2010机械设计期末复习.ppt

螺纹连接典型习题螺纹连接典型习题 1、某一受轴向力的紧螺栓联接，已知螺栓刚度 C1=0.5106N/mm，被联接件刚度C2=2106N/mm，螺 栓预紧力F0=9000N，螺栓受工作载荷F=5400N，求螺栓所受 的总拉力F2及被联接件之间的残余预紧力F1。 解： 残余预紧力 ： 2、如图所示为一螺栓联接的力变形图。若保证残余预紧力F1 的大小等于其预紧力F0的一半。试求该联接所能承受的最大工 作载荷和螺栓所受的总拉力。 解： F1=F0/2 F2=F1+F F2=F0+CbF/(Cb+Cm)=2F1+F/2 F1+F=2F1+F/2 F=2F1=F0 F2=3F/2=3F0/2=3F1 3、图示为一汽缸盖螺栓联接。已知汽缸内径D=200mm，最大 工作压力p = 2 MPa，缸盖与缸体用8个螺栓联接，螺栓相对刚 度 =0.8，要求螺栓残余预紧力F1为螺栓最大工作载荷F的 1.5倍，试求： 1）单个螺栓所受总拉力F2的大小； 2）单个螺栓所受预紧力F0为多少？ 3）若采用性能等级为4.6的螺栓，计算螺栓小径。(取安全因 数S=1.0) 解： 1、螺栓总拉力F2的大小 （1）汽缸盖最大载荷： （2）螺栓工作载荷 F= 62800 / 8 N=7850N； （3）残余预紧力F1 F1=1.5F， F1=1.57850N=11775N （4）螺栓总拉力F2的大小：F2=F1+F=2.5F=2.5*7850N=19600N； 2、 螺栓预紧力F0 F2=F0+F，F= F=0.8*7850N=6280N， F0= F2-F=19600-6280N=13320N； 160 MPa mm 3、性能等级为4.6的螺栓，屈服极限：s=4000.6240 MPa， 许用应力： 计算螺栓尺寸： 4、图示支架用4个普通螺栓连接在力柱上，已知载荷P=12400N ，连接的尺寸参数如图所示，结合面摩擦系数f=0.2，螺栓材料的 屈服极限s=270N/mm，安全系数S=1.5，螺栓的相对刚度为 0.3，防滑系数Ks=1.2。试求所需螺栓小径d1。 解题要点： 1、载荷P产生倾覆力矩M，在M的作用下，左边的两个螺栓所受 轴向拉力最大，容易拉断失效，因此所需螺栓小径d1的计算应以 左边两螺栓为对象； 2、在横向载荷P的作用下，支架可能产生滑移，使联接失效。为 此，要保证在螺栓预紧力作用下，联接的结合面间产生的摩擦力 大于横向载荷与防滑系数的乘积； 解：在力P的作用下： 1、螺栓组联接承受的倾覆力矩（顺时针方向） M=P150=1860000Ncm 2、在倾覆力矩M的作用下，左边螺栓受力较大，所受载荷Fmax： Fmax= =5812.5N 3、在横向力P作用下，支架与力柱结合面可能产生滑移，根据不滑移条 件 fF0zKsP 可得 F0=18600N F=18600+0.35812.5=20343.75N = =13.677mm 4、左边螺栓所受总拉力F2： F2=F0+ 5、螺栓的许用应力=s/S=270/1.5=180MPa 螺栓危险截面的直径（螺栓小径d1） 6、d1 带传动典型习题带传动典型习题 1、设单根V带所能允许传递的功率P1=4.2kw，主动带轮 dd1=160mm，转速n1=1450r/min，包角=1400，带与带 轮间的当量摩擦系数fv=0.2。求此单根V带传递的有效拉力Fe 和紧边拉力F1。 解： 2、单根V带传递的最大功率P=4.82KW，小带轮直径 D1=180mm，大带轮直径D2=400mm，n1=1450r/min，小 轮包角1=152，带和带轮的当量摩擦系数fv=0.25，试确定带 传动的有效圆周力Fe、紧边拉力F1和张紧力F0。 解：v=D1n1/60=13.666m/s 由 P=FeV/1000 则 Fe=1000P/v=352.7N 由 Fe=2F0(efv -1)/(efv +1) 得 F0=Fe/2(efv +1)/(efv -1)=551.6N F1=F0+Fe/2=727.95N F2=F0-Fe/2=375.25N 3、图示为带传动简图。轮1为主动轮。试问： （1）带传动的主要失效形式有哪些？带传动工作时为什么出 现弹性滑动现象？这种滑动是否可以避免？ （2）带传动工作时，带处于图中哪一点应力最大？最大应力 max=？ 解： （1）带传动的主要失效形式是打滑和带的疲劳破坏。 带传动工作时，紧边与松边有拉力差，带饶在带轮上从紧边到 松边其弹性变形逐渐减少，带也随之收缩，与带轮之间产生相 对滑滑动。 这种滑动是不可避免的。 （2）紧边开始绕上小轮处的a点应力最大。 max=1+b1+c 齿轮传动典型习题齿轮传动典型习题 1、欲设计一对标准直齿圆柱齿轮传动，现有两种方案，方案一对齿轮的参 数为：模数m=4mm，齿数Z1=20，Z2=40，=200，齿宽b=80mm，方 案一对齿轮参数为：模数m=2mm，齿数Z1=40，Z2=80，=200，齿宽 b=80mm。试分析这两种方案对齿面接触疲劳强度、齿根弯曲疲劳强度、抗 胶合能力和成本等方面的影响。 答：（1）齿面接触疲劳强度 方案的大、小齿轮的分度圆直径和方案的大、小齿轮的分度圆直径分别相等， 两对齿轮的齿宽也相等，其它条件相同时，两种方案的齿面接触疲劳强度相等。 （2）齿根弯曲疲劳强度 两对齿轮的分度圆分别相等，但方案的模数是方案的2倍，其它条件相同， 模数大的抗弯强度高，方案齿根弯曲疲劳强度大。 （3）抗胶合能力 相对滑动速度大的地方，愈容易发生胶合。分度圆直径相等时，模数愈大，滑动 速度也愈大，方案抗胶合能力弱。 （4）成本 减小模数，降低齿高，因而减少金属切削量，节省制造费用。方案制造成本 高。 2、图示为由锥齿轮和斜齿圆柱齿轮组成的传动系统。已知：轴为输入轴 ，转向如图所示，输入功率P5 kW，转速n1440 r/min，各轮齿 数为：z1=25，z2=61，z3=22，z4=85，假设效率1。 在图中标出各轮转向，并计算输出轴（轴）的转矩。 为使轴所受的轴向力最小，确定并在图中标出3、4两轮的螺旋方向。 在图中标出轮3在啮合点处所受各分力(Ft3、Fr3、Fa3)的方向。 解答： （1）各轮转向如图所示。 （2） 3轮左旋，4轮右旋。 （3）轮3的各分力方向如图所示。 3、图为一由锥齿轮斜齿圆柱齿轮组成的二级减速传动。已知 轴为输入轴，要求输出轴按图示方向回转。试在图上标出 轴的转向、齿轮3的旋向，以及齿轮2和齿轮3所受的各个分 力。 解答： 蜗杆传动典型习题蜗杆传动典型习题 1、试标出各图中未注明的蜗杆或蜗轮的转动方向及螺旋线方向 。 答：a)图：蜗轮逆时针转动，（蜗杆左旋）蜗轮左旋 b)图：蜗轮向下转动（左视：逆时针转动），蜗杆左旋（蜗 轮左旋） c)图：蜗杆向左转动（上视：顺时针转动），（蜗杆右旋） 蜗轮右旋 d)图：蜗轮2逆时针转动，（蜗杆右旋），蜗轮右旋 蜗轮2顺时针转动，（蜗杆右旋），蜗轮右旋 2、图示为斜齿圆柱齿轮蜗杆传动，主动齿轮转动方向和齿 的旋向如图，设要求蜗杆轴的轴向力为最小时，试画出蜗轮的 转向和作用在轮齿上的力（以三个分力表示），并说明蜗轮轮 齿螺旋线方向。 解答： 轴承典型习题轴承典型习题 1、图示某转轴两端各用一个30204轴承支承，轴上载荷 Fre=1000N，Fae=300N，轴转速为1000r/min，载荷系数 fP=1.2，常温下工作。求： （1）两支点反力； （2）两轴承的计算载荷； （3）危险轴承的寿命。 已知：30204轴承基本额定动载 荷C=28.2kN，且有Fd=Fr/(2Y)，有关数据如下： eFa/FreFa/Fr e 0.38XYXY 100.41.7 备用公式 解：(1) (2) Fd1，Fd2方向如图所示。 Fd1+Fae=74+300=374NFd2 所以轴承2被“压紧”，轴承1被“放松”。 Fa1= Fd1=74N，Fa2= Fd1+300=374N 所以P1=fPFr1=1.2253 N =304N P2=fp(X2 Fr2+Y2 Fa2) =1.2（0.4747+1.7374）N =1122N 取温度系数ft=1 (3) 2、斜齿圆柱齿轮支承在一对反装7307AC型滚动轴承上，轴转速 n=200r/min，齿轮受力为圆周力Fte=1890N，径向力Fre=700N，轴向力 Fae=360N，方向如图所示，齿轮分度圆直径d=188mm，轴承跨距 l=200mm，轴承载荷系数fp=1，其它数据为： FdFa/FreFa/Free 0.7Fr X=1X=0.41 0.7 Y=0Y=0.87 求： （1）两轴承受径