机械设计练习题及解答.doc

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=30~50p，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，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217~255HBS；大齿轮45钢，正火处理，硬度为162~217HBS。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217~269HBS，大齿轮材料为45钢（调质），大齿轮硬度217~255 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

①计算载荷系数
②计算纵向重合度
③由图10-28查得螺旋角影响系数
④计算当量齿数

⑤查取齿形系数及应力校正系数
由表10-5查得

⑥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。
⑦由图10-18取弯曲疲劳寿命。
⑧计算弯曲疲劳许用应力
取弯曲疲劳安全系数

⑨计算大、小齿轮的，并加以比较

取
⑩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120~40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<42mm。
（4） 刚度计算
弹簧刚度为=14.71N/mm
弹簧圈数为

取n=10圈，
取弹簧两端的支承圈数分别为1圈，则总圈数为

（5） 确定节距
P=（0.28~0.5）=(9.8~17.5)mm
取p=12mm
（6） 确定弹簧的自由度
弹簧两端并紧、磨平的自由高度为

（7） 验算稳定性
弹簧长径比=3.64<5.3。满足不失稳要求。

其中专业理论知识内容包括：保安理论知识、消防业务知识、职业道德、法律常识、保安礼仪、救护知识。作技能训练内容包括：岗位操作指引、勤务技能、消防技能、军事技能。
二．培训的及要求培训目的
安全生产目标责任书
为了进一步落实安全生产责任制，做到“责、权、利”相结合，根据我公司2015年度安全生产目标的内容，现与财务部签订如下安全生产目标：
一、目标值：
1、全年人身死亡事故为零，重伤事故为零，轻伤人数为零。
2、现金安全保管，不发生盗窃事故。
3、每月足额提取安全生产费用，保障安全生产投入资金的到位。
4、安全培训合格率为100%。
二、本单位安全工作上必须做到以下内容：
1、对本单位的安全生产负直接领导责任，必须模范遵守公司的各项安全管理制度，不发布与公司安全管理制度相抵触的指令，严格履行本人的安全职责，确保安全责任制在本单位全面落实，并全力支持安全工作。
2、保证公司各项安全管理制度和管理办法在本单位内全面实施，并自觉接受公司安全部门的监督和管理。
3、在确保安全的前提下组织生产，始终把安全工作放在首位，当“安全与交货期、质量”发生矛盾时，坚持安全第一的原则。
4、参加生产碰头会时，首先汇报本单位的安全生产情况和安全问题落实情况；在安排本单位生产任务时，必须安排安全工作内容，并写入记录。
5、在公司及政府的安全检查中杜绝各类违章现象。
6、组织本部门积极参加安全检查，做到有检查、有整改，记录全。
7、以身作则，不违章指挥、不违章操作。对发现的各类违章现象负有查禁的责任，同时要予以查处。
8、虚心接受员工提出的问题，杜绝不接受或盲目指挥；
9、发生事故，应立即报告主管领导，按照“四不放过”的原则召开事故分析会，提出整改措施和对责任者的处理意见，并填写事故登记表，严禁隐瞒不报或降低对责任者的处罚标准。
10、必须按规定对单位员工进行培训和新员工上岗教育；
11、严格执行公司安全生产十六项禁令，保证本单位所有人员不违章作业。
三、 安全奖惩：
1、对于全年实现安全目标的按照公司生产现场管理规定和工作说明书进行考核奖励；对于未实现安全目标的按照公司规定进行处罚。
2、每月接受主管领导指派人员对安全生产责任状的落