機械設計總復習題講解PPT

1、機械設計典型習題機械設計典型習題機設講課習題機設講課習題機械設計典型習題機械設計典型習題一、已知：-1=180MP，S=300MP，=0.2，K=2，試求：1、零件的簡化極限應力圖；2、當r=0.6，S=2時，該零件能承受的最大應力max；3、若a=70MP，m=50MP，計算該零件的安全系數(shù)。解：1、0012MP3001210A（0 ，-1/ K）(0，90) a mODD（0/2，0/(2K)）（150，75）C（S，0）（300 ，0）G45225. 011tanminmaxminmaxrrma04.14 AN屬靜強度3、圖解法：M（50，70）MM2 . 1OMOMS解析法：2 . 1

2、502 . 07021801maKSMPSs150max機械設計典型習題機械設計典型習題例題2二、如圖為某機器上一根單向轉動軸，n=20r/min，每天工作8小時，要求工作2.5年（每年以300天計）。軸的材料為45鋼調質處理，B-10-10650300500155282m=9，N0=107，S=1.6 ，E-E截面上受彎曲應力b=30，軸向拉應力c=10，扭轉應力=15。過盈配合k=2.62， k =1.89，圓角k=1.93， k=1.58，尺寸系數(shù)=0.81 ，=0.7，表面質量系數(shù)=0.9，強化系數(shù)q=1，試校核軸的強度。是靜應力還是變應力？是對稱循環(huán)還是非對稱循環(huán)？是單向還是復合應力

3、狀態(tài)？N=? 是有限壽命還是無限壽命？機械設計典型習題機械設計典型習題例題2-2軸是轉動的，M一定，b為對稱循環(huán)變應力；軸向拉應力不變， c為靜應力；=c=b正應力為非對稱循環(huán)變應力。 考慮軸單向轉動，工作不連續(xù)等因素，扭轉切應力按脈動循環(huán)處理。MPma5 . 72/MPba30MPcm10E-E截面為復合應力狀態(tài)。應力循環(huán)次數(shù)6102 . 75 . 23008206060年限天數(shù)hnLN0N當N0ND時按有限壽命計算。037. 1102 . 7109670mNNNK解解機械設計典型習題機械設計典型習題例題2-3計算綜合影響系數(shù)K、KE-E截面有兩個應力集中源，取數(shù)值最大者計算。346. 31

4、) 11(qkK811. 21) 11(qkK計算材料常數(shù)、2 . 020011 . 02001計算安全系數(shù)S、S039. 31maNKKS362. 71maNKKS計算復合應力下的安全系數(shù)Sca6 . 1809. 222SSSSSSca安全機械設計典型習題機械設計典型習題三、三、(8(8分分) )某軸受彎曲穩(wěn)定變應力作用某軸受彎曲穩(wěn)定變應力作用,maxmax=250MPa,=250MPa,minmin=-50MPa=-50MPa。已知軸的材料為合金鋼，該材料的已知軸的材料為合金鋼，該材料的 -1-1=450MPa=450MPa、 0 0=700MPa=700MPa、 s s=800MPa=8

5、00MPa，綜合影響系數(shù)，綜合影響系數(shù)K K =2.0=2.0，壽命系數(shù)，壽命系數(shù) K KN N=1.2,=1.2,試試: :1) 1) 繪制該零件的簡化疲勞極限應力圖；繪制該零件的簡化疲勞極限應力圖；2)2)分別用圖解法和解析法計算此軸的安全系數(shù)分別用圖解法和解析法計算此軸的安全系數(shù). . 比例尺比例尺:10MPa/mm:10MPa/mmMPaMPama1002,1502minmaxminmax)150,100(M285. 02001)270, 0(), 0(1AKKAN)800, 0(), 0(),210,420()2,2(00CCDKKKDSNN653. 1OMMOS643. 11amN

6、KKS解： 作出零件的極限應力圖作出零件的極限應力圖ADGC、零件工作應力點、零件工作應力點M，得到極限應力點，得到極限應力點M解析法得：解析法得：圖解法得：機械設計典型習題機械設計典型習題例題1-1例例1：已知：圖示支承尺寸及載荷，支座與墻面的摩擦系數(shù)：已知：圖示支承尺寸及載荷，支座與墻面的摩擦系數(shù) f = 0.5 ,8 . 0mbmCCC P=2MP，螺栓采用強度級別為，螺栓采用強度級別為4.6級的級的Q235鋼，鋼，Ks =1.2，試設計此螺栓連接。，試設計此螺栓連接。解解：螺栓受力分析螺栓受力分析將將Q力向接合面形心力向接合面形心O 簡化簡化QxQyM軸向力軸向力Qx=Qcos45=6

7、010N橫向力橫向力Qy=Qsin45=6010N傾覆力矩傾覆力矩M=LQy=300520Nmm單個螺栓的軸向工作載荷分析單個螺栓的軸向工作載荷分析(最上部螺栓的工作載荷最大為最上部螺栓的工作載荷最大為Fmax)在在Qx作用下每個螺栓的軸向載荷為作用下每個螺栓的軸向載荷為：NZQFxQx150346010在在M作用下最上部螺作用下最上部螺栓的軸向載荷為：栓的軸向載荷為：NrMLMLFziiM2504212maxmaxNFFFMQX4007maxmax該螺栓組連接受橫向力該螺栓組連接受橫向力QQY Y、軸向力、軸向力QQx x和傾覆力矩和傾覆力矩MM三種載荷的共同作用。三種載荷的共同作用。機械設

8、計典型習題機械設計典型習題例題1-2例例1：已知：圖示支承尺寸及載荷，支座與墻面的摩擦系數(shù)：已知：圖示支承尺寸及載荷，支座與墻面的摩擦系數(shù) f = 0.5 ,8 . 0mbmCCC P=2MP，螺栓采用強度級別為，螺栓采用強度級別為4.6級的級的Q235鋼，鋼，Ks =1.2，試設計此螺栓連接，試設計此螺栓連接。解解：失效形式分析失效形式分析在在Qx、M的作用下，接合面的作用下，接合面上部離縫，因此要求：上部離縫，因此要求： Pmin0 (不松不松)QxQyM在在F0、Qx、M的作用下，接的作用下，接合面下部壓潰，因此要求：合面下部壓潰，因此要求： Pmax P （不碎）（不碎）在橫向載荷在橫

9、向載荷Qy作用下，托架下滑，因此要求：作用下，托架下滑，因此要求：在在F2 的作用下，螺栓被拉斷或塑性變形，因此要求：的作用下，螺栓被拉斷或塑性變形，因此要求：ysQKZfF1 213 . 14Fd（不斷）（不斷）（不滑）（不滑）F1為僅考慮為僅考慮QX時的殘余預緊力時的殘余預緊力QXmbmFCCCFF01M使底板接合面間的壓力在翻轉軸線上下以同樣大小減小和增加，使底板接合面間的壓力在翻轉軸線上下以同樣大小減小和增加，所以所以M對接合面間的總壓力大小無影響，對接合面間的摩擦力大小無影響。對接合面間的總壓力大小無影響，對接合面間的摩擦力大小無影響。機械設計典型習題機械設計典型習題例題1-3例例1

10、：已知：圖示支承尺寸及載荷，支座與墻面的摩擦系數(shù)：已知：圖示支承尺寸及載荷，支座與墻面的摩擦系數(shù) f = 0.5 ,8 . 0mbmCCC P=2MP，螺栓采用強度級別為，螺栓采用強度級別為4.6級的級的Q235鋼，鋼，Ks =1.2，試設計此螺栓連接。，試設計此螺栓連接。解：解：確定單個螺栓的預緊力確定單個螺栓的預緊力F0按不離縫確定按不離縫確定F0 ， 要求：要求： Pmin0QxQyMWMCCCAZFmbmP1min0)(0WMCCCFCCCFAZmbmQXmbm注意：注意：QXmbmFCCCFF01為僅考慮Qx的殘余預緊力2217671)2(:mmDA結合面面積3333134032:m

11、mDW接合面抗彎截面系數(shù)NZAWMCCCFCCCFmbmQXmbm44080機械設計典型習題機械設計典型習題例題1-4例例1：已知：圖示支承尺寸及載荷，支座與墻面的摩擦系數(shù)：已知：圖示支承尺寸及載荷，支座與墻面的摩擦系數(shù) f = 0.5 ,8 . 0mbmCCC P=2MP，螺栓采用強度級別為，螺栓采用強度級別為4.6級的級的Q235鋼，鋼，Ks =1.2，試設計此螺栓連接。，試設計此螺栓連接。解解：QxQyMNF48080可?。嚎扇。壕C合綜合，NFCCCfZQKFQXmbmys48080按不按不下滑確定下滑確定F0 ，要求：，要求：ysQKZfF1ysQXmbmQKFCCCFfZ)(0按不壓

12、潰確定按不壓潰確定F0 ，要求要求 Pmax PPmbmPWMCCCAZF1maxNFCCCZAWMCCCZAFQxmbmmbmP68320機械設計典型習題機械設計典型習題例例1：已知：圖示支承尺寸及載荷，支座與墻面的摩擦系數(shù)：已知：圖示支承尺寸及載荷，支座與墻面的摩擦系數(shù) f = 0.5 ,8 . 0mbmCCC P=2MP，螺栓采用強度級別為，螺栓采用強度級別為4.6級的級的Q235鋼，鋼，Ks =1.2，試設計此螺栓連接。，試設計此螺栓連接。查手冊，取查手冊，取M10（d=10mm，d1=8.376mm)，F(xiàn)0=4808N。 mmFd62. 73 . 1421 MPSS1605 . 12

13、40控制預緊力，由表控制預緊力，由表5-10，S=1.5，則：，則：螺栓為螺栓為4.6級級Q235鋼，鋼， B=400MP， S=240MP。確定螺栓直徑確定螺栓直徑 213 . 14FdNFCCCFFmbb5609max02NrMZQFFFxMQx40072maxmax 確定螺栓的最大工作載荷確定螺栓的最大工作載荷Fmax和總作用力和總作用力F2解解：機械設計典型習題機械設計典型習題討論：討論：1本題螺栓組連接需要滿足四個條件：本題螺栓組連接需要滿足四個條件：不斷：不斷： mmFd62. 73 . 1421不滑：不滑：ysQKZfF1不松：不松：01minWMCCCAZFmbmP不碎：不碎：

14、PmbmPWMCCCAZF1max機械設計典型習題機械設計典型習題D=150r=60D=150r=60NLMLMLFiziiM17712304300520412maxmaxNrMLMLFziiM2504602300520212maxmaxNrMZQFFFxMQx40072maxmaxNLMZQFFFixMQx32744maxmaxNFCCCFFmbb5609max02NFCCCFFmbb5463max02討論：討論：2機械設計典型習題機械設計典型習題例題2-1已知：已知： =12mm=12mm， 1 1=30mm=30mm，螺栓為，螺栓為Q235Q235鋼鋼4.64.6級，級， =96MP=9

15、6MP，鑄鐵架，鑄鐵架 P1P1=100MP=100MP，鋼板，鋼板 P2P2=320MP=320MP，f f=0.15=0.15，F(xiàn)=12KNF=12KN，L=400mmL=400mm，a=100mma=100mm，Ks=1.2Ks=1.2；試問：；試問：1 1）圖示）圖示A A、B B方案，哪個合理？方案，哪個合理？2 2）取合理方案，用受拉螺栓和受剪螺栓連接，）取合理方案，用受拉螺栓和受剪螺栓連接，哪一種螺栓連接合理？哪一種螺栓連接合理？解：解：將力將力F向形心向形心O簡化簡化F=12KNF=12KNT=FL=4800NmT=FL=4800Nm F F在每個螺栓中心處引起的橫向力為在每個

16、螺栓中心處引起的橫向力為F FF FKNZFFF3 T T在每個螺栓中心處引起的橫向力為在每個螺栓中心處引起的橫向力為F FT TA)NaZTZrTrTrFAZiiTA8487212maxTFNFFFFFTFTFA10818135cos222maxB)NZaTZrTFBTB12000NFFFTFB15000maxBAFFmaxmaxA)A)方案較合理方案較合理 。螺栓組受橫向力螺栓組受橫向力F F和旋轉力矩和旋轉力矩T T的共同作用的共同作用A A方案受力最大的螺栓是方案受力最大的螺栓是1 1和和2 2B B方案受力最大的螺栓是方案受力最大的螺栓是1 1機械設計典型習題機械設計典型習題例題2-

17、2取取A)A)方案計算方案計算采用受拉螺栓采用受拉螺栓FmaxAAsFKfFmax0NfFKFAs86547max0螺栓強度級別為螺栓強度級別為4.64.6， S S=240MP=240MP不控制預緊力，先試算：假設不控制預緊力，先試算：假設d=30mmd=30mm，由表由表5-105-10，S=2.5S=2.5 MPSS965 . 2240 mmFd6 .383 . 1401與假設相差較大，再設假設相差較大，再設d=42mmd=42mm，S=2.3S=2.3 MPSS1043 . 2240 mmFd06.373 . 1401選用選用M42M42的螺栓（的螺栓（d d1 1=37.129mm)

18、=37.129mm)。機械設計典型習題機械設計典型習題例題2-3FmaxA采用受剪螺栓采用受剪螺栓 按剪切強度計算直徑，校核擠壓強度按剪切強度計算直徑，校核擠壓強度 420maxdiFA mmFdA98.114max0取取M12M12的螺栓的螺栓,d,dS S=13mm,l=13mm,l0 0=22=22，l=35180mm(5l=35180mm(5進位）進位）301222l =?取取l=60mmLminLmin=60-22-30=8mm7 .273013108181max1SAPdF1001P10481310818max2LdFSAP3201Pdsdl0ll =65mm，可否？，可否？ 若被

19、連接件均為鑄鐵，若被連接件均為鑄鐵，則上板被壓潰，怎么辦？則上板被壓潰，怎么辦？d機械設計典型習題機械設計典型習題121234O2a2aLF鋼板鑄鐵取M12的螺栓，dS=13mm，l0=22mm，l=35180mm(5進位）取l=60mmh=60-22-30=8mmd301222l =?h7 .273013108182max2SPdF1002P10481310818max1hdFSP3201Pl =65mm，可否？，可否？若被連接件均為鑄鐵，則上板若被連接件均為鑄鐵，則上板被壓潰，怎么辦？被壓潰，怎么辦？Fmax23=1001269 d12機械設計典型習題機械設計典型習題圖示一鋼制底板用兩個普

20、通螺栓固定在鋼制地基上。已知圖示一鋼制底板用兩個普通螺栓固定在鋼制地基上。已知F=4KN,F=4KN,底板與地基之底板與地基之間的摩擦系數(shù)間的摩擦系數(shù) f f =0.3,=0.3,螺栓的相對剛度螺栓的相對剛度C Cb b/(C/(Cb b+C+Cmm)=0.2)=0.2，防滑系數(shù)，防滑系數(shù)K Ks s=1.2=1.2，其，其他尺寸如圖示，螺栓的許用應力他尺寸如圖示，螺栓的許用應力 ，試計算所需用螺栓的小徑，試計算所需用螺栓的小徑 d d1 1。33LLXY底板地基06012120170170AA向向21F地基 aMP160解：1、將F向形心及結合面簡化FXFYNcosFFX2000600Nsi

21、nFFY32000600033/LFLFMYX2、在FX的作用下不滑移XSFKfZF1NfFKFXS4000213、螺栓所受的總拉力F2NFFFY3100040002124、計算螺栓的小徑 mm.F.d7743121機械設計典型習題機械設計典型習題圖示機架圖示機架A A上用兩個普通螺栓固定一杠桿上用兩個普通螺栓固定一杠桿B B。在桿的兩端各作用一垂直力。在桿的兩端各作用一垂直力F FP P，兩，兩者方向相反，在桿的中心作用一垂直力者方向相反，在桿的中心作用一垂直力F FQ Q=2KN, =2KN, 已知杠桿與機架結合面之間的已知杠桿與機架結合面之間的摩擦系數(shù)摩擦系數(shù) f f =0.2,=0.2

22、,防滑系數(shù)防滑系數(shù)Ks=1.2,Ks=1.2,螺栓的相對剛度螺栓的相對剛度C Cb b/(C/(Cb b+C+Cmm)=0.4, )=0.4, 每個螺栓每個螺栓的預緊力的預緊力F F0 0 =9KN=9KN（結合面的抗壓強度足夠），螺栓的許用應力（結合面的抗壓強度足夠），螺栓的許用應力 試求力試求力F FP P和螺栓的小徑和螺栓的小徑 d d1 1。 aMP160TKrfFCCCFSiimbm210)(kNFFQ12PPFFT400)150250(2PF4002 . 150)0.2(50) 16 . 09(NFP350NFFF94004 . 002 mm.F.d86943121解解：TKrfF

23、Sii211QFPF1501505050140ABPF140機械設計典型習題機械設計典型習題二、簡答題二、簡答題1 1、帶傳動一般應放在高速級還是低速級？為什么？、帶傳動一般應放在高速級還是低速級？為什么？2 2、帶傳動的失效形式有哪些？設計準則是什么？、帶傳動的失效形式有哪些？設計準則是什么？3 3、試說明在帶傳動設計中，為何要限制下列參數(shù)？、試說明在帶傳動設計中，為何要限制下列參數(shù)？ 1 1）帶輪基準直徑）帶輪基準直徑d dd1d1dddmindmin 2 2）帶速）帶速5m/sv25m/s 5m/sv25m/s 3 3）小輪包角）小輪包角 1 1 120 4 120 4）張緊力）張緊力F

24、 F0 0 的大小要合適的大小要合適 5 5）帶的根數(shù)）帶的根數(shù)Z810 6Z810 6）傳動比）傳動比i78 i78 機械設計典型習題機械設計典型習題8-39、某減速帶傳動由變速電動機驅動，大帶輪的輸出轉速的變化范圍為5001000r/min。若大帶輪上的負載為恒功率負載，應該按哪一種轉速設計帶傳動？若大帶輪上的負載為恒轉矩負載，應該按哪一種轉速設計帶傳動？為什么？1000FvP 1.P一定，v，F(xiàn)e按轉速500r/min來設計帶傳動。2.T一定，F(xiàn)e一定，v，P按轉速1000r/min來設計帶傳動，可以傳遞較大的功率。按較大的Fe設計時保證不打滑且滿足疲勞壽命，高速運轉時也不會打滑且滿足疲

25、勞壽命。機械設計典型習題機械設計典型習題8-408-40一帶式輸送機裝置如圖。已知小帶輪基準直徑一帶式輸送機裝置如圖。已知小帶輪基準直徑d dd1d1=140mm=140mm，大帶輪基準直，大帶輪基準直徑徑d dd2d2=400mm=400mm，鼓輪直徑，鼓輪直徑D=250mmD=250mm，為了提高生產率，擬在輸送機載荷不變，為了提高生產率，擬在輸送機載荷不變（即拉力（即拉力F F不變）的條件下，將輸送帶的速度不變）的條件下，將輸送帶的速度v v提高，設電動機的功率和減速器的提高，設電動機的功率和減速器的強度足夠，且更換大小帶輪后引起中心距的變化對傳遞功率的影響可忽略不計，強度足夠，且更換大

26、小帶輪后引起中心距的變化對傳遞功率的影響可忽略不計，為了實現(xiàn)這一增速要求，試分析采用下列哪種方案更為合理，為什么？為了實現(xiàn)這一增速要求，試分析采用下列哪種方案更為合理，為什么？1 1、將、將d dd2d2減小到減小到280mm280mm；2 2、將、將d dd1d1增大到增大到200mm200mm；3 3、將鼓輪直徑、將鼓輪直徑DD增大到增大到355mm355mm。輸送帶FDdd2dd1減速器vV帶傳動電動機解1、輸出功率P P出= =FvFvv，F(xiàn)不變，則 P出輸入功率P入 =Fevv而10006011dvdnv不變Fe可能引起打滑或疲勞壽命降低。減小dd2不可行。機械設計典型習題機械設計典

27、型習題1 1、將、將d dd2d2減小到減小到280mm280mm；2 2、將、將d dd1d1增大到增大到200mm200mm；3 3、將鼓輪直徑、將鼓輪直徑DD增大到增大到355mm355mm。解輸入功率P入 =Fevv10006011dvdnv增大dd1可行。2、 dd1 ，且dd1 ，1 ，K dd1 ， b1 P0 雖dd1 ，i= dd2 / dd1 ， P0 但LcaKKPPPz)(00基本不變基本不變FDdd2dd1減速器vV帶傳動電動機機械設計典型習題機械設計典型習題FDdd2dd1減速器減速器vV V帶傳動帶傳動電動機電動機解3、將鼓輪直徑D增大到355mm。v，F(xiàn)不變，則

28、 P出輸入功率P P入 =F Fev vv10006011dvdnv而不變Fe可能引起打滑或疲勞壽命降低。可能引起打滑或疲勞壽命降低。增大鼓輪直徑增大鼓輪直徑DD不可行。不可行。機械設計典型習題機械設計典型習題FDdd2dd1減速器減速器vV V帶傳動帶傳動電動機電動機解：解：原原V V帶傳動比：帶傳動比：857. 21404001212ddddi方案方案1 1、2 2的的V V帶傳動比：帶傳動比：22004001402801212ddddi原運輸帶速度：原運輸帶速度：,60000Dnvy 現(xiàn)運輸帶速度：現(xiàn)運輸帶速度：,60000Dnvy原運輸帶鼓輪轉速：原運輸帶鼓輪轉速：減電減電iniinn

29、y857. 212 現(xiàn)運輸帶鼓輪轉速：現(xiàn)運輸帶鼓輪轉速：減電減電iniinny212 ，1 1、將、將d dd2d2減小到減小到280mm280mm；2 2、將、將d dd1d1增大到增大到200mm200mm；3 3、將鼓輪直徑、將鼓輪直徑D D增大到增大到 355mm355mm。機械設計典型習題機械設計典型習題方案方案1 1、2 2運輸帶速度提高：運輸帶速度提高：%9 .42) 12857. 2(857. 21857. 2121yyynnnvvv 同理方案同理方案3 3運輸帶速度提高：運輸帶速度提高：%42250250355DDDvvv三種方案都能使運輸帶速度提高三種方案都能使運輸帶速度提

30、高42%42%左右，但只有方案左右，但只有方案2 2是合是合理方案，方案理方案，方案1 1、3 3都不能采用。都不能采用。原因是：原因是：F=CF=C，VV（42%42%），），輸出功率輸出功率P P2 2（42%42%）輸入功率輸入功率: P: P1 1=F=Fe eV VV V 也必須增加也必須增加42%42%左右左右. .F Fe eVV帶傳動的有效拉力，帶傳動的有效拉力，V VV VVV帶傳動的線速度。帶傳動的線速度。方案方案2 2是增大小輪直徑是增大小輪直徑d dd1d1=200=200，60000,6000011dVdVdnVdnV電電現(xiàn)原原機械設計典型習題機械設計典型習題輸入功率

31、輸入功率P P1 1=F=Fe eV VV V，V V帶傳動的有效拉力帶傳動的有效拉力F Fe e基本不變，不會基本不變，不會出現(xiàn)打滑和疲勞破壞現(xiàn)象。出現(xiàn)打滑和疲勞破壞現(xiàn)象。VV帶傳動的線速度增加帶傳動的線速度增加%9 .42140140200111dddVVVdddVVV方案方案1 1不能采用的原因是不能采用的原因是V V帶傳動的帶速沒有提高：帶傳動的帶速沒有提高：600001dVdnV電輸入功率輸入功率P P1 1 =F =Fe eV V，V V帶傳動的有效拉力帶傳動的有效拉力F Fe e提高提高42%42%左右，左右，V V帶傳動可能出現(xiàn)打滑和疲勞破壞。帶傳動可能出現(xiàn)打滑和疲勞破壞。不變

32、，不變，方案方案3 3不能采用的原因同上。不能采用的原因同上。此題的答案告訴我們：用提高帶速的辦法提高此題的答案告訴我們：用提高帶速的辦法提高V V帶傳動的功率是帶傳動的功率是可行的，帶傳動更適宜在高速下工作。可行的，帶傳動更適宜在高速下工作。機械設計典型習題機械設計典型習題9-289-28有一鏈傳動，小鏈輪主動，轉速有一鏈傳動，小鏈輪主動，轉速n n1 1=900=900，齒數(shù)，齒數(shù)z z1 1=25=25，z z2 2=75=75?，F(xiàn)因工作需要，擬將大鏈輪的轉速降低到現(xiàn)因工作需要，擬將大鏈輪的轉速降低到n n2 2250 r/min250 r/min，鏈條長度，鏈條長度不變，問：不變，問：

33、1.1.若從動輪齒數(shù)不變，應將主動輪齒數(shù)減小到多少？此時鏈條所能若從動輪齒數(shù)不變，應將主動輪齒數(shù)減小到多少？此時鏈條所能傳遞的功率有何變化？傳遞的功率有何變化？2.2.若主動輪齒數(shù)不變，應將從動輪齒數(shù)增加到多少？此時鏈條所能若主動輪齒數(shù)不變，應將從動輪齒數(shù)增加到多少？此時鏈條所能傳遞的功率有何變化？傳遞的功率有何變化？答：從動輪齒數(shù)不變，主動小鏈輪齒數(shù)答：從動輪齒數(shù)不變，主動小鏈輪齒數(shù)z1= z2/i12= z2n2/n1=75250/900=20.8 取取z1=21,主動小鏈輪齒數(shù)由主動小鏈輪齒數(shù)由25降到降到21，所用鏈條不變，所用鏈條不變，z1d1、轉速轉速n1=900不變，不變，鏈速鏈

34、速v、有效拉力有效拉力Fe，疲勞壽命不變時，鏈條所能傳遞的功率下降。，疲勞壽命不變時，鏈條所能傳遞的功率下降。答：主動小鏈輪齒數(shù)不變，從動輪齒數(shù)答：主動小鏈輪齒數(shù)不變，從動輪齒數(shù) z2= z1i12= z1n1/n2=25900/250=90 取取z2=90從動大鏈輪齒數(shù)由從動大鏈輪齒數(shù)由75升到升到90，而其它參數(shù)不變，鏈速而其它參數(shù)不變，鏈速v不變，有效拉力不變，有效拉力Fe不變，鏈條所能傳遞的不變，鏈條所能傳遞的功率不變。功率不變。機械設計典型習題機械設計典型習題齒輪強度比較方法齒輪強度比較方法1 1、接觸強度相等的條件：、接觸強度相等的條件：2211HHHHHHH21 21HH等接觸強

35、度條件為：等接觸強度條件為：2 2、彎曲強度相等的條件：、彎曲強度相等的條件：2211FFFF21FFsaFaFYYmbdKT112111112saFaFYYmbdKT221122saFaFYYmbdKT等彎曲強度條件為：等彎曲強度條件為：222111saFaFsaFaFYYYYSaFatFYYbmKF機械設計典型習題機械設計典型習題 一、一、 甲乙兩人分別設計閉式軟齒面直齒圓柱齒輪減速器，其工甲乙兩人分別設計閉式軟齒面直齒圓柱齒輪減速器，其工作條件、材料、硬度、齒寬等均相同，甲的參數(shù)為：作條件、材料、硬度、齒寬等均相同，甲的參數(shù)為：m=3mm，z1=20，z2=80，乙的參數(shù)為：，乙的參數(shù)為

36、：m =2.5mm ，z 1=24，z 2=96，現(xiàn)經(jīng)校，現(xiàn)經(jīng)校核，乙方案完全符合強度要求，試問：核，乙方案完全符合強度要求，試問：1、甲方案是否可用？為什么？、甲方案是否可用？為什么？2、相對來說，哪個方案更合理？為什么？、相對來說，哪個方案更合理？為什么？解解1、mmzzma150)(2/21甲接觸強度相同。接觸強度相同。而mm，甲的彎曲強度大于乙。甲的彎曲強度大于乙。 甲方案可用。甲方案可用。2、乙方案更合理。、乙方案更合理。d不變，不變，m z運動平穩(wěn)性saFaFYYmbdKT11244. 1334. 41111saFaFYYm甲68. 15 . 2187. 41111saFaFYYm

37、乙mmzzma150)(2/21乙乙甲乙甲，bbaa機械設計典型習題機械設計典型習題 二、有兩對閉式軟齒面直齒圓柱齒輪傳動，二、有兩對閉式軟齒面直齒圓柱齒輪傳動，z1=20，z2=40，m=2 ，z1 =20，z2 =60，m =3，齒輪制造精度、載荷、材料、熱處，齒輪制造精度、載荷、材料、熱處理均相同，忽略載荷系數(shù)理均相同，忽略載荷系數(shù)K及及 的影響，試問：的影響，試問：1、若第一對齒輪的齒寬、若第一對齒輪的齒寬b=36mm，則第二對齒輪的齒寬，則第二對齒輪的齒寬b =？時？時這兩對齒輪的齒面接觸疲勞強度才相等；這兩對齒輪的齒面接觸疲勞強度才相等；2、判斷哪個齒輪的彎曲疲勞強度最弱？、判斷哪

38、個齒輪的彎曲疲勞強度最弱？解1、由于四個齒輪材料、精度等均相同，則許用接觸應力、由于四個齒輪材料、精度等均相同，則許用接觸應力 H均相同。均相同。 要使齒面接觸強度相等，應使其計算應力相等，即：要使齒面接觸強度相等，應使其計算應力相等，即：HHEHtHZZuubdKF11uubdH1121uudbH1121mmbuuuuddb2 .14362/33/460401122121 EHZZuubdKT12211機械設計典型習題機械設計典型習題解2、由于四個齒輪材料、精度、載荷等均相同，則許用彎曲、由于四個齒輪材料、精度、載荷等均相同，則許用彎曲應力應力 F均相同。均相同。11111saFaFYYmb

39、d要判斷哪個齒輪彎曲強度最弱，要看計算應力，且一對齒輪中要判斷哪個齒輪彎曲強度最弱，要看計算應力，且一對齒輪中小齒輪的彎曲應力較大，因此，需比較小齒輪的彎曲應力較大，因此，需比較 F1和和 F1 。saFatFYYbmKFsaFaYYmbdKT112111128801236401saFasaFaYYYY11111saFaFYYmdb1111255613602 .141saFasaFaYYYY而z1=z111FaFaYY11sasaYY11FF齒輪齒輪z1 的彎曲疲勞強度最弱。的彎曲疲勞強度最弱。機械設計典型習題機械設計典型習題uubdKTZEH125 . 2211三、有一對閉式鋼制齒輪傳動，已

40、知三、有一對閉式鋼制齒輪傳動，已知T T1 1=120=12010103 3Nmm, Nmm, 彈性系彈性系數(shù)數(shù)Z ZE E=189.8MPa=189.8MPa1/21/2，載荷系數(shù)，載荷系數(shù)K=1.2;K=1.2;其他參數(shù)如下表：其他參數(shù)如下表：齒輪齒輪編號編號齒數(shù)齒數(shù)模數(shù)模數(shù)(mm) 齒寬齒寬(mm)齒形齒形系數(shù)系數(shù) 應力修應力修正系數(shù)正系數(shù)許用接觸許用接觸應力應力（N/mm2）許用彎曲許用彎曲應力應力（N/mm2）1Z1=204b1=85YFa1=2.8Ysa1=1.55H1=550F1=4202Z2=40b2=80YFa2=2.4Ysa2=1.67H2=450F2=3801.1.試分析

41、該對齒輪傳動，哪個齒輪的接觸疲勞強度較低？哪個齒輪試分析該對齒輪傳動，哪個齒輪的接觸疲勞強度較低？哪個齒輪的彎曲疲勞強度較低？為什么？的彎曲疲勞強度較低？為什么？2.2.預測當出現(xiàn)失效時，將是齒面疲勞點蝕還是齒根疲勞折斷？預測當出現(xiàn)失效時，將是齒面疲勞點蝕還是齒根疲勞折斷？為什么？為什么？saFaFYYbmdKT112提示：提示：機械設計典型習題機械設計典型習題解：1.HHHHHHH2121，大輪大輪2 2的接觸強度低；的接觸強度低； 81.9467. 14 . 238077.9655. 18 . 2420222111SaFFSaFFYYYY大輪大輪2 2的彎曲強度低。的彎曲強度低。9 .43

42、521280801200002 . 128 .1895 . 222HH，接觸強度滿足；接觸強度滿足； 8 .4855. 18 . 2804801200002 . 1211FF09.4567. 14 . 2804801200002 . 1222FF，彎曲強度滿足；彎曲強度滿足；1122203. 19 .435450FFFFHH當發(fā)生失效時首先當發(fā)生失效時首先將是接觸疲勞點蝕。將是接觸疲勞點蝕。2.機械設計典型習題機械設計典型習題FKFbmY YtSaFauubdKFZZ11tHEH四、一對標準直齒圓柱齒輪傳動，已知齒數(shù)四、一對標準直齒圓柱齒輪傳動，已知齒數(shù)z z1 12020，z z2 2404

43、0；模數(shù)模數(shù)m=2mmm=2mm；齒寬；齒寬b b1 1=45mm, b=45mm, b2 2=40mm=40mm；齒根應力修正系數(shù)；齒根應力修正系數(shù)Y YSaSa1 1=1.55=1.55，Y YSa2Sa2=1.67=1.67；齒形系數(shù)；齒形系數(shù)Y YFa1Fa1=2.80=2.80，Y YFa2Fa2=2.4=2.40 0；區(qū)域；區(qū)域系數(shù)系數(shù)Z ZHH=2.5=2.5，彈性系數(shù)，彈性系數(shù)Z ZE E=189.8(MPa)=189.8(MPa)1/21/2，功率功率P=5.5KWP=5.5KW，轉速，轉速n n1 1=1450r/min=1450r/min。求：。求： F1F1/ / F2

44、F2和和 H1H1/ / H2H2。注：注：tF1Sa1 Fa1KFY YbmtF2Sa2Fa2KFY YbmFa1 Sa1F1F2Fa2 Sa22.8 1.551.0832.4 1.67Y YY Y解：HHH21H1H21機械設計典型習題機械設計典型習題五、設計一直齒圓柱齒輪傳動，原用材料的許用接觸應力為五、設計一直齒圓柱齒輪傳動，原用材料的許用接觸應力為HH 1 1=700MPa=700MPa， H H 2 2=600MPa=600MPa，求得中心距，求得中心距a=100mma=100mm；現(xiàn)改；現(xiàn)改用用H H 1 1=600MPa=600MPa， H H 2 2=400MPa=400MP

45、a的材料，若齒寬和其他條件不的材料，若齒寬和其他條件不變，為保證接觸疲勞強度不變，試計算改用材料后的中心距。變，為保證接觸疲勞強度不變，試計算改用材料后的中心距。解：解： 因前后接觸疲勞強度不變，所以有：因前后接觸疲勞強度不變，所以有：HHHH22而而EHHZZuubdKT12211EHHZZuudbKT12211代入，有：代入，有：121211ddHH2211HHdd而而) 1(21uda) 1(21udammaaHH15040060010022機械設計典型習題機械設計典型習題 方向：左、右旋方向：左、右旋轉動方向轉動方向Fa取決于取決于改變任一項，改變任一項，F(xiàn) Fa a方向改變。方向改變

46、。舉例：舉例：右旋右旋左旋左旋n1n2n1n2右旋右旋左旋左旋Ft2Ft1Fr1Fr2Fr2Fr1Ft2Ft1Fa1Fa2Fa1Fa2旋向？旋向？一對斜齒輪：一對斜齒輪： 1 1=-=-2 2旋向相反旋向相反旋向判定旋向判定：沿軸線方向站立，可見側輪齒左邊高即為左旋，沿軸線方向站立，可見側輪齒左邊高即為左旋，右邊高即為右旋。右邊高即為右旋。機械設計典型習題機械設計典型習題 試合理確定圖示兩級斜齒圓柱齒輪減速器各斜齒輪的螺旋試合理確定圖示兩級斜齒圓柱齒輪減速器各斜齒輪的螺旋線方向，并畫出各對齒輪的受力，電動機轉向如圖。線方向，并畫出各對齒輪的受力，電動機轉向如圖。n電123456 你認為在傳動方

47、你認為在傳動方案的設計中，是否有案的設計中，是否有不合理的地方？應如不合理的地方？應如何修改？何修改？Fa5Fa6Fa4Fa3Fa2Fa1Ft5Ft6Ft4Ft3Ft2Ft1 徑向力：略機械設計典型習題機械設計典型習題例、標出各圖中未注明的蝸桿或蝸輪的轉動方向，繪出蝸桿和例、標出各圖中未注明的蝸桿或蝸輪的轉動方向，繪出蝸桿和蝸輪在嚙合點處的各分力的方向（均為蝸桿主動）。蝸輪在嚙合點處的各分力的方向（均為蝸桿主動）。n112n112n221n1122n2Ft2Fa1Ft1Fa2Ft1Fa2n2Ft2Fa1n1Ft2Fa1Ft1Fa2Fa2F a2Ft1Fa1Ft2F t2n2n2Fa1Ft1機械

48、設計典型習題機械設計典型習題n112n2Ft2Fa1Ft1Fa2n112Ft1Fa2n2Ft2Fa1n221n1Ft2Fa1Ft1Fa2n1122Fa2F a2Ft1Fa1Ft2F t2n2n2Fa1Ft1機械設計典型習題機械設計典型習題傳動系統(tǒng)如圖，已知輪傳動系統(tǒng)如圖，已知輪4為輸出輪，轉向如圖，試：為輸出輪，轉向如圖，試：1、合理確定蝸桿、蝸輪的旋向；、合理確定蝸桿、蝸輪的旋向；2、標出各輪受力方向。、標出各輪受力方向。1234n4n3n2Fa4Fa3Fa2Ft1n1Fa1Ft2Ft3Ft4機械設計典型習題機械設計典型習題圖示為一起重裝置，欲使重物上升，試在圖上畫出：圖示為一起重裝置，欲使

49、重物上升，試在圖上畫出：1、電機轉向、電機轉向n1 ； 2、斜齒輪、斜齒輪2的旋向；的旋向； 3、嚙合點受力方向。、嚙合點受力方向。n2n3Fa2Fa3n4Ft3Ft2Ft3Fa4433221電機n3n2n1Fa2Fa1Fa3Ft4Ft2Ft1機械設計典型習題機械設計典型習題例題1dF2dF1) Fae=FA2-FA1=8000-3000=5000NFd1+Fae=9000Fd2=6500N 2 2被被“壓緊壓緊”， 1 1被被“放松放松”Fa2=Fae+Fd1=9000NFa1=Fd1=4000N2) Fae=FA2-FA1=5000-3000=2000N 1 1被被“壓緊壓緊”， 2 2被

50、被“放松放松”Fa1=Fd2-Fae=6500-2000=4500NFa2=Fd2=6500N121AF2AF試分析圖示軸系兩圓錐滾子軸承所試分析圖示軸系兩圓錐滾子軸承所受的軸向力，已知：受的軸向力，已知：Fd1=4000N，F(xiàn)d2=6500N，F(xiàn) FA1A1=3000N=3000N，F(xiàn)A2=8000、5000、5500N、3000N。解解:aeF機械設計典型習題機械設計典型習題注意：當軸上零件軸向力的合力注意：當軸上零件軸向力的合力F Faeae=0=0時，兩軸承的軸向力相等時，兩軸承的軸向力相等且等于兩派生軸向力中的大值。且等于兩派生軸向力中的大值。4) Fae=FA2-FA1=3000-

51、3000=0，F(xiàn)a1=Fd1+Fd1=Fa2=Fd2=max(Fd1、Fd2)= Fd2=6500N注意：當軸上注意：當軸上F Fd1d1、F Fd2d2與與F Faeae相平衡時，兩軸承的軸向力等于各自的相平衡時，兩軸承的軸向力等于各自的派生軸向力。派生軸向力。3) Fae=FA2-FA1=5500-3000=2500N ，F(xiàn)d1+Fae=6500N=Fd2=6500N， Fd1、Fd2與與Fae相平衡相平衡Fa1=Fd1=4000NFa2=Fd2=6500N1dF2dF1AF2AFaeF12分析圖示軸系兩圓錐滾子軸承所受的分析圖示軸系兩圓錐滾子軸承所受的軸向力，已知：軸向力，已知： Fd1

52、=4000N，F(xiàn)d2=6500N，F(xiàn) FA1A1=3000N=3000N，F(xiàn)A2=8000、5000、5500N、3000N。1dF211dddFFF機械設計典型習題機械設計典型習題例題1dF2dFaeF1) Fae=FA2-FA1=8000-3000=5000NFd1+Fae=9000Fd2=6500N 2被被“壓緊壓緊”Fa2=Fae+Fd1=9000NFa1=Fd1=4000N2) Fae=FA2-FA1=5000-3000=2000NFd1+Fae=6000Nee時時, ,X=0.41,Y=0.87X=0.41,Y=0.87; ;F Fa a/F/Fr ree時，時，X X=1=1，Y

53、 Y=0=0，內部軸向力，內部軸向力F Fd d=0.7F=0.7Fr r，基本額定動載荷，基本額定動載荷C Cr r=19.2=19.2 kN kN) )。機械設計典型習題機械設計典型習題N 07010007 . 07 . 0r1d1FFN 014020007 . 07 . 0r2d2FFN 0012500700A2d1 FFN 0120240010001400A1d2 FFN 00195002400A2A1d2a1FFFFN 0014d2a2 FFeFF9 . 110001900r1a141. 01X87. 01Y2475.6N)190087. 0100041. 0(2 . 1)(a11r

54、11p1FYFXfPeFF7 . 020001400r2a241. 02XY2087 .N .62445)140087. 0200041. 0(2 . 1)(a22r22p2FYFXfP21PP 099h8)6 .2475102 .19(9606010)(601033616h10PCfnLt解：解：按按P1計算軸承壽命計算軸承壽命軸有右移的趨勢，軸承軸有右移的趨勢，軸承1 1被壓緊，軸承被壓緊，軸承2 2被放松被放松機械設計典型習題機械設計典型習題2. 2. 圖示蝸桿軸上安裝一對圖示蝸桿軸上安裝一對3020830208型圓錐滾子軸承，根據(jù)蝸桿軸上的型圓錐滾子軸承，根據(jù)蝸桿軸上的受力，求得兩支承

55、的徑向反力為左軸承受力，求得兩支承的徑向反力為左軸承1 1F Fr1r1=2600N=2600N，右軸承，右軸承2 2F Fr2r2=2000 N=2000 N，蝸桿轉速，蝸桿轉速n n1 1=960r/min=960r/min，蝸桿上的軸向力，蝸桿上的軸向力F FA A1000N1000N。載荷系數(shù)。載荷系數(shù)f fP P=1.1=1.1，溫度系數(shù)，溫度系數(shù)f ft t=1.0,=1.0,要求：要求：(1) (1) 計算軸承的壽命計算軸承的壽命L Lh h ；(2)(2)說明該軸承壽命達到說明該軸承壽命達到L Lh h時是否損壞？時是否損壞？( (注：注：3020830208型軸承的基本額定動

56、載荷型軸承的基本額定動載荷C Cr r34000N34000N，e e=0.38=0.38，Y Y=1.6=1.6，F(xiàn) Fa a/F/Fr ree時，時，X=0.4X=0.4，Y=1.6Y=1.6；F Fa a/F/Fr ree時，時，X X=1=1，Y Y=0=0，內部軸向力內部軸向力 ）)2/( YFFrd機械設計典型習題機械設計典型習題N 5 .8126 . 1226002r1d1YFFN 5622r2d2YFFd1Ad2N 51621000625FFFN 562d2a2 FFN 2516Ad2a1FFFFFea1r1162526000625038.X104 .Y116 .N 4400)

57、16256 . 126004 . 0(1 . 1)(a11r11p1FYFXfPFFea2r262520000313038.X21Y20N 022020001 . 1r2p2FfPPP12解：（解：（1） 軸承軸承1“壓緊壓緊”，軸承，軸承2“放松放松” 按按P1計算軸承壽命計算軸承壽命(2) 該軸承壽命達到該軸承壽命達到Lh=21691h時損壞的概率是時損壞的概率是10%（或可靠度是（或可靠度是90%）。）。h21691)40041034(9606010)(60103103616h10PCfnLt機械設計典型習題機械設計典型習題eFa/FreFa/FreFd0.36X=1，Y=0X=0.45

58、，Y=1.480.4Fr3 3軸系由一對深溝球軸承軸系由一對深溝球軸承62086208支承，軸上受徑向力支承，軸上受徑向力F FR R5000 N5000 N，現(xiàn)若改用一對角接觸球軸承現(xiàn)若改用一對角接觸球軸承7208C7208C支承，如圖所示，壽命有什么變支承，如圖所示，壽命有什么變化？用角接觸球軸承與深溝球軸承的壽命比表達，載荷系數(shù)化？用角接觸球軸承與深溝球軸承的壽命比表達，載荷系數(shù)f fp p=1.2=1.2。62086208軸承軸承C Cr=25600Nr=25600N，7208C7208C軸承軸承C Cr=30600Nr=30600N，其余，其余參數(shù)見下表。參數(shù)見下表。機械設計典型習題

59、機械設計典型習題FFr1R1502503000 NN 2000r1Rr2FFFN 003630002 . 1r1p11FfPP11. 7360025600)(16670hPCPCnLN 01204 . 0r1d1FFN 0804 . 0r2d2FF解：深溝球軸承：解：深溝球軸承：改用角接觸球軸承：改用角接觸球軸承：N 0012d1a2a1FFFFFeFFea1r1a2r20406.，48. 145. 0YX，F(xiàn)FFFa1a2r1r2， ，應按應按1軸承計算軸承計算12機械設計典型習題機械設計典型習題157. 8375130600)(PC角接觸球軸承 壽命比：壽命比：LLCPCPhh()()(.).8157711151