机械设计大题分析解析Word文档格式.docx
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DnnDnDDn?
12112112)1?
i?
n?
(?
vv?
或传动比
221?
)D1?
nD(1000100060?
60?
2214)后果:
a)v轮2<
v轮1,i不准确;
b)η↓;
c)引起带的磨损;
d)带温度↑,寿命↓。
3.齿轮传动的主要失效形式
轮齿折断、齿面磨损、齿面点蚀、和齿面胶合,塑性变形
4.滚动轴承的基本概念
滚动轴承室是将运转的轴与轴座之间的滑动摩擦变为滚动摩擦,从而减少摩擦损失的一中机械元件
5.轴系的轴向固定
常用的轴向固定有两种,一是双支撑单向固定(两端固定式),二是单支撑双向固定(一端固定,一端游动)
1滚动轴承的寿命计算
某轴由一对代号为30212的圆锥滚子轴承支承,其基本额定动载荷C=97.8kN。
轴承受
径向力R=6000N,R=16500N。
轴的转速n=500r/min,轴上有轴向力F=3000N,方向如图。
A12
轴承的其它参数见附表。
冲击载荷系数f=1。
求轴承的基本额定寿命。
d
一传动装置的锥齿轮轴用一对代号为30212的圆锥滚子轴承支承,布置如图。
已知轴的转速为1200r/min,两轴承所受的径向载荷R=8500N,R=3400N。
f=1,常温下工作。
d12
轴承的预期寿命为15000小时。
试求:
1.允许作用在轴上的最大轴向力FA
2.滚动轴承所受的轴向载荷A、A21
图示为二级圆柱齿轮减速器的低速轴,用一对型号为6308轴承支承,已知:
齿轮分度
圆直径d=400mm,齿轮上的圆周力F=8000N,径向力F=3000N,轴向力F=2000N,载荷atr
平
稳。
1)1、2两轴承的当量动载荷P、P;
212)两轴承的寿命之比L/L。
h2h1解:
支反力:
R=250N,R=2000N,R=2016N11V1H
R=3250N,R=6000N,R=6824N22V2H
轴承1:
R=2016N,A=0N,11
P=R=2016N
11
轴承2:
R=6824N,A=F=2000N,a22
P=f(XR+YA)=(0.56×
6824+1.53×
2000)=6881N2d2222载荷比:
P/P=6881/2016=3.4112寿命比:
L/L=(P/P)=39.65312h2h1.
1,某轴用一对30310轴承支承,轴承径向载荷R=8000N,R=2000N,轴上有轴向载荷21
F=2000N,F=1000N,工作转速n=350r/min,常温下工作,有中等冲击,试计算轴承的a2a1
寿命。
解:
查表得到30310轴承:
C=122kN,Y=1.7,e=0.35,S=R/(2Y)。
S=8000/3.4=2353N,S=2000/3.4=588N,F=F-F=1000N(方向同F)12a11A2aaA=S=2353N,A=S+F=2353+1000=3353NA1211
取:
f=1.5
d
A/R<e,P=1.5R=12000N,1111
A/R<e,P=1.5(0.4×
R+1.7×
3353)=9750N1222
L=108403h10h
2.图示为深沟球轴承的载荷P与
寿命L的关系曲线,试求:
1)轴承的基本额定动载荷C
2)若:
P=0.1C,n=1000r/min,L=?
、10h
因为轴承寿命L=1(10转)时承受的载荷为基本额定动载荷C,由图查得:
C=4500N,6
∵P=0.1C,n=1000r/min,
3.一齿轮减速器的中间轴由代号为6212的滚动轴承
支承,已知其径向载荷R=6000N,轴的转速为n=400r/min,
载荷平稳,常温下工作,已工作过5000h,问:
1)该轴承还能继续使用多长时间?
2)若从此后将载荷改为原载荷的50%,轴承还能继续使用多长时间?
依题意:
P=fR=6000Nd
查得:
C=36800N,
1)可以继续工作时间:
9613-5000=4613h
2)改为半载可以继续工作时间:
4613×
2=36904h3
例3-1如图所示,用8个M24(d=20.752mm)的普通螺栓联接的钢制液压油缸,螺栓材料的许1σ]Q[′,为保证紧密性要求,剩余预紧力为,液压油缸的直径D=200mm用应力=80MPaP=1.6F,试
求油缸内许用的的最大压强P。
max
Q=Q′+F=1.6F+F=2.6F依题意:
P由:
2.6F=20814,解得:
F=8005N
汽缸许用载荷:
FΣ=zF=8F=64043N
例3-6图示的夹紧联接中,柄部承受载荷P=600N,柄长L=350mm,轴直径d=60mm,螺栓b
个数z=2,接合面摩擦系数f=0.15,螺栓机械性能等级为8.8,取安全系数S=1.5,可靠性系数K=f
1.2,试确定螺栓直径。
例3-5如例3-5图1所示螺栓联接,4个普通螺栓成矩形分布,已知螺栓所受载荷R=4000N,
L=300mm,r=100mm,接合面数m=1,接合面间的摩擦系数为f=0.15,可靠性系数K=1.2,螺f
σ][=240MPa,试求:
所需螺栓的直径(d)。
、栓的许用应力为1
求得螺栓小径d:
1
例3-7图示为一圆盘锯,锯片直径D=500mm,用螺母将其压紧在压板中间。
如锯片外圆的工
作阻力F=400N,压板和锯片间的摩擦系数f=0.15,压板的平均直径D=150mm,取可靠性系1tσ=360MPa,安全系数S=1.5,确定轴端的螺纹直径。
K数=1.2,轴的材料为45钢,屈服极限Sf
3-52.在图示的汽缸联接中,汽缸内径D=400mm,螺栓个数z=16,缸内压力p在0~2N/mm
之间变化,采用铜皮石棉垫片,试确定螺栓直径。
M16的普通螺栓联接的钢制液压油缸,螺栓性能为8.8个6级,3-51.如题3-51图所示,用Q′≥剩余预紧力1.5F,求预紧为保证紧密性要求,pS安全系数=3,缸内油压=2.5N/mm,P2Q力P
的取值范围。
(端盖与油缸结合面处采用金属垫片)
σ=355MPa,齿芯为铸铁45钢,HT250,用3-53.图示为某减速装置的组装齿轮,齿圈为S
6个8.8级M6的铰制孔用螺栓均布在D=110mm的圆周上进行联接,有关尺寸如图所示。
。
试0确定该联接传递最大转矩T。
3-54.如题3-54图所示支架,用4个普通螺栓联接。
已知:
R=4000N,L=400mm,b=200mm,
每个螺栓所加的预紧力Q=3000N,设螺栓和被联接件的刚度相等,求螺栓所受的总拉力Q和P
Q′。
剩余预紧力P
φ=1,小齿轮的转m=3mm,z=25,z=75,例7-6一对闭式直齿圆柱齿轮传动,已知:
d12
σσ]][[=600MPa,载荷系数K=1.6速n=970r/min。
主从动轮的,节点=690MPa,21HH
MPaZ=0.9,是按接触疲劳强度求,重合度系数=2.5,材料弹性系数Z=189.8区域系数ZεEH2该齿轮传动传递的功率。
由已知条件:
u=z2/z1=75/25=3
φd=1×
b=75=75mm
d=mz=3×
25=75mm1d11
因为大齿轮的许用接触应力较低,故按大齿轮计算承载能力:
齿轮传动所能传递的功率为:
7-62.题7-62图所示为二级直齿圆柱齿轮减速器,高速级与低速级的传动比相等u=u=3,21
低速级的齿宽系数为高速级的1.3倍,,齿轮材料均为45钢,小轮均调质处理,大轮均正火处理,σσσ][]][[=580=490N/mm=590N/mm;
轮:
2轮:
;
3轮:
1其许用应力为:
322HH12H
σε][均相同,其中高、Z、=480N/mm;
两级齿轮的载荷系数K、;
N/mm4轮:
ZZH22EH4
速级已根据接触强度算得d=75mm,若使两对齿轮等接触疲劳强度,问低速级小齿轮直径d应31
为多少?
两对齿轮接触疲劳强度相等的条件为:
接触强度的安全系数相等。
可以写为
7-65.有两对标准直齿圆柱齿轮,其材料、热处理方式都相同,第A对:
m=2mm,z=50,1AAz=150;
第B对:
m=4mm,z=25,z=75;
其齿宽b、小轮转速n、传递功率P也相等。
1BBBA212
按无限寿命考虑,试分析那对齿轮的接触强度高,那对齿轮的弯曲强度高。
两组齿轮中,每个齿轮的许用应力都相等,只需比较其接触应力和弯曲应力的大小来分析强度的高低。
1)比较接触强度
因两对齿轮的传动比以及齿宽相等,可以通过中心距(或齿轮直径)的大小比较两对齿轮的接
触应力。
两对齿轮的中心距相等,说明在相同的载荷下,接触应力一样。
又因为两者许用接触应力一样,
所以接触强度相等。
2)比较弯曲强度
在中心距和齿宽以及所受载荷相同的条件下,可以通过模数的大小比较两对齿轮的弯曲应力,A
对齿轮模数较小,弯曲应力较大,B对齿轮模数较大,弯曲应力较小。
所以,A对齿轮弯曲强度较低,B对齿轮弯曲强度较高。
、
例7-8一对直齿圆锥齿轮传动如图所示,齿轮1主动,n=960r/min,转向如图,传递功率P=3kW,1φα=20°
,试求两轮所受三个分力的=30mm,=48,=28,m已知:
=4mmzzb,=0.3,R12
大小并在图中标出方向。
例7-9图示圆锥—斜齿圆柱齿轮减速器。
齿轮1主动,转向如图,锥齿轮的参数为:
模数m=2.5mm,
αφ°
=20=0.3;
斜齿轮的参数为:
模数m=3mm,z,齿宽系数=25,zzz=23,=69,=99,42Rn13α=20°
试:
n
(1)标出各轴的转向;
(2)为使Ⅱ轴所受轴向力较小,合理确定3、4轮的螺旋线方向;
(3)画出齿轮2、3所受的各个分力。
β(忽略摩擦损失)。
的螺旋角(4)为使Ⅱ轴上两轮的轴向力完全抵消,确定斜齿轮33
βα=m=13°
,,,z=80:
7-61.图示为二级斜齿圆柱齿轮减速器,高速级=20=2mm,z12n11βα=20°
20°
=12°
,齿轮1,为右旋,n=960r/min,zzm,低速级:
=3mm,=25,=75,14n333P=5kW,忽略摩擦损失。
转向如图,传递功率11)在图上标出Ⅱ、Ⅲ轴的转向;
2)合理确定(在图上标出)各轮的旋向;
β取值多大才能使Ⅱ轴不受轴向力。
4)计算轮所受各个分力的大小和方向。
)确定32、33
解:
1)各轴的转向如题7-61解图所示。
轮为右旋,如图所示。
4轮为左旋、3、2)2.
β=4022×
tan12°
=Ftan=855FN33taαβ=4022×
tan20°
/cos=FFtan/cos12°
=1496N
3r33ntββtan==FtanFFF4)为使Ⅱ轴不受轴向力,必须:
|F根据:
|F||=32tt2a2a3a313aββtanFFtan=即:
得到:
3tt231
忽略摩擦损失:
T=T,F=2T/d,F=2T/d则:
3t232t3223
将上式整理得到: