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。9-3.試分析參數(shù)的大小對(duì)帶傳動(dòng)的工作能力有何影響？解：越小,帶的彎曲應(yīng)力就越大。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≥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？解：,最大有效拉力與緊力、包角和摩擦系數(shù)f有關(guān),增大、和f均能增大最大有效拉力。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,傳動(dòng)比,傳動(dòng)比允許偏差為±5%,雙班工作,載荷平穩(wěn)。解：1.計(jì)算功率查表得,,則2.選擇帶的截型根據(jù)。3.確定帶輪的基準(zhǔn)直徑參考圖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。查表取標(biāo)準(zhǔn)值。滿足條件。4．驗(yàn)算帶的速度v帶速介于5~25m/s之間,合適。5.確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長度初定中心距為.則帶的基準(zhǔn)長度為按表9-2選取=2240mm,則V帶傳動(dòng)實(shí)際中心距為6.驗(yàn)算小帶輪上的包角7.帶的根數(shù)z根據(jù)表9-4a、b,當(dāng)查表9-5得取z=68.確定帶的緊力根據(jù)表9-1查得q=0.10kg/m9.計(jì)算壓軸力第十章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1？k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)簡單、連接可靠、裝拆方便等優(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)備簡單,工藝過程比較容易控制,質(zhì)量穩(wěn)定,鉚接結(jié)構(gòu)抗振、耐沖擊,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,節(jié)約金屬材料,施工方便,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,抗疲勞性能好,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L按輪轂的長度確定,一般略短于輪轂長度,并符合標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的長度系列。平鍵的主要失效形式是側(cè)面工作面的壓潰。按進(jìn)行強(qiáng)度校核。11-14.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,受壓的最小軸向長度,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其連接強(qiáng)度滿足條件。2由得,由得,故取z=811-15.一鋼制液壓油缸,缸油壓p=4Mpa,油缸徑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F2.確定螺栓的總拉伸載荷考慮到壓力容器的密封性要求,取殘余預(yù)緊力,則3.求螺栓直徑選取螺栓性能等級(jí)為8.8,則由式確定許用應(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)力為螺栓小徑為由表查得d=20mm時(shí),能滿足強(qiáng)度要求,且與原假設(shè)相符,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合。12-5.試分析自行車"飛輪"中離合器的工作原理。解：自行車后輪有個(gè)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),超越外圈棘輪轉(zhuǎn)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駛功能,不能后退行駛。因此也稱為單向超越離合器.第十三章13-5.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,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,徑為105mm,公稱接觸角,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,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,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,徑為35mm,0級(jí)公差等級(jí)；13-8.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,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=1.0,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：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)軸承的徑向載荷分別為：外加軸向載荷,軸徑,轉(zhuǎn)速,常溫下運(yùn)轉(zhuǎn),有中等沖擊,預(yù)期壽命,試選擇軸承型號(hào)。解：1.初選軸承型號(hào)根據(jù)軸徑,選擇軸承型號(hào)7208C,查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊得其基本額定動(dòng)載荷,基本額定靜載荷。2.計(jì)算軸承1、2的軸向載荷7000C的接觸角,試取由表13-8查得軸承的派生軸向力為可知軸承1為壓緊端,兩軸承的載荷分別為3.計(jì)算軸承1、2的當(dāng)量動(dòng)載荷由表13-7查得故當(dāng)量動(dòng)載荷為4.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,故應(yīng)以軸承1的當(dāng)量動(dòng)載荷為計(jì)算依據(jù)。因工作溫度正常查表13-5得；按中等沖擊載荷,查表13-6取。所以故選擇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。14-5.圖示為二級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器〔,由高速Ⅰ輸入的功率P=40kW,轉(zhuǎn)速,軸的材料為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。解：軸的材料為45鋼查表14-1得14-6.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,齒輪分度圓直徑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。解：1.求解徑向力及各支點(diǎn)力,并畫出彎矩圖2．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)變化,取折合系數(shù)a=0.6。軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理,查表得所以軸的強(qiáng)度滿足要求。3.剪切強(qiáng)度校核軸的材料為40Cr調(diào)質(zhì)處理查表14-1得故滿足強(qiáng)度條件。第十六章16-2．為了提高動(dòng)平衡效果,兩平衡基面的位置及平衡質(zhì)量的位置應(yīng)如何選擇？解：16-4.何謂速度不均勻系數(shù)？速度不均勻系數(shù)是否越小越好？解：速度不均勻系數(shù)是角速度的最大波動(dòng)幅度與平均角速度之比值。速度不均勻系數(shù)并非越小越好,在滿足使用要求的條件下速度不均勻系數(shù)應(yīng)盡量取大些,這樣可減小飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,不