西华大学机械设计习题集答案

第1页共12页机械设计总论三、填空题1、零件尺寸及几何形状变化、加工质量、强化因素2、静载荷、变载荷3、静应力、交变应力4、腐蚀、磨损、接触疲劳5、标准化、系列化、通用化6、断裂、塑性变形7、有限寿命、无限寿命8、采用强度高的材料、零件有足够的截面尺寸、合理设计零件的截面形状等9、疲劳损伤累积假说（Miner法则）、11ziiiNn10、干摩擦、边界摩擦、流体摩擦、混合摩擦11、流体动压润滑、流体静压润滑12、流体、边界、混合13、粘附磨损、磨粒磨损、疲劳磨损、冲蚀磨损14、物理吸附膜、化学吸附膜反应膜15、粘度、油性（润滑性）和极压性16、粘度、油性、极压性；针入度、滴点17、零件结构形状和尺寸的突变、增大联接螺纹和螺旋传动三、填空题1、矩形、三角形、梯形、锯齿形、三角形2、考虑拧紧螺母或螺栓在工作载荷作用下需补充拧紧螺母时，拧紧力矩对螺栓强度的影响系数3、尽量远离倾转轴线4、螺母和螺纹杆的螺旋副、摩擦防松、机械防松、破坏螺旋副运动关系5、摩擦防松、机械防松、破坏螺旋副运动关系、机械防松6、拉、抗拉强度准则7、摩擦防松、机械防松、破坏螺旋副运动关系、对顶螺母、开口销、铆合8、提高联接的紧密性、防止联接松动、提高联接件强度9、增大预紧力、减小螺栓刚度、增大被联接件刚度10、6600；360011、拉伸、断裂12、提高传动效率13、拉伸、断裂；螺栓杆被剪断、螺栓杆与孔壁贴合面压溃14、扳手所需活动空间15、大、中、小16、减小17、双头螺柱联接、螺钉联接四.综合题第2页共12页4．解：（1）该装置中螺杆A的螺纹旋向是左旋，螺杆B的螺纹旋向是右旋。（2）由214dFca得4.12020804835.134221dFN∴最大轴向拉力Fmax=12020.4N轴毂联接三、填空题1、轴的直径、工作面压溃、工作面的过度磨损2、两侧面、工作面的相互挤压3、定位销、联接销、安全销4、矩形花键联接、渐开线花键联接5、沿周向相隔180度6、工作面压溃、工作面的过度磨损7、对中性不好带传动二、填空题1、低于主动轮线速度，降低了，增加了，升高2、降低，保护，弹性滑动，较低3、cap，1n4、相等，vpFe10005、打滑，疲劳破坏，在保证不打滑的条件下，带传动具有一定的疲劳强度和寿命。链传动三、填空题1、小、多、大2、高、高、小3、平均、瞬时4、低、小、多5、链号、链排数；链节数6、的不均匀性和动载荷增大、脱链7、适于远距离传动、成本低8、增大、减小9、铰链磨损、疲劳破坏、铰链胶合、静力拉断10、偶数、奇数齿轮传动、蜗杆传动二、填空题第3页共12页1、螺旋齿轮传动、锥齿轮传动，蜗杆传动2、mdq/13、轮齿折断，磨损，点蚀，胶合、4、凹坑（沟槽），凸脊（脊棱）5、蜗杆传动效率低，工作时发热量大6、低（小），单头7、载荷沿接触线分布不均的8、弯曲疲劳9、磨损10、高于11、蜗轮12、高速重载13、蜗杆，蜗轮四．综合题1、参考答案2、参考答案3、参考答案第4页共12页4、参考答案5、参考答案6、参考答案第5页共12页8、参考答案10．解题要点：mmdmmddddd80,2002/52/)4(,4111112由uudnPTdTFFFLKFpttnnca1sin21,1055.9,2,cos,116111得cos1055.92cos211611nbdPKbdKTpca][11sincos1055.94216HEcaEHunbdPKZpZkWuKZunbdPEH96.1651055.95.18.189420sin20cos48008060620)1(1055.94sincos][6222621212max故该对齿轮能传递的最大名义功率P为16.96（kw）。第6页共12页11、解题要点：mmmzd6020311，NdTFt300060900002211，75.2205512zzuMPaMPaubduKFZZHtEHH600][5.47475.26065)175.2(30002.18.1895.2)1(1故该对齿轮满足强度要求。12、解题要点：由mmddddda1202322211121，得mmd801NdTFt2500801000002211][398280100)12(25005.18.1895.2)1(1HtEHHMPaubduKFZZ7021)702(1][limHBSHBSSKHHHNH由702398HBS得1642703982HBSHBS故满足接触疲劳强度的大齿轮的最小齿面硬度2HBS为164HBS。滚动轴承三、填空题1、外圈、内圈、滚动体和保持架2、接触角3、疲劳点蚀、塑性变形4、106、25、106r、90%6、深沟球轴承、50、中、P07、工作温度高；轴较长，温差较大的8、角接触的球轴承、40、轻、P59、圆锥滚子轴承、35、轻、P0四、综合题6解：（1）求派生轴向力（画方向→、←）816120068.068.011rdFFN，1224180068.068.022rdFFN（2）求轴承轴向力第7页共12页∵1220248001224daedFFF∴1轴承压紧，2轴承放松故202421aedaFFFN，122422daFFN（3）求当量动载荷∵eFFra69.11200202411∴87.041.011YX∴eFFra68.01800122422∴0122YX故∴46.2703)202487.0120041.0(2.111111arPFYFXfPN216018002.122222arPFYFXfPN（4）求轴承寿命∵21PP∴1轴承的寿命较短，其寿命?46.2703225004506010601036161PCnLhh（5）7207AC含义：（6）双支点各单向固定；面对面安装、跨距小，刚性好，不能用于工作温度较高的场合。（7）轴承采用毡圈油封；主要用于脂润滑的场合，结构简单，但摩擦较大，只用于滑动速度小于4~5m/s的地方。补充1、设轴承直径为d=90mm，在Fr1=7500N，Fr2=1500N，Fa=3000N，n=1470r/min,预期寿命Lh=8000h的条件下工作，如图“背靠背”（反装）安装，选择此轴承型号为7218c,试分析轴承的选择是否符合设计要求？若不符合，请提出至少一种合理的改进措施。轴承名称型号eeFrFaeFrFa额定动载荷派生轴向力XYXYC(kN)Fd计算角接触球轴承7218C0.46100.441.2097.10Fd=eFr解答：第8页共12页（1）计算内部派生轴向力FdFd1=eFr1=0.46×7500=3450（N）Fd2=eFr1=0.46×1500=690（N）Fd1=3450（N）Fd2+Fa=690+3000=3690（N）（2）计算轴向载荷轴承2放松：Fa2=Fd2=690（N）轴承1压紧：Fa1=Fd2+Fa=3690(N)（3）计算当量动载荷；20.144.046.0492.0750036901111YXeFFra0146.046.015006902222YXeFFraP1=fP(X1Fr1+Y1Fa1)=1.0(0.447500+1.203690)=7728NP2=fP(X2Fr2+Y2Fa2)=1.0(11500+0690)=1500NP2P1轴承2的寿命小于轴承1的寿命，按轴承1的寿命计算。（4）计算寿命hhLhPCnLhh80001.268141.26814)728897100(14706010)(60103626该轴承的寿命符合设计要求补充2、有一减速器用锥齿轮轴，如图所示，两支点用一对30208滚动轴承，已知n=1450r/min,Fr1=700N,Fr2=2680N,Fa=350N,载荷系数fp=1.3，工作温度t＜100℃，要求使用寿命不低下25000小时，试问此轴承是否满足要求？若不满足要求，请提出至少一种合理的改进措施。注：查手册得30208轴承：轴承型号派生轴向力FdeeFrFaeFrFa基本额定动载荷（kN）30208Fd=Fr/2y0.38XYXY34100.401.6第9页共12页解：（1）计算内部派生轴向力FdFd1=Fr1/2y=700/（2×1.6）=218.75（N）Fd2=Fr2/2y=2680/（2×1.6）=837.5（N）Fd1+Fa=218.75+350=568.75(n)Fd2=837.5（N）（2）计算轴向载荷轴承2放松：Fa2=Fd2=837.5（N）轴承1压紧：Fa1=Fd2-FA=837.5-350=487.5(N)（3）计算当量动载荷；6.14.038.0694.07005.4871111YXeFFra0138.03125.026805.8372222YXeFFraP1=fP(X1Fr1+YFa1)=1.3(0.4700+1.6487.5)=1378NP2=fP(X2Fr2+YFa2)=1.3(12680+0837.5)=3484NP2P1轴承2的寿命大于轴承1的寿命，按轴承1的寿命计算（4）计算寿命hhLhPCnLhh250008.228258.22825)348434000(14506010)(60103/10626该轴承的寿命不满足要求,改进措施:用30308轴承，或用30309等。滑动轴承三、填空题1、必须有一定黏度的润滑油，且供油应充分；被油分开的两表面之间有足够大的相对滑动速度；相对滑动面之间必须形成收敛形间隙2、液体润滑、边界润滑、混合润滑状态第10页共12页3、尽量开在非承载区4、增加、减小、轴瓦、轴颈5、油的粘度、轴的角速度、相对间隙6、边界油膜不破裂7、防止过度磨损、限制轴承温升、防止胶合8、增大、减小轴三、填空题1、扭矩和弯矩、扭矩、弯矩2、为了考虑轴的弯曲应力和扭转应力循环特性不同的影响而引入的折合系数。3、载荷、扭转强度、最小4、共振5、对称、脉动6、轴向、周向7、心、转、弯曲、弯扭合成8、小于四、综合题3、图示为某减速器输出轴的结构图,试指出图中的至少8处设计或画图的错误以及错误原因，然后提出改进措施。说明：（1）轴承的配置采用双支点各单向固定，轴承采用油润滑；（2）在错误处画圆圈并标上序号，然后在图下方的空白处分别说明错误的原因及改进措施。参考答案、（1）没有垫片调节轴承游隙或让轴有一定的热胀冷缩的余地，加垫片；（2）轴的轴肩高度太高，无法拆下轴承，减小轴肩高度；（3）齿轮轴段的长度太长，将轴缩短2-4mm；（4）键太长，将键长度变短；（5）轴承向左有可能没有抵在套筒的右端面，可将套筒轴段缩短些；（6）套筒右端外径的高度太高，无法拆下轴承，将套筒外径改为阶梯形；（7）轴承拆装不方便，加非定位轴肩第11页共12页（8）固定的轴承端盖和转动的半联轴器之间应该有一定的距离，增加轴的长度；（9）联轴器轴段的长度太长，将轴长度比联轴器毂长短2-4mm；（10）没有垫片调节轴承游隙或让轴有一定的热胀冷缩的余地，加垫片；4.图示为某减速器输出轴的结构图，试指出图中的设计错误以及错误原因。说明：（1）轴承的配置采用双支点各单向固定，轴承采用油润滑；（2）在错误处画圆圈并编上序号，然后在图下方的空白处分别说明各处错误的原因。解答：（1）左端滚动轴承的定位轴肩高度超过了轴承内圈的厚度，不便拆卸；（2）定位套筒的外径过大，超过了轴承内圈的厚度，不便拆卸，并且由于套筒端面同时与滚动轴承的内、外圈端面贴合，故在与外圈端面的贴合外存在相对滑动，有摩擦；（3）轴与齿轮的配合长度应略短于齿轮轮毂长度