机械设计基础复习

1、.Word 文档资料.Word 文档资料.解： 3 -4-5组成定轴轮系1-2- 2 -3-H （5）组成周转轮系由定轴轮系 i353z55z3z55解得3z31HZ 2Z 3由周转轮系ZZ 3H12解得 i1H31Word 文档资料.Word 文档资料.例 3-1如图所示，用8 个 6.8 级普通螺栓和两块钢制夹板将钢板 1、2 联接起来。已知作用于钢板上的横向载荷Fs2104 N ，结合面摩擦因数f0.15 ，安全系数S1.5 ，取可靠性系数K1.2 ，试确定所需螺栓的小径d1 至少应为多少？解： 1)由静力平衡条件确定每个螺栓的预紧力F 显然，这里 z4 ， m 2 ，每个螺栓的预紧力F

2、 KFs1.2 2 104N 2 104Nz s m40.15 22)确定螺栓的许用应力 由 6.8 级螺栓已知条件，可推断其公称抗拉强度b 600MPa ，屈服点 s 0.8600480MPa ，于是许用应力s480N 320NS 1.53) 确定螺栓的小径 d1所需螺栓的小径d14 1.3F 4 1.3 2 104mm 10.2mm 320Word 文档资料.解题要点正确解题的关键有四点：（ 1）判定联接受力模型类型 该螺栓组属于典型的“受横向工作载荷的普通螺栓联接”，即联接在工作前后螺栓始终只受预紧力的作用。（ 2）螺栓组的受力分析 这里受力分析的关键是要能看出螺栓数目 z 4 ，而不是

3、 z 8 。（ 3）许用应力的确定 为要确定许用应力，这里的关键问题是要掌握螺栓性能等级代号的含义。 当然，许用应力与极限应力和安全系数之间的关系也必须清楚。（ 4）强度公式 受拉紧螺栓联接的强度计算公式，关键不要丢掉系数“1.3”。例 3-2 拟用四个普通六角头螺栓将一钢制托板固定在立柱上，布置方案如图所示。已知图中a200 mm ， b700 mm ，作用于托板上的力F1.3103 N 。设结合面摩擦因数s0.15 ，螺栓的许用应力 110 MPa ，取可靠性系数K1.2 。试确定受力最大螺栓并选择恰当的粗牙螺栓代号。普通粗牙螺纹径向尺寸见表3-1 。Word 文档资料.表 3-1普通粗牙

4、螺纹径向尺寸见表公称直径68101216202430d中径d25 3507 188902610 86314 70118 37622 27 721小径d14 9176 647837610 10613 83517 29420 75226 211解 1) 螺栓组的受力分析如下图所示为将力F 向螺栓组形心O 简化的等效受力分析图。显然，在将F 移向 O 点的同时，必然有转矩TF (ba ) 1.3 103 (700 200)N ?mm 1.04 106 N ? mm22于是，就把问题转化为一受横向力F 和转矩 T 联合作用的螺栓组联接了。在力 F 的作用下，托板有向下移动的趋势，每个螺栓所受载荷均等，

5、方向均指向下方。设由F引起每个螺栓的载荷依次为Word 文档资料.F1 , F2, F3, F4 ，则F1F1.3103N 325NF2 F3 F444在转矩 T 作用下，托板有绕螺栓组形心O 顺时针转动的趋势，每个螺栓所受载荷的方向即托板在螺栓处转动趋势的指向。设由转矩 T 引起的每个螺栓的载荷依次为Ft1 , Ft 2 , Ft 3 , Ft 4 ，则Ft1Ft 2 Ft 3T1.041063Ft 4( a )2( 200)2N 1.8410 N4 ( a)24(200)22222综合考虑横向力F 和转矩 T 两种载荷的作用，则不难发现螺栓 2、3 所受载荷较大，这是由于其载荷之间夹角较小

6、的缘故。显然，本题中螺栓 2、3 两载荷之间的夹角均应为 45o 。于是，由平行四边形性质和余弦定理，可求得螺栓2、3 所受载荷的合力F22F2322ooF2Ft 22F2Ft 2cos(180 45 )3252(1.84 103 ) 22325 1.84103cos135o N 2.08 103 N2) 确定螺栓的预紧力 F F KFs21.22.08103N 1.66 104 Nz sm11.0513) 由强度条件确定螺栓的危险截面直径d14 1.3F 4 1.3 1.66104mm 15.82mm 110查普通粗牙螺纹径向尺寸表3-1 ，取螺栓 M20 。Word 文档资料.例 5-2

7、由锥齿轮 - 斜齿圆柱齿轮组成的二级减速传动如图所示，已知动力从轴输入， 并要求输出轴按图示方向回转。 试进行以下分析：1) 画出输入轴的转向2) 确定齿轮 3、4 的轮齿左、右旋向，要求轴上两齿轮所受轴向力可以相互抵消一部分。3) 标出齿轮 2、3 所受各分力的方向Word 文档资料.例 9-1锥齿轮减速器主动轴采用一对30206 圆锥滚子轴承如图,已 知 锥 齿 轮 平 均 模 数m m =3.6mm， 齿 数z=20 ， 转 速n=1450r/min，轮齿上的三个分力，FT=1300N ， FR=400N ，FA=250N ，轴承工作时受有中等冲击载荷（可取冲击载荷系数f p1.5 ），

8、工作温度低于100 0 C，要求使用寿命不低于12000h ，试校验轴承是否合用。Word 文档资料.（注： 30206 ，派生轴向力， FFr ， e=0.37 。当Fae ， X=0.4 ， Y=1.6 ；当Fae ，2YFrFr3X=1 ， Y=0 。基本额定动载荷 Cr=43.2 10 N 。）解：（1）计算滚动轴承上的径向载荷Fr1 、 Fr2此题没有直接给出滚动轴承上的载荷，因此需通过轴系的受力分析求出轴承上的载荷。轴系的载荷是锥齿轮上的三个分力，求支反力时要分平面，且径向力与轴向力在一个平面里。1）锥齿轮平均半径rmrmm m z3.6 20 mm 36mm222）水平面支反力，

9、如下图所示。Word 文档资料.FT401300 40F1x80N=650N80F2xFT F1x（1300650）N 1.95 103 N3）垂直面支反力- FA36 FR40 - 25036 400 40F1y80N=87.5N80F2yFRF1 （40087.5） N488N4）轴承上的径向载荷轴承 1Fr1F1x 2F1y 2650287.52 N656N轴承 2Fr2F2x 2F2y 2(1.9510 3 ) 2488 2 N2.01103 N（2）计算轴承上的轴向载荷Fa1、 Fa2Fs1Fr1656 N205N2Y21.6Fs2Fr22.01103N628N2Y21.6滚动轴承的

10、配置为背对背，派生轴向力的方向如图所示。2）计算轴向载荷Fs1FA(205250)N455NFs2可以判断轴承1 为压紧端，轴承2 为放松端。于是Fa1Fs2FA(628250)N378NFa2Fs2628N（3）计算轴承的当量动载荷Pr1 、 Pr2Word 文档资料.因 e=0.37 ，则Fa13780.58e，Fa26280.31 eFr1656Fr2 2.01 103Pr1XFr1YFa1(0.46561.6378) N 867NPr2Fr22.01103 NPr2Pr1 ，则取PrPr22.01103 N（4）计算轴承的寿命L h6631010f tC r10143.21034 h

11、L hL hh 8.21 1060nf d Pr60 14501.52.01103计算结果表明，所选轴承符合要求。例 9-2 如图所示为涡轮轴系的结构图，已知涡轮轴上的轴承采用脂润滑，外伸端装有半联轴器。试指出图中的错误，并指出其正确结构图。Word 文档资料.解 该轴系存在的错误如图所示。（1）轴上定位零件的定位及固定图中 1：安装蜗轮的轴头长度应小于轮毂宽度，以使蜗轮得到可靠的轴向定位。（2）装拆与调整Word 文档资料.图中 2：轴承端盖与机体之间无调整垫片，无法调整轴承间隙。图中 3：左轴承侧轴肩过高无法拆卸。图中 4：与右轴承配合处的轴颈过长，轴缺少台阶，轴承拆装不方便。图中 5：整体式箱体不便轴系的拆装。（3）转动件与静止件的关系图中 6：联轴器为转动件，不能用端盖作轴向固定，应用轴肩定位。图中 7：轴与右轴承盖（透盖）不应接触。（4）零件的结构工艺性