机械设计总结及练习题20121205b-20131012

连接零件－螺栓，键销连接等传动零件－带、齿轮、蜗轮传动轴系部件－轴，轴承，联轴器、离合器其它零部件设计－弹簧等四类通用的零部件机械设计的主要零、部件工作原理，受力分析，失效形式，设计准则，强度计算，参数选择，结构设计机械设计学习的28字诀第5章螺纹连接与螺旋传动一、螺纹分类特点及其参数二、牙型角和牙型斜角三、螺纹连接的种类，形式及其特点四、螺纹预紧的作用五、螺纹连接的防松本质及防松的方法六、螺纹连接的强度计算1、松螺栓连接2、紧螺栓连接七、单个紧螺栓受拉受力和变形图及其公式八、螺栓组强度计算1、配合孔或铰制孔螺栓连接2、减载方法3、组合计算的特点九、提高螺栓连接疲劳强度的措施第7章挠性件传动一、带传动的工作原理、特点二、平带与V带传动能力不同的原因，公式与f的意义三、带的两种结构特点（帘布和线芯）四、带传动的受力分析1、紧边拉力，松边拉力和预紧力三者的关系2、欧拉公式及最大有效圆周力计算公式五、失效形式和设计准则六、带传动的应力分析会画图应力图，写出应力计算公式，指出最大应力点七、带传动的设计计算方法八、带传动的参数选择第8章齿轮传动一、传动特点，与蜗轮和带传动的比较。二、失效形式，影响因素及其设计准则三、4个系数的意义，影响因素及其选择，改进措施四、强度计算的特点及参数选择1、齿面接触疲劳强度及其主要影响因素2、齿根弯曲疲劳强度极其主要影响因素3、主要参数选择五、斜齿轮传动1、受力分析特点，注意轴向力的大小，方向以及作用点等2、各个力的计算公式要记熟六、齿轮的结构特点及其润滑第9章蜗杆传动一、传动特点二、失效形式及设计准则的特点三、2种不同的蜗轮材料的失效特点及其选择原则。四、蜗杆强度计算的特点五、主要参数选择1、主要掌握各种轮缘与轮芯的连接方式2、分度圆直径为标准值六、蜗杆传动的变位特点七、受力分析1、轴向力判别方法，圆周力的计算特点2、计算公式八、热平衡计算的目的及其改进措施九、蜗轮的几种螺栓连接结构设计特点历届考题类型及考试要求填空题选择题简答题受力分析题计算题结构设计题30分30分20分20分100分练习题举例一、计算题主要集中在2部分1螺栓组连接设计计算2滚动轴承寿命计算近年来也少量计算题出现在以下部分1齿轮传动设计计算（螺旋角、受力计算，接触和弯曲应力计算）2带传动设计计算（2种带速设计，拉力计算）3滑动轴承设计计算（非液体摩擦计算）螺栓组连接及其综合设计计算1计算类型，分3种1）校核螺栓连接组的连接强度2）设计受载最大的螺栓直径3）确定螺栓连接组承受的最大载荷2方法1）判断连接组的受载情况---向形心移动—变成4种简单受力的组合2）搞清使用何种螺栓，分普通螺栓和铰制孔3）列出保证连接组可靠性工作条件，联立求解（15分）有一提升装置如图所示，已知卷筒由6个均布于D0=240mm圆周上的M12的普通螺栓（d1=10.106mm）连接于蜗轮上，卷筒直径d=200mm，卷筒转速n=85r/min，结合面间摩擦系数f=0.15，可靠性系数Ks=1.2，螺栓材料的许用应力[σ]=120MPa，起吊的最大载荷Wmax=6200N，蜗杆轮齿螺旋线方向为右旋，齿轮的法面模数mn=3mm，齿数为z1=21，z2=84，中心距a=160mm。试求：例11）试确定重物上升时的电动机的转动方向，在图上用箭头标出。2）根据使I轴上的合力最小条件，确定齿轮1、2的轮齿螺旋线方向，并求出螺旋角β的大小。3）试在图中标出重物上升时，蜗杆与蜗轮在节点C处受的3对分力Fa、Fr、Ft的方向。4）试校核滚筒与蜗轮连接螺栓的强度。如图所示为一托架，20kN的载荷作用在托架宽度方向的对称线上，用四个螺栓将托架连接在一钢制横梁上，螺栓的相对刚度为0.3，螺栓组连接采用普通螺栓连接形式，假设该螺栓组不会压溃，试计算:

（1）

该螺栓组连接的接合面所需的螺栓预紧力F´

至少应大于多少？（接合面的抗弯剖面模量W=12.71×106mm3）

（2）在（1）的前提下，若受力最大螺栓处接合面间的残余预紧力F´´要保证不小于1750N，计算该螺栓所需预紧力F´、螺栓所受的总拉力F0。

（3）若为减小应力幅以提高螺栓连接疲劳强度，在螺栓上可采取哪些具体措施？例2（教材P83页题5.4变形）1）力分解2）求受力最大螺栓—建立不离缝的条件，以便求预紧力F＇3)减小螺栓刚度可减小应力幅，具体措施：（1）适当增加螺栓长度；（2）减小螺栓杆直径；（3）螺栓做成中空的空心杆。

结构设计问题1轴承组合部件结构设计及改错2螺栓连接结构（4种连接型式变化）3传动件连接结构1）蜗轮轮缘和轮芯连接（普通螺栓栓和铰制孔栓）2）带与带轮连接3）两个半联轴器连接（普通螺栓栓和铰制孔栓）4）齿轮结构及其与轴连接结构4轴承及轴上零件的连接结构1）滚动轴承与滑动轴承结构2）轴毂连接主要是平键连接结构分别画出用普通螺栓和铰制孔螺栓连接两个开通孔的铸铁板的结构图。例2（待学到轴承部件时再练习）指出齿轮轴系结构图中的错误（指出并改正8处即可），说明错误原因，并在另一半上画出正确结构（16分）。（请将图画在答题纸上）已知：1）齿轮是油润滑，轴承是脂润滑；2）角接触球轴承，面对面安装。例1受力分析题判断齿轮2和蜗杆3的合理旋向；蜗轮4的转动方向；啮合点A、B各轮的受力和方向，并写出计算表达式。例1如图所示二级标准斜齿圆柱齿轮减速器。已知小齿轮1为输入端，转动方向如图；齿轮2的模数mn=2.5mm，齿数Z2＝49，螺旋角β＝14.5°，螺旋线方向如图；齿轮3的模数mn=4mm，齿数Z3＝18。试求：斜齿轮3的螺旋角β应取多大值，才能使Ⅱ轴的轴向力相互抵消？（5分）例2如图，用蜗轮蜗杆传动提升重物W，已知传动可以自锁，主动轴蜗杆螺旋线方向如图，求解：1重物W上升时蜗杆的转向；2重物上升时，蜗轮蜗杆在啮合点的轴向力和周向力方向；3如果重物悬挂在半空，蜗杆和蜗轮的受力有无变化？蜗杆的转动趋势有无变化？例3再见！

祝你们取得好成绩！例1判断蜗轮2和蜗杆3的合理旋向；蜗杆1的转动方向；啮合点A、B各轮的受力和方向，并写出计算表达式。例2判断齿轮2和蜗杆3的合理旋向；蜗轮4的转动方向；啮合点A、B各轮的受力和方向，并写出计算表达式。滚动轴承寿命计算1计算类型，分2种：校核滚动轴承的寿命设计滚动轴承型号2方法1）判断内部轴向力S，及附加轴向力W承受轴承。2）求出每个轴承的轴向力Fa。3）确定系数X，Y。4）计算当量动载荷P=XFr+YFa注意安装方式有影响（10分）图示一轴由一对7209C轴承支承，背对背安装，已知轴向力A=600N，径向力R=3000N，载荷系数fp=1.5，温度系数fT=1.0，转速n=960r/min，轴承的有关参数为：C=29800N，S=0.4Fr，X=0.44，Y=1.33，试计算：①轴承所受的轴向载荷Fa1、Fa2②受载较大轴承的寿命Lh例1例2

根据工作条件，在轴的两端面对面安装两个角接触轴承，设轴上受到的轴向外载荷A=800N，轴承受到的径向载荷Fr1=1100N，Fr2=2200N，轴承转速n=6000r/min，fT=1，fp=1.5，该轴承C=33400N，内部轴向力S=0.7Fr，e=0.68，Fa/Fr>e时X=0.41，Y=0.87解答下述问题：1）两轴承的内部轴向力S1和S2各为多少？2）两轴承所受的轴向载荷Fa1和Fa2各为多少？3）受力最大的轴承的Lh=？例3

如图a)、b)所示，分别为锥齿圆柱齿轮的悬臂布置和对称布置的支承形式。图1)、2)分别为一对圆锥滚子轴承背对背、面对面安装支承形式。（1）在锥齿轮不同布置形式下，请合理选择一对圆锥滚子轴承的支承形式。（2）根据合理的选择结果，计算图a）所示情况下，轴承