厦门理工学院机械设计考试题型

1、吕苇白吕苇白3124n 例例1 1：受力分析。已知：受力分析。已知n n1 1转向，转向，z z1 1左旋，为了使轴左旋，为了使轴上受到的轴向力最小，试定出各齿轮旋向及转向，并上受到的轴向力最小，试定出各齿轮旋向及转向，并画出各力方向。画出各力方向。Fr1Fa2Ft1Fa1Ft2Fr2Fr3Ft3Fa4Fa3Ft4Fr4nn机械设计机械设计习题习题吕苇白吕苇白 例例2 2：受力分析。已知圆锥齿轮：受力分析。已知圆锥齿轮1 1的转向的转向n n1 1，为，为了使轴了使轴上受到的轴向力最小，试定出各齿轮转向上受到的轴向力最小，试定出各齿轮转向及斜出轮的旋向，并画出各力方向。及斜出轮的旋向，并画出各

2、力方向。31241nnnFr1Ft1Fa1Ft2Fr2Fa2Fr3Ft3Fa4Fa3Ft4Fr4吕苇白吕苇白例例3 3：已知直齿圆柱齿轮节点处的接触应力计算公式，：已知直齿圆柱齿轮节点处的接触应力计算公式， 试计算下面三小题中的试计算下面三小题中的H1H1，H2H2各是多少？各是多少？ 各题中的齿轮各题中的齿轮( (齿条齿条) )材料均是材料均是4545，调质后，调质后HBHB1 1 HBHB2 2210210，Z ZE E190 190 ，2020，m m3mm3mm，b b1 1 90mm90mm， b b2 284mm84mm，正常齿制，主动轮功率，正常齿制，主动轮功率P P 10KW1

3、0KW，载荷系数，载荷系数K K1.51.5，效率，效率1 1。内啮合减速传动，内啮合减速传动，Z Z主主2020，Z Z从从4040，n n主主955r/min955r/min外啮合增速传动，外啮合增速传动，Z Z主主6060，Z Z从从3030，n n主主100r/min100r/min齿条带动齿轮传动，齿轮齿数齿条带动齿轮传动，齿轮齿数Z Z4040，齿条移动速，齿条移动速 度，度，v v2m/s.2m/s.MpauudKTZd125 . 2311EH接触应力计算公式接触应力计算公式吕苇白吕苇白内啮合减速传动内啮合减速传动解：解：主动主动NmnPT10095510955095501114

4、 . 160841dbd2204012zzud1mz132060mmZ主主Z120；Z从从Z240212604 . 1101005 . 121905 . 233uudKTZd125 . 2311EH1Mpa335 Z ZE E190Mpa190Mpa1/21/2，m m3mm3mm，b b1 190mm90mm， b b2 284mm84mm，P P主主10KW10KW，K K1.51.5，1 1，Z Z主主2020，Z Z从从4040，n n主主955r/min955r/minH2uudKTZd125 . 2311EH吕苇白吕苇白内啮合减速传动内啮合减速传动或或主动主动NmnPT200955

5、210955095502224 . 160841dbd2204012zzud1mz132060mmZ主主Z120；Z从从Z240212601204 . 1102005 . 121905 . 223uuddKTZdH125 . 22122E2H1Mpa335d2mz2340120mm Z ZE E190Mpa190Mpa1/21/2，m m3mm3mm，b b1 190mm90mm，b b2 284mm84mm，P P主主10KW10KW，K K1.51.5，1 1，Z Z主主2020，Z Z从从4040，n n主主955r/min955r/min吕苇白吕苇白外啮合增速传动外啮合增速传动主动主动

6、NmnPT5 .4772001109550955011193. 090841dbd2306012zzud1mz133090mmZ主主Z260； Z从从Z1302129093. 0105 .4775 . 121905 . 233uudKTZdH125 . 2311E2H1Mpa488min/20010030602121rnzzn Z ZE E190Mpa190Mpa1/21/2，m m3mm3mm，b b1 190mm90mm， b b2 284mm84mm，P P主主10KW10KW，K K1.51.5，1 1，Z Z主主6060，Z Z从从3030，n n主主100r/min100r/min

7、吕苇白吕苇白齿条齿轮传动齿条齿轮传动NmnPT300318110955095501117 . 0120841dbd4012zzud1mz1340120mmZ主主Z齿条齿条Z2； Z从从Z齿轮齿轮Z140111207 . 0103005 . 121905 . 233u1125 . 2311E2H1dKTZdHMpa409min/3181202100060100060111rdvn主动主动v Z ZE E190Mpa190Mpa1/21/2，m m3mm3mm，b b1 190mm90mm，b b2 284mm84mm，P P主主10KW10KW，K K1.51.5，1 1，Z Z4040，齿条移

8、动速度，齿条移动速度， v v2m/s.2m/s.吕苇白吕苇白 例例4 4：已知：齿轮：已知：齿轮4 4的转向的转向n n4 4。试定出主动蜗杆的。试定出主动蜗杆的旋向及转向。为使中间轴旋向及转向。为使中间轴所受的轴向力最小，画出所受的轴向力最小，画出各轮所受的力。各轮所受的力。n41234Fr3Ft3Fa3Ft4Fr4Fa4Fa2Ft1Ft2Fa1n1Fr1Fr2吕苇白吕苇白例例5、 斜齿圆柱齿轮减速器低速轴转速斜齿圆柱齿轮减速器低速轴转速 n n1960rpm1960rpm，齿轮上，齿轮上所受的圆周力所受的圆周力F FT T1890N1890N，径向力，径向力F FR R700N700N，

9、轴向力，轴向力F FA A360N360N，齿轮分度圆直径齿轮分度圆直径 d d188mm188mm，轴颈直径，轴颈直径d d30mm30mm，轴承预期寿，轴承预期寿命命L Lh h20000h20000h，载荷系数，载荷系数 f fp p1.11.1，温度系数，温度系数 f ft t1 1，试选择，试选择轴承型号。轴承型号。选用深沟球轴承选用深沟球轴承( (双支点单向固定双支点单向固定) )；选用圆锥滚子轴承选用圆锥滚子轴承( (正装正装) )；选用角接触球轴承选用角接触球轴承( (反装反装) )。9090FAFRFT吕苇白吕苇白求支反力：求支反力： 水平方向：水平方向： NFFFTHH94

10、521890221 垂直方向：垂直方向：NldFlFFARV538902218836090700221 NFFFVRV16253870012解：解：9090FTFH2FH1219090FAFR21FV2FV1 支反力：支反力： NFFRVH10875389452221211 NFFRVH8 .9581629452222222吕苇白吕苇白 初选初选62066206型轴承，型轴承，C Cr r19.5KN19.5KN， C C0r0r11.5KN11.5KN 由图可知由图可知: : NFAA3601 NA02查表查表13135 5，得：，得：031. 01150036001rCA228. 0e，9

11、16. 1YR2R121FA 228. 033. 0108736011eRA56. 01X，916. 11Y NAYRXP4 .1298360916. 1108756. 011111 235. 008 .958022eRA12X，02Y NAYRXP8 .958008 .958122222深沟球轴承深沟球轴承(双支点单向固定双支点单向固定)：吕苇白吕苇白 hPfCfnLprth216424 .12981 . 119500196016667166673 hLh20000选用选用62066206型轴承合适。型轴承合适。初选初选3020630206型轴承，型轴承，C Cr r43.2KN43.2KN

12、， C C0r0r50.5KN50.5KN，e e0.370.37，Y Y1.61.6圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承(正装正装)： NYRS7 .3396 . 121087211 NYRS6 .2996 . 128 .958222 NSNSFA7 .3396 .6596 .29936012轴承轴承1 1被被“压紧压紧”： NFSAA6 .65921轴承轴承2 2被被“放松放松”： NSA6 .29922R2R121FAS1S2吕苇白吕苇白 37. 061. 010876 .65911eRA 4 . 01X，6 . 11Y NAYRXP14906 .6596 . 110874 . 011111eRA3

13、1. 08 .9586 .29922 12X，02Y NAYRXP8 .9586 .29908 .958122222 hPfCfnLprth46339314901 . 14320019601666716667310 hLh20000选用选用3020630206型轴承不合适，可重选较小型号轴承。（略）型轴承不合适，可重选较小型号轴承。（略）吕苇白吕苇白角接触球轴承角接触球轴承( (反装反装) )： 初选初选7306AC7306AC，2525型轴承，型轴承， C Cr r25.2KN25.2KN， C C0r0r18.5KN18.5KN，e e0.680.68 NRS2 .739108768. 0

14、68. 011 NRS6528 .95868. 068. 022 NSNSFA65210992 .73936021轴承轴承1 1被被“放松放松”： NSA2 .73911轴承轴承2 2被被“压紧压紧”： NFSAA109912R1R221FAS1S2吕苇白吕苇白 eRA68.010872 .7391111X，01Y NAYRXP10876 .65901087111111eRA146.18 .95810992241. 02X，87. 02Y NAYRXP1349109987. 08 .95841. 022222 hPfCfnLprth4165513491 . 125200196016667166

15、673 hLh20000选用选用7306AC7306AC型轴承合适。型轴承合适。吕苇白吕苇白 例例6 6、已知一个托架的边板用、已知一个托架的边板用6 6个螺栓与相邻的机个螺栓与相邻的机架相联接。托架受一与边板螺栓组的垂直对称轴线相架相联接。托架受一与边板螺栓组的垂直对称轴线相平行、距离平行、距离250mm250mm、大小为、大小为60kN60kN的载荷作用。现有如图的载荷作用。现有如图所示的三种螺栓布置型式，设采用铰制孔用螺栓联接，所示的三种螺栓布置型式，设采用铰制孔用螺栓联接，试问哪一种布置型式所用的螺栓直径最小？为什么？试问哪一种布置型式所用的螺栓直径最小？为什么？25060kN2506

16、0kN25060kN250250250250吕苇白吕苇白解：解： 将载荷平移到螺栓组的对称中心，得：将载荷平移到螺栓组的对称中心，得：横向载荷横向载荷R R：R R60kN60kN转矩转矩T T：T T606025025015000kNmm15000kNmm每个螺栓所受到的剪力为：每个螺栓所受到的剪力为：F F1 1R/6R/660/660/610kN10kNRRTTTR吕苇白吕苇白(a)(a)圆形布置：圆形布置：250F F1 1R/6R/660/660/610kN 10kN （ ）kNrTrFi2012561251500022max2 分别求三种布置型式，铰制孔用螺栓组中所分别求三种布置型

17、式，铰制孔用螺栓组中所 受到的最大载荷。受到的最大载荷。由右图的受力分析可知由右图的受力分析可知红色螺栓所受到的剪力最大：红色螺栓所受到的剪力最大：F Fmax max (a) F F1 1F F2 21010202030KN30KN吕苇白吕苇白(b)(b)矩形布置：矩形布置：F F1 1R/6R/660/660/610kN 10kN （ ）222222max25 .6225 .6212545 .6212515000irTrF由右图的受力分析可知由右图的受力分析可知红色螺栓所受到的剪力最大：红色螺栓所受到的剪力最大：5 . 01255 .62tg57.265 . 01tg kNFb63.335

18、7.26cos39.2410239.241022maxkN39.24吕苇白吕苇白(c)(c)三角形布置：三角形布置：F F1 1R/6R/660/660/610kN 10kN （ ）2max2irTrF红色螺栓所受到的剪力最大：红色螺栓所受到的剪力最大：kN71.2730 kNFc71.3630cos71.2710271.271022maxkN71.2717.72334.144351.216321500022由右图的受力分析可知由右图的受力分析可知22222222)12525031(3)12525032(31252503215000吕苇白吕苇白 由以上计算可知：由以上计算可知：F Fmax m

19、ax (a) 30KN30KN kNFb63.33max kNFc71.36max(F(Fmaxmax) )minmin minmin Fmax (a) ，Fmax (b)， Fmax (c) minmin 3030 ，33.6333.63， 36.7136.71 30kN30kN 故，采用圆形布置型式所用的螺栓直径最小。故，采用圆形布置型式所用的螺栓直径最小。吕苇白吕苇白 例例7 7、两块金属板用两个、两块金属板用两个M12M12的螺栓联接。若接和面的螺栓联接。若接和面的摩擦系数的摩擦系数f f0.30.3，螺栓预紧力控制在其屈服极限的，螺栓预紧力控制在其屈服极限的7070。螺栓用性能等级为

20、。螺栓用性能等级为4.84.8的中碳钢制造，求此联接所能的中碳钢制造，求此联接所能传递的横向载荷。传递的横向载荷。普通螺栓普通螺栓铰制孔用螺栓铰制孔用螺栓RRd0RRR吕苇白吕苇白求此联接所能传递的横向载荷求此联接所能传递的横向载荷RKziFfs0NKziFfRs49342 . 12145.98673 . 00解：解： 采用普通螺栓联接采用普通螺栓联接定螺栓的许用应力值定螺栓的许用应力值 4.8 4.8级中碳钢级中碳钢s s320 MPa320 MPa；查表；查表5-105-10得控制得控制预紧力的安全系数预紧力的安全系数s s1.41.4；查手册；查手册M12M12螺栓的小径螺栓的小径为为1

21、0.106mm10.106mm。 Mpass1604 . 1%70320求单个螺栓所能承受的预紧力求单个螺栓所能承受的预紧力 NdF45.98673 . 14160106.103 . 142210吕苇白吕苇白求此联接所能传递的横向载荷求此联接所能传递的横向载荷NzFR23880211940 采用铰制孔用螺栓联接采用铰制孔用螺栓联接( (按满足剪切条件计算按满足剪切条件计算) )定螺栓的许用应力值定螺栓的许用应力值 4.8 4.8级中碳钢级中碳钢s s320 MPa320 MPa；查表；查表5-105-10得控制预紧力得控制预紧力的安全系数的安全系数s s2.52.5；查手册；查手册M12M12

22、螺栓光杆直径为螺栓光杆直径为13mm13mm。 Mpass905 . 2%70320求单个螺栓所能承受的剪切力求单个螺栓所能承受的剪切力 NdF11940490134220吕苇白吕苇白 例例8 8、气缸盖螺栓组联接。已知气缸内的工作压力、气缸盖螺栓组联接。已知气缸内的工作压力p p0 01MPa1MPa，缸盖与缸体均为钢制，直径，缸盖与缸体均为钢制，直径D D1 1350mm350mm，D D2 2=250mm=250mm，上、下凸缘厚均为，上、下凸缘厚均为25mm25mm，试设计此联接。，试设计此联接。D2pFFFD1吕苇白吕苇白求单个螺栓所受到的总拉力求单个螺栓所受到的总拉力kNFF025

23、.11125. 68 . 18 . 11kNzFF125. 6849解：解：气缸盖只能采用普通螺栓联接，设采用气缸盖只能采用普通螺栓联接，设采用8 8个螺栓个螺栓气缸盖所受到的总轴向载荷气缸盖所受到的总轴向载荷kNNDpF4949087425014222求单个螺栓所受的轴向外力求单个螺栓所受的轴向外力查教材查教材P P7373，得残余预紧力，得残余预紧力kNFFF15.17125. 6025.1112吕苇白吕苇白 mmFd576.2447171503 . 143 . 1421定螺栓的许用应力值定螺栓的许用应力值 采用采用5.85.8级中碳钢级中碳钢s s400 MPa400 MPa；查表；查表

24、5-105-10得不控得不控制预紧力的安全系数制预紧力的安全系数s s8.5(8.5(假设螺栓直径假设螺栓直径M16M16M30)M30) Mpass475 . 8400求螺栓直径求螺栓直径查手册得螺栓的公称直径查手册得螺栓的公称直径M30M30，d d1 126.211mm(26.211mm(第一系列第一系列) )吕苇白吕苇白安全系数的确定安全系数的确定 查表查表5-105-10，变载荷、不控制预紧力的安全系数，变载荷、不控制预紧力的安全系数s s8.58.5，螺栓的直径范围为，螺栓的直径范围为M16M16M30M30验算验算螺栓个数的确定螺栓个数的确定 查表查表5-55-5，工作压力，工作