机械设计复习题1.docx

机械设计复习题1.docx

《机械设计复习题1.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械设计复习题1.docx（19页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

机械设计复习题1

机械设计复习题-

（1）

螺纹连接

1、一压力容器盖螺栓组连接如图所示，已知容器内径D=250mm，内装具有一定压强的液体，沿凸缘圆周均匀分布12个M16（

＝13.835mm）的普通螺栓，螺栓材料的许用拉应力

，螺栓的相对刚度

，按紧密性要求，剩余预紧力

=1.83

，

为螺栓的轴向工作载荷。

试计算：

该螺栓组连接允许容器内的液体最大压强

及每个螺栓连接所需的预紧力

。

1.计算每个螺栓允许的最大总拉力：

1、计算容器内液体最大压强

2.如图所示的矩形钢板，用4个M20的铰制孔用螺栓（受剪处直径d0=21mm）固定在槽钢上，各尺寸关系如图所示（单位：

mm），钢板悬臂端受外载荷FQ=16kN，试求：

1）螺栓组受哪几种外载荷作用，各自载荷多少？

（3分）

2）

找出受力最大的螺栓并求出其所受的切应力？

（5分）

1.螺栓组受到两种外载荷作用:

1横向力F=FQ=16kN

2转矩

2）由横向力F引起的各螺栓所受的剪力Fi相等：

由于各螺栓的力矩r相等，由转矩T引起的各螺栓所受的剪力Fj相等：

4.

5.

6.（15分）有一受预紧力F0和轴向工作载荷作用的紧螺栓连接，已知预紧力F0＝1000N，螺栓的刚度Cb与连接件的刚度Cm相等，轴向工作载荷F=1000N，试计算该螺栓所受的总拉力F2＝?

剩余预紧力F1＝?

在预紧力F0不变的条件下，若保证被连接件间不出现缝隙，该螺栓的最大轴向工作载荷Fmax为多少?

（F1=F0-（1-Cb/（Cb+Cm））F>=0）

5.（15分）图3-1示螺栓联接中,采用两个M20的普通螺栓，其许用拉应力[σ]＝l60N／mm2，联接件接合面间摩擦系数f＝0.20，防滑系数Ks＝1.2，计算该联接件允许传递的静载荷F＝?

（M20的螺栓d1＝17.294mm）（10分）

螺栓预紧后，接合面所产生的最大摩擦力必须大于或等于横向载荷，假设各螺栓所需预紧力均为F0

则由平衡条件

可得

           （4分）

螺栓危险截面的强度条件为

于是得  （4分）

6.一钢制液压油缸，缸内油压P＝2.5MPa（静载），油缸内径D＝125mm，缸盖由6个M16的螺钉联接在缸体上.螺钉刚度Cb与缸体缸盖的刚度Cm之比为l/4，螺钉材料的性能等级为5.6级，安全系数取S＝1.5，M16螺钉的小径d1=13.835mm.若根据联接的紧密性要求，要求残余预紧力QP‘＞1.5F.试分析预紧力QP应控制在什么范围内才能满足此联接的要求?

解

1.计算单个螺钉的工作拉力F（2分）

油缸盖联接所受的载荷FΣ=pD2/4，每个螺钉的工作拉力F＝FΣ／6＝p×D2/4/6＝2.5（125）2／4/6＝5113.27N

2.计算允许的螺钉最大总拉力Q（2分）

螺钉材料性能等级为5.6级，s＝300MPa，许用应力[]=s/S＝300/1.5＝200MPa.由强度条件ca＝1.3Q/（d2/4）≤[]

Q≤d2[]/4/1.3＝×13.8352×200/4/1.3＝23127.83N

3.求预紧力Qp的允许范围（2分）

1）按螺钉强度条件求允许的最大预紧力

Q＝Qp十Cb/（Cb+Cm）F≤23127.83N

∴Qp≤23127.83-0.2F＝23127.83-0.2×5113.27=22105.17N

2）按联接紧密性条件求最小的预紧力，根据联接紧密性要求，QP‘≥1.5F

∴QP‘＝Qp-Cm/（Cb+Cm）F=Qp-0.8F≥1.5F

即Qp≥1.5F十0.8F＝2.3F＝l1760.52N

由以上计算结果可知，预紧力Qp应控制为

l1760.52N≤Qp≤22105.17N

二．传动分析题

2图示为手动铰车中所采用的蜗杆传动。

已知m=8mm，d1=80mm，z1=1，i=40，卷筒的直径D=250mm，试计算：

（1）欲使重物上升1m，应转动蜗杆的转数；

（2）设蜗杆和蜗轮间的当量摩擦系数为0.18，检验该蜗杆传动是否满足自锁条件；（3）设重物重Q=5kN，通过手柄转臂施加的力F=100N，手柄转臂的长度l的最小值（不计轴承效

率）。

（1）重物上升1m时，卷筒转动圈数：

N2=1000/πD=1000÷（250x3.14）=1.27

蜗杆转动圈数N1=niN2=40x1.27=50.96（圈）  

（2）蜗杆直径系数q=d1/m=80÷8=10

导程角：

γ=arctan

=arctan

=7.125o

  当量摩擦角：

v=arctanfv=arctan

=10.204o

：

因为：

γ〈

v

所以蜗杆传动满足自锁条件  （4分）

（3）蜗杆传动的啮合效率：

:

 则：

（13分）如图3-2所示某电梯传动装置中采用蜗杆传动，电机功率P=10kW，转速n1＝970r／min，蜗杆传动参数z1＝2；z2＝60；直径系数q＝8；总效率η＝0．8，m＝8，右旋蜗杆，试计算：

〔14分）

（1）电梯上升时，标出电机转向；

（2）标出蜗杆所受各力的方向；

（3）计算蜗轮所受各力大小。

（1）电机转向箭头向上；（1分）

（2）蜗杆受各力方向如图 （3分）

Fr2＝Ft2·tanα＝9845tan20°＝3583N 

（10分）如图4-1传动系统，要求轴Ⅱ、Ⅲ上的轴向力抵消一部分，试确定：

1）蜗轮6的转向2）斜齿轮3、4和蜗杆5、蜗轮6的旋向；3）分别画出蜗杆5，蜗轮6啮合点的受力方向。

1蜗轮6的转向为逆时针方向；

2齿轮3左旋，齿轮4右旋，蜗杆5右旋，蜗轮6右旋；（4分）

3蜗杆5啮合点受力方向如图（a）；蜗轮6啮合点受力方向如图（b）。

轴承类题目

已知V带传动中，最大传递功率P=8kW，带的速度v=10m/s，若紧边拉力F1为松边拉力F2的2倍，此时小带轮上包角α1=120︒，求：

（1）有效拉力Fe；

（2）紧边拉力F1；（3）当量摩擦系数fˊ。

解:

有效拉力Fe=1000P/v=1000×8/10=800N（2分）

又知:

F1-F2=Fe,F1=2F2

则紧边拉力F1=2Fe=1600N（2分）

根据欧拉公式

得当量摩擦系数f'=ln（F1/F2）/α=ln2/（3.14×120/180）

=0.693/2.0933=0.331（2分）

23．一对46210角接触球轴承反安装，如图1所示。

已知轴承1和轴承2的径向载荷分别为R1=2000N,R2=4000N,轴上作用的轴向载荷Fa=800N（指向轴承2），轴承的派生轴向力S的计算式S=0.68R，e=0.68，X=0.41,Y=0.87。

轴承载荷有轻微冲击，载荷系数fF=1.2，工作温度不大于120︒C。

试求：

（1）轴承1和轴承2的轴向载荷A1和A2；

（2）轴承1和轴承2的当量动载荷P1和P2。

图2第六大题第23小题答案图

解:

（1）计算轴承的轴向载荷

S1=0.68R1=0.68×2000=1360N

S2=0.68R2=0.68×4000=2720N

S1、S2方向见图2

因为Fa+S2=800+2720=3520N＞S1

所以轴承1“压紧”，A1=Fa+S2=800+2720=3520（2分）

轴承2“放松”，A2=S2=2720N（2分）

（2）计算轴承的当量动载荷

轴承1A1/R1=3520/2000=1.76＞e=0.68,则取

X1=0.41,Y1=0.87

P1=fF（X1R1+Y1A1）

=1.2×（0.41×2000+0.87×3520）=3882.4N（2分）

轴承2A2/R1=2720/4000=0.68≤e=0.68,则取

X2=1,Y2=0

P2=fFX2R2

=1.2×1×4000=4800N（2分）

轴系改错题

1

1）此处弹簧垫片开口错误，应为左旋；

1此处弹簧垫片开口错误，应为左旋;2联轴器右端无轴向定位，轴应在此位置加工一轴肩；

3左侧轴承端盖不应与轴接触；4安装左轴承的轴段应比安装密封毡圈的轴段直径略大，以利于轴承的安装；5左轴承所在轴段不需要键联接；6固定左轴承的套筒厚度太大，其外径应低于轴承内圈的高度；7安装齿轮的轴段长度应比齿轮的轮毂宽度短2~3mm；8安装齿轮的轴段缺少键联接；9安装右轴承的轴段太长且轴端应倒角；10右侧轴承端盖与箱体外壁接触面之间缺少调整垫片。

2

1左、右两边轴承端盖均无调整垫片2左边轴承内圈固定错误，轴肩高过内圈高度3键过长4齿轮轮毂的长度要长过与其配合的轴段的长度2－3mm5套筒高度高过右边轴承内圈的高度6右边轴承端盖与轴要留有间歇7右边轴承端盖与轴间要有密封圈8和右端轴承相配合的轴端作成阶梯轴，便于装拆9两端的轴承要设有挡油环10联轴器没有周向定位。

3

①固定轴肩端面与轴承盖的轴向间距太小。

②轴承盖与轴之间应有间隙。

③轴承内环和套简装不上，也拆不下来。

④轴承安装方向不对。

⑤轴承外圈内与壳体内壁间应有5-8mm间距。

⑥与轮毂相配的轴段长度应小于轮毂长。

⑦轴承内圈拆不下来。

在图示轴的结构图中存在多处错误，请指出错误点，说明出错原因，并加以改正。

4

1、1.无垫片；2无间隙、无密封3键太长4无定位轴肩5无轴肩

6套筒高于内圈高度7轴和轮毂一样长，起不到定位作用；

8无定位；9无垫片10采用反装。

5指出图4-2中的结构错误（在有错处画○编号，并分析错误原因），并在轴心线下侧画出其正确结构图。

               图4-2

①轴的右端面应缩到联轴器端面内1～2mm，轴端挡圈压到联轴器端面上，与轴端面留有间隙；

②联轴器与透盖不能接触，联轴器应右移；

③联轴器与轴配合直径应小一点，形成轴肩定位；

④联轴器处联接平键与蜗轮处联接平键应在一条线上；键与毂孔键槽底面间应有间隙；

⑤右轴承内圈左端面只能与套筒端面接触，与轴肩端面应有间隙，所以套筒内轴颈右端面应左移1～2mm；

⑥与蜗轮轮毂配合轴颈长度应比轮毂长短1～2mm，轴颈右端面缩进去；

⑦左轴承内圈不能被轴环全挡住，轴环左部轴径减小至内圈厚度的2／3左右；

⑧透盖和闷盖外圆外侧应倒角，与箱体间均应有调整垫片。

6

⑨轴的左端伸出轴承内圈过长，应缩短一点。

7 图3中为一对圆锥滚子轴承支承的轴系，齿轮油润滑，轴承脂润滑，轴端装有联轴器。

试指出图中的结构错误（在图中错误处写出序号并在下半部改正，按序号简要说明错误的内容）（每指出一处,并正确说明错误内容和改正的,得1分,总分为10分）

键的位置应与齿轮处在同一直线上，而且结构不正确；

轴承盖孔径应大于轴径，避免接触；

此处不应有键联接；

轴长应短于轮毂长度，保证轴套压紧齿轮；

轴应有轴环，使齿轮定位；

轴承应正装；

轴不应与轴承盖相碰，且不需这么长；

左右两轴承盖与箱体间应有调整垫片；

两轴承内侧应加封油环；

箱体加工面与非加工面未分开。

8