张淑敏作业习题分解.docx
《张淑敏作业习题分解.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《张淑敏作业习题分解.docx（58页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
张淑敏作业习题分解
第一章连接设计
思考题
1、按螺纹牙型分类，螺纹可以分为哪几种？
试说明各自的特点及主要用途？
2、螺纹的主要参数有哪些？
在设计中如何应用？
3、螺纹的旋向如何判别？
常见的螺纹是左旋还是右旋？
4、常见的螺纹是单线还是多线？
为什么？
5、在公称直径相同的条件下粗牙螺纹与细牙螺纹相比哪一个自锁性强？
那一个连接强度高？
为什么？
6、螺纹连接为什么要防松？
防松的基本原理有哪些？
常用的防松措施有哪些？
7、螺纹连接的主要失效形式有哪些？
其设计准则是什么？
8、什么是松螺栓连接？
什么是紧螺栓连接？
其强度计算方法有何不同？
9、螺栓组结构设计应考虑哪些问题？
进行螺栓组受力分析的目的是什么？
其强度计算方法有何特点？
10、紧螺栓连接强度计算式中的1.3倍是什么含义？
如果用铰制孔用螺栓来传递横向载荷，是否也要这样考虑？
为什么？
1.3FP
■:
d2
4d1
十］
分析与计算题
1、已知螺栓的刚度C1=100N/mm，被连接件的刚度C2=400N/mm，若预紧Fp和轴向工作载荷F均为400N,
试问：
（1）、被连接件间有压紧作用吗？
为什么？
（2）、以一定的比例画出受力一变形关系图，并标出Fp和Fp'之值。
2、有一受横向工作载荷作用的紧螺栓连接，采用单个M16的六角头螺栓（GB5782-2000）连接两块钢板，螺栓材料Q235,结合面间的摩擦因数为f=0.13，摩擦传力可靠性系数Kf=1.3，试求在一般拧紧情况下（不控制预紧力），连接所能承受的最大横向工作载荷之值？
3、用同一把活扳手分别拧紧M8和M16两个螺栓连接，若活扳手工作长度为200mm，施加在扳手上的力为200N。
试问：
（1）、两螺栓所受的预紧力Fp之值？
（2）、试分析哪个螺栓在预紧时易被拧断？
4、图1-1所示，为用四个普通螺栓连接的支架。
被连接件总厚度为45mm螺栓材料为Q235，性能等级4.6级，结合面间的摩擦因数为f=0.15，载荷Q=1000N，试确定螺栓直径，并写出连接件的标记？
图1-1
例解：
从图示知本题属于受横向载荷作用的螺栓组连接。
一）受力分析（图1-2所示）
将载荷向螺栓组型心简化得：
1作用在型心0的横向载荷Q
Q=1000N
2绕型心0旋转的转矩T
T=1000Q=1000X1000
=1X10（Nmm）
3由于Q使每个螺栓受横向载荷Rq
Rq=Q/4=1000/4=250N
Rq的方向与载荷Q作用方向相同
4由于Q使每个螺栓受横向载荷Rt
Rt的方向与各螺栓到型心0的连线垂直，且与扭矩T作用的方向一致。
Rt=T二1忖=884N
I
4r42002
图1-2
5将各螺栓的两个分力Rq和Rt进行合成，可得合力Ri-R2-R3-R4，其中R2、R3、为最大合力，根据余玄定理：
Rmax=.R2q■R2t—2RtRqcos135°
二25028842-2250884（-0.707）
=1075N
2）螺栓直径的确定
1根据Rmax确定预紧力Fp
由平衡条件知：
Fpm仁KfRmax，由题意知m=1，若取Kf=1.3
贝U:
Fp二KfRmax=1.31075=9317N
mf0.15
2确定许用应力[（T]
假设螺栓直径在M16~M30之间，查表9-6,按不控制预紧力取S=3.8
公式：
：
s对于性能级别为4.6的螺栓，二b=400N/mm2
S
10
6400
10
=240N
S
欝63讪
3定螺栓直径
di
41.39317
41.3F
>
二63.16
:
15.63mm
查设计手册［2］知：
M20的粗牙普通螺纹，其公称直径为20,内径
d1=17.294>15.63mm
符合强度要求，M20在假设范围之内，安全系数S选值合理。
为统一起见，四个螺栓均采用M20的粗牙普通螺栓连接。
三）定连接件标记
查设计手册［2］,按GB93-2000取弹簧垫圈高度为5mm。
查设计手册［2］,按GB170-2000取螺母高度为18mm。
螺母端伸出长度=0.2xd=0.2x20=4mm
计算螺栓所需长度=20+25+5+18+4=72mm
查设计手册［2］取螺栓长度L=75mm。
采用连接件的标记如下：
螺栓BG5782-2000—M20X75
螺母BG6170-2000—M20
弹簧垫圈BG93-2000—20
5、一受轴向外载荷F=1000N的紧螺栓连接，螺栓的刚度为C1，被连接件的刚度为C2,且C2=8C1;预紧力Fp=1000N。
试求螺栓中的总拉力和被连接件中的剩余预紧力。
6、图1-3所示的连接用4个M12普通螺钉把板1固定在零件3上，零件1与3之间有摩擦片2，各零件之间摩擦系数f=0.13，螺钉强度级别为5.6级,二s=300MPa,安全系数S=4.5；防滑系数（可靠性系数）Kf=1.3；大径d=12mm，中径d10863mm，小径d^10.106mm；螺钉拧紧后靠摩擦力承受载荷F,求允许F的最大值。
■pi
J
图1-3
7、图1-4所示，用三个M16的普通螺栓将钢板A固定在钢板B上。
L=
400mm,a=70mm。
钢板间摩擦系数f=0.12，连接的可靠性系数Kf=1.3，螺栓的许用拉应力［；「］=120MPa。
求此连接能承受的最大载荷F为多少。
8、图1-5所示，为一压力容器，容器体和容器盖用螺栓组连接，容器内长期稳定工作压强P=1.2MPa，D=500mm，Do=64Omm，为保证气密性要求，螺栓间距L<7d，取Fp'=1.5F，螺栓材料用35号钢，性能等级为5.6，试设计此螺栓连接（螺栓个数和螺栓直径）。
提示：
用粗牙螺纹，不控制预紧力，先任选一个螺栓个数，再按静强度计算螺栓直径，验算螺栓间距。
图1-5
9、图1-6所示油缸油压p=3MPa,缸径D=160mm,螺栓数量z=8,螺
栓材料许用应力I-.1-150MPa,取剩余预紧力为工作拉力的1.5倍，试计算螺
栓直径。
10、如图1-7所示的夹紧连接柄承受静载荷Fq=720N,螺栓个数z=2,连接柄长度L=250mm,轴直径d^60mm,夹紧接合面摩擦系数f=0.15,螺栓材料为4.6级、Q235钢、匚$=240MPa，拧紧时不严格控制预紧力，取安全系数〔S〕=4,试求螺栓所需最小直径（或计算直径）。
图1-7
三、结构设计
1、查手册确定下列螺纹连接的主要尺寸，并按1:
1比例画出连接结构图。
（1）、用M16的六角头螺栓（GB5782-2000）连接两块厚度各为30的
钢板，两块钢板上钻通孔血17.5,沉头座孔深1mm,试选用合适的防松措施并写出螺栓和螺母的标记？
（2）、用M12的六角头螺栓（GB5782-2000）,将厚12mm的铸铁盖板
紧固在很厚的铸铁机体上，构成螺钉连接的结构，中等装配精度，盖板和机体间采用厚度为1mm的垫片，采用弹簧垫圈防松，试标出螺栓和弹簧垫圈的标记？
（3）用M10的铰制孔用螺栓连接两块厚度各为30的钢板，试画出正确的结构图并写出螺栓和螺母的标记。
2、试找出图1-8中螺纹连接结构设计中的错误，并画出正确的结构图。
a）螺钉连接b）双头螺柱
c）螺栓连接
图1-8
第二章带传动
思考题：
1、带传动有哪些基本类型？
在一般传递动力的机械中，主要采用哪一种带传动？
V型带的标记如何表示？
2、带传动正常工作时产生弹性滑动的主要原因是什么？
造成的后果是什么？
如何计算弹性滑动率？
3、带传动的打滑一般首先发生在哪一个带轮上？
为什么？
打滑的利和害是什么？
4、带传动在带速V<10m/s时，紧边拉力为F1，松边拉力为F2。
在空载时两边拉力的比值F1/F2约为多少？
5、V型带传动设计中，小带轮的直径是以什么为依据进行选择的？
6、V型带设计中，为什么要限制小带轮直径的最小尺寸？
7、带传动为什么要采用张紧装置？
张紧轮应设置在哪一条边上？
常用的张紧装置有哪些？
8、皮带传动中常用的带轮材料有哪些？
主要失效形式有哪些？
9、带传动中的紧边拉力Fi、松边拉力F2、张紧力Fo及有效拉力Fe之间的关系如何？
？
10、V型带传动设计中，带的工作楔角$与带轮轮槽的夹角2是否相等？
11、带传动中有哪几种应力？
如何分布？
最大应力在何处？
二、分析与计算题
1、某开式带传动的包角a1=1600,a2=200°，若带与轮之间的摩擦系数f=0.51，试分别计算当张紧力F0=300N和F0=500N时，有效拉力的极限值Fmax大约为多少？
并分析有效拉力的极限值Fmax与初拉力F0的关系？
2、若某开式带传动的包角a1=1600，平皮带与轮之间的摩擦系数f=0.3,V型带与轮之间的摩擦系数fv=0.51。
（1）试分别计算当张紧力F0=300N时，平型带传动和V型带传动的最大有效拉力Fmax大约为多少？
（2）分析平型带传动和V型带传动的传动能力？
3、若某开式带传动，dd1=140mm，dd2=280mm，中心距a由2000mm，
分别减至1000mm或500mm。
试问：
（1）带的包角a1有什么变化？
传动能力有无变化？
（2）试分析包角对传动能力的影响？
4、若某开式带传动，中心距a=1500mm，ddi=140mm，dd2=280mm。
当
传递的功率P不变，主动轮的转速n1不变，带轮和带之间的摩擦系数不变，带的初拉力不变，而带轮直径分别减至dd1=100mm，dd2=200mm时。
试分析：
（1）包角a1有什么变化？
（2）带速有什么变化？
是否还能正常工作？
（3）带轮直径的大小对带传递载荷能力的影响？
5、若某传动带传递功率P=3KW,转速n1=1000r/min,当主动轮的直径dd1分别等于125和160时。
试：
（1）分别求出有效圆周力Fe之值？
（2）分析有效圆周力Fe与主动带轮直径之间的关系？
6、若带传递功率P=3KW,转速dd1=140mm,当主动轮的转速m分别等于2000r/min、1500r/min及500r/min时。
试分析：
（1）分别求出有效圆周力Fe之值？
（2）分析在主动轮直径不变的条件下，有效圆周力Fe与主动带轮转速n1之间的关系？
（3）分析有效圆周力Fe与带速V之间的关系？
7、某带传动传递功率P=2KW,带与轮之间的当量摩擦系数fv=0.51,包角a1=160°,a2=2000,带的初拉力Fo=2OON,主动轮转速n1=1000r/min,
dd1=140mm,试：
（1）计算此带传动的最大有效圆周力Fmax和有效拉力Fe之值。
（2）分析其传动能力？
（3）将初拉力F0提高到多少时才具备传动能力？
例解：
1带传动的最大有效圆周力取决于小带轮上的Fmax。
1180
160°=2.79rad
小带轮上的最大有效圆周力（极限摩擦力）
max
=2200
0.512.79
e
e0.512.79
=244.5N
2传动能力计算
有效拉力：
Fe
1000P
V
10002
7.8
=274N
带速计算：
—如1J1401000"8m/s
601000601000
FmaxVFe即小带轮上的最大有效圆周力（极限摩擦力）小于传动
所需要的有效拉力。
•••传动能力不够，带传动会出现打滑失效。
3带传动具备传动能力时必须满足Fmax>Fe
计算最大有效圆周力为274N时需要多大的张紧力
匚Feef：
11274e0.512'79-1
Fo-2f'20.51279-224N
2e1-12e-1
将初拉力F0提高到224N时，则传动能力刚够。
&有一B型胶带传动，传递功率P=2KW,带与带轮之间的当量摩擦系数f=0.51,小带轮包角a1=1750,主动轮转速n1=1400r/min,dd1=140mm,传动带的弹性模量E=300MPa。
试求：
（1）胶带所受的最大拉应力（Tmax之值？
（2）分析哪种应力对带的寿命影响最大？
9、B型胶带分别绕在dd1=100mm,dd1=140mm,dd1=180mm不同直径的带轮上时，试：
（1）分别计算带的弯曲应力Tb1=?
2）分析小带轮直径对胶带寿命的影响？
10、B型胶带传递功率P=3KW,带与带轮之间的当量摩擦系数fv=0.51,小带轮包角a1=1750,主动轮转速n1=1400r/min,dd1=140mm,张紧力
F0=180N。
试问：
（1）传动能力是否够？
（2）如果将初拉力提高至F0=220N呢？
11、如图3-1所示，一立式搅拌机采用2根A型带传动，主动轮转速n1=1430r/min,dd1=140mm,从动轮转速n2=572r/min,传动中心距a=500mm,
工况系数Ka=1.1,试求：
（1）允许传递的最大功率是多少？
（2）带传动作用在轴上的压轴力为多大？
nani
图3-1
12、V型带传动中，已知小带轮转速ni=960r/min,ddi=140mm,大带
轮直径dd2=425mm,弹性滑动率£=0.02。
试问：
计入弹性滑动率和不计弹性滑动率时，大带轮的转速相差多少？
13、由双速电动机与V带传动组成传动装置，靠改变电动机转速，输出轴可以得到300r/min和600r/min两种转速。
若输出轴功率不变，带传动应按那种转速设计？
为什么？
14、图3-2为一宝塔轮带传动，各轮直径为dd1=dd6，dd2=dd5,dd3=dd4，轴I为主动轴，转速n1一定，若从动轴II上阻力矩T2一定，为什么当轮1与轮2组合时，传动相应输出的功率最小？
（假设忽略摩擦损失）
z1£
图3-2
三、结构设计题
1、V型带传动进行带轮结构设计时，带轮结构型式选择及尺寸确定的根据是什么？
轮缘上轮槽尺寸根据什么来确定？
并说明哪些结构尺寸是根据经验确定的？
2、图3-3所示为B型V带带轮的轮缘结构图，试问图中标注的表面粗糙度是否合理？
角应该多大？
说明为什么？
图3-3图3-4
3、设计一采用3根普通A型带的带轮，带轮材料为HT200,已知带轮基准直径D=280mm,试绘出带轮工作图。
4、图3-4所示是带在带轮中的安装情况，试问是否正确？
第三章链传动
一、思考题
1、与带传动、齿轮传动相比，链传动有哪些优缺点？
2、有一滚子链的标记为10A-2X100GB1243.1-83,试说明它的含义？
3、影响链传动速度不均匀的主要因素是什么？
为什么在一般情况下链传动的瞬时传动比是变化的？
在什么情况下瞬时传动比才是恒定的？
4、链传动的主要失效形式有哪些？
5、链传动设计计算时在什么条件下按许用功率曲线选择链传动？
什么工作条件下应进行静强度校核？
6、链传动中限制最少齿数的目的是什么？
限制最多齿数的目的又是为什么？
7、链传动中最适宜的中心距是多少？
链的节数最好选择奇数还是偶数？
8、链轮常用材料有哪些？
在中速中载的链传动中链轮常用材料有哪些？
9、在传动系统中链传动通常设置在高速级还是低速级？
为什么？
、分析与计算题
1、利用公式算出链号为10A和16A的套筒滚子链节距P值？
2、已知套筒滚子链轮齿数Z=21，链节距p=19.05mm，试求链轮分度园直径d，齿顶园直径da和齿根园直径df？
（数字精确至小数点后3位）。
3、某套筒滚子链传动，Zi=15,p=25.40mm,ni=500r/min，试求平均链速
V,最大水平分速Vmax和最小水平分速Vmn及链速变化率£之值？
4、计算当小链轮齿数乙分别为：
5、9、11、13、15、19、21、23、25、
27和29时链速变化率£,并绘出链速变化率£与乙的关系曲线？
5、当链节磨损率△P/P=3%,链节距P=12.70mm时，分别求出链轮齿数Z为50、100、150时的节园直径增量△d,并分析齿数对掉链可能性的影响？
6、在套筒滚子链传动中，若规定△d/P<0.96,当链节磨损率△P/P分别为2%和2.5%时，则滚子链轮的最多齿数Z2max分别是多少？
7、一双排套筒滚子链传动传递的功率P=1.5KW，传动的中心距a=500mm,链节距于P=12.7mm，主动链轮转速n1=145r/min，主动链轮齿数乙=17，中等冲击载荷，水平传动，取静强度安全系数S=7,试校核此传动的静强度。
8、设计一链传动。
已知电动机输出功率P=7.5Kw，转速m=970r/min，要求从动链轮转速n2=320r/min,传动中心距a<650mm可以调节，载荷系数Ka=1.3,水平传动。
9、图4-1所示链传动，小链轮1按什么方向旋转比较合理（在图中标出）？
并说明原因。
图4-1
例解：
主动轮应该逆时针方向旋转。
主动轮逆时针方向旋转才能保证松边在下。
因为当松边在上时可能有少数链节垂落到小链轮上，产生链条卡住的现象。
10、已知主动链轮转速ni=850r/min，齿数乙=18，从动链轮齿数Z2=90,中心距a=900mm,载荷平稳，由电动机输入动力，采用压力润滑。
已知套筒滚子链的极限拉伸载荷为55.6KN。
试求链条所能传递的功率及所需的节数。
11、已知链节距p=12.7mm，主动链轮转速n1=960r/min，主动链轮分度圆直径d仁77.159mm，试计算平均链速。
12、试设计一带式输送机用的套筒滚子链传动，已知：
传递功率P=5.5KW，
m=720r/min，电动机为Y160M2-8，i=3，按推荐方式润滑，载荷平稳。
例解：
一）定齿数乙及Z2
i=3，初取乙=25
Z2=iZ1=3X25=75vZ2max=120二合适
二）定链节距p
初取中心距ao=40p
初算链节数Lp0
2
p0
乙+Z2+2a。
+〔Z2-Z1]F2Pi2兀丿a。
=25+75十2汉40P十「75-25fX_P_
-2PI2兀丿40P
=131.6节
取实际链节数Lp=132节
由[1]P69表3-10按电动机带动，载荷平稳，取载荷系数Ka=1
40
利用公式：
p0KZKm
由［1］P69图3-31属于链板疲劳失效（对于中低速良好润滑时），根据表3-11，当乙=25时，小链轮齿数系数Kz=（Zi/19）1.08=1.34;
由［1:
P70表3-12,按单排链取多排链系数Km=1
F0
KP
KzKm
15.5
1.341
=4.1
kW
由[1]P69图3-31,按n1=720r/min,Po>4.1KW。
选取链号10A（P=15.875）
二）、确定实际中心距
a聾[（Lp一壬互）（Lp_壬互）_8（刍互）]
42■22二
=15.875[（132〜25互）（132-2575）-8（7525）]
42、22二
〜638mm
4）、求压轴力Fq
（1）、验算链速
V=Z1Pn〃（60x1000）
=25x15.875x720/（60x1000）
=4.76m/s>0.6m/s
•••用许用功率曲线法确定链节距P合适，不再需要进行静强度校核。
（2）、计算工作拉力
Fe=1000P/V=1000x5.5/4.76
=1155.46N
（3）、压轴力Fq
按水平布置选Kq=1.15
Fq=KQFe=1.15x1155.46
=1328.78N
5）、润滑方式
由[1]P70图3-32,按v=4.76m/s,p=15.875可采用油浴式润滑
6）、链轮结构设计
（略）
第五章齿轮传动
一、思考题：
1．与带传动、链传动相比较，齿轮传动的主要优缺点有哪些？
2．一对闭式动力齿轮的材料均为45号钢，其中小齿轮经表面淬火处理，而大齿轮仅作调质处理，试问：
（1）该对齿轮以哪种失效为主？
（2）这对齿轮的主要尺寸通常先按什么强度来确定？
3.在进行齿轮强度计算时，为什么要引入载荷系数K?
载荷系数K是由哪几部分组成的？
各考虑了什么因素的影响？
4．齿面接触疲劳强度计算公式是如何建立的？
为什么要选择节点作为齿面接触应力的计算点？
5．齿根弯曲疲劳强度计算公式是如何建立的？
小齿轮和大齿轮在齿根处的弯曲应力是否相等?
为什么？
6．为何一对齿轮传动中两轮的齿面硬度常有一差值?
两轮的齿面硬度差值以取多大较为合适?
7•在圆柱齿轮减速器中,为什么小齿轮齿宽bl要略大于大齿轮齿宽b2?
强度计算时,按bi还是按b2计算？
8．一对圆柱齿轮传动,小齿轮和大齿轮在啮合处的接触应力是否相等?
如大、小齿轮的材料及热处理情况均相同，则其许用接触疲劳应力是否相等？
9．一对圆柱齿轮传动,小齿轮和大齿轮在齿根处的弯曲应力是否相等?
如大、小齿轮的材料及热处理情况均相同，则其许用弯曲疲劳应力是否相等？
10.试述齿形系数Yf的物理意义。
齿形系数与那些因素有关？
同一齿数的直齿圆柱齿轮与斜齿圆柱齿轮的Yf值是否相同？
11．在两级圆柱齿轮传动中，如其中一级用斜齿圆柱齿轮传动，它一般是用在高速级还是低速级，为什么？
12．闭式齿轮传动中，如何划分软齿面齿轮和硬齿面齿轮？
软齿面齿轮和硬齿面齿轮的设计步骤有何不同？
13.直齿圆锥齿轮传动的强度计算是以什么作为计算依据的？
14.为保证圆锥齿轮的良好啮合，在安装调试时
升级会员 