徐州工程学院机械设计复习题

1、d14 1.3F4 1.3 5333.3mm 6012.130 mm【2.54】题图所示为一圆盘锯，锯片直径D=500 mm，用螺母将其夹紧在压板中间。已知锯片外圆上的工作阻力Ft=400N ，压板和锯片间的摩擦因数f=0.15 ，压板的平均直径D0=150mm ，可靠性系数 K s=1.2，轴材料的许用拉伸应力 =60MPa 。试计算轴端所需的螺 纹直径。（提示：此题中有两个接合面，压板的压紧力就是螺纹连接的预紧力。 ）由 GB/T196-2003 查得: M10:d1 8.376mm ; M 12 :d1 10.106 mm ; M16:d1 13.835mm;M 20:d1 17.294

2、mm 。解：（1）计算压板压紧力 F0 。由 2fF D0 K sFt D0 得：2 s t 2K sFt D 1.2 400 500 F s t N 5 333.3 N2fD02 0.15 1502）确定轴端螺纹直径。查 GB196 2003 ， 取 M16 ( d1=13. 835 mm 12.130【2.55 】题图所示为一支架与机座用4 个普通螺栓连接，所受外载荷分别为横向载荷FR=5000N ，轴向载荷 F Q=16000N 。已知螺栓的相对刚度 Cb/（Cb+Cm）=0.25，接合面间摩擦 因数， f=0.15 ，可靠性系数 Ks=1.2，螺栓材料的机械性能级别为8.8 级，最小屈

3、服点min=640MPa ，许用安全系数 S=2 ，试计算该螺栓小径 d1的计算值。FQ 16000F Q N442）计算螺栓的预紧力解：（1）螺栓组连接受力分析： 这是螺栓组连接受横向载荷 F R和轴向载荷 FQ 联合作用的情 况，故可按结合面不滑移计算螺栓所需的预紧力 F ，按连接的轴向载荷计算单个螺栓的轴 向工作载荷 F，然后求螺栓的总拉力 F0 。1）计算螺栓的轴向工作载荷F。根据题给条件，每个螺栓所受轴向工作载荷相等，故有4000N 4fFKsFR， FFCbF。CbF 。由于有轴向载荷的作用，接合面间的压紧力为残余预紧力 F联立两式，则得：KsFR4f1 Cb F 1.2 5000

4、 N 1- 0.25 4000N 13 000 N Cb C m4 0.15（2）计算螺栓的小径 d1：螺 栓材料 的机械性能级别为 8.8 级， 其最小 屈服 点S min640 MPa ，安全系数 S=2，许用拉伸应力 Smin 640 MPa 320 MPa S2 d14 1.3 14 000mm 8.510 mm320【2.59】一压力容器盖螺栓组连接如图所示，已知容器内径D=250mm ，内装具有一定压强的液体，沿凸缘圆周均匀分布 12个 M16（ d1 13.835mm ）的普通螺栓，螺栓材料的许用 拉应力 180MPa ，螺栓的相对刚度C10.5 ，按紧密性要求，剩余预紧力C1

5、C 2d12解：（1）计算每个螺栓允许的最大总拉力：4 1.3218013.83524 1.320815N2）计算容 器内液 体最大压 强：Q Qr QF 2.8QF ， Q F208152.87434 N ，QFD2/4 p p pmax p max1212QFD2412 7434250241.82MP a3）计算预紧力：Q0 QC1C1C2QF20815 0.5 7434 17098 NQr 1.83QF ， QF 为螺栓的轴向工作载荷。试计算：该螺栓组连接允许容器内的液体最 大压强及每个螺栓连接所需的预紧力。【2.63】有一提升装置如上右图所示。（1）卷筒用 6 个 M8 （d1=6.6

6、47mm ）的普通螺栓固连在蜗轮上，已知卷筒直径D=150mm ，螺栓均布于直径 D0=180mm 的圆周上，接合面间摩擦系数 f=0.15，可靠性系数 Ks=1.2，螺 栓材料的许用拉伸应力 =120MPa ，试求该螺栓组连接允许的最大提升载荷FWmax。（ 2 ） 若 已 知 FWmax =6 000N ， 其 他 条 件 同 （ 1 ）， 试 确 定 螺 栓 直 径 。解：（1）此螺栓组的螺栓仅受预紧力F 作用，螺栓所能承受的最大预紧力 Fmax 为：max3203.2Nd12 1206.647 24 1.3 4 1.3则根据接合面间不发生相对滑动条件可得： 6 fFmax D0 K S

7、FWmax D22所以 FW max6 fFmax D0KSD6 15 3203.2 1801.2 1502882.9N2）由接合面间不发生相对滑动条件可得：6 fFD0K S FWm ax所以： FK S FWmax D06fD01.2 6000 1506 0.15 1806666.7Nd14 1.3F4 1.3 6666.71209.589mm查 GB 196-2003，取 M12( d1 10.106mm9.589mm)【3.35】带传动弹性滑动是如何产生的？它和打滑有什么区别？能否通过正确设计来消除弹 性打滑？它们各自对传动产生什么影响？打滑首先发生在哪个带轮上？为什么？ 答：胶带具有

8、弹性，受拉后将产生弹性伸长，且带的变形量 F ，因为 F1 F2，所以1 2 ，带绕过主动轮时，伸长量将逐渐减小并沿轮面滑动，而使带的速度落后于主动轮 的圆周速度。绕过从动轮时，带将逐渐伸长， 也会沿轮面滑动，不过在这里是带速超前于从 动轮的圆周速度。 这种由于材料的弹性变形而产生的滑动称为弹性滑动。 弹性滑动是由带 的松、紧边拉力差造成弹性伸长量变化产生的带与轮之间的相对滑动， 而打滑却是由于过载 而产生带与轮之间的相对滑动。 只要有传递载荷，就有松、 紧力拉力差，所以弹性滑动是 带传动正常工作时固有的特性， 不可避免。 弹性滑动对传动的影响： 从动轮的圆周速度总 是落后于主动轮的圆周速度，

9、传动比不准确； 损失一部分能量。打滑的影响：打滑造成带的 严重磨损， 并使带的运动处于不稳定状态， 使传动失效。 因为带在大轮上的包角大于小轮 上的包角，所以一般来说打滑总是在小轮上先开始。 【3.46】影响链传动速度不均匀性的主要参数是什么？为什么一般情况下链传动的瞬时传动 比不是恒定的？在什么条件下是恒定的？ 答：影响链传动速度不均匀性的主要参数是小链轮齿数z1 、节距 p 及紧边链长。通常瞬时传动比 i id 2 cos，而d1 cos随时间而变化，其最大值为1、2 是一个节距在主、 从动轮上所对的圆心角， 与齿数 z1、z2 有关。即使主动轮角速度 1是 常数， 2也随 、 而变化，所

10、以 ii 也随时间而变化，故瞬时传动比不是很定的。只有 当 z1 z2 ，并且紧边链长为链节距的整数倍的特殊情况下才能保证瞬时传动比i i 为常数。【3.54】设带所能传递的最大功率 P 3kw，已知主动轮直径 d1 140mm ， n1 1420r / min ，小轮包角 1 160 ，带与带轮间的当量摩擦系数 f 0.5 ，求最大有效圆周力 F 和紧边拉力 F1解：因为d1n160 1000140 142060 100010.41m / s又由 PFv1000F 1000P / v 1000 3/10.41 288.46NF1 ef 1F2F1 F2 FF1288.46383.35N0.5

11、e160180即带传递的最大有效圆周力 F 为 288.46N，这时紧边拉力 F1为 383.35N3.55】一 V 带传动中，初拉应力1.2MPa ，传递的圆周力为 750 N ，若不考虑带的离心力，求工作时松、紧边拉力 F2、F1 A 4.76cm2 。解：F1 F2 2F0F1 F2 FF1F22F0 F22F0 F2F0A21.2MPa， A 4.76cm22476mm ， F0F12F0 F22 571.2 7502946.2NF22F0 F22 571.2 7502196.2N3.57】一链传动 , z1 25,z2 75,n1 960r /min ，现由于工作需要， 拟将从动轮转

12、速降到n2 220r /min 左右 （相对误差小于 3 ），若不考虑中心距变化的影响，试问：1） 若从动轮齿数及其它条件不变，应将主动轮齿数减小到多少 率将是原来的多少倍 ?（用符号表示 ）2）若主动轮齿数及其它条件不变，应将从动轮齿数增大到多少3） 上述两种方案中，哪种方案比较合适 ?为什么 ?此时链条所能传递的功解：（ 1）改变 z1的方案。为使 n2 220r / min, z2 75,n1 960r / min，则z1z2n1 /n1 75 220 / 960 17.19齿 ，选 z1 17齿 ，相对误差 1.1%3% ，允许。链所能传递的功率 PKPP0KAK由于两种情况变化的仅是

13、主动轮齿数z1。所以传递的功率将0 A 1.2 476 571.2N ，而 F 750N是原来的 K Z KZKZ 为z1 25的小链轮齿数系数， KZ 为z1 17的小链轮齿数系数。（2）改变 z2 方案。通过增大从动轮齿数来满足 n2 ，则z2 z1n1 n2 75 960 220 109.1齿，取 z2 109齿，相对误差 0.1%F 4YF 3YF 4由于，故应按齿轮4 计算。F4T34)则 T42000 KT4YFbd4mT4d3d44657.7综上分析，取 T3F4，则 T 4 4657.7N22110maxd4T3 max d 4max149 .22d3所以： FW max931

14、.5N m149.22N m ，11022746.12T4max2D 0.2746.1N m7461N80。4.99】由两对材料、热处理方法、加工精度等级和齿宽均对应相等的直齿圆柱齿轮，已知： 第一对齿轮 m 4mm， z1 20，z2 40 ；第二对齿轮 m 3mm， z1 40， z2两对齿轮接触应力的比值 H若不考虑重合度的影响， 试计算其在相同条件下工作时，和弯曲应力的比值 F F 。解：设输入功率为 P1kW ，输出功率为P2 kW ；输入轴转速为 n1r / min ，输出轴转速为n 2r / min 。 T 9.55 106 P N mm ， P1 nT1n19.55 106 k

15、W，P2T2n26 kW9.55 106即P2 T2n2 / 9.55 106P1 T1n1 / 9.55 106T2n2T1n1又 in1n12，TT12i ，得T2 T1i5.5】普通圆柱蜗杆传动的正确啮合条件是什么？ma1mt2ma1 t 2答：普通圆柱蜗杆传动的正确啮合条件是：在中间平面上5.15】蜗杆传动的主要失效形式有哪些？其设计计算准则是什么？ 答：蜗杆传动的主要失效形式有： 齿面胶合、 点蚀和磨损。 蜗杆传动的设计计算准则是： 按蜗轮齿面接触疲劳强度条件性计算， 蜗杆传动的承载能力， 并在选择许用应力时， 适当考 虑胶合和磨损等失效因素的影响。 同时， 对闭式蜗杆传动要进行热平

16、衡计算， 必要时进行蜗 轮齿根弯曲疲劳强度计算，蜗杆轴的强度计算和刚度计算。【 5.19 】有一标准普通圆柱蜗杆传动，已知模数m 8mm，传动比 i 21，蜗杆分度圆直径d1 80mm ，蜗杆头数 z1 2 。试计算该蜗杆传动的主要几何尺寸。若中心距圆整为a 210mm ，则变位系数 x 应取多少？解： da1 96mm ； d f 1 60.8mm ； pa1 25.1mm ；11.3 ；z2 42 ；d2 336mm ；da2 352mm；df2 316.8mm ； a 208mm； x 0.25【6.18】轴上零件的轴向固定有哪些方法？各有何特点？轴上零件的周向固定有哪些方法？各 有何特

17、点？答： 1、轴上零件的轴向固定方法：轴肩：简单可靠，优先选用。套筒：用作轴上相邻的 零件的轴向固定，结构简单，应用较多。圆螺母：当轴上相邻的两零件距离较远，无法用 套筒固定时，选用圆螺母，一般用细牙螺纹，以免过多的削弱轴的强度。轴端挡圈：轴端 的轴上零件的固定。弹性挡圈：当轴向力小，或仅为防止零件偶然轴向移动时。紧定螺 钉：轴向力较小时采用。2、轴上零件的周向固定方法：键连接（平键、半圆键、楔键、切向键） ：结构简单，工作 可靠，装拆方便，在机械中广泛应用。花键连接：承载能力高，应力集中较小，对轴和轮 毂的强度削弱较小，轴上零件与轴的对中性、导向性好，缺点：加工时需专用设备，成本高。销连接：

18、传递不大的载荷。还可以作为安全装置中的过载剪断元件。胀紧连接。过盈 配合连接。6.33】根据图中数据，试确定杠杆心轴的直径d。已知手柄作用力 F1 250 N ，尺寸如图所示，心轴材料用 45 钢， -1b 60MPa 。解：(1)9.55 10 6 p Tn 0.2d3WT9.55 106 pd2)0.63)G0.80.40.60.40.20.8，WT6 379.55 1069604035.83mm0.29.55 106 936700.2 40 1 0.8442.722mm9.55106379600.24010.646379.551069600.24010.443d37.537mm3d36.

19、15mm1d6310.8 时，设取长度为 L ，相对密度 ，实心轴 35.832 L20.2 42.722 2 L 0.0568235.832 LG0.820.4 37.537 2 L35.832 L0.1756G0.820.6 36.15 2 L235.832 L0.36645从质量上来看，从轻到重的顺序为，内径比0.8 ， 0.6， 0.4，实心轴。【7.82】试说明基本额定寿命 L 106r 与基本额定动载荷 C(N) 、当量动载荷 P(N)之间的关C系。 答： 三者之间的关系为 L ，其中 为寿命指数，对于球轴承 3 ，对于滚子 P轴承10/3。【7.113】试说明滚动轴承代号 721

20、0B 的含义。答：7：角接触球轴承2：直径系列， 2(轻)系列10：轴承内径， d 12 5 60B：公称角接触40【7.148】已知 7208AC 轴承的径向载荷 Fr 1000N ，轴向载荷 Fa 2280N ，试求当量动 载荷 P。角接触球轴承当量动载荷的 X 、YeFa /Fr eFa /Fr eXYXY250680.410.8710401140.350.5710解： 7208AC 轴承的接触角 25 ，查表得 e 0.68，则Fa / Fr 2280 / 1000 2.280.68查表得， X=0.41， Y=0.87 ，则 P XFr YFa 0.41 1000 0.87 2280

21、 2394N7.151】已知深沟球轴承 6207 的转速 n 2900r /min ，当量动载荷 P 2413N ，载荷平稳，工作温度 t105，要求使用寿命 Lh5000h 径向基本额定动载荷 Cr 25500N ，试校核轴承寿命。解：因载荷平稳，故1；因 t5000h，满足要求。【8.9】比较滑动轴承与滚动轴承的特点和应用场合。答：笼统的说， 滑动轴承多用于两种极端情况： 一是不常运转或低速， 轻载， 不重要的情况， 如手动机械和简单的农业机械等， 可用非液体滑动轴承， 因为它结构简单， 成本低， 摩擦大， 效率低。另一种情况是高速，重载，高精度的重要机械，如水轮机、汽轮机、内燃机、轧钢 机、电机等，常采用液体摩擦滑动轴承，因为它摩擦小，效率高、承载能力大、工作平稳、 能减振缓冲，但设计、制造、调整、维护要求高，成本高。滚动轴承多用于一般机械。8.11】当计算滑动轴承时，若温升过高，可采取什么措施使温升降低？答：可采取以下措施使温度降低：增加散热面积， 使轴承周围通风良好， 采