机械设计习题.docx
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机械设计习题
机械设计习题
机械设计总论习题
1-1、设计机器时应满足哪些基本要求？
设计机械零件时应满足哪些基本要求？
1-2、机械零件主要有哪些失效形式？
常用的计算准则主要有哪些？
1-3、什么是零件的强度要求？
强度条件是如何表示的？
如何提高零件的强度？
1-4、机械的现代设计方法与传统设计方法有哪些主要区别？
零件的强度习题
2-1、已知循环特性r=0.125,erm=-225MPa,求max、、cmin、ca。
2-2、弯曲疲劳极限的综合影响系数Ke的含义是什么？
它与哪些因素有关？
它对零件的疲劳
强度和静强度各有何影响？
2-3、在单向稳定变应力下工作的零件，如何确定其极限应力？
2-4、疲劳损伤线性累积假说的含义是什么？
写出其数学表达式。
摩擦、磨损及润滑习题
3-1、机械中有几种摩擦？
各有何特点？
3-2、磨损过程分为几个阶段？
怎样跑合可以延长零件的寿命？
3-3、边界摩擦的特征为摩擦表面间形成一层很薄的边界膜，问有几种边界膜？
它们之间的区别是什么？
3-4、获得流体动压润滑的基本条件是什么？
螺栓联接与螺旋传动习题
5-1如图所示的底板螺栓组联接爱外力FE的作用。
外力FE作用在包含x轴并垂直于底板接合
面的平面内。
试分析底板螺栓组的受力情况，并判断哪个螺栓受力最大？
保证联接安全工作的必要条件有哪些？
题5-1图
5-2题目图示刚性联轴器取4个M16小六角头铰制孔用螺栓，螺栓材料为45钢，受剪面处螺
栓直径为$17mm其许用最大扭矩T=1.5kN•m（设为静载荷），试校核其强度。
联轴器材料
HT250。
5-3:
上题的刚性联轴器中，若采用M16受拉螺栓，靠两半联轴器的接合面间产生的摩擦力来传
递扭矩，螺栓材料为45钢，接合面间的摩擦系数f=0.16，安装时不控制预紧力，试决定螺栓数
（螺栓数应为双数）。
5-4、如图，缸径D=500mm蒸汽压力p=1.2MPa,螺栓分布圆直径D0=640mm为保证气密性要求，螺栓间距不得大于150mm试设计此汽缸盖螺栓组联接。
题5-4图
5-5、图中是由两块边板和一块承重板焊成的龙门起重机导轨托架。
两块边板各用4个螺栓与立
柱相联接，托架所承受的最大载荷为20KN,载荷有较大的变动。
试问：
此螺栓联接采用普通螺
栓联接还是铰制孔用螺栓联接为宜？
为什么？
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.题5-5图
5-6、图示两根梁用8个4.6级普通螺栓与两块钢盖板相联接，梁受到的拉力F=28kN,摩擦系数
f=0.2，控制预紧力，试确定所需螺栓的直径。
键联接习题
6-1、直径80mm勺轴端，安装一钢制直齿圆柱齿轮（如图所示），轮毂宽度L，=1.5d，工作时有
轻微冲击。
试确定平键联接的尺寸，并计算其允许传递的最大转矩。
6-2、图示减速器的低速轴与凸缘联轴器及圆柱齿轮之间分别采用键联接。
已知轴传递的转矩为1000N-m齿轮的材料为锻钢，凸缘联轴器材料为HT200,工作时有轻微冲击，联接处轴及轮毂
尺寸如图示。
试选择键的类型和尺寸，并校核联接的强度。
带传动习题
8-1、V带传动传递的功率P=7.5，带速V=10m/s,紧边是松边拉力的两倍，即F仁2F2,试求紧边
拉力F1,有效拉力F2，和预紧力F0。
8-2、有一带式输送装置，其异步电动机与齿轮减速器之间用普通V带传动，电动机功率
P=7KVy转速n1=960r/min，减速器输入轴的转速n2=330r/min，允许误差为+5%运输装置工作
有轻度冲击，两班制工作，设计此带传动。
8-3、现设计一带式输送机的传动部分，该传动部分由普通V带传动和齿轮传动组成。
齿轮传动
采用标准齿轮减速器。
原动机为电动机，额定功率为11kW,转速n仁1460r/min,减速器输入轴
转速为400r/min，允许传动比误差为土5%该输送机每天工作16小时，试设计此普通V带传
动。
8-4、带传动主动轮转速n仁1450r/min，主动轮直径D1=140mm从动轮直径D2=400mm传动中心距a~1000mm传递功率P=10kW取工作载荷系数KA=1.2。
选带型号并求V带根数z。
链传动习题
9-1已知主动链轮转速n1=850r/m，齿数z仁19，从动链轮齿数z2=90，中心距a=900伽，滚子链极限拉伸载荷为55.6kN，工作情况系数kA=1，试求链条所能传递的功率
9-2题目：
已知一套筒滚子链传动，链节距p=19.05mm主动链轮齿数z仁15,链轮转速n1=500r/min，从动链轮齿数z2=25，中心距a=650mm试求：
1）链速v（即链的平均速度）；
2）链速的波动值Vmax和Vmin；
3）链速波动的百分比。
9-3、设计一输送装置用的链传动。
已知传递的功率P=16.8kW,主动轮转速n1=960r/min，传动
比i=3.5，原动机为电动机，工作载荷冲击较大，中心距aw800mm水平布置。
齿轮传动习题
10-1.题目：
在图示的展开式二级斜齿圆柱齿轮传动中，已知：
高速级齿轮齿数z1=44,z2=94,
模数mi=2.5mmt低速级齿轮齿数z3=43,z4=95，模数ITIn=3.5mm,分度圆螺旋角
3H=9°42'。
输出功率PH=28.4kW,输出轴转速nM=309r/min。
齿轮啮合效率n1=0.98,
n2=0.99。
试求：
1）高速级大齿轮的旋向，以使中间轴上的轴承所受的轴向力较小；
2）高速级斜齿轮螺旋角31为多少时，中间轴上的轴承所受的轴向力完全抵消？
3）各轴转向及所受扭矩；
4）齿轮各啮合点作用力的方向和大小（各用三个分力表示）。
题10-1图
10-2、设计小型航空发动机中的一对斜齿圆柱齿轮传动，已知
P1=130kW,n1=11640r/min,z1=23,z2=73,寿命Lh=100h,，小齿轮作悬臂布置，使用系数kA=1.25。
10-3、有一直齿圆锥-斜齿圆柱齿轮减速器如图所示。
已知：
P仁17kWn1=720r/min。
圆锥齿轮
几何尺寸与参数为m=5mmz1=25,z2=60,b=50mm斜齿圆柱齿轮几何尺寸与参数为mn=6mm
z3=21,z4=84。
锥齿轮啮合效率n1=0.96，斜齿圆柱齿轮啮合效率n2=0.98，滚动轴承效率
n3=0.99。
1轴转向如图所示，单向转动。
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3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）绘图标出齿轮各啮合点作用力的方向（各用三个分力表示），并计算其大小。
斜齿圆柱齿轮的螺旋角按3=10°8'30〃计算。
n皿
nm
34
i
P—
ni
＜弋
nn
题10-3图
10-4、图示的两种直齿圆柱齿轮传动方案中，已知小齿轮分度圆直径d1=d3=d1'=d3'=80mrp
大齿轮分度圆直径d2=d4=d2=d4'=2d1，输入扭矩T仁T1'=1.65x105N.mrp输入轴转速
n1=n1'，齿轮寿命th=th'，若不计齿轮传动和滚动轴承效率的影响，试作：
1）计算高速级和低速级齿轮啮合点的圆周力和径向力，标出上述各力的方向和各轴的转向；
2）计算两种齿轮传动方案的总传动比i刀和i刀’；
3）分析轴和轴承受力情况，哪种方案轴承受力较小？
4）对两种方案中高速级齿轮进行强度计算时应注意什么不同点？
对其低速级齿轮进行强度计算时又应注意什么不同点？
5
10-5、两级展开式齿轮减速器如图所示。
已知主动轮1为左旋，转向n1如图所示，为使中间轴
上两齿轮所受轴向力互相抵消一部分，试在图中标出各齿轮的螺旋线方向，并在各齿轮分离体的啮合点处标出齿轮的轴向力Fa、径向力Fr和圆周力Ft的方向。
题10-5图
10-6、有两对闭式直齿圆柱齿轮传动，其尺寸如下表所示，其材料及热处理硬度、载荷、工况及制造精度均相同。
试分析比较哪对齿轮的接触应力大？
哪对齿轮的接触强度高？
齿轮对
参数和尺寸（皿）
m
Z1
z2
b
a
I
2
20
40
40
60
D
2
20
40
40
62
10-7、有两对闭式直齿圆柱齿轮传动，其尺寸如下表所示，当材料及齿面硬度、制造精度、运转工况（包括载荷）、应用场合、传动布局皆相同时，按无限寿命分析，哪个齿轮的齿根弯曲强度最差？
齿轮对
参数和尺寸（皿）
m
z2
b
21
I
2
20
40
40
0
0
D
2
20
40
40
0.54
0.5
蜗轮蜗杆传动习题
11-1、指出图中未注明的蜗杆或蜗轮的螺旋线旋向及蜗杆或蜗轮的转向，并给出蜗杆和蜗轮啮合
点及作用力的方向（各用三个分力表示）
题11-1图
11-2如图为热处理车间所用的可控气氛加热炉拉料机传动简图。
已知：
蜗轮传递的转矩
T2=405N・m蜗杆减速器的传动比i12=20，蜗杆转速n1=480r/min，传动平稳，冲击不大。
工作
时间为每天8h要求工作寿命5年（每年按300工作日计）试设计该蜗杆传动。
11-
z1=z2=20,z3=60,z4=2,z5=40,轮1转
3、图示为某起重设备的减速装置。
已知各轮齿数
向如图所示，卷筒直径D=136mm试求：
1）此时重物是上升还是下降；
2）设系统效率n=0.68,为使重物上升,施加在轮1上的驱动力矩T仁10N.m,问重物的重量是多少？
滑动轴承习题
12-1、有一不完全液体润滑径向滑动轴承，轴颈直径d=200mm轴承宽度B=250mm轴承材料选用ZCuAI10Fe3,当轴的转速为60r/min、100r/min、500r/min时，轴承允许的最大径向载荷各为多少？
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12-2、某汽轮机用动力润滑径向滑动轴承，轴3
承直径d=100mm转速n=1000r/min，轴上的径|_J
向载荷F=35kN,轴承工作包角a=180°。
载荷平稳，试确定轴瓦材料、轴承宽度B润
题11-3图滑油牌号、流量、最小油膜厚度、轴与孔的配合公差及表面粗糙度，并进行轴承热平衡计算。
12-3、试设计一铸件清砂机滚筒的滑动轴承。
已知滚桶装载量和自重共40000N,转速为
30r/min，两端轴颈直径120mm
12-4、粉碎机转子支撑在一对不完全润滑的径向轴承上，已知转子的转速d=50mm每个轴承承
受的径向力F=1200N,转子轴颈d=50mm试选轴瓦材料和进行设计计算。
滚动轴承习题
13-1、30208轴承（新标准）额定动负荷C=34000N
（1）当量动负荷P=6200N,工作转速n=730r/min,试计算轴承寿命h书室;
⑵P=6200N,若求h>10000h,允许的最高转速n是多少
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13-2、如图所示，轴上装有一斜圆柱齿轮，轴支承在一对正安装的7209AC轴承上。
齿轮轮齿上受到圆周力
Fte=8100N，径向力Fre=3052N,轴向力Fae=2170N,转速300r/min，载荷系数fp=
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