2010机械设计总复习.

pD例1:图示气缸盖用6个普通螺栓连接,已知气缸压力p=2MPa，D=80mm,取试求:1、求螺栓所受的总拉力F22、求螺栓小径1.5F,F1160MPa,σ1dDpFF1674N6480π264πDpZFF22Σ解：1、求工作拉力F6.58mm160π418541.3σπF41.3d212、求总拉力2F4185N2.5FF1.5FFFF123、求螺栓小径1d例题:一支架与基座用6个普通螺栓连接,受载如图所示。已知：FQ=5400N，FR=5000N,支架与基座接合面的摩擦系数f=0.2,防滑系数Ks=1.2,螺栓的相对刚度试求:1、螺栓的受力分析计算；2、螺栓的总拉力F2。2.0mbbCCCOFQFRo•解：1、螺栓受力分析•在轴向载荷FQ的作用下，各螺栓受到的轴向工作载荷F•F=FQ/z=5400/6=900N=Fmax•在横向载荷FR作用下，两被连接件不发生相对滑动所需预紧力F0：•根据结合面不滑移条件：•fzF1≥KsFR由公式5-31得：FCCCFFmbm01OFQFROFQFRRSmbm0FKF)CCCfz(FFCCCfzFKFmbmRS0mbbmbmCCC-1CCC5720N72050009000.2160.250001.2)FCCC(1fzFKFmbbRS0•由公式5-32得：FCCCFFmbb025900N9000.25720F22、螺栓的总拉力F2。例题：一轴上装有两个园锥滚子轴承30208支承，如图所示，轴转速n=2000r/min，轴上作用力Fre=1200N，Fae=800N，动载荷系数fp=1.3，温度系数fT=1.0。试分析：（1）哪个轴承是危险轴承？（2）危险轴承的当量动载荷P=？（3）若轴承预期寿命[L10h]=10000h,轴承寿命是否满足要求？（已知：30208轴承参数：基本额定动载荷C=34KN，派生轴向力：Fd=0.313Fr，e=0.38,当Fa/Fr＞e时，X＝0.4，Y＝2.1；当Fa/Fr≤e时,X＝1，Y＝0）解（1）求支反力：500100F500FRr11440N5006001200500600FFRr1240N12001440FFFRr1r2100500FRFA12由上知轴有向右移动的趋势，所以轴承2“压紧”，轴承1“放松”。（2）试求两个轴承的当量动载荷P：450.72N14400.3130.313FFr1d175.12N2400.3130.313FFr2d275.12NF1250.72N800450.72FFd2Ad1Fd1Fd2100500FRFA12Fr1Fr2450.72NFFd1a11250.72NFFFAd1a20.38e0.3131440450.72FFr1a101,YX110.38e5.22401250.72FFr2a22.10.4,YX223539.27N1250.722.12400.41.3FYFXfPa22r22p21872N14401.3FfPr1p1100500FRFA12Fr1Fr2Fd1Fd2•按轴承2计算寿命12PP10h3106ε610hhh15704.943539.273400020006010PC60n10L•（3）计算轴承寿命Lh（L10h）：轴承2是危险轴承危险轴承2的当量动载荷：P2=3539.27N所以轴承寿命满足要求。例题：一轴两端各有一个园锥滚子轴承支承，受力情况如图所示，载荷系数fp=1.3，常温工作。试求：（1）两支点反力；（2）两个轴承的当量动载荷P。（已知：轴承内部轴向力：Fd=Fr/2Y，Y=1.6）eFa/Fr≤eFa/Fr＞eXYXY0.38100.41.6250250Fre=1200NFae=400N10021解（1）求支反力：100F250F500Faerer2680NFr2520N6801200FFFr2rer1由上知轴有向右移动的趋势，所以轴承2“压紧”，轴承1“放松”。（2）试求两个轴承的当量动载荷P：162.5N1.625202YFFr1d1212.5N1.626802YFFr2d2212.5NF562.5N400162.5FFd2aed1250250Fre=1200NFae=400N10021NFFda5.16211NFFFda5.562ae120.38e0.3125520162.5FFr1a101,YX110.38e0.827680562.5FFr2a21.60.4,YX221523.6N562.51.66800.41.3FYFXfPa22r22p2676N5201.3FfPr1p1图示为两个同型号的单列圆锥滚子轴承支承的轴，轴的转速为n＝1430r/min，根据外载荷情况，已算出轴承1、2的径向支反力为Fr1＝5000N，Fr2＝4000N。轴上两零件所受的轴向力如图示。试计算轴承的工作寿命为多少小时？注；1.派生轴向力Fd＝Fr/2Y，载荷系数fp＝1;2.该轴承基本额定动载荷C＝64800N，e＝0.29；当Fa/Fr＞e时，X＝0.4，Y＝2.1；当Fa/Fr≤e时,X＝1，Y＝0•解：952.38N2.1240002YFF1190.48N2.1250002YFFr2d2r1d11490.48N3001190.48300F1852.38N900952.38900Fd1d2轴有向右移动的趋势，故轴承1被压紧，轴承2被放松。952.38NFF1552.38N300900952.38300900FFd2a2d2a129.031.0500038.155211eFFra1.24.011YXNFYFXfParp526038.15521.250004.0111111•按轴承1计算寿命29.024.0400038.95222eFFra0122YXNFfFYFXfPrparp40004000122222221PPh50328.0752606480014306010PC60n10L3106ε610h例题1：例题1答案：例题2：例题2答案：例题3：例题4：例5：齿轮用油润滑，轴承采用脂润滑。按序号说明错误原因，并将图中的错误结构改正例题5答案：•⑴转动件与静止件接触：图中标号为1、2、14处；•⑵轴上零件未定位和固定：图中标号为3、4、5、6处；•⑶工艺不合理：•加工：精加工面过长且装拆轴承不便（图中标号为7处）；联轴器未打通（图中标号为8处）；箱体加工面与非加工面没分开（图中标号为9、12处）。例题5答案：•安装：轴肩过高无法拆卸轴承（图中标号为10、13处）；键过长套筒无法装入（图中标号为11处）。•调整：无垫片，无法调整轴承游隙（图中标号为9、12处）。•⑷润滑与密封：齿轮油润滑、轴承脂润滑无挡油圈，外伸轴端无密封（图中标号为1、14处）。例题5答案：•图示蜗杆--圆锥齿轮传动。已知蜗杆1主动，大锥齿轮4的转向如图示。试求：•（1）为使Ⅱ轴轴向力小，定出蜗轮齿旋向和蜗杆螺旋线方向；•（2）画出各轴转向；•（3）画出Ⅱ轴上两轮各分力的方向。•图示蜗杆与斜齿轮组合轮系。已知斜齿轮4的旋向与转向如图所示。蜗杆为单线，d1=20mm，d2=280mm，z2=60，斜齿轮3的分度圆直径d3=300mm，中间轴的扭矩T2=i12T1。•试求：（1）为使中间轴轴向力相反（小），试确定蜗轮旋向、蜗杆转向及齿轮3的旋向。•（2）标出各轮受力方向。1234例题2nІⅡ12344n1n1tF1rF4tF3aF2aF1aF2tF2rF3tF3rF4aF4rF旋右结论:为使Ⅱ轴轴向力小,Ⅱ轴上两齿轮同旋向。•基础知识：第一篇•1．机器有哪些基本组成部分？•答：原动机部分，传动部分，执行部分。•2．机械零件的主要失效形式有哪些？针对这些失效形式有哪些相应的设计计算准则？•答（1）整体断裂，过大的残余变形，过大的弹性变形，表面破坏（磨损、胶合、点蚀、腐蚀），破坏正常工作条件引起的失效。•（2）强度准则，刚度准则，寿命准则，振动稳定性准则，可靠性准则。•3．常见的摩擦类型哪几种？•答：干摩擦，边界摩擦，流体摩擦，混合摩擦。•第二篇•1．螺纹连接有哪些基本类型？双头螺柱连接和螺钉连接各使用于什么场合？•答：螺栓连接，双头螺柱连接，螺钉连接，紧定螺钉连接。•双头螺柱连接用于结构上不能采用螺栓连接，如被连接件之一太厚不宜制成通孔，被连接件材料较软，且需要经常装拆的场合。•螺钉连接用于不需要经常拆装的场合。•2．举例说明五种螺栓连接的防松方法，并简要阐述基本原理。答：弹性垫圈、对顶螺母，利用摩擦防松。槽形螺母和开口销、圆螺母和止动垫片，利用机械结构防松。冲点、涂胶，破坏螺纹副关系的防松。•3．螺纹的主要参数有哪几种？答：1）大径d：公称直径。2）小径d1：强度计算中危险截面的计算直接。3）中径d2：确定几何参数、配合性质，计算螺纹摩擦力矩的直径。4．改善螺栓螺纹牙之间载荷分布不均匀现象有哪些措施？答：悬置螺母，环槽螺母，内斜螺母，钢丝螺套5．平键连接的工作原理是什么？工作面是哪个面？主要失效形式有哪些？平键的（主要尺寸）剖面尺寸b×h和键长L是如何确定的？答：平键工作原理：靠挤压和剪切来传递外扭矩。工作面：两侧面。失效形式：静连接：压溃。动连接：过度磨损。根据轴径d查标准，确定b×h。键的长度L应略短于轮毂宽度。•第三篇一、带传动•1．画出带工作时的应力分布图（注明各应力名称），并指出最大应力？最大应力发生在何处？•答：带中的最大应力发生在带的紧边开始绕上小带轮处，此时最大应力为：cb11maxb1maxc12b221bcdefa主动从动2．带传动中为什么会产生弹性滑动？能否避免？何时才会发生打滑现象？能否避免？答：因为带是弹性体，且带轮两边有拉力差，所以带传动中会产生弹性滑动，是带传动的固有特性，不能避免；当传递的载荷过载时，会发生打滑现象，可以避免。3．常见的带传动张紧装置有哪些？其中一般装置的张紧轮应布置在什么位置？答：常见的带传动张紧装置有：定期张紧装置，自动张紧装置，张紧轮张紧装置。张紧轮应布置在靠近大带轮的松边内侧位置。4．带传动最大有效圆周力的影响因素有哪些？如何影响？为什么小带轮包角α不能过小？增大包角α的措施有哪些？答：影响因素有：初拉力F0，包角α，摩擦系数f。初拉力F0、包角α和摩擦系数f越大，最大有效圆周力（即传递的功率）越大。包角α过小时，会降低传递的功率。增大α的措施有：增大中心距；可能时减小传动比；紧边在下，松边在上；加张紧轮。二、齿轮传动•1．齿轮传动的主要失效形式有哪些?设计准则的具体内容是什么？•答：齿轮轮齿的失效形式有轮齿折断，齿面磨损、齿面点蚀、齿面胶合、齿面塑性变形。•设计准则是根据失效形式确定的。•开式齿轮传动：根据齿根弯曲疲劳强度设计，用适当增大模数考虑磨损的影响。•闭式软齿面（≤350HBS）齿轮传动•根据齿面接触疲劳强度设计，校核齿根弯曲疲劳强度；•闭式硬齿面（＞350HBS）齿轮传动：根据齿根弯曲疲劳强度设计，校核齿面接触疲劳强度。2．齿轮传动中为什么两齿面要有一定的硬度差?答：为了使大、小齿轮的寿命接近，应使小齿轮的齿面硬度比大齿轮的高出30-50HBS。3.外啮合斜齿轮正确啮合条件是什么？答：除了模数及压力角分别相等外，它们的螺旋角应大小相等，旋向相反。4.掌握齿轮传动的受力分析三、蜗杆传动1.掌握蜗杆传动的受力分析2.蜗杆传动的正确啮合条件是什么？答：蜗杆的轴面模数、