机械设计习题(1).doc

机械设计习题
机械设计总论习题
1-1、设计机器时应满足哪些基本要求?设计机械零件时应满足哪些基本要求?
1-2 、机械零件主要有哪些失效形式?常用的计算准则主要有哪些?
1-3 、什么是零件的强度要求?强度条件是如何表示的?如何提高零件的强度?
1-4、机械的现代设计方法与传统设计方法有哪些主要区别?
零件的强度习题
2-1、已知循环特性r=0.125, σm= -225MPa,求σmax、、σmin、σa。
2-2、 弯曲疲劳极限的综合影响系数Kσ的含义是什么?它与哪些因素有关?它对零件的疲劳强度和静强度各有何影响?
2-3、在单向稳定变应力下工作的零件，如何确定其极限应力?
2-4、 疲劳损伤线性累积假说的含义是什么?写出其数学表达式。
摩擦、磨损及润滑习题
3-1、机械中有几种摩擦？各有何特点？
3-2、磨损过程分为几个阶段？怎样跑合可以延长零件的寿命？
3-3、边界摩擦的特征为摩擦表面间形成一层很薄的边界膜，问有几种边界膜？它们之间的区别是什么？
3-4、获得流体动压润滑的基本条件是什么？
螺栓联接与螺旋传动习题
5-1 如图所示的底板螺栓组联接爱外力FΞ的作用。外力FΞ作用在包含x轴并垂直于底板接合面的平面内。试分析底板螺栓组的受力情况，并判断哪个螺栓受力最大？保证联接安全工作的必要条件有哪些？

题5-1图
5-2题目：图示刚性联轴器取4个M16小六角头铰制孔用螺栓，螺栓材料为45钢，受剪面处螺栓直径为φ17mm，其许用最大扭矩T=1.5kN·m（设为静载荷），试校核其强度。联轴器材料HT250。

图5-2图
5-3：上题的刚性联轴器中，若采用M16受拉螺栓，靠两半联轴器的接合面间产生的摩擦力来传递扭矩，螺栓材料为45钢，接合面间的摩擦系数f=0.16，安装时不控制预紧力，试决定螺栓数（螺栓数应为双数）。
5-4、如图，缸径D=500mm，蒸汽压力p=1.2MPa，螺栓分布圆直径D0=640mm。为保证气密性要求，螺栓间距不得大于150mm。试设计此汽缸盖螺栓组联接。

题5-4图
5-5 、图中是由两块边板和一块承重板焊成的龙门起重机导轨托架。两块边板各用4个螺栓与立柱相联接，托架所承受的最大载荷为20KN，载荷有较大的变动。试问：此螺栓联接采用普通螺栓联接还是铰制孔用螺栓联接为宜？为什么？

.题5-5图
5-6、图示两根梁用8个4.6级普通螺栓与两块钢盖板相联接，梁受到的拉力F=28kN，摩擦系数f=0.2，控制预紧力，试确定所需螺栓的直径。
题5-6图

5-7、铰制孔用螺栓组联接的三种方案如图所示，已知L=300mm，a=60mm，试求三个方案中，受力最大的螺栓所受的力各为多少？哪个方案较好？

题5-7图
键联接习题
6-1、直径80mm的轴端，安装一钢制直齿圆柱齿轮(如图所示)，轮毂宽度Lˊ=1.5d，工作时有轻微冲击。试确定平键联接的尺寸，并计算其允许传递的最大转矩。
6-2、图示减速器的低速轴与凸缘联轴器及圆柱齿轮之间分别采用键联接。已知轴传递的转矩为1000N·m，齿轮的材料为锻钢，凸缘联轴器材料为HT200，工作时有轻微冲击，联接处轴及轮毂尺寸如图示。试选择键的类型和尺寸，并校核联接的强度。

题6-2图
带传动习题
8-1、 V带传动传递的功率P=7.5，带速V=10m/s,紧边是松边拉力的两倍，即F1=2F2，试求紧边拉力F1，有效拉力F2，和预紧力F0。
8-2、有一带式输送装置，其异步电动机与齿轮减速器之间用普通V带传动，电动机功率P=7KW，转速n1=960r/min，减速器输入轴的转速n2=330r/min，允许误差为+5%，运输装置工作有轻度冲击，两班制工作，设计此带传动。
8-3、现设计一带式输送机的传动部分，该传动部分由普通V带传动和齿轮传动组成。齿轮传动采用标准齿轮减速器。原动机为电动机，额定功率为11kW，转速n1=1460r/min，减速器输入轴转速为400r/min，允许传动比误差为±5%，该输送机每天工作16小时，试设计此普通V带传动。

8-4、带传动主动轮转速n1=1450r/min，主动轮直径D1=140mm，从动轮直径D2=400mm，传动中心距a≈1000mm传递功率P=10kW，取工作载荷系数KA=1.2。选带型号并求V带根数z。
链传动习题
9-1 已知主动链轮转速n1=850r/m，齿数z1=19，从动链轮齿数z2=90，中心距a=900㎜，滚子链极限拉伸载荷为55.6kN，工作情况系数kA=1，试求链条所能传递的功率
9-2题目：已知一套筒滚子链传动，链节距p=19.05mm，主动链轮齿数z1=15，链轮转速n1=500r/min，从动链轮齿数z2=25，中心距a=650mm。试求：
1）链速v（即链的平均速度）；
2）链速的波动值vmax和vmin；
3）链速波动的百分比。
9-3、设计一输送装置用的链传动。已知传递的功率P=16.8kW，主动轮转速n1=960r/min，传动比i=3.5，原动机为电动机，工作载荷冲击较大，中心距a≤800mm，水平布置。
齿轮传动习题
10-1.题目：在图示的展开式二级斜齿圆柱齿轮传动中，已知：高速级齿轮齿数z1=44，z2=94，模数mnⅠ=2.5mm。低速级齿轮齿数z3=43，z4=95，模数mnⅡ=3.5mm，分度圆螺旋角βⅡ=9°42′。输出功率PⅢ=28.4kW,输出轴转速nⅢ=309r/min。齿轮啮合效率η1=0.98，η2=0.99。试求：
1）高速级大齿轮的旋向，以使中间轴上的轴承所受的轴向力较小；
2）高速级斜齿轮螺旋角β1为多少时，中间轴上的轴承所受的轴向力完全抵消？
3）各轴转向及所受扭矩；
4）齿轮各啮合点作用力的方向和大小（各用三个分力表示）。

题10-1图
10-2、设计小型航空发动机中的一对斜齿圆柱齿轮传动，已知P1=130kW,n1=11640r/min,z1=23,z2=73,寿命Lh=100h,，小齿轮作悬臂布置，使用系数kA=1.25。
10-3、有一直齿圆锥-斜齿圆柱齿轮减速器如图所示。已知：P1=17kW，n1=720r/min。圆锥齿轮几何尺寸与参数为m=5mm，z1=25，z2=60，b=50mm。斜齿圆柱齿轮几何尺寸与参数为mn=6mm，z3=21，z4=84。锥齿轮啮合效率η1=0.96，斜齿圆柱齿轮啮合效率η2=0.98，滚动轴承效率η3=0.99。Ⅰ轴转向如图所示，单向转动。
1）绘图标出各齿轮的转向；
2）计算各轴的扭矩；
3）当斜齿圆柱齿轮分度圆螺旋角β为何旋向及多少度时，方能使大锥齿轮和小斜齿圆柱齿轮的轴向力完全抵消？
4）绘图标出齿轮各啮合点作用力的方向（各用三个分力表示），并计算其大小。斜齿圆柱齿轮的螺旋角按β=10°8′30″计算。

题10-3图
10-4、图示的两种直齿圆柱齿轮传动方案中，已知小齿轮分度圆直径d1=d3=d1′=d3′=80mm，大齿轮分度圆直径d2=d4=d2′=d4′=2d1，输入扭矩T1=T1′=1.65×105N.mm，输入轴转速n1=n1′，齿轮寿命th=th′，若不计齿轮传动和滚动轴承效率的影响，试作：
1）计算高速级和低速级齿轮啮合点的圆周力和径向力，标出上述各力的方向和各轴的转向；
2）计算两种齿轮传动方案的总传动比i∑和i∑′；
3）分析轴和轴承受力情况，哪种方案轴承受力较小？
4）对两种方案中高速级齿轮进行强度计算时应注意什么不同点？对其低速级齿轮进行强度计算时又应注意什么不同点？

题10-4图
10-5、两级展开式齿轮减速器如图所示。已知主动轮1为左旋，转向n1如图所示，为使中间轴上两齿轮所受轴向力互相抵消一部分，试在图中标出各齿轮的螺旋线方向，并在各齿轮分离体的啮合点处标出齿轮的轴向力Fa、径向力Fr和圆周力Ft的方向。

题10-5图
10-6、有两对闭式直齿圆柱齿轮传动，其尺寸如下表所示，其材料及热处理硬度、载荷、工况及制造精度均相同。试分析比较哪对齿轮的接触应力大？哪对齿轮的接触强度高？

　10-7、有两对闭式直齿圆柱齿轮传动，其尺寸如下表所示，当材料及齿面硬度、制造精度、运转工况（包括载荷）、应用场合、传动布局皆相同时，按无限寿命分析，哪个齿轮的齿根弯曲强度最差？

蜗轮蜗杆传动习题
11-1、指出图中未注明的蜗杆或蜗轮的螺旋线旋向及蜗杆或蜗轮的转向,并给出蜗杆和蜗轮啮合点及作用力的方向(各用三个分力表示)

题11-1图
11-2 如图为热处理车间所用的可控气氛加热炉拉料机传动简图。已知：蜗轮传递的转矩T2=405N·m，蜗杆减速器的传动比i12=20，蜗杆转速n1=480r/min，传动平稳，冲击不大。工作时间为每天8h要求工作寿命5年(每年按300工作日计)试设计该蜗杆传动。
11-3、图示为某起重设备的减速装置。已知各轮齿数z1=z2=20，z3=60，z4=2，z5=40，轮1转向如图所示，卷筒直径D=136mm。试求：
　　1)此时重物是上升还是下降；
　　2)设系统效率η=0.68,为使重物上升,施加在轮1上的驱动力矩T1=10N.m,问重物的重量是多少?

滑动轴承习题
12-1、有一不完全液体润滑径向滑动轴承，轴颈直径d=200mm，轴承宽度B=250mm，轴承材料选用ZCuAl10Fe3，当轴的转速为60r/min、100r/min、500r/min时，轴承允许的最大径向载荷各为多少？

12-2、某汽轮机用动力润滑径向滑动轴承，轴承直径d=100mm，转速n=1000r/min，轴上的径向载荷F=35kN，轴承工作包角α=180°。载荷平稳，试确定轴瓦材料、轴承宽度B、润 题11-3图
滑油牌号、流量、最小油膜厚度、轴与孔的配合公差及表面粗糙度，并进行轴承热平衡计算。

12-3、试设计一铸件清砂机滚筒的滑动轴承。已知滚桶装载量和自重共40000N，转速为30r/min，两端轴颈直径120mm。
12-4、粉碎机转子支撑在一对不完全润滑的径向轴承上，已知转子的转速d=50mm，每个轴承承受的径向力F=1200N，转子轴颈d=50mm。试选轴瓦材料和进行设计计算。
滚动轴承习题
13-1、30208轴承(新标准)额定动负荷C=34000N。
(1) 当量动负荷P=6200N,工作转速n=730r/min,试计算轴承寿命h书室；
(2) P=6200N,若求h ≥10000h,允许的最高转速n是多少?

13-2、如图所示，轴上装有一斜圆柱齿轮，轴支承在一对正安装的7209AC轴承上。齿轮轮齿上受到圆周力Fte=8100N，径向力Fre=3052N，轴向力Fae=2170N，转速300r/min，载荷系数fp=1.2，试计算两个轴承的基本额定寿命。（想一想：轴承反安装时有何变化？）

13-3、一根装有小圆锥齿轮的轴拟用图示的支承方案，两支承点均选用轻系列的圆锥滚子轴承。圆锥齿轮传递的功率P=4.5kW(平稳),转速n=500r/min,平均分度圆半径rm=100mm,分锥角δ=16°,轴颈直径可在28-38mm内选择。其它尺寸如图。若希望轴承的基本额定寿命能超过60000h，试选择合适的轴承。 题13-2图

题13-3图
联轴器和离合器
14-1 在下列工况下，选择哪类联轴器较好?试举出一两种联轴器的名称。
(1)载荷平稳，冲击轻微，两轴易于准确对中，同时希望联轴器寿命较长。
(2)载荷比较平稳，冲击不大，但两轴轴线具有一定程度的相对偏移。
(3)载荷不平稳且具有较大的冲击和振动。
(4)机器在运转过程中载荷较平稳，但可能产生很大的瞬时过载，导致机器损坏。
14-2、 选择联轴器类型时，应当考虑哪几方面的因素?
轴习题
15-1、 何为转轴、心轴和传动轴?自行车的前轴、中轴、后轴及脚踏板轴分别是什么轴?
15-2、 试指出图示斜齿圆柱齿轮轴系中的错误结构，并画出正确结构图

题15-2图

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