z5Z]125171717171440=451/min1440=451/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〃i=960】/min、功率P=5.5kW,两级齿轮传动比2=4.6、，34=5.0,卷筒直径0=500nim,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,齿轮效率小=0.97,轴承效率〃3=0.99,卷筒效率（不包括轴承效率）小=0.960

III轴：%=960r/niiiiPl=5.5kWIl轴：nn=%=960r/niin?=Q.7=55x0.99=5.445kW〃/轴:»//—=208.71/min4.6〃/轴:»//—=208.71/min4.6Plu=P〃rijk=5.445x0.99x0.97=5.229kW〃〃/ 208.7 .=2==41.741-/nunk5P/v= =5.229x0.99x0.97=5.02IkWnv=n/v=41.74r/niiiiPv=PLh=5.02lx0.99x0.99=4.92IkW输出功率：&=4％%=4.921x0.99x0.96=4.677kW吃500x41.74393nl人60x1000 60x1000带的有效拉力F=^=士丝=4.28kNv1.09329008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〃联轴潺=0.9、〃齿轮=0.97、〃柏承=0・99,齿轮齿数zi=17、0=102、5=24、Z4=109。使用Y100L,-4型电动机，电动机额定功率Hd=3kW,满载转速/7m=1420i7mm,试求各轴的计算功率、转速和转矩。总效率：〃总=嘘〃：后唳承=0.992x0.972x0.993=0.895输入功率：P=P输出/〃总=2.51/0.895=2.805kW各轴计算功率为：P,=P•〃联=2.805x0.99=2.78kWPn=P・〃欣•久怀•〃齿轮=2.805x0.99x0.99x0.97=2.67kWPm=P-77联•福承•7九轮=2.085X0.99x0.992x0.972=2.56kWPlv=P・嘘.〃短•总轮=2.805x0.99x0.993x0.972=2.54kW各轴转速为：〃/=«m=1420r/niiiinu=11,—=1420x=236.71/millTOC\o"1-5"\h\z〃k 1027 24〃=〃〃3=236.7x——=52.111-/min/z， 〃 z4 109n/v=nlu=52.1117niin各轴转矩为：p 278Tf=95.5x105-^=95.5xIO5x=1.87xIO4N-nunz nr 1420

p 267Tn=95.5xICT上=955xio5x——=1.08x105N-nmi〃 nu 236.7Tm=95.5x105^L=955xIO5x=4.69xlO5Nnmi〃' nlu 52.11P 254TIV=95.5xIO5=95.5x105x—=4.65x105N-nun1 nlv 52.1129009下图为一带式输送机的传动简图，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〃m=1420Mmn,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〃制器=0.99、〃齿轮=0.97、〃轴承=0.99,试求齿轮/、3及两个联轴器的计算功率和转矩。50501）总效率：〃总=*嘘成承=°"2X0.972x0.993=0.895P7512）输入功率：Pg=*!=—=2.805kW佃人〃总0.8953）计算齿轮/、3及联轴器5、6的计算功率和转矩：P”-=P•〃联•限承=2.805x0.99x0.99=2.75kWP；3=P〃联•*承•〃齿=2.805x0.99x0.992x0.97=2.64kWP联5=P=2.805kW/6=P•〃联承*=2805x0.99x0.993x0.972=2.54kWP 2757=95.5xIO,=95.5x105x=1.85xl04N-nun齿i 4 1420

I,,=95.5x105—蚂一=95.5xIO5x?=尸•7=2.13x0.95=202kWPm?=尸•7=2.13x0.95=202kWPm=P〃-%%=2.02x0.99x0.97=1.94kW1420TOC\o"1-5"\h\zp 2805加=95.5xIO,*=955xIO5x—=1.89xlO4N-nmi"" /i 1420m=95.5X105 联6 =95.5x105x2。4x6x心4=465乂io,N•mm联6 M2。29010下图为装配车间流水线运输链传动系统图，运输链的牵引力F=3600N,链轮节圆直径D=250nmi,转速〃=40i/min。已知各效率为带传动〃i=0.95,齿轮传动"2=0.97,联轴器〃3=0.99,轴承〃4=0.99,电动机转速〃i=72（k/min,带传动的传动比乙=4,试求：1）所需电动机功率；2）轴〃和轴/〃的传递功率；3）轴〃的转速。1)总效率7]=小小〃M=0.95X0.97X0.99x0.99,=0.885总传动比"=720/40=18输出转矩：7；=F--=3600x—=45x104N-nun2 2输入转矩T=^-= =2.82xlO4N.nmi1i"]18x0.885所需电动机功率八岛涔2.82x104所需电动机功率八岛涔2.82x104x720

~~955x105-=2.13kW3)nn=n,//\=720/4=18017niin29011减速器传动比i=9,输入轴直径Ji=l8nuii,若输出轴与输入轴同材料,减速器效率片0.9,试估算输出轴直径刈。按扭转强度估算直径，公式为：两轴材料相同，取，则两轴材料相同，取，则4_（£/知严」心丫”4_（£/知严」心丫”=(切产3=(9X0.9)1/3、2d2«2dl=2x18=361nm29012已知I轴为输入轴，〃轴为输出轴，两轴材料相同，d,=20nmi,P,=2kW, =955r/nun,齿轮齿数A=24、豆=48。求：（1）〃轴输出转矩（不计摩擦）；（2）按扭矩估算d〃=30mm,问强度是否满足？29013直径d=80mm的轴端安装一钢制直齿圆柱齿轮，轮毂长L=L5d,工作时有轻微冲击，试确定平键联接的尺寸，并计算传递的最大转矩。键的许用挤压应力[勾=110MPa。平键(GB1096—79) mm轴径键公称尺寸Dbh键长/系列>50〜58161070,80,>58〜65181190,100,>65〜752012110,125,>75〜852214130>85〜952514>95〜1102816.确定尺寸轮毂长L=1.5d=1.5x80=120nmid=80mm,b=22mm,h=14mln,取键长I=lOOmin标记：键22x100GB1096-79.求所传递的最大转矩七八人=扣可%]=%(/叫4v=-xl4x78x80xll0=2402.4N-m4键所能传递的最大转矩为2402.4N・m。29014下图为一单级蜗杆减速器，蜗轮齿数七=80,蜗轮分度圆直径d2=800nun,蜗杆头数4=1，分度圆直径4=71mm。试求:

1）蜗轮端面模数；2）中心距4；3）升角九4）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）。八八d，800”/??=-= =lOnuiiX80«=-«+<)=-x(71+800)=435.51111112 23)m3)m102 •Zi2 •ZiX=arctan—=qiarctail——7.1=8.017。(8。92〃)4）4）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，乙=1、办=30,卷筒3的直径D=600nmi,采用双速电动机驱动,其转速勺=9721/mm、n[=243r/mm,试求：1）正常使用情况下的电梯速度匕（快速）；2）心脏病患者使用时电梯的速度匕（慢速）；3）电梯定员14人，若每人体重按650N计算，传动系统总效率牝=0.7,求电动机所需功率Pd（不计电梯自重）。1）快速时电梯速度匕&=〃,=匕=空=32.41-/nuns-i307t£)//360x1000Tix7t£)//360x1000 =1.018m/s60x10002）慢速时电梯速度也二空=8.1”皿i3060x1000汽60x1000汽x600x8.1

60x1000=0.254m/s3）电动机所需功率Pd电梯负荷W=650X14=9100N按快速求输出功率：P=lVv=9100x1.108=9.264kWmax1PQ264Pd=-^=二一=13.2kWd〃 0.7290164根B型V带，小带轮直径4=125mm,大带轮直径d,=450mm,带速v=6.3m/s,中心距a=435.5111111,基准长度Ld=1800mm,包角=137.2°,单根V带所能传递的功率与+M=1.44kWo1）现将此带用于一减速器上，三班制工作（工作情况系数Ka=L1）,要求传递功率尸=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。Kp注：z= ,%=137.2°,Ka=0.885,Ld=1800nun,（Po+'PJKJlK/=0.95oz= = ——=5根Z（〃+A"）KaK』（PQ+APQ）KaKLZ（〃+A"）KaK』4x1.44x0.855x0.95…g =4.4kW1.1该传动承载能力不够，4根带只能传递功率4.4kW,要求传递功率5.5kW需5根带。B1800x4GB11544—89下图为一提升机构，已知重物W=13.5kN,卷筒直径0=600mm,开式齿轮传动4的传动比『4=5,提升重物的速度u=0.47m/s,试求：1）若电动机/的转速〃i=960i/min,单级斜齿圆柱齿轮减速器3的传动比白=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=0.94,开式齿轮传动0=0.95,斜齿轮传动〃3=0.97,轴承〃4=0.99,联轴器小错误!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？7iDn4「60x100060x1000v60x1000x0.477TX600=14.961/niui'总9607iDn4「60x100060x1000v60x1000x0.477TX600=14.961/niui'总96014.96=64.19带传动传动比为i一至

带一i一至

带一k64.19-6x5=2.144%95.5xlO5405x106x14.9695.5xlO4%95.5xlO5405x106x14.9695.5xlO5=6.34kW0=^-=—«8kW输入〃总0.7929017下图为一提升机构，已知重物W=13.5kN,卷筒直径。=600mm,开式齿轮传动4的传动比打=5,提升重物的速度u=0.47m/s,试求：1）若电动机1的转速〃i=960i/min,单级斜齿圆柱齿轮减速器3的传动比/3=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〃i=0.94,开式齿轮传动3=0.95,斜齿轮传动〃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)TtDn4

60x100060x1000vnD二60x1000x0.471)TtDn4

60x100060x1000vnD二60x1000x0.477TX600=14.961/niui96014.96=64.19’带64.19-6x5’带64.19-6x5=2.142）"总—「%%"：%%=0.94x0.95x0.97x0.994x0.99x0.96=0.79T=W.—=13.5xlO3x—=4.05xlO6N-nun4 2 2T4n4T4n44.05xl06x14.9695.5xlO595.5xlO5=6.34kW电动机功率为08kW输入〃总0.7929018斜齿圆柱齿轮减速器中心距。=200mm,齿轮法向模数/〃n=4mm,齿轮齿数和Zi+Z2=98,问：1）齿轮螺旋角/=?

2）如保证齿轮不根切，最大传动比imax为多少?/7=11。28'42〃（2）不根切要求当量齿数zv»17COS3P=zvcos3p=17X0.983=16.000264«16取2山=16=《乙=98-16=82最大传动比iwx29019一单级斜齿圆柱齿轮减速器中，由接触疲劳强度公式计算得到斜齿圆柱齿轮传动的小齿轮分度圆直径应为42105mm,已知传动比i=3.8,小齿轮齿数4=27,要求中心距。的尾数为0,螺旋角第10。〜15。之间，/的误差为±2%,载荷平稳，速度中等，齿宽系数%=1.2。1）试选择计算该齿轮传动的各参数（4,J〃n，Zl，Z2，/）。2）计算大、小齿轮的分度圆直径和齿宽。1）。，（1+i）=gx105x（1+3.8）=252mm取。=260nmi&=27,z2=3.8x27=102.6,取z?=103号+益=27+103=130,取4=10。2acos62x260xcosl00订

ni= -= =3.9nunZ1+4 130取叫=4mm々 叫（Zi+Z））p=々 叫（Zi+Z））p=aiccos -2a=33=0

2x260重新调整G+4)24cos42x260xcos100……一4+4= = =128.03叫 4取Z1+Z2=128,则j=128—27=1014x[28p=aiccos =10。3'47.8〃2x260/=—=3.74,A/='8-殳74=1.56%<±2%27 3.8取齿轮传动的参数为：a=260111111,wn=4niiii,Z]=27,z?=101，P=10°3r47.8rrcos/7cosl0°3"47.8"4x27cos/7cosl0°3"47.8"4x27 =109.687nu