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西华大学机械设计习题集答案
西华大学机械设计习题集答案
机械设计总论
填空题零件尺寸及几何形状变化、加工质量、强化因素静载荷、变载荷静应力、交变应力腐蚀、磨损、接触疲劳标准化、系列化、通用化断裂、塑性变形有限寿命、无限寿命采用强度高的材料、零件有足够的截面尺寸、合理设计零件
度高
10、
11、
12、
13、
14、
15、
16、
1、
2、
3、
4、
5、
6、
7、
zni1
i1Ni
的截面形状等
9、疲劳损伤累积假说(Miner法则)、
干摩擦、边界摩擦、流体摩擦、混合摩擦流体动压润滑、流体静压润滑流体、边界、混合一一一
粘附磨损、磨粒磨损、疲劳磨损、冲蚀磨损物理吸附膜、花学吸附膜反应膜粘度、油性(润滑性)和极压性粘度、油性、极压性;针入度、滴点
17、零件结构形状和尺寸的突变、增大/―丄
联接螺纹和螺旋传动
三、埴空题
1、、矩形、三角形、梯形、锯齿形、三角形拧紧力拧紧角形或的影工作形荷作用下需补充拧紧螺母时'
3、尽量远离倾转轴线
4、螺母和口螺纹杆的螺旋副、摩擦防松、机械防松、破坏螺旋副运动关系
和极压性
松、破坏螺旋副运动
立、抗拉强度准则2、摩
、对顶螺母、开口销、铆
提高联接的紧密性、防止联接松动、提高联接件强度增大预紧力、减小螺栓刚度、增大被联接件刚度
10、6600;3600
11、拉伸、断裂
12、提高传动效率
13、拉伸、断裂;螺栓杆被剪断、螺栓杆与孔壁贴合面压溃
14、扳手所需活动空间
15、大、中、小
6、
XJ、
8、
9、
5、摩擦防松、机械防松、破坏螺旋副运动关系、机械防松
16、减小
17、双头螺柱联接、螺钉联接四.综合题
4•解:
(1)
向是右旋'
该装置中螺杆A的螺纹旋向是左旋,螺杆B的螺纹旋
1、
2、
3、
4、
5、
6、
7、
1、
2、
F
ca
4d^
22
Fd113.8358012020.4N
44
3、
4、
Pea,门勺相等,Fe**********1000P
疲劳破坏,在保证不打滑的条件下,带传动具有一定链传动
5、打滑
的疲劳强度和寿命。
三、填空题
1、小、多、大
2、咼、咼、一小
3、平均、瞬时
4、低、小、多
5、链号、链排数;链节数
6、的不均匀性和动载荷增大、脱链
7、适于远距离传动、成本低
&增大、减小
9、铰链磨损、疲劳破坏、铰链胶合、静力拉断
10、偶数、奇数一一
齿轮传动、蜗杆传动
二、填空题
1、螺旋齿轮传动、锥齿轮传动,蜗杆传动
2、qdi/m
3、轮齿折断,磨损,点蚀,胶合、
4、凹坑(沟槽),凸脊(脊棱)
5、蜗杆传动效率低,工作时发热量大
6、低(小),单头
7、载荷沿接触线分布不均的
&弯曲疲劳
9、磨损
10、高于
11、蜗轮
12、高速重载
13、蜗杆,蜗轮
四•综合题
1、参考答案
2、参考答案
3、参考答案
4、参考答案
5、参考答案
TU
*It
2
6、参考答案
&参考答案
10•解题要点:
d2
4di,
(d14d1)/25d1/2200mm,d1
80mm
Pca
KFnF
Ft
cos,Ft
2Ti
T19.55
d1
106f
n1
2u1d1sin
2KT1
9.55106P
bd1cos
bd1n1cos
Ze
Ze
6
4K9.5510Pu1
bd;ncos
sin
[h]
22
[h]bd1necossin4ZEK9.55106(u1)
620260802
189.821.59.551065
8004cos20sin2016.96kW
该对齿轮能传递的最大名义功率
11、解题要点:
d1
mZ|
32060mm,
Ft
2T1
d1
2900003000N
60
z255
u——
Z120
ZhZe
189.8
对齿轮满足强度要求。
12、解题要点:
P为16.96(kw)
2.75
1.23000(2.751)
65602.75
474.5MPa[H]
600MPa故该
ad_didl_2d1.3d!
120mm得di80mm
222,丁
Ft
2Ti
di
21000002500N
80
ZhZ
呼⑴°2.5189.8
bdiU
「52500(21)398MPa[h]
100802
KHNHlim
H]
1(2HBS70)2HBS70
由3982HBS70得
HBS2
39870
2
164HBS
HBS2为
故满足接触疲劳强度的大齿轮的最小齿面硬度
164HBS。
滚动轴承
三、埴空题
1、夕外圈、内圈、滚动体和保持架
2、接触角
3、疲劳点蚀、塑性变形
4、106、2
5、106r、90%
6、深沟球轴承、50、中、P0
7、工作温度高;轴较长,温差较大的
8、角接触的球轴承、40、轻、P5
9、圆锥滚子轴承、35、轻、P0
四、综合题
6解:
(1)求派生轴向力(画方向)
Fd10.68FM0.681200816N,Fd20.68Fr20.6818001224N
(2)求轴承轴向力
Fd2Fae12248002024Fd1
・•・1轴承压紧,2轴承放松故Fa1Fd2Fae2024
al
Fa2F
1224N
(3)求当量动载荷
IFa120241.69e
Fr11200
・•・Fa212240.68e
Fr21800
0.41
第0.87
Y20
故・•・R
fPX1Fr1Y1Fa1
1.2(0.4112000.87
2024)2703.46N
P2
fPX2Fr2Y2Fa2
1.218002160N
求轴承寿命
PP2.I1轴承的寿命较短,其寿命
1106C
Lh1—
60nPi
63
1022500?
h
(5)
604502703.46
(6)
7207AC含义:
双支点各单向固定;面对面安装、跨距小,刚性好,
不能用于工作温度较高的场合。
(7)轴承采用毡圈油封;主要用于脂润滑的场合,结构简单,但摩擦较大,只用于滑动速度小于4〜5m/s的地方。
补充1、
设轴承直径为d=90mm,在Fr1=7500N,Fr2=1500N,Fa=3000N,n=1470r/min,预期寿命Lh=8000h的条件下工作,如图“背靠背”(反装)安装,选择此轴承型号为7218c,试分析轴承的选择是否符合设计要求?
若不符合,请提出至少一种合理的改进措施。
轴承名称
额定
派生
型号
e
Fa
——(
Fr
e
动载
轴向
荷
力
C(kN
〔Fd计
11
■
X
Y
X
Y
)
[算
角接触球轴承
0.4
6
i
0.4
i.2
0
Fd=
eFr
72i8C
I01
97.i0
J4
解答:
(1)计算内部派生轴向力Fd
Fdi=eFri=0.46X7500=3450(N)
Fd2=eFri=0.46X1500=690(N)
Fdi=3450(N) (2)计算轴向载荷 轴承2放松: Fa2=Fd2=690(N) 轴承1压紧: Fai=Fd2+Fa=3690(N) (3)计算当量动载荷 3690 7500 0.492e 0.46 X10.44 Y11.20 690 1500 0.46e0.46 X21 Y20 Pl=fP(XlFr1+YlFa1)=1.0 (0.447500+1.203690)=7728N P2=fp(X2Fr2+Y2Fa2)=1.0(11500+0690)=1500N 轴承2的寿命小于轴承 1的寿命,按轴承1的寿命计算 P2 (4)计算寿命 12_(C) 60nP2 26814.1h 106,97100.3 601470(7288) Lh26814.1h8000h 该轴承的寿命符合设计要求 补充2、 有一减速器用锥齿轮轴,如图所示,两支点用一对30208滚 动轴承,已知n=1450r/min,Fr1=700N, Fr2=2680N,Fa=350N,载荷系数fp=1.3,工作温度t<100C,要求使用寿命不低下25000小时,试问此轴承是否满足要求? 若不满足要求,请提出至少一种合理的改进措施。 注: 查手册得30208轴承: 轴承 型号 派生 基本额定动 轴向 e Fa e Fr Fa e Fr 载荷 力Fd (kN) 3020 Fd=F 0. 38 X Y X Y 34 8 r/2y 1 0 0.4 1.6 解: (1)计算内部派生轴向力Fd Fdi=Fri/2y=700/(2X1.6)=218.75(N) Fd2=Fr2/2y=2680/(2X1.6)=837.5(N) Fdi+Fa=218.75+350=568.75(n)vFd2=837.5(N) (2)计算轴向载荷 轴承2放松: Fa2=Fd2=837.5(N) 轴承1压紧: Fa1=Fd2-FA=837.5-350=487.5(N) (3)计算当量动载荷 Fa1487.5 Fr1700 0.694e0.38 X1 0.4 丫1 1.6 0 Fa2 837.5 r2 2680 0.3125e 0.38 X21 Y20 Pi=fp(XiFri+YFi)=1.3(0.4700+1.6487.5)=1378N P2=fp(X2Fr2+YF2)=1.3(12680+0837.5)=3484N P2>P1 轴承2的寿命大于轴承1的寿命,按轴承1的寿命计算 (4)计算寿命 106(C)106(34000)10/322825.8h 60nP26014503484 Lh22825.8h25000h 该轴承的寿命不满足要求,改进措施: 用30308轴承,或用 30309等。 二、填空题 1、必须若- 面必有足够定的度的润叽 滑动轴承 八 度; 目对 形间隙 液体润滑、边界润滑、混合润滑状态 尽量开在非承载区 间分开的两表收敛 2、 3、 4、增加、减小、轴瓦、轴颈 5、油的粘度、轴的角速度、相对间隙 6、边界油膜不破裂 7、防止过度磨损、限制轴承温升、防止胶合 &增大、减小 轴 二、填空题 1、扭矩和弯矩、扭矩、弯矩 2、为了考虑轴的弯曲应力和扭转应力循环特性不同的影响而引入的折合系数。 3、载荷、扭转强度、最小 4、共振 5、对称、脉动 6、轴向、周向 7、心、转、弯曲、弯扭合成&小于 四、综合题 3、图示为某减速器输出轴的结构图,试指出图中的至少8处设计或画图的错误以及错误原因,然后提出改进措施。 说明: (1)轴承的配置采用双支点各单向固定,轴承采用油润滑; (2)在错误处画圆圈并标上序号,然后在图下方的空白处分别说明错误的原因及改进措施。 参考答案、 (1)没有垫片调节轴承游隙或让轴有一定的热胀冷缩的余地,加垫片; (2)轴的轴肩高度太高,无法拆下轴承,减小轴肩高度; 2-4mm; 可将套筒轴段 (3)齿轮轴段的长度太长,将轴缩短 (4)键太长,将键长度变短; (5)轴承向左有可能没有抵在套筒的右端面,缩短些. (6)逵筒右端外径的高度太高,无法拆下轴承,将套筒外径改为阶梯形; (7)轴承拆装不方便,加非定位轴肩 (8)固定的轴承端盖和转动的半联轴器之间应该有一定的距离,增加轴的长度;、、、一 (9)联轴器轴段的长度太长,将轴长度比联轴器毂长短2-4mm; (10)没有垫片调节轴承游隙或让轴有一定的热胀冷缩的余地,加垫片; 4.图示》某减速器输出轴的结构图,试指出图中的设计错误以及错误加 说明: (1)轴承的配置采用双支点各单向固定,轴承采用油润滑; (2)在错误处画圆圈并编上序号,然后在图下方的空白处分别说明各处错误的原因。 (1)左端滚动轴承的定位轴肩高度超过了轴承内圈的厚度,不 便拆卸; (2)定位套筒的外径过大,超过了轴承内圈的厚度,不便拆卸,并且由于套筒端面同时与滚动轴承的内、外圈端面贴合,故 在与外圈端面的贴合外存在相对滑动,有摩擦; (3)轴与齿轮的配合长度应略短于齿轮轮毂长度,以使定位、 固定准确可靠; (4)键长过长,超过了齿轮轮毂(配合轴段)的长度; (5)右端轴承装到位前所经过的轴段直径应略小,以便于其装 拆,且保证其配合性质; (6)半联轴器无轴向定位措施; (7)半联轴器无周向固定措施; (8)端盖孔与外伸轴之间有很大的相对运动速度,其间应留有间隙; (9)端盖孔与外伸轴之间应考虑密封装置; (10)不需要弹性挡圈来作轴向固定; (11)端盖下无调整垫片; (12)端盖与铸造机体的接触面应经过机械加工,故应将加工面凸起,以区分出加工面与非加工面。 5、图示为某减速器输出轴的结构图,试指出图中的至少8处设计或画图的错误以及错误原因,然后提出改进措施(也可以直接画在图上点划线的下面)。 说明: (1)轴承的配置采用双支点各单向固定,轴承采用油润滑; (2)在错误处画圆圈并标上序号,然后在图下方的空白处分别说明错误的原因及改进措施。 参考答案: (1)轴左边轴上零件无法向右轴向定位,可加个轴肩; (2)轴承端盖和轴之间不能接触,应留出空隙; (3)轴承端盖和轴之间没有密封,应加密封圈; (4)键太长,将键长度变短; (5)轴承拆装不方便,加非定位轴肩; (6)没有垫片调节轴承游隙或让轴有一定的热胀冷缩的余地,加垫片; 7)齿轮轴段的长度太长,将轴缩短2-3mm; (8)轴承向左无法定位;可加轴肩。 ・•・最大轴向拉力Fmax=12020.4N 轴毂联接 、填空题 轴的直径、工作面压溃、工作面的过度磨损 两侧面、工作面的相互挤压 定位销、联接销、安全销 矩形花键联接、渐开线花键联接 沿周向相隔180度 工作面压溃、工作面的过度磨损 对中性不好+“丄 带传动 : 、填空题 低于主动轮线速度,降低了,增加了,升高 降低,保护,弹性滑动,较低
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