机械设计作业集

1机械设计作业集第五章螺纹一、简答题1.相同公称直径的细牙螺纹和粗牙螺纹有何区别?2.螺栓、双头螺柱、紧定螺钉连接在应用上有何不同?3.为什么多数螺纹连接都要求拧紧?预紧的目的是什么？4.连接用螺纹已经满足自锁条件，为什么在很多连接中还要采取防松措施?5.防松原理和防松装置有哪些?6.为什么只受预紧力的紧螺栓连接，对螺栓的强度计算要将预紧力增大到它的1．3倍按纯拉伸计算?7.常见的螺栓中的螺纹是右旋还是左旋、是单线还是多线？GB5782-2000螺栓M16X100，8.8级，螺栓试问：螺栓的公称直径是多少?100是螺栓哪部分的长度？螺栓的屈服极限是多少？8.为什么螺母的螺纹圈数不宜大于10圈？提高螺栓联接强度有哪些主要措施？二、计算题1.图示螺栓联接中，采用两个M20的4.6级普通螺栓，其安全系数为1.5，联接接合面间的摩擦系数f=0.20，防滑系数2.1sK，计算该联接允许传递的静载荷F。（M20的螺栓mmd294.171）22.一悬臂粱由四个普通螺栓联接固定于立墙上的两个夹板间，如图所示，已知载荷P=1000N，螺栓布局和相关尺寸如图所示，试选择螺栓直径d。（15分）注：（1）螺栓的性能等级为6.8；安全系数为1.5.（2）图示尺寸单位为mm；（3）板间摩擦系数f=0.15，防滑系数KS=1.2；；（4）螺纹标准见下表：3.图示刚性联轴器由6个均布于直径mmD1950的圆周上的螺栓联接，联轴器传递的转矩mNT.2600。试按下列情况校核该螺栓联接的强度。螺纹外径d（mm）56810121416螺纹内径d1（mm）4.1344.9176.6478.37610.10611.83513.8353（1）采用M16的小六角头铰制孔螺栓，如图方案I，螺栓受剪处直径mmd170，螺栓材料为45钢，许用剪应力MPa195][；许用挤压应力MPap300][1；联轴器的材料为HT250，许用挤压力MPap100][2。(2）采用M16的普通螺栓，如图方案II，接合面的摩擦系数为f=0.15，螺栓材料为45钢，许用拉应力MPa240][，螺纹内径mmd835.131，防滑系数2.1sK。4.一压力容器的平盖用M16（mmd835.131）螺栓联接。已知制螺栓的MPa120][，容器的压强为P=2Mpa，内径D=180mm。试求：（1）所需螺栓的个数z（取残余预紧力FF6.11，F为工作载荷）；（2）预紧力F0（取相对刚度3.0mbbCCC）。45.一薄板零件用两个M10的螺钉)026.9,376.8(21mmdmmd固定于机架侧壁上，其上受有2000N的拉力，如图所示。已知螺钉的屈服极限MPas240零件与机架间的摩擦系数12.0f，若安全系数5.1S，防滑系数2.1sK，那么，两螺钉的强度是否足够？5第六章键连接一、简答题1.平键连接的工作原理是什么，可能的失效形式是什么?如何进行强度计算?2.如仍选择平键的类型和尺寸?3.平键、半圆键、切向键、楔键在结构和使用性能上有何区别?为什么平键应用广泛?4.采用两个平键、两个楔键或两个半圆键时，如何布置？5.分别用箭头指出工作面，并在图下方标出键的名称。二、计算题已知齿轮安装在两支点间，齿轮和轴的材料为锻钢，用普通平键联接，轴径d=80mm，毂宽度为110mm，T=3000N.m，键、轴和轮毂的材料均为钢，MPap110][，普通平键的主要尺寸如下表，设计此键联接。附表：普通平键（GB1096-79）的主要尺寸6轴的直径d＞50～58＞58～65＞65～75＞75～85＞85～95＞95～110键宽b×键高h16×1018×1120×1222×1425×1428×16键的长度系列40、45、50、56、63、70、80、90、100、110、125、1407第八章带传动一、简答题1.三角带为什么比平带承载能力大?2.传动带工作时受哪些力的作用?最大应力出现在哪个部位？有哪些部分组成？3.按图简述带传动的弹性滑动是如何产生的。它和打滑有什么区别？能否通过正确设计来消除弹性滑动?打滑首先发生在哪个带轮上?为什么?4.试说明带轮直径、初拉力、包角、摩擦系数、带速、中心距对带传动分别有何影响?带的最大有效拉力的影响因素有哪些？5.带传动的失效形式和计算准则是什么?6.带轮槽楔角和三角带梯形剖面夹角为什么不相同？7.带传动为什么要张紧？常见的张紧装置有哪些？张紧轮应如何布置才合理？二计算题1.单根V带（三角带）传动的初拉力F0＝354N，主动带轮的基准直径dd1=160mm，主动轮转速n1=1500r/min，主动带轮上的包角1＝150，带与带轮之间的摩擦系数=0.485。求：81）V带（三角带）紧边、松边的拉力F1、F2；2）V带（三角带）传动能传递的最大有效圆周力Fe及最大功率P。2.一开口平带传动，已知两带轮基准直径分别为150mm和400mm，中心距为1000mm，小带轮主动，小带轮转速为1460r/min，若传递功率为5kW，带与铸铁带轮间的摩擦系数=0.3，平带每米长的质量q=0.35kg/m，试求：1）带的紧边拉力和松边拉力；2）此带传动所需的预拉力（或初拉力）；3）此带传动作用在轴上的压力。9第九章链传动一、简答题1.链传动工作时，产生动载荷的原因有哪些？2.链传动的可能失效形式有哪些?3.链传动张紧的目的何在？张紧方法有哪些？4.图示链传动（两轮轴线在同一铅垂面内）有何缺点？为保证其传动能力，应采用哪些措施？5.标出图示链传动主动轮小链轮的转向，并说明原因。6.简述链传动的多边效应。10122R1Rxx11y2y2121122R1Rxx11y2y21217.某运输带由电动机通过三套减速装置来驱动，它们分别是双级直齿圆柱齿轮减速器、套筒滚子链传动和三角带传动。试分折由电动机到工作机之间，应怎样布置这三级传动，并说明理由。二、计算题1.已知链节距p＝19.05mm，主动链轮齿数z1=23，转速n1=970r/min。试求平均链速v、瞬时最大链速vmax和瞬时最小链速vmin。2.单列滚子链水平传动，已知主动链轮转速n1=970r/min，从动链轮转速n2=323r/min，平均链速v＝5.85m/s，链节距p=19.05mm，求链轮齿数z1、z2和两链轮分度圆直径。11第十章齿轮传动一、简答题1.齿轮传动的失效形式有哪些?产生的原因是什么?有哪些相应的措施？2.闭式和开式齿轮传动在设计上有何不同特点?3.为什么主从动轮的硬度要有一定差别?差别多大合适?4.齿轮强度计算时有哪些载荷系数?这些载荷系数与哪些因素有关?5.齿形系数的意义是什么?对弯曲强度有何影响?6.某运输带由电动机通过三套减速装置来驱动，它们分别是双级直齿圆柱齿轮减速器、套筒滚子链传动和三角带传动。试分折由电动机到工作机之间，应怎样布置这三级传动，并说明理由。7.什么叫硬齿面齿轮？什么叫软齿面齿轮？各适用于什么场合？8.一对传动比大于1的标准齿轮啮合时，哪个齿轮的齿面接触应力较大？哪个齿轮的齿根弯曲应力较大？为什么？二、计算题1.在图示两种直齿圆柱齿轮传动方案中，已知：小齿轮分度圆直mmdddd100'3'131大齿轮分度圆直径1'4'2422ddddd输入扭矩mmNTT.1025'11，输入轴转速'11nn，齿轮寿命'hhLL，若不计齿轮传动和滚动轴承效率的影响，试求：121）.两种方案的总传动比i和'i；2）.计算齿轮1、1’及4、4’啮合处的圆周力和径向力，标出各力的方向和各轴的转向；132.在图示的两级展开式斜齿圆柱齿轮减速器中，,57,1921zz,68,2043zz高速级和低速级的模数和螺旋角分别相等，其值分别为;2mmmn15输入功率KWPI5转速，输出轴转速rpmnIII96，若不计摩擦功耗，试确定：（1）为使中间轴上的轴承所受的轴向力较小，试确定其余各齿轮的螺旋方向，并在图上确定各轴的转向。（2）绘出以上四轮在啮合点的受力图，并计算齿轮2、3的圆周力、径向力和轴向力的大小。此时中间轴上的轴向力等于多少？方向如何？143.有一直齿圆锥—斜齿圆柱齿轮减速器如图所示。已知：,720;1711rpmnKWP圆锥齿轮几何尺寸与参数为：,50;60;25;521mmbzzmmm斜齿圆柱齿轮几何尺寸与参数为：,84;21;643zzmmmn锥齿轮啮合效率96.01斜齿轮啮合效率98.02滚动轴承效率96.03I轴转向如图所示，1）.绘图标出各齿轮的转向；2）.计算各轴的扭矩；3）.当斜齿圆柱齿轮分度圆螺旋角为何旋向及多少度时，方能使大锥齿轮和小斜齿圆柱齿轮的轴向力完全抵消4）.绘图标出各齿轮各啮合点作用力的方向（用三个分力表示），并计算其大小。注：斜齿圆柱齿轮的螺旋角1530'810。第十一章蜗杆传动一、简答题1.蜗杆传动的失效形式和设计准则与齿轮传动相比有何异同？2.在闭式蜗杆传动中，为什么必须进行热平衡计算？提高散热能力的措施有哪些？3.为什么蜗杆常放在高速级传动?4.某起重装置的两种传动方案(a)与(b)如图所示。若工况为长期运转，试说明两种方案是否合理?为什么?若限定图中传动件的16类型不变，你认为较合理的方案应如何组成?(不绘图，仅用文字说明)5.举出常用的蜗杆、蜗轮材料各三种。二、计算题1.一传动装置如图所示，已知蜗杆传动的效率5.0，输入转矩mNT.2001并且蜗杆传动的参数为40;80;1;8211zmmdzm，输出轴上的锥齿轮Z4的转向如图所示。（1）要使中间轴的轴向力抵消一部分，试确定各轮的螺旋线方向和转动方向。（2）在图中直接绘出以上四轮在啮合点的受力图。（3）试确定蜗杆的三个分力的大小。172.如图所示的传动系统中，1、2、3为斜齿圆柱齿轮，4、5为直齿圆锥齿轮，6为蜗杆，7为蜗轮。传动系统由电动机驱动齿轮1，轮1的转向如图所示。要求轴III和轴IV上由斜齿圆柱齿轮3和圆锥齿轮4，以及圆锥齿轮5和蜗杆6所产生的轴向力相互抵消一部分。试在答题纸上重新画图解答：画出轴II、III、IV和蜗轮7的转动方向；画出齿轮1、2、3和蜗杆6的螺旋线方向，并说明蜗轮7的螺旋线方向；确定并画出所有齿轮和蜗杆、蜗轮所受的径向力Fr、圆周力Ft、轴向力Fa（垂直纸面向外用⊙表示，向内用表示）。183.一对斜齿轮与一对蜗杆蜗轮构成的传动装置如图所示：已知斜齿轮1的旋向为左旋，转向如图，求：1）.在图中标出蜗杆和蜗轮的合理转向。2）.在图中标出并用文字说明斜齿轮2、蜗杆3、蜗轮4应取的旋向。3）.在图中直接绘出以上四轮在啮合点的受力图。4）.若已知传动装置的总传动比72i，总效率5.0，输入转矩mNT.2001并且,48;6;'3018;16;244111zmmmzmmmn试问，这时轴II所受的总的轴向力为多大？其方向又如何？194.图示为一手动提升机构，已知卷简直径D＝200mm，;11,60,1,60,204321qzzzz重物G＝20kN，蜗轮直径20,2404mmd，传动系统总效率35.0。求：(1)匀速提升重物时，加在手柄上的推力F至少需多大?（2）重物垂直上升时，手柄的转动方向（画于图中）；（3）蜗杆若能自锁，分析重物停在空中时（手柄上没有推力），蜗杆与蜗轮在节点啮合处所受的三个分力的大小及方向（画于图中）；2021第十三章滚动轴承1.滚动轴承有哪些主要的类型?如何选择滚动轴承?2.轴承与滚子轴承相比，哪种载荷大?哪一种更适合高速?3.何谓滚动轴承的额定寿命?在其他条件不变的情况下，当球轴承的转速提高一倍或当量动载荷提高—倍的情况下轴承的寿命会有什么变化?4.何谓基本额定动载荷?何谓当量动载荷?5.滚动轴承润滑的目的是什么?有哪些方法?6.滚动轴承为何需要采用密封装置？常用密封装置有哪两类?7.试比较同样径向力下，（1）深沟球轴承