機械設計總結及練習題20121205b-20131012

連接零件－螺栓，鍵銷連接等傳動零件－帶、齒輪、蝸輪傳動軸系部件－軸，軸承，聯軸器、離合器其它零部件設計－彈簧等四類通用的零部件機械設計的主要零、部件工作原理，受力分析，失效形式，設計準則，強度計算，參數選擇，結構設計機械設計學習的28字訣第5章螺紋連接與螺旋傳動一、螺紋分類特點及其參數二、牙型角和牙型斜角三、螺紋連接的種類，形式及其特點四、螺紋預緊的作用五、螺紋連接的防松本質及防松的方法六、螺紋連接的強度計算1、松螺栓連接2、緊螺栓連接七、單個緊螺栓受拉受力和變形圖及其公式八、螺栓組強度計算1、配合孔或鉸制孔螺栓連接2、減載方法3、組合計算的特點九、提高螺栓連接疲勞強度的措施第7章撓性件傳動一、帶傳動的工作原理、特點二、平帶與V帶傳動能力不同的原因，公式與f的意義三、帶的兩種結構特點（簾布和線芯）四、帶傳動的受力分析1、緊邊拉力，松邊拉力和預緊力三者的關系2、歐拉公式及最大有效圓周力計算公式五、失效形式和設計準則六、帶傳動的應力分析會畫圖應力圖，寫出應力計算公式，指出最大應力點七、帶傳動的設計計算方法八、帶傳動的參數選擇第8章齒輪傳動一、傳動特點，與蝸輪和帶傳動的比較。二、失效形式，影響因素及其設計準則三、4個系數的意義，影響因素及其選擇，改進措施四、強度計算的特點及參數選擇1、齒面接觸疲勞強度及其主要影響因素2、齒根彎曲疲勞強度極其主要影響因素3、主要參數選擇五、斜齒輪傳動1、受力分析特點，注意軸向力的大小，方向以及作用點等2、各個力的計算公式要記熟六、齒輪的結構特點及其潤滑第9章蝸桿傳動一、傳動特點二、失效形式及設計準則的特點三、2種不同的蝸輪材料的失效特點及其選擇原則。四、蝸桿強度計算的特點五、主要參數選擇1、主要掌握各種輪緣與輪芯的連接方式2、分度圓直徑為標準值六、蝸桿傳動的變位特點七、受力分析1、軸向力判別方法，圓周力的計算特點2、計算公式八、熱平衡計算的目的及其改進措施九、蝸輪的幾種螺栓連接結構設計特點歷屆考題類型及考試要求填空題選擇題簡答題受力分析題計算題結構設計題30分30分20分20分100分練習題舉例一、計算題主要集中在2部分1螺栓組連接設計計算2滾動軸承壽命計算近年來也少量計算題出現在以下部分1齒輪傳動設計計算（螺旋角、受力計算，接觸和彎曲應力計算）2帶傳動設計計算（2種帶速設計，拉力計算）3滑動軸承設計計算（非液體摩擦計算）螺栓組連接及其綜合設計計算1計算類型，分3種1）校核螺栓連接組的連接強度2）設計受載最大的螺栓直徑3）確定螺栓連接組承受的最大載荷2方法1）判斷連接組的受載情況---向形心移動—變成4種簡單受力的組合2）搞清使用何種螺栓，分普通螺栓和鉸制孔3）列出保證連接組可靠性工作條件，聯立求解（15分）有一提升裝置如圖所示，已知卷筒由6個均布于D0=240mm圓周上的M12的普通螺栓（d1=10.106mm）連接于蝸輪上，卷筒直徑d=200mm，卷筒轉速n=85r/min，結合面間摩擦系數f=0.15，可靠性系數Ks=1.2，螺栓材料的許用應力[σ]=120MPa，起吊的最大載荷Wmax=6200N，蝸桿輪齒螺旋線方向為右旋，齒輪的法面模數mn=3mm，齒數為z1=21，z2=84，中心距a=160mm。試求：例11）試確定重物上升時的電動機的轉動方向，在圖上用箭頭標出。2）根據使I軸上的合力最小條件，確定齒輪1、2的輪齒螺旋線方向，并求出螺旋角β的大小。3）試在圖中標出重物上升時，蝸桿與蝸輪在節(jié)點C處受的3對分力Fa、Fr、Ft的方向。4）試校核滾筒與蝸輪連接螺栓的強度。如圖所示為一托架，20kN的載荷作用在托架寬度方向的對稱線上，用四個螺栓將托架連接在一鋼制橫梁上，螺栓的相對剛度為0.3，螺栓組連接采用普通螺栓連接形式，假設該螺栓組不會壓潰，試計算:

（1）

該螺栓組連接的接合面所需的螺栓預緊力F′

至少應大于多少？（接合面的抗彎剖面模量W=12.71×106mm3）

（2）在（1）的前提下，若受力最大螺栓處接合面間的殘余預緊力F′′要保證不小于1750N，計算該螺栓所需預緊力F′、螺栓所受的總拉力F0。

（3）若為減小應力幅以提高螺栓連接疲勞強度，在螺栓上可采取哪些具體措施？例2（教材P83頁題5.4變形）1）力分解2）求受力最大螺栓—建立不離縫的條件，以便求預緊力F＇3)減小螺栓剛度可減小應力幅，具體措施：（1）適當增加螺栓長度；（2）減小螺栓桿直徑；（3）螺栓做成中空的空心桿。

結構設計問題1軸承組合部件結構設計及改錯2螺栓連接結構（4種連接型式變化）3傳動件連接結構1）蝸輪輪緣和輪芯連接（普通螺栓栓和鉸制孔栓）2）帶與帶輪連接3）兩個半聯軸器連接（普通螺栓栓和鉸制孔栓）4）齒輪結構及其與軸連接結構4軸承及軸上零件的連接結構1）滾動軸承與滑動軸承結構2）軸轂連接主要是平鍵連接結構分別畫出用普通螺栓和鉸制孔螺栓連接兩個開通孔的鑄鐵板的結構圖。例2（待學到軸承部件時再練習）指出齒輪軸系結構圖中的錯誤（指出并改正8處即可），說明錯誤原因，并在另一半上畫出正確結構（16分）。（請將圖畫在答題紙上）已知：1）齒輪是油潤滑，軸承是脂潤滑；2）角接觸球軸承，面對面安裝。例1受力分析題判斷齒輪2和蝸桿3的合理旋向；蝸輪4的轉動方向；嚙合點A、B各輪的受力和方向，并寫出計算表達式。例1如圖所示二級標準斜齒圓柱齒輪減速器。已知小齒輪1為輸入端，轉動方向如圖；齒輪2的模數mn=2.5mm，齒數Z2＝49，螺旋角β＝14.5°，螺旋線方向如圖；齒輪3的模數mn=4mm，齒數Z3＝18。試求：斜齒輪3的螺旋角β應取多大值，才能使Ⅱ軸的軸向力相互抵消？（5分）例2如圖，用蝸輪蝸桿傳動提升重物W，已知傳動可以自鎖，主動軸蝸桿螺旋線方向如圖，求解：1重物W上升時蝸桿的轉向；2重物上升時，蝸輪蝸桿在嚙合點的軸向力和周向力方向；3如果重物懸掛在半空，蝸桿和蝸輪的受力有無變化？蝸桿的轉動趨勢有無變化？例3再見！

祝你們取得好成績！例1判斷蝸輪2和蝸桿3的合理旋向；蝸桿1的轉動方向；嚙合點A、B各輪的受力和方向，并寫出計算表達式。例2判斷齒輪2和蝸桿3的合理旋向；蝸輪4的轉動方向；嚙合點A、B各輪的受力和方向，并寫出計算表達式。滾動軸承壽命計算1計算類型，分2種：校核滾動軸承的壽命設計滾動軸承型號2方法1）判斷內部軸向力S，及附加軸向力W承受軸承。2）求出每個軸承的軸向力Fa。3）確定系數X，Y。4）計算當量動載荷P=XFr+YFa注意安裝方式有影響（10分）圖示一軸由一對7209C軸承支承，背對背安裝，已知軸向力A=600N，徑向力R=3000N，載荷系數fp=1.5，溫度系數fT=1.0，轉速n=960r/min，軸承的有關參數為：C=29800N，S=0.4Fr，X=0.44，Y=1.33，試計算：①軸承所受的軸向載荷Fa1、Fa2②受載較大軸承的壽命Lh例1例2

根據工作條件，在軸的兩端面對面安裝兩個角接觸軸承，設軸上受到的軸向外載荷A=800N，軸承受到的徑向載荷Fr1=1100N，Fr2=2200N，軸承轉速n=6000r/min，fT=1，fp=1.5，該軸承C=33400N，內部軸向力S=0.7Fr，e=0.68，Fa/Fr>e時X=0.41，Y=0.87解答下述問題：1）兩軸承的內部軸向力S1和S2各為多少？2）兩軸承所受的軸向載荷Fa1和Fa2各為多少？3）受力最大的軸承的Lh=？例3

如圖a)、b)所示，分別為錐齒圓柱齒輪的懸臂布置和對稱布置的支承形式。圖1)、2)分別為一對圓錐滾子軸承背對背、面對面安裝支承形式。（1）在錐齒輪不同布置形式下，請合理選擇一對圓錐滾子軸承的支承形式。（2）根據合理的選擇結果，計算圖a）所示情況下，軸承