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

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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。9-3.試分析參數(shù)?1、D1、i12的大小對(duì)帶傳動(dòng)的工作能力有何影響？解：D1越小，帶的彎曲應(yīng)力就越大。

?1的大小影響帶與帶輪的摩擦力的大小，包角太小簡(jiǎn)單打滑（一般取?1≥1200）

i12越大，單根V帶的基本額定功率的增量就越大。

9-4.帶和帶輪的摩擦因數(shù)、包角與有效拉力有何關(guān)系？

ef??1?Fe，最大有效拉力Fec與張緊力F0、包角?和摩擦系數(shù)f有關(guān)，增大解：Fec=2F0f?e?1F0、?和f均能增大最大有效拉力Fec。

9-9.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

n1=1440r/min，傳動(dòng)比i12?3，傳動(dòng)比允許偏差為±5%，雙班工作，載荷平穩(wěn)。

解：

1.計(jì)算功率Pca

查表得，KA=1.2，則Pca=KAP=1.2?7?8.4kW2.選擇帶的截型

根據(jù)Pca?8.4kW和n1?1440r/min查圖9-9選定A型帶。3.確定帶輪的基準(zhǔn)直徑D1和D2

參考圖9-9和表9-3取小帶輪的基準(zhǔn)直徑D1=100mm，大帶輪的基準(zhǔn)直徑

D2?i12D1(1??)?3?100?(1?0.01)?297mm。

查表取標(biāo)準(zhǔn)值D2?315mm。

i12?3.15滿足條件。

4．驗(yàn)算帶的速度v

v??D1n160?1000???100?144060?1000m/s?7.54m/s

帶速介于5~25m/s之間，適合。5.確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld

初定中心距為a0?800mm.則帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld為

2(D?D)1Ld??2a?(D1?D2)?224a2?(315?100)?[2?800?(100?315)?]mm?2266.33mm24?800?按表9-2選取Ld=2240mm,則V帶傳動(dòng)實(shí)際中心距為

a?a0?Ld?Ld?2240?2266.33?(800?)mm?786.84mm226.驗(yàn)算小帶輪上的包角?1

?1?1800?7.帶的根數(shù)z

D2?D1315?100?57.30?1800??57.30?164.340?1200(適合）a786.84根據(jù)表9-4a、b,當(dāng)D1?100mm,n1?1440r/min時(shí)，P0?1.32kW,當(dāng)i12?3時(shí)，?P0=0.17kW.查表9-5得K??0.96;查表9-2得KL=1.06.則帶的根數(shù)為

z?取z=6

Pca8.4??5.54

(P0??P0)K?KL(1.32?0.17)?0.96?1.068.確定帶的張緊力F0根據(jù)表9-1查得q=0.10kg/m

F0?500Pca2.5500?8.42.5(?1)?qv2?[?(?1)?0.10?7.542]N?154.6Nzvk?6?7.540.969.計(jì)算壓軸力FQ

164.340FQ?2zF0sin?2?6?154.6?sinN?1837.9N

22?1

第十章

10-1.為避免槽輪在開(kāi)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(wèn)題？10-2.何謂槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)系數(shù)？為什么k必需大于零而小于1？k有何幾何意義？

10-3.如下圖為自行車(chē)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(guò)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(guò)盈協(xié)同連接以及型面連接等。

螺紋連接具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝拆便利、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、裝拆便利等優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)械的軸類連接中應(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(guò)程比較簡(jiǎn)單控制，質(zhì)量穩(wěn)定，鉚接結(jié)構(gòu)抗振、耐沖擊，連接穩(wěn)固可靠，對(duì)被連接件材料的力學(xué)性能沒(méi)有不良影響等特點(diǎn)。在承受?chē)?yán)重沖擊或猛烈振動(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，儉約金屬材料，施工便利，生產(chǎn)效率高，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等特點(diǎn)。主要應(yīng)用在五拆卸要求的對(duì)受力要求不太高的場(chǎng)合。

膠接具有連接后重量輕，材料利用率高，成本低，在全部膠接面上應(yīng)力集中小，抗疲乏性能好，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)密封性要求較高的場(chǎng)合。11-6.在螺紋連接中，為什么要采用防松裝置？解：

11-8.平鍵的截面尺寸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)行強(qiáng)度校核？

解：b×h根據(jù)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)度，并符合標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的長(zhǎng)度系列。平鍵的主要失效形式是側(cè)面工作面的壓潰。按?bs?F4T?????bs進(jìn)行強(qiáng)度校核。kldhl11-14.圖示剛性聯(lián)軸器用螺栓連接，螺栓性能等級(jí)為8.8，聯(lián)軸器材料為鑄鐵（HT250），若傳遞載荷T=1500T·N。

1）采用4個(gè)M16的鉸制孔用螺栓，螺栓光桿處的直徑ds?17mm，受壓的最小軸向長(zhǎng)度

??14mm，試校核其連接強(qiáng)度。

2）若采用M16的普通螺栓連接，當(dāng)接合面摩擦因素f=0.15，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)）。

解：1）F?T1500??19354.8ND155?10?322???bs??b2.2??250Mpa?113.64Mpa2.2640Mpa?160Mpa4???????sS?4F4?19354.8?Mpa?21.32Mpa????22zi?ds4?1???17F19354.8??20.33Mpa????bszds?4?17?14?bs?其連接強(qiáng)度滿足條件。2）????由???sS?640Mpa?213.33Mpa31.3Fp?d124????得，F(xiàn)p??d2???4?1.3???13.8352?213.334?1.3?24669.3N

由Fp?KF1.3?19354.8KSF?6.8得，z?S?Fpif11390.5?1?0.15zif故取z=8

11-15.一鋼制液壓油缸，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F

p?D24???1602F???10053.1N

4z4?82.確定螺栓的總拉伸載荷FQ

考慮到壓力容器的密封性要求，取剩余預(yù)緊力Fp??1.6F，則

FQ?F?Fp??2.6F?26138.1N

3.求螺栓直徑

選取螺栓性能等級(jí)為8.8，則?s?640Mpa.由式?????ss確定許用應(yīng)力???時(shí)需查找安全

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

????螺栓小徑為d1??ss?640Mpa?256Mpa2.54?1.3FQ?????4?1.3?26138.1mm?13.00mm

??256由表查得d=20mm時(shí)，d1?17.294mm?13.00mm,能滿足強(qiáng)度要求，且與原假設(shè)相符，故取M20適合。

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(lái)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(guò)連接件的彈性變形來(lái)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(chē)“飛輪〞中離合器的工作原理。

解：自行車(chē)后輪有個(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(guò)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