機(jī)械設(shè)計(jì)期末必考綜合題

1、張朝輝螺紋聯(lián)接1/24 例題例題 某材料的對(duì)稱循環(huán)疲勞極限， 屈服極限 ，取循環(huán)基數(shù)N0=107，壽命指數(shù)m=9，試求循環(huán)次數(shù)N分別為105，5106，108次時(shí)相應(yīng)的壽命系數(shù)KN和疲勞極限-1N。1275MPa355MPas張朝輝螺紋聯(lián)接2/32張朝輝螺紋聯(lián)接3/32張朝輝螺紋聯(lián)接4/32 緊螺栓聯(lián)接受預(yù)緊力F0=900N，工作載荷F=600N。采用等剛度聯(lián)接，請(qǐng)給出螺栓的最大載荷F2及殘余載荷F1。張朝輝螺紋聯(lián)接5/32張朝輝鏈傳動(dòng)6/37例例 圖示為帶傳動(dòng)簡(jiǎn)圖，輪1為主動(dòng)輪。試問：（1）帶傳動(dòng)的主要失效形式有哪些？帶傳動(dòng)工作時(shí)為什么出現(xiàn)彈性滑動(dòng)現(xiàn)象？這種滑動(dòng)是否可以避免？（2）帶傳動(dòng)工作

2、時(shí)，帶處于圖中哪一點(diǎn)應(yīng)力最大？最大應(yīng)力max=？張朝輝鏈傳動(dòng)7/37答：（1）帶傳動(dòng)的主要失效形式是打滑和帶的疲勞破壞。帶傳動(dòng)工作時(shí)，緊邊與松邊之間存在拉力差，因此緊邊與松邊上帶的彈性變形也不同，這是出現(xiàn)彈性滑動(dòng)的根本原因。而帶傳動(dòng)工作所需的有效拉力就是由此拉力差提供的，因此要讓帶傳動(dòng)工作，彈性滑動(dòng)就不可避免。（2）緊邊開始繞上小帶輪處的點(diǎn)A1處應(yīng)力最大，max=1+b+c張朝輝鏈傳動(dòng)8/37例例 一V帶傳動(dòng)傳遞的功率P=7.5kW，帶的速度v=10m/s，緊邊拉力是松邊拉力的兩倍，即F1=2F2，試求緊邊拉力F1、有效拉力Fe以及預(yù)緊力F0。張朝輝鏈傳動(dòng)9/37單根V帶傳遞的最大功率Pmax

3、=4.82kW，小帶輪直徑dd1=400mm，n1=1450r/min，小帶輪包角1=152，帶和帶輪間的當(dāng)量摩擦系數(shù)fv=0.25，試確定帶傳動(dòng)的最大有效拉力Fec、緊邊拉力F1和張緊力F0。張朝輝鏈傳動(dòng)10/37傳動(dòng)比i1-22-33-44-55-66Z131-2727-2525-2323-2121-1717小鏈輪齒數(shù)z1確定張朝輝鏈傳動(dòng)11/37已知某滾子鏈傳動(dòng)，采用12A單排鏈，主動(dòng)鏈輪齒數(shù)z1 = 19，鏈速v=6m/s。試問該鏈傳動(dòng)能傳遞的許用功率是多少？11601000z pnv 所以n1 = 994.6 rpm。由n1查許用功率曲線圖，可得到許用功率=15kW。張朝輝鏈傳動(dòng)12

4、/37圖（a, b）兩種傳動(dòng)方案哪個(gè)合理？為什么？張朝輝鏈傳動(dòng)13/37張朝輝鏈傳動(dòng)14/371) V帶傳動(dòng)中，帶承受的應(yīng)力是 循環(huán)應(yīng)力，其壽命取決于 和 。2) 鏈傳動(dòng)中，即使主動(dòng)鏈輪的角速度是常數(shù)，也只有當(dāng) 時(shí)，從動(dòng)輪的角速度和傳動(dòng)比才能得到恒定值。3) 對(duì)于高速重載的套筒滾子鏈傳動(dòng)，應(yīng)選用節(jié)距 的多排鏈；對(duì)于低速重載的套筒滾子鏈傳動(dòng)，應(yīng)選用節(jié)距 的鏈傳動(dòng)。張朝輝滾動(dòng)軸承15張朝輝滾動(dòng)軸承16圖示為錐齒輪軸（主動(dòng)軸，轉(zhuǎn)向如圖中n所示）。由一對(duì)角接觸球軸承支承（7210AC)。錐齒輪嚙合點(diǎn)B受三個(gè)分力：Ft =1200N，F(xiàn)r=415N，F(xiàn)a=135N。有輕微沖擊。已知：e=0.68，F(xiàn)d=

5、0.7Fr。 Fa/Fre時(shí)，X=1，Y=0；Fa/Fre時(shí)，X=0.41，Y=0.87。試分析 哪個(gè)軸承較危險(xiǎn)？張朝輝滾動(dòng)軸承17張朝輝滾動(dòng)軸承18張朝輝滾動(dòng)軸承19張朝輝滾動(dòng)軸承20張朝輝滾動(dòng)軸承21張朝輝滾動(dòng)軸承22 指出軸系結(jié)構(gòu)錯(cuò)誤，并給出改正意見（1）軸的右端面應(yīng)縮進(jìn)帶輪右端面12mm且應(yīng)有軸端擋圈固定帶輪；（2）帶輪與軸間應(yīng)有鍵聯(lián)接；（3）帶輪左端面靠軸肩定位，下一段軸徑加大；（4）帶輪兩個(gè)槽中沒有線；（5）取消套筒（若保留套筒對(duì)帶輪定位也可，那么套筒應(yīng)穿過透蓋頂?shù)捷S承內(nèi)圈右端面）；（6）透蓋與軸之間應(yīng)有間隙，且還應(yīng)有密封氈圈；（7）應(yīng)改為喇叭口斜線，用角接觸球軸承；（8）與輪轂配

6、合段軸頸長(zhǎng)度應(yīng)比輪轂長(zhǎng)小12mm；（9）輪轂與軸之間應(yīng)有鍵聯(lián)接；（10）兩個(gè)軸承端蓋與箱體間應(yīng)有調(diào)整墊片；（11）箱體上端蓋接觸面之外的外表面應(yīng)低一些；（12）軸承端蓋外圓外側(cè)應(yīng)倒角。軸的結(jié)構(gòu)改錯(cuò)問題?？紤]方面軸與軸上零件如齒輪、帶輪、聯(lián)軸器等是否用鍵（或銷、緊釘螺釘?shù)龋┳髦芟蚬潭?lián)接，若有多個(gè)軸上零件時(shí)其鍵槽是否在同一母線上；輪轂長(zhǎng)度是否略大于安裝軸段的長(zhǎng)度；軸上零件的（兩端）軸向定位如何；軸上零件（特別是安裝于軸中段的齒輪以及軸頸處的軸承等）是如何裝上去的，有無(wú)該零件兩端的軸段徑向尺寸均大于輪轂孔（或軸承內(nèi)徑）而無(wú)法裝拆問題；軸承的類型選擇和組合是否合理，特別是采用向心推力軸承（角接觸球軸

7、承、圓錐滾子軸承）時(shí)應(yīng)檢查是否為成對(duì)使用，其內(nèi)外圈傳力點(diǎn)處是否設(shè)置有傳力件，若兩個(gè)向心推力軸承在軸的一端安裝時(shí)，另一端游動(dòng)支點(diǎn)處的軸承類型是否恰當(dāng)?shù)龋惠S承內(nèi)圈、外圈的厚度是否高出與之相接觸的定位元素的高度；若兩支點(diǎn)的滾動(dòng)軸承為同型號(hào)（如一對(duì)向心推力軸承在兩端支承），且二者是由軸的一端依次裝入時(shí)，座孔及軸頸的中段是否設(shè)有凹槽部分以利于軸承的裝拆（同時(shí)可以減少精加工長(zhǎng)度）；軸伸出透蓋處的有無(wú)密封及間隙；軸承的游隙如何調(diào)節(jié)；整個(gè)軸系相對(duì)于箱體（或機(jī)架）軸向位置是否可調(diào)（例如使齒輪對(duì)在全寬度上嚙合，特別是對(duì)于圓錐齒輪、蝸輪蝸桿裝置）等。張朝輝齒輪傳動(dòng)46例例 1 設(shè)計(jì)銑床的圓柱齒輪傳動(dòng)，已確定P1=7

8、.5kW，n1=1450r/min,z1=26,z2=54,壽命Lh=12000h，小齒輪相對(duì)其軸的支承為不對(duì)稱布置。解：（1）選擇齒輪的材料和精度等級(jí)。由教材表10-1選擇大小齒輪材料均為45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)。小齒輪齒面硬度為250HBS，大齒輪齒面硬度為220HBS。選精度等級(jí)為7級(jí)。（由于是軟齒面，易發(fā)生齒面疲勞點(diǎn)蝕，所以按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，然后校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。）（2）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 mmNnPT4939714505 . 71055. 91055. 961161初選載荷系數(shù)：Kt=1.8確定齒寬系數(shù)：小齒輪作不對(duì)稱布置，據(jù)教材表10-7選取d=1.0張朝輝齒輪

9、傳動(dòng)47確定彈性影響系數(shù)：據(jù)教材表10-6查得ZE=189.8確定區(qū)域載荷系數(shù)：按標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)ZH=2.5齒數(shù)比：08. 2265412zzu 確定接觸許用應(yīng)力：循環(huán)次數(shù)8229111003. 51200015426145060601004. 112000114506060hhjLnNjLnN查教材圖10-19曲線1得0 . 11HNK，05. 12HNK查圖10-21（d）得MPa6001limH，570MPaHlim2張朝輝齒輪傳動(dòng)48驗(yàn)算載荷系數(shù)：齒輪的使用系數(shù)：載荷狀況以輕微沖擊為依據(jù)查教材表10-2得KA=1.25齒輪的圓周速度張朝輝齒輪傳動(dòng)49m/s2 . 410006

10、014509 .54141. 310006011ndvt由圖10-8查得Kv=1.12對(duì)于軟齒面齒輪，假設(shè)KAFt/b100N/mm,由教材表10-3查得KH= KF=1.2齒寬 b=9 .549 .540 . 11tdd齒寬與齒高比5 .1126/9 .5425. 29 .54/25. 225. 2/11zdbmbhbtt由教材表10-4查得KH=1.32，由教材圖10-13查得：KF=1.28接觸強(qiáng)度載荷系數(shù)：22. 232. 12 . 112. 125. 1HHVAKKKKK張朝輝齒輪傳動(dòng)50張朝輝齒輪傳動(dòng)51mm7 .495908 .1895 . 208. 2108. 26549397

11、22. 225 . 212222211HEZuudKTb圓整后，取b2=50mm，b1=55mm。（3）校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度確定彎曲強(qiáng)度載荷系數(shù)：79. 112. 11 . 116. 125. 1FFVAKKKKK查教材表10-5得6 . 21FaY， 595. 11SaY， 3 . 22FaY， 715. 12SaY確定許用應(yīng)力：由教材圖10-18查得：121FNFNKK取安全系數(shù) SF=1.4張朝輝齒輪傳動(dòng)52由教材圖10-20（c）得FE1FE2440MPa425MPa，按對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力確定需用彎曲應(yīng)力MPaSKMPaSKFFEFNFFEFN2134 . 142517 . 07 . 02

12、204 . 144017 . 07 . 022F211F1校核彎曲強(qiáng)度：103715. 13 . 25 . 265504939779. 122108595. 16 . 25 . 265504939779. 122F222F11F2F111F111FMPaYYmbdKTMPaYYmbdKTSaaSaa滿足彎曲強(qiáng)度。以上所選參數(shù)合適。張朝輝齒輪傳動(dòng)53例2 設(shè)計(jì)如例1圖所示的齒輪減速傳動(dòng)時(shí)，已知輸入軸轉(zhuǎn)速n1=730r/min，齒輪1、2的傳動(dòng)比i1=1.5，齒輪2、3的傳動(dòng)比i2=2，每天工作8小時(shí)，每年工作260天，預(yù)期壽命10年。求各齒輪的接觸應(yīng)力及彎曲應(yīng)力的循環(huán)次數(shù)N。張朝輝齒輪傳動(dòng)548

13、H1F11h6060 730 1 (8 260 10)9.11 10NNn jL 211730/486.67 r/min1.5nni8H2F22h6060 486.67 1 (8 260 10)6.07 10NNn jL 322486.67/243.33 r/min2nni8H3F33h6060 243.33 1 (8 260 10)3.04 10NNn jL 解：解：由于齒輪的接觸應(yīng)力與彎曲應(yīng)力的循環(huán)次數(shù)相同，因此有：（1）齒輪1（2）齒輪2（3）齒輪3次次次張朝輝齒輪傳動(dòng)55n22 mmm250z 210n34 mmm320z 例3 如例3圖所示的兩級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器，已知齒輪1的轉(zhuǎn)向和

14、螺旋線方向，齒輪2的參數(shù)，齒輪3的參數(shù)（1）使II軸所受軸向力最小時(shí)，齒輪3的螺旋線應(yīng)是何旋向？在圖上標(biāo)出齒輪2、3的螺旋線方向。（2）在圖上標(biāo)出齒輪2、3所受各分力方向。（3）如使II軸的軸承不受軸向力，則齒輪3的螺旋角應(yīng)取多大值？求：張朝輝齒輪傳動(dòng)56FaY填空題填空題1 齒輪傳動(dòng)的主要失效形式有： 、 、 、 和、 。2 高速重載齒輪傳動(dòng)，當(dāng)潤(rùn)滑不良時(shí)最可能出現(xiàn)的失效形式是 。3 根據(jù)齒輪傳動(dòng)的失效形式，對(duì)齒輪材料性能的基本要求是 與 。4 在齒輪傳動(dòng)中，將齒輪輪齒加工成鼓形齒的目的是 。5 斜齒圓柱齒輪的齒形系數(shù)6 在設(shè)計(jì)閉式硬齒面齒輪傳動(dòng)中，當(dāng)直徑一定時(shí)，應(yīng)選取較少的齒數(shù)，使模數(shù)增大

15、，以提高齒輪的 。7 在斜齒圓柱齒輪設(shè)計(jì)中，應(yīng)取 模數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值；而直齒錐齒輪設(shè)計(jì)中，應(yīng)取 模數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值。8 直齒錐齒輪強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，應(yīng)以 為計(jì)算的依據(jù)。與齒輪參數(shù) 、 、 有關(guān)，而與 無(wú)關(guān)張朝輝齒輪傳動(dòng)571 一對(duì)圓柱齒輪傳動(dòng)中，當(dāng)齒面產(chǎn)生疲勞點(diǎn)蝕時(shí)，通常發(fā)生在 。 A靠近齒須處 B靠近齒根處 C靠近節(jié)線的齒頂部分 D靠近節(jié)線的齒根部分2 設(shè)計(jì)一般閉式齒輪傳動(dòng)時(shí)，齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算主要針對(duì)的失效形式是 。 A齒面塑性變形 B輪齒疲勞折斷 C齒面點(diǎn)蝕 D磨損選擇題選擇題 3 在圓柱齒輪傳動(dòng)中，材料與齒寬系數(shù)、齒數(shù)比、工作情況等一定情況下，輪齒的接觸強(qiáng)度主要取決于 大小。 A模數(shù) B齒數(shù) C壓力角 D中心距4 對(duì)于閉式硬齒面齒輪傳動(dòng)，宜取較少齒數(shù)以增大模數(shù)，其目的是 。 A提高齒面接觸強(qiáng)度 B減小輪齒的切削量 C保證輪