机械设计习题专业知识讲座.ppt

单击此处编辑母版标题样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,吕苇白,文档来源于网络，文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。,解：,将载荷平移到螺栓组的对称中心，得：,横向载荷,R,：,R,60kN,转矩,T,：,T,60250,15000kNmm,每个螺栓所受到的剪力为：,F,1,R/6,60/6,10kN,R,R,T,T,T,R,(a),圆形布置：,250,F,1,R/6,60/6,10kN,（）,分别求三种布置型式，铰制孔用螺栓组中所受到的,最大载荷。,由右图的受力分析可知,红色螺栓所受到的剪力最大：,F,max,(a),F,1,F,2,10,20,30KN,(b),矩形布置：,F,1,R/6,60/6,10kN,（）,由右图的受力分析可知,红色螺栓所受到的剪力最大：,(c),三角形布置：,F,1,R/6,60/6,10kN,（）,红色螺栓所受到的剪力最大：,由右图的受力分析可知,由以上计算可知：,F,max,(a),30KN,(F,max,),min,min,F,max(a),，,F,max(b),，,F,max(c),min,30,，,33.63,，,36.71,30kN,故，采用圆形布置型式所用的螺栓直径最小。,同上题,将铰制孔用螺栓改为采用普通螺栓联接，结合面处的摩擦系数,f=0.2,，防滑系数,Ks=1,试问哪一,种布置型式所用的螺栓直径最小？为什么？,250,60kN,250,60kN,250,60kN,250,250,250,125,解：,将载荷平移到螺栓组的对称中心，得：,横向载荷,R,：,R,60kN,转矩,T,：,T,60250,15000kNmm,每个螺栓所受到的预紧拉力为：,R,R,T,T,T,R,(a),圆形布置：,F,1,50kN,分别求三种布置型式，普通螺栓组中所受到的,最大载荷。,螺栓所受到的最大预紧力：,F,max,(a),F,1,F,2,50,100,150KN,(b),矩形布置：,F,1,50kN,螺栓所受到的最大预紧力：,F,max,(b),F,1,F,2,50,109.64,159.64KN,(c),三角形布置：,F,1,50kN,螺栓所受到的最大预紧力：,F,max,(c),F,1,F,2,50,115.45,165.45KN,由以上计算可知：,F,max,(a),150KN,(F,max,),min,min,F,max(a),，,F,max(b),，,F,max(c),min,150,，,159.64,，,165.45,150kN,故，采用圆形布置型式所用的螺栓直径最小。,铰制孔用螺栓,(F,max,),min,min,F,max(a),，,F,max(b),，,F,max(c),min,30,，,33.63,，,36.71,30kN,5-8,、两块金属板用两个,M12,的螺栓联接。若接和面,的摩擦系数,f,0.3,，螺栓预紧力控制在其屈服,极限的,70,。螺栓用性能等级为,4.8,的中碳钢制造，,求此联接所能传递的横向载荷。,普通螺栓,铰制孔用螺栓,R,R,d,0,R,R,R,求此联接所能传递的横向载荷,解：,采用普通螺栓联接,定螺栓的许用应力值,4.8,级中碳钢,s,320 MPa,；查表,5-10,得控制,预紧力的安全系数,s,1.4,；查手册,M12,螺栓的小径,为,10.106mm,。,求单个螺栓所能承受的预紧力,求此联接所能传递的横向载荷,采用铰制孔用螺栓联接,(,按满足剪切条件计算,),定螺栓的许用应力值,4.8,级中碳钢,s,320 MPa,；查表,5-10,得控制预紧力,的安全系数,s,2.5,；查手册,M12,螺栓光杆直径为,13mm,。,求单个螺栓所能承受的剪切力,5-10,、气缸盖螺栓组联接。已知气缸内的工作压力,p,0,1MPa,，缸盖与缸体均为钢制，直径,D,1,350mm,，,D,2,=250mm,，上、下凸缘厚均为,25mm,，试设,计此联接。,D,2,p,F,F,F,D,1,求单个螺栓所受到的总拉力,解：,气缸盖只能采用普通螺栓联接，设采用,8,个螺栓,气缸盖所受到的总轴向载荷,求单个螺栓所受的轴向外力,查教材,P,83,，得残余预紧力,定螺栓的许用应力值,采用,5.8,级中碳钢,s,400 MPa,；查表,5-10,得不控制预紧力的安全系数,s,8.5(,假设螺栓直径,M16,M30),求螺栓直径,查手册得螺栓的公称直径,M30,，,d,1,26.211mm(,第一系列,),安全系数的确定,查表,5-10,，变载荷、不控制预紧力的安全系数,s,8.5,，螺栓的直径范围为,M16,M30,验算,螺栓个数的确定,查表,5-4,，工作压力,p,0,1MPa,1.6MPa,，,t,0,7d,730,210mm,，则螺栓个数为：,螺栓个数初定偏多，螺栓个数为：,6,个,求单个螺栓所受到的总拉力,设采用,6,个螺栓,气缸盖所受到的总轴向载荷,求单个螺栓所受的轴向外力,查教材,P,83,，得残余预紧力,定螺栓的许用应力值,采用,5.8,级中碳钢,s,400 MPa,；查表,5-10,得不控制预紧力的安全系数,s,8.5,求螺栓直径,查手册得螺栓的公称直径,M33,，,d,1,29.211mm(,第二系列,),安全系数的确定,查表,5-10,，变载荷、不控制预紧力的安全系数,s,8.5,，螺栓的直径范围为,M30,M60,验算,螺栓个数的确定,查表,5-4,，工作压力,p,0,1MPa,1.6MPa,，,t,0,7d,733,231mm,，则螺栓个数为：,螺栓个数为,6,个合适,25,25,s,h,a,查手册标准型弹簧垫圈,(GB859-87),M33 s=8.5,查手册六角螺母,(GB6170-86),M33 h28.5(,估,),教材,P,65,a(0.2,0.3)d,=(0.2,0.3)33,=6.6,9.9,螺栓总长为：,l=25+25+s+h+a,=25+25+8.5+28.5+10,=97,光杆长度,l,s,=30mm(,估,),，螺纹长,b=70mm,。,100,30,(70),l,1,螺栓余留长度为：,l,1,=50-30=20mm,教材,P,65,变载荷螺栓余留长度为：,l,10,0.75d=0.753325mm,查手册六角头螺栓,(GB5782-86),，得公称长度,l=100mm,，,偏小,查手册，取大径,d=16mm,，小径,d,1,=13.835mm,解：,气缸盖只能采用普通螺栓联接,p,0,1MPa,，,由表,5-5,，,t7d,，取,t=6d,，螺栓个数,12,，,螺栓直径：,则,定螺栓的许用应力值,采用,8.8,级中碳钢,s,640 MPa,；查表,5-10,得不控制预紧力的安全系数,s,8.5(,螺栓直径,M16),单个螺栓所受到的总拉力,气缸盖所受到的总轴向载荷,单个螺栓所受的轴向外力,查教材,P,83,，得残余预紧力,不满足强度条件，重新设计,验算螺栓强度：,6-4,、凸缘半联轴器及圆柱齿轮分别用键与减速器的,低速轴相连接。试选用两处键的类型及尺寸。,已知：轴传递的转矩,T=1000Nm,，轴的材料为,45,钢，,齿轮材料为锻钢，半联轴器材料为灰铁，工作时有,轻微冲击。,70,90,130,90,强度合格，所以可选用：键,20125 GB/T 1096-1979,解：,半联轴器处的键：,根据半联轴器处轴的尺寸,70130,，由表,6-1,，选键宽,键高,键长,=2012125,。,由题意，该两处的键均选用圆头键。,根据轴的材料为钢，而半联轴器材料为灰铁，查表,6-2,，得许用挤压应力为,键的挤压强度校核：,强度合格，所以可选用：键,2580 GB/T 1096-1979,齿轮处的键：,根据齿轮处轴的尺寸,9090,，由表,6-1,，选,键宽,键高,键长,=251480,。,根据齿轮及轴的材料均为钢，查表,6-2,，得许用挤压应力为,键的挤压强度校核：,齿轮传动,习题课,例,1,：已知直齿圆柱齿轮节点处的接触应力计算公式，,试计算下面三小题中的,H1,，,H2,各是多少？,各题中的齿轮,(,齿条,),材料均是,45,，调质后,HB,1,HB,2,210,，,Z,E,190,，,20,，,m,3mm,，,b,1,90mm,，,b,2,84mm,，正常齿制，主动轮功率,P,10KW,，载荷系数,K,1.5,，效率,1,。,内啮合减速传动，,Z,主,20,，,Z,从,40,，,n,主,955r/min,外啮合增速传动，,Z,主,60,，,Z,从,30,，,n,主,100r/min,齿条带动齿轮传动，齿轮齿数,Z,40,，齿条移动速,度，,v,2m/s.,接触应力计算公式,内啮合减速传动,解：,主动,d,1,mz,1,320,60mm,Z,主,Z,1,20,；,Z,从,Z,2,40,Z,E,190Mpa,1/2,，,m,3mm,，,b,1,90mm,，,b,2,84mm,，,P,主,10KW,，,K,1.5,，,1,，,Z,主,20,，,Z,从,40,，,n,主,955r/min,内啮合减速传动,或,主动,d,1,mz,1,320,60mm,Z,主,Z,1,20,；,Z,从,Z,2,40,d,2,mz,2,340,120mm,Z,E,190Mpa,1/2,，,m,3mm,，,b,1,90mm,，,b,2,84mm,，,P,主,10KW,，,K,1.5,，,1,，,Z,主,20,，,Z,从,40,，,n,主,955r/min,外啮合增速传动,主动,d,1,mz,1,330,90mm,Z,主,Z,2,60,；,Z,从,Z,1,30,Z,E,190Mpa,1/2,，,m,3mm,，,b,1,90mm,，,b,2,84mm,，,P,主,10KW,，,K,1.5,，,1,，,Z,主,60,，,Z,从,30,，,n,主,100r/min,齿条齿轮传动,d,1,mz,1,340,120mm,Z,主,Z,齿条,Z,2,；,Z,从,Z,齿轮,Z,1,40,主动,v,Z,E,190Mpa,1/2,，,m,3mm,，,b,1,90mm,，,b,2,84mm,，,P,主,10KW,，,K,1.5,，,1,，,Z,40,，齿条移动速度，,v,2m/s.,3,1,2,4,n,例,2,：受力分析。已知,n,1,转向，,z,1,左旋，为了使轴,上受到的轴向力最小，试定出各齿轮旋向,及转向，并画出各力方向。,F,r1,F,a2,F,t1,F,a1,F,t2,F,r2,F,r3,F,t3,F,a4,F,a3,F,t4,F,r4,n,n,例,3,：受力分析。已知圆锥齿轮,1,的转向,n,1,，为了使,轴,上受到的轴向力最小，试定出各齿轮转向,及斜齿轮的旋向，并画出各力方向。,3,1,2,4,1,n,n,n,F,r1,F,t1,F,a1,F,t2,F,r2,F,a2,F,r3,F,t3,F,a4,F,a3,F,t4,F,r4,例,4,：设计一对增速用的标准直齿圆柱齿轮传动。,P=10KW,，,n,主,477.5r/min,，,z,主,40,，,z,从,20,，,H,主,480Mpa,，,H,从,600Mpa,，,F,主,200Mpa,，,F,从,210Mpa,，,Y,F,主,2.3,，,Y,F,从,2.8,，,d,0.6,，,K,1.5,。,求：这对齿轮的模数,m,等于多少才能满足强度要求。,附：设计公式：,；,假设齿轮传动效率为,1,。,齿数比：,转矩：,传动比：,则：由齿面接触疲劳强度得：,P=10KW,，,n,主,477.5r/min,，,z,主,40,，,z,从,20,，,H,主,480Mpa,，,H,从,600Mpa,，,F,主,200Mpa,，,F,从,210Mpa,，,Y,F,主,2.3,，,Y,F,从,2.8,，,d,0.6,，,K,1.5,。,Z,主,Z,2,40,；,Z,从,Z,1,20,解：,模数：,由齿根弯曲疲劳强度得,：,故：取,才能同时满足齿面接触疲劳强度和,齿根弯曲疲劳强度。,P=10KW,，,n,主,477.5r/min,，,z,主,40,，,z,从,20,，,H,主,480Mpa,，,H,从,600Mpa,，,F,主,200Mpa,，,F,从,210Mpa,，,Y,F,主,2.3,，,Y,F,从,2.8,，,d,0.6,，,K,1.5,。,习题课,例一：已知：齿轮,4,的转向,n,4,。试定出主动蜗杆的旋向,及转向。为使中间轴,所受的轴向力最小，画,出各轮所受的力。,n,4,1,2,3,4,F,r3,F,t3,F,a3,F,t4,F,r4,F,a4,F,a2,F,t1,F,t2,F,a1,n,1,F,r1,F,r2,习题,11,1,：分析蜗杆传动中各轴的回转方向，为,使中间轴,所受的轴向力最小，试定,出各轮的旋向及各轮所受的力。,2,1,右旋蜗杆主动,3,4,F,a2,F,t1,F,a1,F,t2,F,r2,F,r1,F,t4,F,a3,F,t3,F,a4,F,r3,F,r4,斜齿圆柱齿轮减速器低速轴转速,n,1960rpm,，齿轮上所受的圆周力,F,Te,1890N,，径向力,F,Re,700N,，轴向力,F,Ae,360N,，齿轮分度圆直径,d,1,188mm,，轴颈直径,d,30mm,，轴承预期寿命,L,h,20000h,，载荷系数,f,p,1.1,，温度系数,f,t,1,，试选择轴承型号。,选用深沟球轴承,(,双支点单向固定,),；,选用圆锥滚子轴承,(,正装,),；,选用角接触球轴承,(,反装,),。,90,90,F,Ae,F,Re,F,Te,求支反力：,水平方向：,垂直方向：,解：,90,90,F,Te,F,H2,F,H1,2,1,90,90,F,Ae,F,Re,2,1,F,V2,F,V1,支反力：,初选,6206,型轴承，,C,r,19.5KN,，,C,0r,11.5KN,由图可知,:,查表,13,5,，得：,，,F,r2,F,r1,2,1,F,Ae,，,，,深沟球轴承,(,双支点单向固定,),：,选用,6206,型轴承合适。,初选,30206,型轴承，,C,r,43.2KN,，,C,0r,50.5KN,，,e,0.37,，,Y,1.6,圆锥滚子轴承,(,正装,),：,轴承,1,被“压紧”：,轴承,2,被“放松”：,F,r2,F,r1,2,1,F,Ae,F,d1,F,d2,，,，,选用,30206,型轴承不合适，可重选较小型号轴承。（略）,角接触球轴承,(,反装,),：,初选,7306AC,，,25,型轴承，,C,r,25.2KN,，,C,0r,18.5KN,，,e,0.68,轴承,1,被“放松”：,轴承,2,被“压紧”：,F,r1,F,r2,2,1,F,Ae,F,d1,F,d2,，,，,选用,7306AC,型轴承合适。,