机械设计大题分析解析Word文档格式.docx

1、?DnnDnDDn?12112112）1?i?n?（?vv? 或 传动比 221?）D1?nD（1000100060?60?2214）后果：a ） v轮2v轮1，i不准确；b ） ；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

2、承，其基本额定动载荷C = 97.8 kN。轴承受 径向力R= 6000N，R=16500N。轴的转速 n =500 r/min，轴上有轴向力F= 3000 N，方向如图。 A 12 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。 d 12 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、A 21 图示为二级圆柱齿轮减速器的低速轴，用

3、一对型号为6308 轴承支承，已知：齿轮分度 圆直径d = 400 mm，齿轮上的圆周力F= 8000 N，径向力F= 3000 N，轴向力F= 2000 N，载荷a t r 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= 250 N， R= 2000 N，R= 2016 N 1 1V 1H R= 3250 N，R= 6000 N，R= 6824 N 2 2V 2H 轴承1：R= 2016 N，A= 0 N， 1 1 P= R= 2016 N 1 1 轴承2：R= 6824 N，A= F= 2000 N， a 2 2 P= f（XR

4、+ YA）=（0.566824 + 1.532000）= 6881 N 2d2 2 2 2载荷比：P/ P= 6881/2016 = 3.41 1 2寿命比：L/L= （ P/ P） = 39.653 1 2h2 h11，某轴用一对30310 轴承支承，轴承径向载荷R= 8000 N，R= 2000 N，轴上有轴向载荷 2 1 F= 2000 N，F= 1000 N，工作转速n = 350 r/min，常温下工作，有中等冲击，试计算轴承的a2 a1 寿命。解：查表得到30310 轴承：C = 122 kN，Y = 1.7，e = 0.35，S = R/（2Y ）。S= 8000/3.4 = 2

5、353 N，S= 2000/3.4 = 588 N，F= FF=1000 N（方向同F） 12 a1 1 A 2 aaA= S= 2353 N，A= S+ F= 2353 + 1000 = 3353 N A 1 2 1 1 取：f= 1.5 d A/ Re，P= 1.5R= 12000 N， 1 1 11 A/ Re，P= 1.5（0.4R+1.73353）= 9750 N 1 22 2 L= 108403 h 10h 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 = 1000 r/min，L= ？、 10h 因为轴承寿命

6、L = 1（10转）时承受的载荷为基本额定动载荷C，由图查得：C = 4500 N， 6 P = 0.1C，n =1000 r/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 = 6000 N，轴的转速为n = 400 r/min， 载荷平稳，常温下工作，已工作过5000 h，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 = 6000 N d 查得：C = 36800 N， 1）可以继续工作时间：9613 - 5000 = 4613 h 2）改为半载可以继续工作时间：46132=

7、 36904 h 3 例3-1 如图所示，用8个M24（d=20.752 mm）的普通螺栓联接的钢制液压油缸，螺栓材料的许 1 Q ，为保证紧密性要求，剩余预紧力为，液压油缸的直径D =200 mm用应力=80 MPaP=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 = 8005 N 汽缸许用载荷： F = z F = 8F = 64043 N 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

8、= 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 = 4000 N， 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 =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 =500 mm，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=150

9、mm，取可靠性系1t =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 S f 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02 N/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，p S 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） = 355MPa，齿芯为铸铁 45 钢，HT250，用 3

10、-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= 3000 N，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 = 1，小齿轮的转m = 3 mm，z= 25，z= 75，例7-6 一对闭式直齿圆柱齿轮传动，已知：d 12 = 600 MPa，载荷系数K = 1.6速 n=970r/min。主从动轮的，

11、 节点= 690 MPa，2 1 H H MPa Z=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Z E H 2该齿轮传动传递的功率。由已知条件：u = z2 / z1 = 75/25 = 3 d= 1 b =75 = 75 mm d= m z= 325 = 75 mm 1 d 1 1 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= 3，2 1 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

12、处理， = 580 = 490 N/mm= 590 N/mm；轮：2 轮：；3 轮：1 其许用应力为：322 H H 1 2H 均相同，其中高、Z、= 480 N/mm；两级齿轮的载荷系数K、；N/mm4 轮：ZZH22EH 4 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3 1 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， 1 A Az= 150；第B 对：m= 4mm，z= 25，z= 75；其齿宽b、小轮转速n、传递功率

13、P 也相等。1BBB A2 1 2 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

14、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=960 r/min，转向如图，传递功率P = 3 kW， 1 = 20，试求两轮所受三个分力的=30mm，= 48，=28，m 已知：= 4mmzzb ，=0.3，R 12 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， = 20=0.3；斜齿轮的参数为：模数m=3mm，z，齿宽系数=25，zzz=23，= 69，=99，42 R n13 = 20试： n （1） 标出各轴的转向；（2） 为使轴所受轴向力较小，合理确定3、4轮的螺旋线方

15、向；（3） 画出齿轮2、3 所受的各个分力。（忽略摩擦损失）。的螺旋角 （4） 为使轴上两轮的轴向力完全抵消，确定斜齿轮33 = m=13，z= 80: 7-61图示为二级斜齿圆柱齿轮减速器，高速级= 20=2 mm，z1 2n1 1 = 2020=12，齿轮 1 ，为右旋，n= 960 r/min，zzm，低速级：= 3 mm，= 25，= 75，1 4n3 3 3P= 5 kW，忽略摩擦损失。转向如图，传递功率 11）在图上标出、轴的转向；2）合理确定（在图上标出）各轮的旋向；取值多大才能使轴不受轴向力。 4）计算轮所受各个分力的大小和方向。）确定32、3 3 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 = 4022 tan12= Ftan = 855 FN 3 3 ta = 4022 tan 20/ cos= FFtan / cos12 =1496 N 3 r3 3 n t tan = = Ftan FFF 4）为使轴不受轴向力，必须：|F根据：|F|=3 2 t t2a2 a3 a313 a tanFFtan = 即： 得到： 3 tt 2 3 1 忽略摩擦损失：T= T，F= 2T/d，F= 2T/d则： 3t2 32 t3 223 将上式整理得到：