機(jī)械設(shè)計(jì)練習(xí)題及解答

1、第七章一、 設(shè)計(jì)一鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)中的滾子鏈傳動(dòng)。已知電動(dòng)機(jī)輸入的功率kW，轉(zhuǎn)速=720，要求傳動(dòng)比i=3，中心距不大于650mm，傳動(dòng)水平布置，載荷平穩(wěn)。解：（1） 選擇鏈輪齒數(shù)、根據(jù)傳動(dòng)比i=3，估計(jì)鏈速為，選取小鏈輪齒數(shù)=21，大鏈輪齒數(shù) ，合適。（2） 確定計(jì)算功率根據(jù)已知載荷平穩(wěn)，機(jī)拖動(dòng)，查表得=1.0，計(jì)算功率為（3）、確定中心距及鏈節(jié)數(shù)初定中心距=3050p，取=30p。由式得：=103.49取=104。（4） 確定鏈條型號(hào)和節(jié)距p首先確定系數(shù)。根據(jù)鏈速估計(jì)鏈傳動(dòng)可能產(chǎn)生鏈板疲勞破壞，查得小鏈輪齒數(shù)系數(shù)=1.11，=1.01。考慮到傳遞功率不大，故選擇單排鏈，查的=1.0。所需傳遞的額

2、定功率為=6.69kW由表選擇滾子鏈型號(hào)為10A，鏈節(jié)距P=15.875mm。由圖證實(shí)工作點(diǎn)落在曲線頂點(diǎn)左側(cè)，確系鏈板疲勞，前面假設(shè)成立。（5） 驗(yàn)算鏈速。鏈速在估計(jì)范圍內(nèi)。（6） 確定鏈長(zhǎng)L和中心距 鏈長(zhǎng)：1.651m中心距=480.39mm<650mm，符合要求。（7） 確定作用在軸上的力。 工作拉力 由于工作平穩(wěn)，取壓軸力系數(shù)為1.2，則壓軸力為 2250N（8） 選擇潤(rùn)滑方式根據(jù)鏈速v=4，節(jié)距p=15.875mm，選擇油浴或飛濺潤(rùn)滑方法。設(shè)計(jì)結(jié)果：滾子鏈型號(hào)10A-1 104（GB/T1243-1997），鏈輪齒數(shù)，=63，中心距，壓軸力=2250N。二、 某鏈傳動(dòng)傳遞的功率，

3、主動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)速，從動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)速，載荷平穩(wěn)，定期人工潤(rùn)滑，試設(shè)計(jì)此鏈傳動(dòng)。解：（1）選擇鏈輪齒數(shù) 取小鏈輪齒數(shù)，大鏈輪的齒數(shù)（2）確定計(jì)算功率 由表查得，由圖查得，單排鏈，則計(jì)算功率為 （3）選擇鏈條型號(hào)和節(jié)距 根據(jù)，查圖得，可選16A，查表，鏈條節(jié)距（4）計(jì)算鏈節(jié)數(shù)和中心距 初選中心距。取，相應(yīng)的鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù)為 取鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù)。 查表得中心距計(jì)算系數(shù)，則鏈傳動(dòng)的最大中心距為 （5）計(jì)算鏈速，確定潤(rùn)滑方式 由和鏈號(hào)16A，查圖9-14可知應(yīng)采用定期人工潤(rùn)滑。 （6）計(jì)算壓軸力 有效圓周力為 鏈輪水平布置時(shí)的壓軸力系數(shù)，則壓軸力為第八章三、 某機(jī)械裝置中的減速器，采用的是一級(jí)直齒輪圓柱齒輪傳動(dòng)。已知小齒輪轉(zhuǎn)速

4、為=650，傳遞功率為，傳動(dòng)比為=4。減速器工作是，載荷為中等沖擊，使用壽命10年，單班制。試設(shè)計(jì)該齒輪傳動(dòng)。解：（1）選擇材料與精度等級(jí)。選擇齒輪的材料和熱處理為：小齒輪40號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)熱處理。硬度為217255HBS；大齒輪45鋼，正火處理，硬度為162217HBS。查表得：選擇8級(jí)精度。（2）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)。計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩為： =9.5510=9.5510=73461.5Nmm 載荷系數(shù)K，查表得，K=1.5 齒輪z和齒寬系數(shù)：取=28，則=4=428=112，因單級(jí)齒輪傳動(dòng)為對(duì)稱布置，而齒輪齒面為軟齒面，取=1。 許用接觸應(yīng)力。查表得：=570MPa，=530MPa。 查表

5、得，=1 =60=606501（105240）=8.1110 =8.1110/4=2.0310 查圖得，,。 可得：=575.7MPa =572.4MPa 查表得，=189.9，所以 =57.25mm 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=2.5mm。 （3）主要尺寸的計(jì)算。 mm mm =70mm mm=75mm =2.5(70+280)=437.5mm (4) 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核。由表查的齒形系數(shù)：, 查的應(yīng)力修正系數(shù)：, 許用彎曲應(yīng)力:查表得： =220MPa, =180MPa查表得： 由式：=74.73MPa<=169MPa=70.83MPa<=138MPa 齒根彎曲強(qiáng)度校核合格。 （5）驗(yàn)算

6、圓周速度。 選8級(jí)精度是合適的。四、某齒輪的斜齒輪圓柱齒輪傳動(dòng)，已知，兩齒輪的齒數(shù)為，8級(jí)精度，小齒輪材料為（調(diào)質(zhì)），大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），壽命20年（設(shè)每年300工作日），每日兩班制，小齒輪相對(duì)其軸的支承為對(duì)稱布置，試計(jì)算該齒輪傳動(dòng)所能傳遞的功率。解：（1）齒輪材料硬度 查表10-1，根據(jù)小齒輪材料為（調(diào)質(zhì)），小齒輪硬度217269HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），大齒輪硬度217255 HBS （2）按齒面接觸疲勞硬度計(jì)算和主要尺寸的計(jì)算。 計(jì)算小齒輪的分度圓直徑計(jì)算齒寬系數(shù)由表查得材料的彈性影響系數(shù) ，由圖10-30選取區(qū)域系數(shù)由圖按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的

7、接觸疲勞強(qiáng)度極限。齒數(shù)比 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 由圖取接觸疲勞壽命系數(shù) 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為，安全系數(shù) 由圖查得計(jì)算齒輪的圓周速度 計(jì)算尺寬與齒高之比 計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù)，8級(jí)精度，查圖得動(dòng)載荷系數(shù) 由查得 按輕微沖擊，由表查得使用系數(shù) 由表10-4查得 按=1查得 由，查圖10-13得故載荷系數(shù) 由接觸強(qiáng)度確定的最大轉(zhuǎn)矩 （3）按彎曲強(qiáng)度計(jì)算 計(jì)算載荷系數(shù) 計(jì)算縱向重合度 由圖10-28查得螺旋角影響系數(shù) 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) 查取齒形系數(shù)及應(yīng)力校正系數(shù) 由表10-5查得 由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限。由圖10-18取彎曲疲勞壽命。計(jì)算彎曲疲勞許用

8、應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù) 計(jì)算大、小齒輪的，并加以比較 取由彎曲強(qiáng)度確定的最大轉(zhuǎn)矩 （4）齒輪傳動(dòng)的功率 取由接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度確定的最大轉(zhuǎn)矩中的最小值 即 第十章五、什么叫流體傳動(dòng)？流體傳動(dòng)系統(tǒng)由什么組成？答：液壓傳動(dòng)是用液體作為工作介質(zhì)來傳遞能量和進(jìn)行控制的傳動(dòng)方式。液壓傳動(dòng)和氣壓傳動(dòng)稱為流體傳動(dòng)，是根據(jù)17世紀(jì)帕斯卡提出的液體靜壓力傳動(dòng)原理而發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣為應(yīng)用的一門技術(shù)。如今，流體傳動(dòng)技術(shù)水平的高低已成為一個(gè)國 家工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。 液壓系統(tǒng)主要由：動(dòng)力元件（油泵）、執(zhí)行元件（油缸或液壓馬達(dá)）、控制元件（各種閥）、輔助元件和工作介質(zhì)等五部分組成。 1、動(dòng)

9、力元件（油泵） 它的作用是把液體利用原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓力能；是液壓傳動(dòng)中的動(dòng)力部分。 2、執(zhí)行元件（油缸、液壓馬達(dá)） 它是將液體的液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。其中，油缸做直線運(yùn)動(dòng)，馬達(dá)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 3、控制元件 包括壓力閥、流量閥和方向閥等。它們的作用是根據(jù)需要無級(jí)調(diào)節(jié)液動(dòng)機(jī)的速度，并對(duì)液壓系統(tǒng)中工作液體的壓力、流量和流向進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。 4、輔助元件 除上述三部分以外的其它元件，包括壓力表、濾油器、蓄能裝置、冷卻器、管件各種管接頭(擴(kuò)口式、焊接式、卡套式）、高壓球閥、快換接頭、軟管總成、測(cè)壓接頭、管夾等及油箱等，它們同樣十分重要。 5、工作介質(zhì) 工作介質(zhì)是指各類液壓傳動(dòng)中的液壓油或乳化液，它經(jīng)過

10、油泵和液動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。第十六章六、 試設(shè)計(jì)一圓鋼絲的圓柱螺旋壓縮彈簧，已知：彈簧的最大工作載荷=650N， 最小工作載荷=400N，工作行程為17mm，套在一直徑23mm的軸上工作，要求彈簧外徑不大于45mm，自由長(zhǎng)度在12040范圍內(nèi)。按載荷性質(zhì)，屬第類彈簧。彈簧端選磨平端，每端有一圈死圈。解：（1） 選擇材料并確定其許用應(yīng)力選用碳素彈簧鋼絲C級(jí)，初定簧絲直徑d=5mm，查表得彈簧鋼絲的拉伸強(qiáng)度極限=1470Mpa，其許用切應(yīng)力=0.41470Mpa，切變模量G=8.010MPa。（2） 彈簧絲直徑計(jì)算現(xiàn)選取旋繞比C=7，曲度系數(shù)為（3） 初步計(jì)算彈簧絲直徑：=1.6mm=4.90mm 比原取值小，原取值合理，所以取彈簧鋼絲標(biāo)準(zhǔn)直徑d=5mm，彈簧中徑標(biāo)準(zhǔn)值mm，則彈簧外徑=（35+5）mm=40mm<42