機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題(西北工業(yè)大學(xué)版)5

第九章9-1.帶傳動(dòng)中的彈性滑動(dòng)與打滑有什么區(qū)別對(duì)傳動(dòng)有何影響影響打滑的因素有哪些如何避免打滑解：由于緊邊和松邊的力不一樣導(dǎo)致帶在兩邊的彈性變形不同而引起的帶在帶輪上的滑動(dòng)，稱為帶的彈性滑動(dòng)，是不可避免的。打滑是由于超載所引起的帶在帶輪上的全面滑動(dòng)，是可以避免的。由于彈性滑動(dòng)的存在，使得從動(dòng)輪的圓周速度低于主動(dòng)輪的圓周速度，使得傳動(dòng)效率降低。影響打滑的因素有：預(yù)緊力大小、小輪包角、當(dāng)量摩擦因素。避免打滑：及時(shí)調(diào)整預(yù)緊力，盡量使用摩擦因素大的、伸縮率小的皮帶，對(duì)皮帶打蠟。1、D、i的大小對(duì)帶傳動(dòng)的工作能力有何影響129-3.試分析參數(shù)1D解：越小，帶的彎曲應(yīng)力就越大。11的大小影響帶與帶輪的摩擦力的大小，包角太小容易打滑（一般取≥1200）1i越大，單根V帶的基本額定功率的增量就越大。129-4.帶和帶輪的摩擦因數(shù)、包角與有效拉力有何關(guān)系1F，最大有效拉力與緊張力、包角和摩擦系數(shù)f有關(guān)，0ef1ef解：F=2FecFecF0eFFec增大、和f均能增大最大有效拉力。09-9.設(shè)計(jì)一由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的普通V帶減速傳動(dòng)，已知電動(dòng)機(jī)功率P=7KW，轉(zhuǎn)速n=1440r/min，傳動(dòng)比i3，傳動(dòng)比允許偏差為±5%，雙班工作，載荷平穩(wěn)。112解：1.計(jì)算功率PcaK=1.2P=KP=1.278.4kW，則caA查表得，A2.選擇帶的截型根據(jù)P8.4kW和n1440r/min查圖9-9選定A型帶。ca1D和1D23.確定帶輪的基準(zhǔn)直徑D參考圖9-9和表9-3取小帶輪的基準(zhǔn)直徑=100mm，大帶輪的基準(zhǔn)直徑1DiD(1)3100(10.01)297mm。2121查表取標(biāo)準(zhǔn)值D315mm。21i3.15滿足條件。124．驗(yàn)算帶的速度vDn1001440v601000601000m/s7.54m/s11帶速介于5~25m/s之間，合適。5.確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Lda800mm.則帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度L為d初定中心距為0(DD)2L2a2(DD)214ad12[2800(100315)(315100)2]mm2266.33mm24800按表9-2選取L=2240mm,則V帶傳動(dòng)實(shí)際中心距為daaLL(80022402266.33)mm786.84mmdd2206.驗(yàn)算小帶輪上的包角1DD157.30180031510057.30164.3401200(合適）118002a786.847.帶的根數(shù)z根據(jù)表9-4a、b,當(dāng)D100mm,n1440r/min時(shí)，1.32kW,當(dāng)3時(shí)，P=0.17kW.Pi110120查表9-5得K0.96;查表9-2得K=1.06.則帶的根數(shù)為L(zhǎng)8.4Pcaz(PP)KK(1.320.17)0.961.065.5400L取z=68.確定帶的張緊力F0根據(jù)表9-1查得q=m5008.42.51)0.107.54]N154.6N500P2.5caF0(1)qv2[(2zvk67.540.969.計(jì)算壓軸力FQ164.34F2zFsin126154.6sinQ0N1837.9N2202第十章10-1.為避免槽輪在開始和終止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生剛性沖擊，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意什么問題10-2.何謂槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)系數(shù)為什么k必須大于零而小于1k有何幾何意義10-3.如圖所示為自行車后輪軸上的棘輪機(jī)構(gòu)，試分析當(dāng)腳蹬踏板前進(jìn)和不蹬踏板自由滑行時(shí)棘輪機(jī)構(gòu)的工作過程。第十一章11-1.常用的連接有哪些類型它們各有哪些優(yōu)點(diǎn)各適用于什么場(chǎng)合解：常用的連接有螺紋連接、鍵連接、銷連接、鉚釘連接、焊接、膠接、過盈配合連接以及型面連接等。螺紋連接具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝拆方便、連接可靠、互換性強(qiáng)等特點(diǎn)。鍵連接具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、連接可靠、裝拆方便等優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)的械軸類連接中應(yīng)用。銷連接主要用于確定零件間的相互位置，并可傳遞不大的載荷，也可用于軸和輪轂或其他零件的連接。鉚接具有工藝設(shè)備簡(jiǎn)單，工藝過程比較容易控制連接牢固可靠，對(duì)被連接件材料的力學(xué)性能沒有不良影響等特點(diǎn)。在承受嚴(yán)重沖擊或劇烈振動(dòng)載荷的金屬結(jié)構(gòu)連接中應(yīng)用。焊接是具有結(jié)構(gòu)成本低、質(zhì)量輕化等特點(diǎn)。主要應(yīng)用在五拆卸要求的對(duì)受力要求膠接具有連接后重量輕，材料利用率高，成本低，在全部性能好，密封性和絕緣性好等特點(diǎn)。主要用于應(yīng)力要求不高，對(duì)密封11-6.在螺紋連接中，為什么要采用防松裝置，質(zhì)量穩(wěn)定，鉚接結(jié)構(gòu)抗振、耐沖擊，，節(jié)約金屬材料不太高的場(chǎng)合。膠接面上應(yīng)力集中小，抗疲勞性要求較高的場(chǎng)合。，施工方便，生產(chǎn)效率高，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)解：11-8.平鍵的截面尺寸強(qiáng)度校核解：b×h根據(jù)度，并符合標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的長(zhǎng)度b×h和鍵的長(zhǎng)度L如何確定平鍵連接的失效形式是什么如何進(jìn)行軸徑d有表中查標(biāo)準(zhǔn)得。鍵長(zhǎng)L按輪轂的長(zhǎng)度確定，一般略短于輪轂長(zhǎng)系列。平鍵的主要失效形式是側(cè)面工作面的壓潰。F4T進(jìn)行強(qiáng)度校核按。bskldhlbs11-14.圖示剛性聯(lián)軸器用螺栓連接，螺栓性能等級(jí)為，聯(lián)軸器材料為鑄鐵（HT250），若傳遞載荷T=1500T·N。d17mm，受壓用4個(gè)M16的鉸制孔用螺栓，螺栓光桿處的直徑s14mm，試校核其連接強(qiáng)度。1）采的最小軸向長(zhǎng)度32）若采用M16的普通螺栓連接，當(dāng)接合面摩擦因素f=，安裝時(shí)不控制預(yù)緊力，試確定所需螺栓數(shù)目（取偶數(shù)）。TD1551031500F19354.8N解：1）22bs250Mpa113.64Mpab2.22.2640s4Mpa160MpaS4F419354.8Mpa21.32Mpazid241172sF19354.820.33Mpa41714zdbsbss其連接強(qiáng)度滿足條件。6403Mpa213.33Mpa2）sSd13.8352213.3324669.3N1.3F2由F得，pp41.341.3d214由FKFKFS1.319354.86.8得，zSzifFif11390.510.15pp故取z=811-15.一鋼制液壓油缸，缸內(nèi)油壓p=4Mpa，油缸內(nèi)徑D=160mm（參看圖11-12），沿凸緣圓周均布8個(gè)螺栓，裝配時(shí)控制預(yù)緊力。試確定螺栓直徑。解：1.確定單個(gè)螺栓的工作載荷F48FpD24160210053.1N4z2.確定螺栓的總拉伸載荷FQ4考慮到壓力容器的密封性要求，取殘余預(yù)緊力F1.6F，則pFFF2.6F26138.1NQp3.求螺栓直徑選取螺栓性能等級(jí)為，則640Mpa.由式s確定許用應(yīng)力時(shí)需查找安全ss系數(shù)S，當(dāng)不控制預(yù)緊力時(shí)，S與螺栓直徑d有關(guān)，故需用試算法。由表暫取S=3（假定d=20mm），則螺栓許用應(yīng)力為640Mpa256Mpass2.541.3FQ41.326138.1256螺栓小徑為d1mm13.00mm由表查得d=20mm時(shí)，d17.294mm13.00mm,能滿足強(qiáng)度要求，且與原假設(shè)相符，1故取M20合適。第十二章12-2.剛性聯(lián)軸器與撓性聯(lián)軸器的主要區(qū)別是什么解：剛性聯(lián)軸器各零件及連接件都是剛性的，它們之間不能作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，不具有補(bǔ)償兩軸相對(duì)位移的能力，用于剛性支承的場(chǎng)合。若兩軸有偏移，將產(chǎn)生附加載荷，影響傳動(dòng)性能和使用壽命。撓性聯(lián)軸器分兩種，一種是由可作相對(duì)移動(dòng)的剛性件組成，用連接元件間的相對(duì)可動(dòng)性來補(bǔ)償被連接兩軸之間的相對(duì)移動(dòng)，用于彈性支承且載荷大的場(chǎng)合；另一種是連接件都是彈性的，通過連接件的彈性變形來補(bǔ)償被連接兩軸之間的相對(duì)移動(dòng)，用于彈性支承需要緩沖和減振的場(chǎng)合。12-5.試分析自行車解：自行車有個(gè)內(nèi)棘輪機(jī)構(gòu)，起到了離合器的作用，稱為超越離合器,。工作原理是當(dāng)鏈條帶動(dòng)棘輪的鏈齒外圈時(shí)，中心轉(zhuǎn)軸上的棘爪通過彈簧與棘輪保持接觸，棘爪將力矩傳遞給中心轉(zhuǎn)軸，后輪就轉(zhuǎn)動(dòng)前進(jìn)。當(dāng)棘輪的轉(zhuǎn)速低于中心轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速，或騎車者停止腳踏時(shí)，棘爪能夠在棘輪上滑動(dòng)，超越外圈棘輪速，此時(shí)就會(huì)聽見發(fā)出的“嗒嗒”聲響。因?yàn)榧喼荒軉蜗騻鬟f轉(zhuǎn)矩，不能雙向傳遞轉(zhuǎn)矩，使得自行車具有正常行功能，不能后退行駛。因此也稱為單向超越離合器.“飛輪”中離合器的工作原理。后輪轉(zhuǎn)駛第十三章513-5.說明下列滾動(dòng)軸承代號(hào)的意義：N208/P5,7321C，6101,30310，5207.解：N208/P5表示圓柱滾子軸承，寬度系列為0系列，直徑系列為2系列，內(nèi)徑為40mm，5級(jí)公差等級(jí)；7321C表示角接觸球軸承，寬度系列為0系，直徑系列為3系列，內(nèi)徑為105mm，公稱15接觸角，0級(jí)公差等級(jí)；6101表示深溝球軸承，寬度系列為0系，直徑系列為1系列，內(nèi)徑為12mm，0級(jí)公差等級(jí)；30310表示圓錐滾子軸承，寬度系列為0系，直徑系列為3系列，內(nèi)徑為50mm，0級(jí)公差等級(jí)；5207表示推力球軸承，寬度系列為0系，直徑系列為2系列，內(nèi)徑為35mm，0級(jí)公差等級(jí)；21013-8.試設(shè)計(jì)一提升機(jī)用非液體摩擦滑動(dòng)軸承，已知每個(gè)軸承的徑向載荷為N，4軸頸直徑為100mm，轉(zhuǎn)速為1200r/min.解：1.選擇軸承類型和軸瓦材料因軸承承受徑向載荷，并考慮使用條件，選用剖分式徑向軸承。此軸承載荷大，轉(zhuǎn)速高，根據(jù)表13-1選擇軸瓦材料為ZPbSb16Sn16Cu2，其[p]=15Mpa,[v]=12m/s,[pv]=10Mpa·m/s2.選取軸承寬徑比選取軸承寬徑比B/d=，則軸承寬度B=d=100mm.3.驗(yàn)算軸承工作能力軸承的p,pv,v分別為：10000pFBd100100Mpa1Mpapv100001200MPa?m/s6.28MPa?m/sFn19100B19100100dn1001200m/s6.283m/sv601000601000計(jì)算表明，p<[p],pv<[pv],v<[v],工作能力滿足要求。由表13-2，考慮到轉(zhuǎn)速較高，選取配合為H7/e8。13-10.根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在某一軸上安裝一對(duì)7000C軸承（如圖所示），已知兩個(gè)軸承的徑向載荷分F2000N,F1000N,外加軸向載荷F880N，軸徑d40mm，A別為：r1r26L5000h，試選擇軸承型n5000r/min，常溫下運(yùn)轉(zhuǎn)，有中等沖擊，預(yù)期壽命轉(zhuǎn)速h號(hào)。解：1.初選軸承型號(hào)根據(jù)軸徑d40mm，選擇軸承型號(hào)7208C，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得其基本額定動(dòng)載荷C36.8KN,基本額定靜載荷C25.8KN。0、FF2.計(jì)算軸承1、2的軸向載荷217000C的接觸角150由表13-8查得軸承的派生軸向力為，試e0.4052取FeF0.40522000N810.4Ns1r1FeF0.40521000N405.2Ns2r2FF880405.2N1285.2NFAs2s1可知軸承1為壓緊端，兩軸承的載荷分別為FFF(880405.2)N1285.2Na1As2FF405.2Na2s23.計(jì)算軸承1、2的當(dāng)量動(dòng)載荷a11285.220000.6426eFFr1a2405.210000.4052eFFr2X0.44,由線性插值得Y1.3018;X1,Y0.由表13-7查得1122故當(dāng)量動(dòng)載荷為7PXFYF0.4420001.30181285.22553.1N11r11a1PXFYF110000405.21000N22r22a24.計(jì)算所需的徑向基本額定動(dòng)載荷因軸的結(jié)構(gòu)要求兩端選同樣尺寸的軸承，而PP，故應(yīng)以軸承1的當(dāng)量動(dòng)載荷為P112計(jì)算依據(jù)。因工作溫度正常查表13-5得f1；按中等沖擊載荷，查表13-6取f1.25。tP所以CfP(60nL1.252553.1(605000500011)3N36532.1N36.8KN)3P2f106h10611t故選擇7208C軸承合適。第十四章14-4.指出圖示中軸的結(jié)構(gòu)有哪些不合理和不完善的地方，提出改進(jìn)意見，并畫出改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)圖。z22,z77,z21,z78），由高速Ⅰ14-5.圖示為二級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器（1234n590r/min，軸的轉(zhuǎn)速1輸入的功率P=40kW，材料為45鋼。試按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算三根軸的最小直徑（不考慮摩擦損失）。8=30~40MPa解：軸的材料為45鋼查表14-1得n1n22590r/min168.6r/minz772z21n3n21168.6r/min45.4r/minz783z429.55106P39.5510640d1mm43.26mmmm65.67mmmm101.7mm30.20.240590n19.55106P39.5510640dd30.2n20.240168.6239.55106P39.551064030.2n30.24045.4取d=45mm,d65mm,d105mm12314-6.試校核圖示直齒圓柱齒輪軸的強(qiáng)度。已知傳遞功率P=10kw，轉(zhuǎn)速n=200r/min，齒徑d=356mm，單向轉(zhuǎn)動(dòng)。軸的材料為40Cr調(diào)質(zhì)處理，齒輪相對(duì)軸對(duì)稱布置，軸的輸出端裝聯(lián)軸器。輪分度圓直解：1.求解徑向力及各支點(diǎn)力，并畫出彎矩圖9T9.551069.5510610N?mm477500N?mmPn200F2T2477500N2682.58Nd356tFFtan2682.58tan20976.38NrtF976.38sin20F2854.7NrsinnF1F1427.35N2AnnF1F1427.35N2CnnM1F801427.3580N?mm114188N?mm2nMM2T211418820.64775002308417.17N?mme102．強(qiáng)度校核軸在B截面處的彎矩和扭矩最大為軸的危險(xiǎn)截面，軸單下轉(zhuǎn)動(dòng)，扭矩可認(rèn)為脈動(dòng)循環(huán)變理，查表得60MPa材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處化，取折合系數(shù)a=。軸的1141