机械设计复习题

1用压板夹持加工零件,要求夹持力，压板材料的许用弯曲应力为。1.分析螺栓装在什么位置压板强度最弱?2.按最不利条件定压板厚度h。[参考答案]1.当螺栓在右端时最危险。2.2某钢制零件,其，，，。工作变应力，，零件的有效应力集中系数，绝对尺寸系数，表面状态系数。要求许用安全系数，常数，校核该零件的强度是否足够。提示：解此题时，可略去画疲劳极限应力图，因此在不能判断何种失效方式情况下，要求分别验算疲劳强度安全系数及静强度安全系数是否满足要求。[参考答案]1.计算应力幅和平均应力：2.计算疲劳安全系数：其中：3.计算静强度安全系数:在未判断工作点在极限应力图上的区域情况下,为安全起见,还应计算静强度安全系数:一受轴向外载荷F＝1000N的紧螺栓联接，螺栓的刚度为，被联接件的刚度为，且＝8；预紧力F＝1000N。试求螺栓中的总拉力和被联接件中的剩余预紧力F。[参考答案]螺栓总拉力被联接件中剩余预紧力刚性凸缘联轴器用6个普通螺栓联接，螺栓均匀分布在D＝155mm的圆周上，接合面摩擦系数=0.12，摩擦传力的可靠性系数（防滑系数）。若联轴器传递的转矩T＝1500Nm，问每个螺栓预紧力F应为多大？[参考答案]，故图示油缸油压，缸径D=160mm，螺栓数量z=8，螺栓材料许用应力,取剩余预紧力为工作拉力的1.5倍，试计算螺栓直径。[参考答案]螺栓工作拉力残余预紧力螺栓总拉力螺栓小径已知普通粗牙螺纹大径d=24mm，中径，螺距P＝3mm，螺纹副间摩擦系数=0.15，试求：1）螺纹升角；2）此螺栓能否自锁？3）若用此螺栓作起重螺杆，起重时的效率为多少？[参考答案]粗牙普通螺纹，线数n=1，牙型角＝60。1），2）当量摩擦角故，自锁。3）效率图示一铸铁吊架用两只普通螺栓固定在梁上。吊架承受的载荷FQ＝100000N，螺栓材料为5.8级，Q235，，安装时不控制预紧力，取安全系数，取剩余预紧力为工作拉力的0.4倍，试确定螺栓所需最小直径。[参考答案]许用拉应力2个螺栓，z＝2，每个螺栓的工作载荷剩余预紧力F＝0.4F=0.45000=2000N故得螺钉中总拉力按强度条件，螺栓小径为什么在可能的情况下都将齿轮和轴分开制造？[参考答案]若做成齿轮轴时，轴和齿轮必须用同一材料制造，浪费材料，增大加工工时，而且给制造带来不便，所以一般都尽可能采用分开制造。这样，轴和齿轮可选不同的材料、不同的热处理，给加工、制造带来方便。圆柱齿轮在什么情况下做成齿轮轴？齿轮轴齿轮的齿根圆直径是否允许小于轴的直径？[参考答案]当齿根圆距轮毂键槽底部的距离(或分度圆直径d＜1.8ds，ds为轴的直径)时，应该做成齿轮轴。当轴的强度足够时，齿轮轴齿根圆直径允许小于轴的直径。设计如图所示齿轮减速传动时，已知输入轴转速n1=200r/min，轮1、2的传动比i1=2，轮2、3的传动比i2=2.5，每天工作8h，每年工作260天，预期寿命8年。求各齿轮的接触应力及弯曲应力的循环次数N。[参考答案]接触应力与弯曲应力的循环次数相同。次次次用户单位：合肥学院机械系在什么条件下锥齿轮采用实心式、腹板式和带加强肋的腹板式结构？当锥齿轮小端齿根圆到键槽顶面的距离e≥(1.6～2.0)m(m为模数）时，采用实心式结构；当齿顶圆直径da≤500mm时，采用腹板式锻造结构；当da300mm时，可采用带加强肋的腹板式铸造结构。锥齿轮的结构形式有哪几种？在什么情况下做成锥齿轮轴？[参考答案]结构形式有：锥齿轮轴、实心式、腹板式及带加强肋腹板式结构。当锥齿轮小端齿根圆到键槽顶面的距离e1.6m时，做成锥齿轮轴（m为齿轮模数）。一对轴交角＝90的直齿锥齿轮传动，已知：z1＝28，z2＝65，m=3mm，b=32mm，求：锥距R，小轮的分锥角1，小轮大端顶圆直径da1及齿宽系数R。[参考答案]十二、圆锥齿轮传动(计算题，较易，6分)[题目]已知减速直齿锥齿轮传动，大齿轮所受轴向力和径向力分别为Fa2=539N，Fr2=246N，试计算此齿轮传动的传动比及大齿轮分锥角（二轴间夹角为90）。[参考答案]，图示为单级斜齿圆柱齿轮减速器，传递功率P＝4kW（不计摩擦损失）。I轴为主动轴，转速，转动方向如图所示。已知齿轮的齿数，，法向模数，法向压力角，分度圆螺旋角。试求齿轮受力的大小和方向（用分力表示）。[参考答案]圆周力径向力轴向力方向如图所示。一单级锥齿轮减速器，大、小齿轮齿面硬度350HBS，由接触疲劳强度计算得到小直齿锥齿轮大端分度圆直径，要求传动比i=2，z1=27，齿宽系数R＝0.3，载荷平稳，试：1）确定齿轮的各项参数（m、z1、z2、1、2、R)；2）计算齿轮分度圆直径和齿宽。1），大端模数取标准模数大端分度圆直径小齿轮大端分度圆直径大于强度计算要求74.9mm，可不必修改参数。锥顶距2）图中所示的刚性凸缘联轴器及圆柱齿轮，分别用键与减速器的低速轴相联接。试选择两处键的类型及尺寸，并校核其联接强度。已知轴的材料为45钢，传递的转矩T＝1000Nm，齿轮用锻钢制成，联轴器用灰铸铁制成，工作时有轻微冲击。附表1平键、键槽剖面尺寸（mm）轴径d键宽b键高h键的长度系列65～7575～8585～95202225121414…80，90，100，110，125，140，…附表2键联接的许用应力（MPa）工作方式较弱零件材料或静载荷轻微冲击冲击载荷静联接锻钢、铸钢125～150100～12060～90铸铁70～8050～6030～45动联接铸钢、锻钢504030[参考答案]1）属静联接，可选用普通A型平键。2）对于联轴器a）按附表1，选bhL=2012125b）键的工作长度c）许用挤压应力：铸铁轮毂，有轻微冲击=(50～60)MPad)，安全。3）对于齿轮a）选，b）=(100～120)MPac），安全。钩头楔键与普通楔键相比，优点是拆装方便，缺点是不安全。径（小径）对中（定心）的矩形花键与花键孔的公称尺寸是否相同，分别具有以下关系：内径_相同，外径_相同，齿宽相同。六、键、花键联接(选择题，中，2分)[题目]1.下图中图1是_______。2.下图中图2是_______。3.下图中图3是_______。4.下图中图4是_______。A、切向键B、平键C、楔键D、半圆键[参考答案]1.C2.A3.D4.B指出图示轴系的结构错误，齿轮采用油润滑，轴承为脂润滑（用笔圈出错误之处，并注明错误名称，不要求改正）。[参考答案]1）缺挡油环；2）套杯左端凸肩内径太小，拆卸外圈困难；3）轴颈太大，内圈无法从右侧装入；4）两外圈间缺套筒，右轴承外圈无轴向固定；5）轴径太大；6）弹性挡圈无法调整轴承间隙（改为圆螺母调整）；7）缺调整垫片；8）缺轴上配合零件的定位轴肩；9）间隙太大；10）精加工面过长，应加工成阶梯轴；11）缺调整垫片。辗压、喷丸、渗碳、高频淬火等方法能提高零件的疲劳强度，一是由于表面硬度提高，二是由于在零件表面产生了残余压应力Y图示的轴受弯曲应力时，在AA断面，键槽的弯曲有效应力集中系数K＝1,扭转有效应力集中系数K1。(Y)当轴上零件在轴上的位置要求能在轴向调节时应采用双锁紧挡圈按轴所受载荷性质分类，自行车的后轴是心轴，车床的主轴是转轴，汽车变速箱至后桥的连接轴是传动轴轴进行安全系数校核计算时，除校核疲劳强度外，还要校核静强度，静强度按尖峰载荷进行校核当零件在轴上有轴向移动时（如机床变速箱的滑移齿轮）,可以用成形联接轴的振动有__纵向振动，扭转振动，横向振动_等三类，其中纵向振动自振频率很高，一般不会发生。按许用弯曲应力计算轴的直径，计算当量弯矩M的公式为式中为_____________________系数。若轴之许用应力、、，弯曲应力为对称循环变应力，扭矩产生脉动循环变应力，则＝_____________。[参考答案]为应力校正系数。安全系数校核计算公式式中：K为__________________；为____________；为__________________；为______________；a为__________________；m为_________________。[参考答案]弯曲有效应力集中系数，表面状态系数弯曲应力尺寸系数，材料对称循环载荷敏感系数应力幅，平均应力工作转速________低于第一阶临界转速的轴，_称为刚性轴，超过第一阶临界转速的轴_称为挠性轴安全系数校核计算，要求求得的安全系数S大于某一最低允许值[S]。当计算精确度低，材料不均匀，破坏后引起重大事故（举出三种条件)时，[S]应取大些；反之，可以取小些。一般回转轴上滚动轴承的主要失效形式是_________________，用______________计算控制失效；低速重载滚动轴承主要是___________失效，应进行______________计算；高速滚动轴承主要是____________失效，用______________来进行控制。疲劳点蚀，疲劳寿命，塑性变形，静载荷，胶合或元件回火，极限转速画出一般基孔制孔的公差带和滚动轴承孔的公差带。___________________注：——表示基孔制孔的公差带。——表示滚动轴承孔的公差带。滚动轴承接触式密封适用于_________速，常用的结构有_________、_________等。非接触式密封适用于__________速，常用结构有____________、_____________等。[参考答案]低，毡圈密封，密封圈密封高，间隙密封，曲路（迷宫）密封，甩油密封滚动轴承所受载荷的大小和方向都保持不变时，只有在滚动轴承不转动条件下，滚动轴承各元件上的应力都是静应力滚动轴承的基本额定寿命为一批相同的轴承，在相同的工作条件下运转，其中90％在疲劳点蚀前所能运转的总转数或在一定转速下所能运转的总工作时数。一个轴系由一对滚动轴承支承，两轴承在规定的工作寿命内不发生点蚀失效的可靠度均为90％，则轴系在工作寿命内不发生点蚀失效的可靠度为81%滚动轴承的基本额定动载荷为基本额定寿命为106r时轴承所能承受的最大载荷。当滚动轴承上同时承受____________载荷和_____________载荷时，要用当量动载荷进行轴承的____________计算。滚动轴承的当量动载荷对向心轴承和角接触轴承是_____________载荷，对推力轴承是____________________载荷。径向，轴向，寿命假定的径向，假定的轴向滚动轴承保持架的作用是使滚动体等间距分布，并减小滚动体间的摩擦和磨损。滚动轴承的额定静载荷是在最大载荷滚动体与滚道接触中心处引起规定计算接触应力时相当的静载荷提高滚动轴承极限转速的措施是提高轴承精度适当加大球轴承的游隙用喷油或油雾润滑以改善润滑冷却条件采用青铜或夹布胶木保持架减小摩擦（任答其三）举出三种轴上零件的周向固定方法，画出每种的结构图，并说明其优缺点。[参考答案]平键：结构简单，加工方便，最常用，一般不影响轴上零件定心。过盈配合：结构简单，对中性好，不宜用于振动或冲击,不宜多次装拆花键：对中性好，传力大，可用于动联接，但加工困难。销钉：加工方便，传力不大，对轴削弱较严重。平键、销钉图。（花键、过盈配合图略）有一根轴，其B＝390MPa，S＝220MPa，-1＝170MPa，0=320MPa；其工作应力为a＝60MPa，m=60MPa，由结构尺寸及表面质量知，要求：1）用计算法求其安全系数，2）画出其极限应力图（用1cm=40MPa）。3）在所画的极限应力图上，用图解法求S。[参考答案]1）2）极限应力图3）图示为一直齿圆柱齿轮传动机构，轮2的分度圆直径d2=118mm，功率由轮1传入，轮3输出。在1、2两齿轮啮合处有切向力Ft=3200N，径向力Fr=1160N，轴的许用应力[+1b]=150MPa，[0b]=72MPa，[-1b]=42MPa。要求：（1）画出轴Ⅱ的受力图；（2）画出轴Ⅱ的弯、扭矩图；（3）用许用弯曲应力法求轴Ⅱ危险断