機(jī)械設(shè)計練習(xí)題及解答

1、第七章“、設(shè)計一鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)中的滾子鏈傳動。已知電動機(jī)輸入的功率P 7.5kW,轉(zhuǎn)速n1=720 r/min ,要求傳動比i=3 ,中心距不大于 650mm，傳動水平布置，載荷平穩(wěn)。解：(1)選擇鏈輪齒數(shù)z1 / z2根據(jù)傳動比i=3，估計鏈速為 v 38m/s ,選取小鏈輪齒數(shù)乙=21 ,大鏈輪齒數(shù)z2i乙 3 21 63 120,合適。(2)確定計算功率Pc根據(jù)已知載荷平穩(wěn)，機(jī)拖動，查表得KA =，計算功率為PC KAP 7.5kW(3)、確定中心距a0及鏈節(jié)數(shù)Lp初定中心距 a0=3050p,取a0=30p。由式得：,2 a0乙 z2 p z2 ZiL p=p p 2 a02取 Lp=10

2、4。(4) 確定鏈條型號和節(jié)距 p首先確定系數(shù)K z, K l, K p。根據(jù)鏈速估計鏈傳動可能產(chǎn)生鏈板疲勞破壞，查得小鏈輪齒數(shù)系數(shù)K z =,Kl=。考慮到傳遞功率不大，故選擇單排鏈，查的Kp=。所需傳遞的額定功率為PoPcKzKlKp由表選擇滾子鏈型號為 10A,鏈節(jié)距P=o由圖證實工作點落在曲線頂點左側(cè)，確系鏈板疲勞，前面假 設(shè)成立。(5) 驗算鏈速。ZiPI60 10004m s鏈速在估計范圍內(nèi)。(6)鏈長:確定鏈長L和中心距中心距Lp p1000,4Z2L p_p2,Z1Z2L pzp2228 Z2乙2a <650mm ,符合要求。(7)確定作用在軸上的力。工作拉力由于工作平穩(wěn)

3、,Fq1000P1875N v取壓軸力系數(shù)為，則壓軸力為1.2F 2250N(8) 選擇潤滑方式根據(jù)鏈速v=4m/s,節(jié)距p=,選擇油浴或飛濺潤滑方法。設(shè)計結(jié)果：滾子鏈型號10A-1104 (GB/T1243-1997 ),鏈輪齒數(shù) 乙21 , Z2=63,中心距a 480.39mm,壓軸力Fq=2250N。某鏈傳動傳遞的功率 P1kW ,主動鏈輪轉(zhuǎn)速ni48r min ,從動鏈輪轉(zhuǎn)速平穩(wěn)，定期人工潤滑，試設(shè)計此鏈傳動。解：(1)選擇鏈輪齒數(shù)n2 14 r/ min ,載荷取小鏈輪齒數(shù)二乙19 ,大鏈輪的齒數(shù)Z2iz1ni48乙 19 6514(2)確定計算功率由表查得Ka 1.0,由圖查得K

4、z 1.52,單排鏈,則計算功率為KaKzP 1.0 1.52 1 1.52kW(3)選擇鏈條型號和節(jié)距根據(jù)Pca 1.52kW及n1 48 r/min ,查圖得，可選16A,查表，鏈條節(jié)距p 25.4mm(4)計算鏈節(jié)數(shù)和中心距初選中心距a0 (3050) p (3050) 25.4 7621270mm 。取a0 900mm ,相應(yīng)的鏈長節(jié)數(shù)為L p00 a0Zi2 -p c 900 2 25.42Z2Z2 ZiP二""2 a7219 6565 192225.4900114.3取鏈長節(jié)數(shù)Lp 114節(jié)。查表得中心距計算系數(shù)f10.24457 ,則鏈傳動的最大中心距為afp

5、2LpZ1Z20.24457 25.4 2 114 19 65895mm(5)計算鏈速v,確定潤滑方式48 1925.4v 60 100060 10000.386 m s由v 0.386 m/s和鏈號16A,查圖9-14可知應(yīng)采用定期人工潤滑。(6)計算壓軸力Fpp1有效圓周力為Fe 1000- 10002591Nv0.386鏈輪水平布置時的壓軸力系數(shù)Kfp 1.15,則壓軸力為Fp KFpFe 1.15 2591 2980N第八章三、 某機(jī)械裝置中的減速器，采用的是一級直齒輪圓柱齒輪傳動。已知小齒輪轉(zhuǎn)速為n1=650 r/min，傳遞功率為P 5kW,傳動比為i=4。減速器工作是，載荷為中等

6、沖擊，使用壽命10年，單班制。試設(shè)計該齒輪傳動。解：(1)選擇材料與精度等級。選擇齒輪的材料和熱處理為：小齒輪 40號鋼，調(diào)質(zhì)熱處理。硬度為217255HBS;大齒輪45鋼，正火處理，硬度為 162217HBS。查表得：選擇 8級精度。(2)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計。計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩為：6 P 65T = =?n1650載荷系數(shù)K,查表得，K=齒輪z和齒寬系數(shù)d :取乙=28,則Z2=4Z1=4 28=112,因單級齒輪傳動為對稱布置，而齒輪齒面為軟齒面，取d=i。許用接觸應(yīng)力h。查表得：Hiimi=570MPa ,H lim 2=530MPa。查表得，Sh=1N 1=60 njL h =6

7、0650 i (10 52 40) = 8Ni i =8 4=查圖得,Zni 1.01,Zn2 1.08。可得:Z Ni H limlH i=s-1.01 570Z N 2 H lim 2H 2=SH-1.08 530查表得,Ze = ,所以diKTi(u 1) 3.52Ze取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=。(3)di主要尺寸的計算。mz12.5 2870 mmd2mz22.5 112280 mmb2 =d d11 70=70mmbib25 mm=75mmim z1z221一 (70+280)=2(4)按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核。由表查的齒形系數(shù):Yfi2.58,YF22.175查的應(yīng)力修正系數(shù):Ysi1.61 ,

8、Ys2i.8i許用彎曲應(yīng)力 F查表得:Fimi=220MPa,Fiim2=i80MPa由式:查表得:Sf1.3Yn1Yn21F112KYfbm z1Ys=<1=169MPa/ F2齒根彎曲強(qiáng)度校核合格。（5）驗算圓周速度。d1n1v 60 1000Yf2 Ys2F1=<Yfi Ysif 2 =138MPa70 65060 10002.38 m s選8級精度是合適的。四、某齒輪的斜齒輪圓柱齒輪傳動，已知n1 750 r/min ,兩齒輪的齒數(shù)為Zi 24, Z2 108, 0 9 22',mn 6mm, b 160mm , 8 級精度，小齒輪材料為 38SiMnMo (調(diào)質(zhì)）

9、，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），壽命20年（設(shè)每年300工作日），每日兩班制，小齒輪相對其軸 的支承為對稱布置，試計算該齒輪傳動所能傳遞的功率。解：（1）齒輪材料硬度查表10-1,根據(jù)小齒輪材料為 38SiMnMo （調(diào)質(zhì)），小齒輪硬度217269HBS,大齒輪材料為45 鋼（調(diào)質(zhì)），大齒輪硬度 217255 HBS （2）按齒面接觸疲勞硬度計算和主要尺寸的計算。(Dd e d； U2K u 1ZhZ計算小齒輪的分度圓直徑d1 皿 4145.95mmcos B cos9 22'計算齒寬系數(shù)b d1160145.951.0961/由表查得材料的彈性影響系數(shù)Ze 189.8MPa2,由圖10

10、-30選取區(qū)域系數(shù) Zh 2.47由圖按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限0H 1ml 730MPa ；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限中 lim 2550MPa 。齒數(shù)比 uz2 "8 4.5乙 24計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N160nl jLh 60 750 1 300 20 2 5.4 108N25.4 1084.51.2 108由圖取接觸疲勞壽命系數(shù)1K HN11.04,Khn2 1.1計算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1% ,安全系數(shù)S 1K HN1 為 lim 11.04 730759.2MPa由圖查得SKHN 2 0Hlim 211.1 550605MPa- 0.75金0.88，則計算齒

11、輪的圓周速度dm 3.14 145.95 750v 60 100060 1000 b計算尺寬與齒圖之比 一h5.729 m. sd cos 0 145.95 cos9 22'mnt 6mmZi26h 2.25mnt2.25 6 13.5mmbW0h 13.5 計算載荷系數(shù)11.85根據(jù) v 5.729 m/s,8級精度，查圖得動載荷系數(shù)Kv 1.22由查得Kh Kf 1.4按輕微沖擊，由表查得使用系數(shù)Ka 1.25由表10-4查得Khb 1.380、按d=1查得b由一11.85, Khb 1.380 ,查圖 10-13 得 Kfb 1.33 h故載荷系數(shù)K KaKvKh Kh 1.25

12、 1.22 1.4 1.380 2.946由接觸強(qiáng)度確定的最大轉(zhuǎn)矩丁d £ di3u min 的 1,用 2T12K u 1ZhZe321.096 1.63 145.9534.56052 2.9464.5 12.47 189.81284464.096N(3)按彎曲強(qiáng)度計算/2 _/丁d & d mn / 件112KYbYFaYSa計算載荷系數(shù)K KAK KF Kf 1.25 1.22 1.4 1.33 2.840A F F計算縱向重合度電 0.318dz1tan 0 0.318 1.096 24 tan 9 22' 1.380由圖10-28查得螺旋角影響系數(shù)丫 0.9

13、2計算當(dāng)量齒數(shù)zv1z324324.99cos B cos9 22'zv1工cos B108_ 3cos9 22'112.3查取齒形系數(shù)ta及應(yīng)力校正系數(shù)YSa由表 10-5 查得YFa12.62YFa2 2.17YSa11.59YSa21.80由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限昨日 520MPa ；大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限利2 430MPa。由圖10-18取彎曲疲勞壽命 KFN10.88, KfN2 0.90。計算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S 1.4OF 1°F 2KFN1 *E10.88 520S1.5KFN2 bFE20.90 430S1.53

14、05.07MPa258MPa計算大、小齒輪的,并加以比較YFaYSa°F 1Y Fa 1YSa1305.072.62 1.5973.23°F 2258 n nc 66.05YFa2Ysa22.17 1.80取min 昨 1 ,. 266.05YFaYsa/YFaYsa1 YFa2Ysa2由彎曲強(qiáng)度確定的最大轉(zhuǎn)矩22_ desmin OF1.096 1.63 145.95 6。廣”T1 -66.05 2885986.309N mm2KY§丫以 2 2.840 0.92(4)齒輪傳動的功率取由接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度確定的最大轉(zhuǎn)矩中的最小值即工P1284464.096 NT

15、n9.55 1061284464.096 7509.55 106100.87 kW第十章五、什么叫流體傳動？流體傳動系統(tǒng)由什么組成？答：液壓傳動是用液體作為工作介質(zhì)來傳遞能量和進(jìn)行控制的傳動方式。液壓傳動和氣壓傳動稱為流體傳動，是根據(jù)17世紀(jì)帕斯卡提出的液體靜壓力傳動原理而發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣為應(yīng)用的一門技術(shù)。如今，流體傳動技術(shù)水平的高低已成為一個 國 家工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。液壓系統(tǒng)主要由：動力元件（油泵）、執(zhí)行元件（油缸或液壓馬達(dá)）、控制元件（各種閥）、輔助元 件和工作介質(zhì)等五部分組成。1、動力元件（油泵） 它的作用是把液體利用原動機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓力能；是液壓傳動

16、中的動力部分。2、執(zhí)行元件（油缸、液壓馬達(dá)）它是將液體的液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。其中，油缸做直線運動，馬達(dá)做旋轉(zhuǎn)運動。3、控制元件包括壓力閥、流量閥和方向閥等。它們的作用是根據(jù)需要無級調(diào)節(jié)液動機(jī)的速度，并 對液壓系統(tǒng)中工作液體的壓力、流量和流向進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。4、輔助元件 除上述三部分以外的其它元件，包括壓力表、濾油器、蓄能裝置、冷卻器、管件各種管接頭（擴(kuò)口式、焊接式、卡套式）、高壓球閥、快換接頭、軟管總成、測壓接頭、管夾等 及油箱 等，它們同樣十分重要。5、工作介質(zhì)工作介質(zhì)是指各類液壓傳動中的液壓油或乳化液，它經(jīng)過油泵和液動機(jī)實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。六、第十六章試設(shè)計一圓鋼絲的圓柱螺旋壓縮彈簧，已知：彈簧的

17、最大工作載荷Fmax=650N,最小工作載荷Fmin =400N ,工作行程為17mm,套在一直徑 23mm的軸上工作，要求彈簧外徑不大于45mm,自由長度在12040范圍內(nèi)。按載荷性質(zhì)，屬第解：(1)選擇材料并確定其許用應(yīng)力類彈簧。彈簧端選磨平端，每端有一圈死圈。選用碳素彈簧鋼絲 C級，初定簧絲直徑 d=5mm,查表得彈簧鋼絲的拉伸強(qiáng)度極限其許用切應(yīng)力,切變模量G=4。(2)彈簧絲直徑計算現(xiàn)選取旋繞比C=7,曲度系數(shù)為4C 1k14C 40.6154 7 10.6151.214 7 47=1470Mpa ,(3) 初步計算彈簧絲直徑:d 1.6kiCF2650 1.21 7588比原取值小，) 剛度計算 彈簧