机械设计题库.docx

1、机械设计题库1、凸轮联轴器用M16 （小径 =1 3. 835mm,中径d2 = 14. 702mm）普通螺栓联接，螺栓均匀分布在直径D-155mm的圆周上，接合面摩擦系数/=0. 15,传递的转距TWSN.m,载荷较平稳，防滑系数 A广1.2,螺栓材料屈服极限crs, =480MPa,取平安系数s=4,确定螺栓个数z。解：许用应力b= = = 20MPas 4每个螺栓所受预紧力外,由强度条件，知又 zFkfT ,故即 z =6 o2、如下图凸缘联轴器，用4个M16六角头铉制孔用螺栓联接，其受剪螺栓直径为d=17mm，螺栓长65mm,螺纹段长28mm。螺栓材料为Q235钢，屈服极限（Ts =

2、240MPa ,联轴器材料为HT250,强度极限 crB = 250MPa o联轴器传递转矩7=2000Nm,载荷较平稳，试校核螺纹联接强度。附：受剪螺栓联接许用切应力，=法设每个螺栓所受剪力为F,r r,平安。挤压面长度 h = (65 28) 23 = 14 mm对铸铁许用挤压应力bp、=箜= ? = 100MPa 对钢许用挤压应力gpL =丝=竺=160 MPa1 5 13、板A用5个普通螺钉固定在机座B上，己知板与机座间摩擦系数30.15,防滑系数（可靠性系数）Kf=1.2, 螺钉许用应力cr = 60MPa,试指出哪个螺钉是危险螺钉？并按强度计算该螺钉联接中螺钉所需的小径（或计算直径

3、）尺寸。（画出受力图）解：1）将力向形心简化：Fq=2000?N；2） Fq使每一个螺钉产生作用力= %/5 = 2000/5 = 400N M使每个螺钉产生作用力方向如图（中间螺钉作2 =0）。3）第2个螺钉受力最大，为危险螺钉，设其受力为耳作=作+ 作2 = 4。+ 3000 = 3400N。4) FNKfFR, 0.15尸=L2 x 3400,尸= 27200N1.3Fr x4/kJ12o-, 4x1.3x27200/7160, =27.39mm。式中：F一一预紧力；4 螺纹小径（亦可用计算直径心计算）。（取螺纹计算直径dc=d） o （画出受力图）4、用三个普通螺栓将钢板A固定在钢板B

4、上。图中尺寸L=460mm, cz=85mm。钢板间摩擦系数0.08,联接 的可靠系数（防滑系数）Kf=1.5,螺纹小径di=10.106mm,螺栓的许用拉应力.牛100 MPa。画出螺栓受力图， 求能承受的最大力F为多少 解：F产生之横向5、图示油缸油压 = 3MPa,缸径Z）=160?mm,螺栓数量z=8,螺栓材料许用应力b = 150MPa,取剩余预紧力为工作拉力的1.5倍，试计算螺栓直径。解：螺栓工作拉力 8 = P71 Z)2/(4z) = 34x16()2/32 = 7540N剩余预紧力F = 15F螺栓总拉力 F=F + F = L5F + F = 2.5F = 2.5 x 75

5、40 = 1885 0 N螺栓小径 dx （或4） - （4 x 1.3%） /（ x 150 ）1/2= 14.4mm6、己知V带（三角带）传递的实际功率P=7kW,带速v=10m/s,紧边拉力是松边拉力的2倍，试求有效圆 周力心和紧边拉力八的值。解：1）带的有效圆周力2）带的松边拉力由题意有：F = 2F23）带的紧边拉力7、V带（三角带）传动所传递的功率P=7.5kW,带速v=10m/s,现测得张紧力F0=1125N,试求紧边拉力Fx和松边拉力F2o解：1）有效圆周力Fe2） 紧边拉力尤与松边拉力巴初拉力尤=（+&）联解所以，F2 = 750N , Fx = 1500N8、 单根V带（三

6、角带）传动的初拉力F（）=354N,主动带轮的基准直径4=160mm,主动轮转速H=1500r/min, 主动带轮上的包角彳=150?,带与带轮之间的摩擦系数.0.485o求：1） V带（三角带）紧边、松边的拉力F、F2；2） V带（三角带）传动能传递的最大有效圆周力心及最大功率户。e=2.718解：1）带速2）联解3） V带（三角带）传动能传递的最大有效圆周力Fe4） V带（三角带）传动能传递的最大功率9、 单根V带（三角带）所能传递的最大功率P=5kW,主动带轮的基准直径ddi=140mm,主动带轮转速i=1460r/min,主动带轮上的包角？i = 140?,带与带轮间的当量摩擦系数七0

7、.5,求最大有效圆周力已和紧边拉力乙。附：e=2.718解：,、丹心、士七 冗兀 x 140 x 1460 free ，1） 带的速度口 = = =10.702m/s60 x 1000 60 x 10002） 市的有效圆周力乙= = =467.202Nv 10.7023） 带的紧边拉力联解Ke = 2.718 , = 05 , a x 140= 2.4435rad180所以，F2 = 195.245N , = 662.447N10、单根V带（三角带）传递的最大功率F=4.82kw,小带轮的基准直径4i=180mm,大带轮的基准直径dd2=400mm,小带轮转速=1450r/min,小带轮上的包

8、角3 = 152?,带与带轮的当量摩擦系数尢0.25。试确定带传动的有效圆周力匚、紧边拉力乙和张紧力&。附:e=2.718o解1） 带的速度u = =5180xl450 = i367m/s60x1000 60x10002） 带的有效圆周力 Fc = = 1000x482 = 352.597Ne v 13.673）带的紧边拉力入联解晋=2.653函11、分析图中斜齿圆柱齿轮传动的小齿轮受力，忽略摩擦损失。己知：小齿轮齿数z18,大齿轮齿数 z2=59,法向模数mn=6mm,中心距o=235mm,传递功率P= 1 OOkW,小齿轮转速勺二960r/min,小齿轮螺旋线 方向左旋。求：1） 大齿轮螺

9、旋角用勺大小和方向；2） 大齿轮转矩皿；3） 大齿轮分度圆直径；4） 大齿轮受力（用三个分力表示）的大小和方向，并在图上画出。解：yg = arccosEi +Z2）= arccos5 X （23 +71） = 16.4264 = 16。2535，旋向如图la 2x 245m x z 5x7大齿轮分度圆直径勺=W = 64264。= 37-106mmp 15大齿轮转矩 7； = 9.55 xlO6 = 9.55 x 106 x =98793IN - mm - n2 145大齿轮受力（用三个分力表示）三个分力的方向如下图。切向力耳=牛=d2轴向力 Fa = F tan （3 =径向力 Fr =

10、Ft tanan /cos312、图示圆锥-圆柱齿轮减速器，轮/主动，转向如图示，试在图上画出:1）各轴转向；2） 3、4两轮螺旋线方向（使轴两轮所受轴向力方向相反）；3） 轮2、3所受各分力的方向。 解：见图。13、 图示为一斜齿圆柱齿轮-蜗杆传动，小斜齿轮1主动，蜗轮为右旋，转向如图示。试在图上标出：1） 蜗杆螺旋线方向及转向；2） 大斜齿轮螺旋线方向，要求大斜齿轮所产生的轴向力能与蜗杆的轴向力抵消一局部；3） 小斜齿轮螺旋线方向及轴的转向；4） 蜗杆轴（包括大斜齿轮）上各作用力的方向，画出受力图（各以三个分力表示）。解：如图。14、 图示传动系统中，1、2为锥齿轮，3、4为斜齿轮，5为蜗

11、杆，6为蜗轮，小锥齿轮为主动轮，转向如图所 示，试从各轴受轴向力较小要求出发，在图上画出各轮的转动方向、螺旋线方向及轴向力方向。解：15、 起重卷筒用蜗杆传动，测得中心距为125mm,模数为5mm, zl = l, z2=40, D=140mm, 100mm,当量摩擦系数.&=0.18,手推力F=200N （忽略轴承摩擦）问：1） 在图中画出起吊重物时手柄转向、蜗轮所受三个分力方向，以及蜗轮齿旋向。2） 此机构能否自锁？为什么？3） 计算蜗轮上三个分力的大小。解：1）右旋，如图示。2)d、= 2a-d2 = 2 x 125 5 x 40 = 50mm/，故具有自锁性。3)7；=乩=200 x

12、100 = 20000N - mm16、 指出图示轴系的结构错误（用笔圈出错误之处，并简单说明错误原因，不要求改正，指 出10处）。解：1） 缺键；2） 缺定位轴肩；3） 旋转件与端盖接触；4） 缺密封，端盖与旋转轴接触；5） 缺挡油环；6） 套筒顶不住齿轮；7） 轴应加工成阶梯轴；8） 缺键，齿轮无周向固定；9） 精加工轴及外伸太长；10） 缺调整垫片；17、 如下图为某减速器输出轴的结构图，试指出其设计错误，并改正解：（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）套筒高于轴承内圈高度 （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

13、用反装。18、 指出图示某齿轮轴系的结构错误，轴承为脂润滑，齿轮为油润滑（用笔圈出错误之处，并简单说明错误原 因，不要求改正）。解：1） 轴承配用不适宜：向心推力轴承单个使用；2） 转动件与静止件直接接触：轴伸与端盖；3） 轴上零件未定位，未固定：套筒顶不住齿轮；联轴器周向未固定，联轴器轴向未固定4） 工艺不合理：悬伸轴精加工面过长，装配轴承不便；箱体端面的加工面与非加工面没有分开； 端盖与箱体端面之间无垫片，无法调整轴承游隙；齿轮周向定位键过长，套筒无法装入；左端轴承处轴 肩过高；5）润滑与密封问题：（11）齿轮油润滑，轴承脂润滑而无挡油环；（12）无密封，端盖不应与轴接触;6）制图问题：（

14、13）缺线。19、圆锥滚子轴承30206 （旧7206）的根本额定动载荷C=24800N,极限转速/nim=6000r/min,承受当量动载 荷P=5800N,要求预期寿命Lh=10000h,求这个轴承允许的最高转速为多少。解：解：如=半（）3晶考虑极限转速n eFs0.7X=0.41,件0.85x=i, y=o0.7Fr试求：1） 轴承的内部轴向力Fsi、FS2,并图示方向;2） 轴承的轴向力Fal、Fa2；3）轴承的当量动载荷Pl、P2,并判断危险轴承，=1,内部轴向力也称派生轴向力）。解：（1）氏=0.7已| =0.7 x 2600 =1820N（2）氏2+0乌，/轴承压紧，2轴承放松。

15、F 1930丈=商=.74* X*41，*=。.85P P” /轴承为危险轴承。21、轴系由一对圆锥滚子轴承36205CC旧7205）支承，轴承的根本额定动载荷Cr=19.9 kN, 轴上有轴向力FA=600 N,径向力FR=400N,切向力FT=2500 N,轴转速n=600 r/min, fd=1.3o1） 求两轴承的支反力；2） 求两轴承的当量动载荷;3） 校核危险轴承的寿命eFa/FrWeFa/FreFS0.36X=l, Y=0X=0.4, Y=1.7Fr/2Y解：求支反力求派生轴向力：（方向向右）（方向向左）F 1971乌=里=-580N2Y 2 x 1.7FS2 = = - = 1

16、72N s- 27 2x 1.7求轴承所受到的轴向力： 稣+& =600 + 580 = 1180 Ng，2轴承压紧，1轴承放松。所以尺i =51 =580N确定两轴承轴向动载荷系数、径向动载荷系数: 普咨= 0.295 xq, K=。会晋2e，x = o4, y = 1.7确定两轴承担量动载荷: 判断危险轴承：3 4，2轴承为危险轴承，应按2轴承校核寿命。校核危险轴承寿命： 轴承寿命满足要求。22、图示轴系由一对30208 （旧7208）轴承支承，根本额定动载荷G=34kN,轴转速=2000r/min,轴上作用力 g= 1500 N,.右二1.2,问：1） 哪个轴承是危险轴承？2） 危险轴承的寿命是多少小时?eFJFreFs0.38x=i, r=oX=0.4,左 1.60.313Fr解:务=舞皿8 匕=。X2 = 0.4 ,匕=1.6匕3，/轴承为危险轴承，P=R=2400N