機(jī)械設(shè)計(jì)習(xí)題卡及答案

1、第一章第一章 緒論、第二章緒論、第二章 機(jī)械設(shè)計(jì)總論機(jī)械設(shè)計(jì)總論 專業(yè)：專業(yè)： 學(xué)號(hào)：學(xué)號(hào)： 姓名：姓名： 機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)習(xí)題卡習(xí)題卡 1 填空題 1機(jī)械零件一般可以分為 通用零件 和 專用零件 兩大類。 2觀察一輛自行車， 螺釘、鏈輪、鏈條 等明顯屬于通用零件，而龍頭、大梁、腳蹬 則屬于專用零件。 3機(jī)器通常由三個(gè)部分和兩個(gè)系統(tǒng)組成，它們是原動(dòng)機(jī)部分、傳動(dòng)部分、 執(zhí)行部分、控制系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)。 4機(jī)械零件的主要失效形式包括整體斷裂、過(guò)大的殘余變形、零件的表面破 壞和 破壞正常工作條件引起的失效 。 5根據(jù)不同失效形式，機(jī)械零件的一般的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則包括強(qiáng)度準(zhǔn)則、剛度準(zhǔn)則、 壽命準(zhǔn)則、振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)

2、則和可靠性準(zhǔn)則 。 第三章第三章 機(jī)械零件的強(qiáng)度機(jī)械零件的強(qiáng)度 專業(yè)：專業(yè)： 學(xué)號(hào)：學(xué)號(hào)： 姓名：姓名： 機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)習(xí)題卡習(xí)題卡 2 一、填空題： 1零件材料的疲勞根據(jù)疲勞次數(shù)的明顯不同可分為低周疲勞和高周疲勞，例如 材料斷裂試件和發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸。 2材料疲勞曲線是表達(dá) 疲勞極限 與 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 的相對(duì)關(guān)系。 3零件的疲勞強(qiáng)度極限除與材料自身疲勞強(qiáng)度極限有關(guān)外，還與零件的應(yīng)力集中狀況、 零件具體尺寸、零件表面質(zhì)量以及零件的熱處理強(qiáng)化方式四個(gè)方面有關(guān)。 4對(duì)于單向穩(wěn)定變應(yīng)力進(jìn)行分析時(shí)，可能發(fā)生最常見(jiàn)三種變化規(guī)律為 、和，例如心軸、大多數(shù)底座類零件、rc m c min c 舉重設(shè)備中的吊臂。

3、 5對(duì)規(guī)律性單向不穩(wěn)定變應(yīng)力采用 疲勞損傷累積 假說(shuō)進(jìn)行計(jì)算。 6極限應(yīng)力線圖是以 為橫坐標(biāo)的，其含義是工作平均應(yīng)力；以為縱坐標(biāo) m a 的，其含義是工作應(yīng)力幅。 二、選擇題 1、零件的截面形狀一定，當(dāng)截面尺寸增大時(shí)，其疲勞極限將隨之C。 A.增加B.不變C.降低 2、兩零件的材料和幾何尺寸都不相同，以曲面接觸受載時(shí)，兩者的接觸應(yīng)力值A(chǔ)。 A.相等B.不相等C.是否相等與材料和幾何尺寸有關(guān) 3. 零件受靜載荷作用時(shí), 則在其內(nèi)部 C A.只會(huì)產(chǎn)生靜應(yīng)力 B.只會(huì)產(chǎn)生變應(yīng)力 C.可能產(chǎn)生靜應(yīng)力, 也可能產(chǎn)生變應(yīng)力 三、計(jì)算題 1某材料的對(duì)稱循環(huán)彎曲疲勞強(qiáng)度為,取循環(huán)基數(shù)為MPa180 1 MPa

4、 s 260 ，試計(jì)算循環(huán)次數(shù)分別為 700 次，25000 次和 620000 次時(shí)的有限 6 0 105N9m 壽命彎曲疲勞極限。 第三章第三章 機(jī)械零件的強(qiáng)度機(jī)械零件的強(qiáng)度 專業(yè)：專業(yè)： 學(xué)號(hào)：學(xué)號(hào)： 姓名：姓名： 機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)習(xí)題卡習(xí)題卡 3 小于 1000 次，靜強(qiáng)度；對(duì)中等尺寸零件， 6 0 5 10N 2試作圖說(shuō)明承受循環(huán)變應(yīng)力的機(jī)械零件，應(yīng)力變化規(guī)律時(shí)，在什么情況下可按 靜強(qiáng)度條件計(jì)算？什么情況下需按疲勞強(qiáng)度條件計(jì)算？ 3一零件由 45 鋼制成, 材料的機(jī)械性能為: s=360MPa, -1=250MPa, =0.2。已知零件 上最大工作應(yīng)力max=200MPa, 最小工作

5、應(yīng)力min=100MPa, 應(yīng)力變化規(guī)律為m=常數(shù), 彎 曲疲勞極限的綜合影響系數(shù) K=1.5。試分別用圖解法和計(jì)算法確定該零件的計(jì)算安全系 數(shù)。 10 a1 0 2 0.2,250MPa 0 416.7MPa maxmaminma , 第三章第三章 機(jī)械零件的強(qiáng)度機(jī)械零件的強(qiáng)度 專業(yè)：專業(yè)： 學(xué)號(hào)：學(xué)號(hào)： 姓名：姓名： 機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)習(xí)題卡習(xí)題卡 4 ma 150,50 對(duì)（150，50） ，為屈服失效，所以安全系數(shù) 360/200=1.8 第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺紋傳動(dòng)螺紋聯(lián)接和螺紋傳動(dòng) 專業(yè)：專業(yè)： 學(xué)號(hào)：學(xué)號(hào)： 姓名：姓名： 機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)習(xí)題卡習(xí)題卡 5 一、選擇與填空題 1普

6、通螺紋的公稱直徑指的是螺紋的_ A _，計(jì)算螺紋的摩擦力矩時(shí)使用的是螺紋的 _ B _，計(jì)算螺紋危險(xiǎn)截面時(shí)使用的是螺紋的_ C _ 。 A大徑 B.中徑 C.小徑 2螺紋升角 增大，則聯(lián)接的自鎖性_C_，傳動(dòng)的效率_A_；牙型角 增大，則聯(lián) 接的自鎖性_A_，傳動(dòng)的效率_C_。 A.提高 B.不變 C.降低 3在鉸制孔用螺栓聯(lián)接中，螺栓桿與孔的配合為_(kāi)B_。 A.間隙配合 B.過(guò)渡配合 C.過(guò)盈配合 4在螺栓聯(lián)接的破壞形式中，約有_ 90 _的螺栓屬于疲勞破壞，疲勞斷裂常發(fā)生在_ 螺紋根部_。 5在承受橫向載荷或旋轉(zhuǎn)力矩的普通緊螺栓組聯(lián)接中，螺栓桿_B_作用。 A.受切應(yīng)力 B.受扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力和

7、拉應(yīng)力 C.受拉應(yīng)力 D.既可能只受切應(yīng)力又可能只受拉應(yīng)力 6緊螺栓聯(lián)接受軸向外載荷作用。假定螺栓的剛度 Cb與被聯(lián)接件的剛度 Cm相等，聯(lián)接 的預(yù)緊力為 F0，要求受載后接合面不分離，當(dāng)外載荷 F 等于預(yù)緊力 F0時(shí)，則_D_。 A.被聯(lián)接件分離，聯(lián)接失效 B.被聯(lián)接件即將分離，聯(lián)接不可靠 C.聯(lián)接可靠，但不能繼續(xù)再加載 D.聯(lián)接可靠，只要螺栓強(qiáng)度足夠，還可以繼續(xù)加大外載荷 F 二、分析與思考題 1常用螺紋有哪幾種類型？各用于什么場(chǎng)合？對(duì)聯(lián)接螺紋和傳動(dòng)螺紋的要求有何不同？ 普通螺紋、管螺紋、米制錐螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋、鋸齒螺紋。見(jiàn) P62 頁(yè)表 5-1 聯(lián)接螺紋要求自鎖性較好，強(qiáng)度高；傳

8、動(dòng)螺紋要求傳動(dòng)效率高。 2聯(lián)接螺紋都具有良好的自鎖性，為什么有時(shí)還需要防松裝置？試各舉出兩個(gè)機(jī)械防松 第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺紋傳動(dòng)螺紋聯(lián)接和螺紋傳動(dòng) 專業(yè)：專業(yè)： 學(xué)號(hào)：學(xué)號(hào)： 姓名：姓名： 機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)習(xí)題卡習(xí)題卡 6 和摩擦防松的例子。 螺紋聯(lián)接在沖擊、振動(dòng)或變載作用下，或當(dāng)溫度變化較大時(shí)，螺旋副間的摩擦力可能減小或瞬時(shí)消失， 在高溫時(shí)由于螺紋聯(lián)接件和被聯(lián)接件的材料發(fā)生蠕變和應(yīng)力松馳等，會(huì)使聯(lián)接中的預(yù)緊力和摩擦力逐 漸減小，導(dǎo)致聯(lián)接松動(dòng)，甚至松開(kāi)。為保證連接安全可靠，設(shè)計(jì)時(shí)必須采取防松措施。 機(jī)械：止動(dòng)墊圈、串聯(lián)鋼絲 摩擦：對(duì)頂螺母、彈簧墊圈 3普通螺栓聯(lián)接和鉸制孔用螺栓聯(lián)接的主要

9、失效形式是什么？計(jì)算準(zhǔn)則是什么？ 普通螺栓： 對(duì)受拉螺栓，其主要破壞形式是螺栓桿螺紋部分發(fā)生斷裂，因而其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是保證螺栓的靜力或疲勞 拉伸強(qiáng)度； 對(duì)于受剪螺栓鉸制孔螺栓，其主要破壞形式是螺栓桿和孔壁的貼合面上出現(xiàn)壓潰或螺栓桿被剪斷， 其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是保證聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度和螺栓的剪切強(qiáng)度，其中聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度對(duì)聯(lián)接的可靠性起決定性 作用。 4普通緊螺栓聯(lián)接所受到的軸向工作載荷或橫向工作載荷為脈動(dòng)循環(huán)時(shí)，螺栓上的總載 荷是什么類型的循環(huán)？ 非對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力 5螺栓的性能等級(jí)為 8.8 級(jí)，與它相配的螺母的性能等級(jí)應(yīng)為多少？性能等級(jí)數(shù)字代號(hào) 的含義是什么？ 根據(jù)螺母的性能等級(jí)不應(yīng)低于與之相配螺栓的性能等級(jí)

10、這一要求，螺母可選用9級(jí)。 Bs 800MPa,640MPa 6在什么情況下，螺栓聯(lián)接的安全系數(shù)大小與螺栓直徑有關(guān)？試說(shuō)明其原因。 P87 表 5-10 不控制預(yù)緊力的普通螺栓聯(lián)接，其安全系數(shù)大小與螺栓直徑有關(guān)，其安 全系數(shù) S 隨螺紋直徑增大而減小，因?yàn)槌叽缧〉穆菟ㄔ跀Q緊時(shí)容易產(chǎn)生過(guò)載，故采用加 大安全系數(shù)的方法來(lái)彌補(bǔ)可能產(chǎn)生的過(guò)載。 7緊螺栓聯(lián)接所受軸向變載荷在 0F 間變化，當(dāng)預(yù)緊力 F0一定時(shí)，改變螺栓或被聯(lián)接 200 b bm C FFFFF CC 第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺紋傳動(dòng)螺紋聯(lián)接和螺紋傳動(dòng) 專業(yè)：專業(yè)： 學(xué)號(hào)：學(xué)號(hào)： 姓名：姓名： 機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)習(xí)題卡習(xí)題卡 7 件的剛度

11、，對(duì)螺栓聯(lián)接的疲勞強(qiáng)度和聯(lián)接的緊密性有何影響？ 減小螺栓剛度或增大被聯(lián)接件剛度都可以減小總拉力的變動(dòng)范圍，從而提高了螺栓聯(lián) b C m C 2 F 接的疲勞強(qiáng)度。但在此種情況下引起殘余預(yù)緊力減小，從而降低了聯(lián)接的緊密性。 1 F 8 在保證螺栓聯(lián)接緊密性要求和靜強(qiáng)度要求的前提下，要提高螺栓聯(lián)接的疲勞強(qiáng)度， 應(yīng)如何改變螺栓和被聯(lián)接件的剛度及預(yù)緊力大?。吭囃ㄟ^(guò)受力變形線圖來(lái)說(shuō)明。 為了減小螺栓的剛度，可適當(dāng)增加螺栓的長(zhǎng)度，或采用腰狀桿螺栓和空心螺栓。為了增大被聯(lián)接 件的剛度，可以不用墊片或采用剛度較大的墊片。P89 圖 5-28 9為什么螺母的螺紋圈數(shù)不宜大于 10 ？通常采用哪些結(jié)構(gòu)形式可使各圈

12、螺紋牙的載荷 分布趨于均勻？ 實(shí)驗(yàn)證明，約有 1/3 的載荷集中在第一圈上，第八圈以后的螺紋牙幾乎不承受載荷。因此，采用螺紋 牙圈數(shù)過(guò)多的加厚螺母，并不能提高聯(lián)接的強(qiáng)度。 為了改善螺紋牙上的載荷分布，常采用懸置螺母，減小螺栓旋合段本來(lái)受力較大的幾圈螺紋牙的 受力面或采用鋼絲螺套。 10如何識(shí)別螺紋是左旋還是右旋？砂輪機(jī)軸的兩端固定砂輪用的螺紋為何種旋向，為 什么？ 兩端固定砂輪用的螺紋為左邊左旋，右邊右旋。 砂輪主軸螺紋的旋向：緊固砂輪或砂輪卡盤的砂輪主軸端部螺紋的旋向必須與砂輪工作時(shí)旋轉(zhuǎn)方向相 反。 右旋螺紋順時(shí)針擰緊；左旋螺紋，逆時(shí)針擰緊。正對(duì)砂輪，砂輪轉(zhuǎn)向?yàn)?，所以要求砂輪機(jī)兩側(cè)的螺 紋是

13、左邊左旋，右邊右旋。 11 升角的大小對(duì)自鎖和效率有何影響？為什么聯(lián)接螺栓采用三角螺紋，而螺旋傳動(dòng)卻 采用矩形或梯形螺紋？ 10 m bm C FFF CC v () tg tg 第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺紋傳動(dòng)螺紋聯(lián)接和螺紋傳動(dòng) 專業(yè)：專業(yè)： 學(xué)號(hào)：學(xué)號(hào)： 姓名：姓名： 機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)習(xí)題卡習(xí)題卡 8 自鎖：。兩者數(shù)值越接近，自鎖性能越差；數(shù)值相差越大，自鎖性能越好。 螺紋傳動(dòng)效率：。增大，增大；增大，減小。)(/tgtg 牙型角與當(dāng)量摩擦系數(shù)間的關(guān)系是：。當(dāng)增大，增大，f cos(/2) f f f 三角螺紋牙型角大（一般為 60） ，矩形螺紋（=0）和梯形螺紋牙型角較小。 12滑動(dòng)螺旋

14、的主要失效形式是什么？其基本尺寸(即螺桿直徑及螺母高度)通常是根據(jù)什 么條件確定的？ P96?；瑒?dòng)螺旋的主要失效形式是螺紋磨損。其基本尺寸是根據(jù)耐磨性條件確定的。 13滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)與滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)相比較，有何優(yōu)缺點(diǎn)？ 滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)具有傳動(dòng)效率高、起動(dòng)力矩小、傳動(dòng)靈敏平穩(wěn)、工作壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn) 是制造工藝比較復(fù)雜，特別是長(zhǎng)螺桿更難保證熱處理及磨削工藝質(zhì)量，剛性及抗振動(dòng)性 能較差。 14計(jì)算普通螺栓聯(lián)接時(shí)，為什么只考慮螺栓危險(xiǎn)截面的拉伸強(qiáng)度，而不考慮螺栓頭、 螺母和螺紋牙的強(qiáng)度？ 螺栓的其他部分是根據(jù)等強(qiáng)度條件及使用經(jīng)驗(yàn)規(guī)定的，通常都不需要進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，可按螺栓的公稱 直徑由標(biāo)準(zhǔn)中選定 三、計(jì)算題

15、： 1圖示凸緣聯(lián)軸器(GB/T5843-1986)的型號(hào)為 YLDl0， 允許傳遞的最大轉(zhuǎn)矩 T= 630Nm，兩半聯(lián)軸器采用 4 個(gè) M12 的鉸制孔用螺栓聯(lián)接，螺栓規(guī)格為 M1260(GB/T 27-1988)，螺栓的性能等級(jí)為 8.8 級(jí)，聯(lián) 軸器材料為 HT200，試校核其聯(lián)接強(qiáng)度。 找出承受最大工作剪力的螺栓。 4 個(gè)螺栓在園周上均勻分布，故承受工作剪力相等，設(shè)為 F。則有， ，4F rT 3 / 4/ 2630/(2 130 10 )2423NFTrTD 求出螺栓性能參數(shù) 第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺紋傳動(dòng)螺紋聯(lián)接和螺紋傳動(dòng) 專業(yè)：專業(yè)： 學(xué)號(hào)：學(xué)號(hào)： 姓名：姓名： 機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)

16、習(xí)題卡習(xí)題卡 9 螺栓的性能等級(jí)為 8.8，所以，800MPa B 640MPa S 查 P87 表 5-10，取，所以2.5S P 2.5S 640 256MPa 2.5 S S 800 320MPa 2.5 B P P S 校核螺栓的擠壓強(qiáng)度 33 0min 2423 10.35MPa (13 10 ) (18 10 ) P F d L 說(shuō)明,不能取 12mm，因?yàn)殂q制孔螺栓螺紋部分比光孔略小。 0 d 也不能取 20mm，見(jiàn) P85 圖 5-27 min L 因?yàn)?，所以螺栓的擠壓強(qiáng)度合格 PP 校核螺栓的剪切強(qiáng)度 3 2 2 0 4 2423 18.26 3.14 (13 10 ) 4

17、F MPa d 因?yàn)?，所以螺栓的剪切?qiáng)度合格。 綜上所述，該螺栓組合用。 2鉸制孔用螺栓組聯(lián)接的三種方案如圖所示。已知 L=300mm，a=60mm，試求螺栓組聯(lián)接的三個(gè)方案中， 受力最大的螺栓所受的力各為多少？哪個(gè)方案較好？ 將力 F 平移到各結(jié)合面中心，得扭轉(zhuǎn)力矩0.3 (N m)MF LF 設(shè)各方案中在力 F 作用產(chǎn)生的剪切力為，扭轉(zhuǎn)力矩 M 作用下產(chǎn)生的剪切力為。 1 F 2 F 對(duì)方案 1 1 /3FF 第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺紋傳動(dòng)螺紋聯(lián)接和螺紋傳動(dòng) 專業(yè)：專業(yè)： 學(xué)號(hào)：學(xué)號(hào)： 姓名：姓名： 機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)習(xí)題卡習(xí)題卡 10 22 22.5FaMFF 很顯然，第 3 個(gè)螺栓受力

18、最大，最大力 MAX /32.52.833FFFF 對(duì)方案 2 1 /3FF 22 22.5FaMFF 很顯然，1、3 兩個(gè)螺栓所受力相等，均為最大值，其最大值22 MAX12 2.522FFFF 對(duì)方案 3 1 /3FF 22 5 3 3 FaMFF 綜上所述，方案 3 較好。 第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺紋傳動(dòng)螺紋聯(lián)接和螺紋傳動(dòng) 專業(yè)：專業(yè)： 學(xué)號(hào)：學(xué)號(hào)： 姓名：姓名： 機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)習(xí)題卡習(xí)題卡 11 3圖示一厚度為 15mm 的鋼板，用兩個(gè)鉸制孔用螺 栓固定在機(jī)架上。巳知載荷 P4000N，螺栓、板和 機(jī)架材料許用拉應(yīng)力=120MPa，許用剪應(yīng)力 =95MPa，許用擠壓應(yīng)力 p=150

19、MPa，板間摩擦系 數(shù) f=0.2。 (1)確定合理的螺紋直徑。 (2)若改用普通螺栓，螺栓小徑應(yīng)為多大？(防滑系數(shù) Ks1.2) a)將力 P 向結(jié)合面形心簡(jiǎn)化得到集中載荷 P 及轉(zhuǎn)矩 。 3 (200 100/2)4000 250 101000TPN m b)在集中載荷 P 的作用下，各螺栓承受的橫向載荷 1 /24000/22000FPN c)在轉(zhuǎn)矩 T 的作用下，各螺栓承受的橫向載荷 ， 2 2FrT 33 2 /2/100 101000/100 1010000FTrTN d)找出螺栓組中承受最大工作剪力的螺栓， 如圖所示： 很顯然，螺栓 2 承受的工作剪切力比較大，最 大工作剪力 1

20、2 2000 1000012000FFFN e)按剪切強(qiáng)度確定螺紋小徑 ， 2 0 4 F d 0 6 44 12000 12.69 3.14 95 10 F dmm f)按擠壓強(qiáng)度確定螺紋小徑 ， PP 0 F L d 0 36 P 12000 5.33 15 10150 10 F dmm L 綜上所述，取光孔直徑為 13mm，螺紋為 M12。 第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺紋傳動(dòng)螺紋聯(lián)接和螺紋傳動(dòng) 專業(yè)：專業(yè)： 學(xué)號(hào)：學(xué)號(hào)： 姓名：姓名： 機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)習(xí)題卡習(xí)題卡 12 若改用普通螺栓，螺栓 2 受力最大，此時(shí)是依靠結(jié)合面間產(chǎn)生的摩擦力來(lái)抵抗外載荷 F， 0s f FKF 0 /1.2 1

21、2000/0.272KN s FKFf 0 2 1 1.3 4 F d 3 0 1 6 5.25.2 72 10 31.52mm 3.14 120 10 F d 即，如果選用普通螺栓，其小徑必須大于 31.52mm。 4在圖示螺栓聯(lián)接中采用兩個(gè) M20 的普通螺栓,其許用拉應(yīng)力，聯(lián)接件接 160MPa 合面間摩擦系數(shù)，防滑系數(shù)。請(qǐng)計(jì)算該聯(lián)接允許傳遞的靜載荷 F。 （M200.20f 1.2 s K 螺栓的小徑） 。 1 17.294dmm 求螺栓預(yù)緊力 0 F ， 0s fF izK F 0 1.2 1.5 0.2 2 2 s KFF FF f i z 螺栓承受的拉應(yīng)力 ， 0 2 1 1.3

22、 4 F d 綜合以上兩式得 第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺紋傳動(dòng)螺紋聯(lián)接和螺紋傳動(dòng) 專業(yè)：專業(yè)： 學(xué)號(hào)：學(xué)號(hào)： 姓名：姓名： 機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)習(xí)題卡習(xí)題卡 13 0 22 11 1.31.3 1.5 44 FF dd 23 26 1 3.14 (17.29 10 )160 10 19.26KN 4 1.3 1.54 1.3 1.5 d F 四、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析題 試指出下列圖中的錯(cuò)誤結(jié)構(gòu)，并畫出正確的結(jié)構(gòu)圖。 略 第六章第六章 鍵、花鍵、無(wú)鍵聯(lián)接和銷聯(lián)接鍵、花鍵、無(wú)鍵聯(lián)接和銷聯(lián)接 專業(yè)：專業(yè)： 學(xué)號(hào)：學(xué)號(hào)： 姓名：姓名： 機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)習(xí)題卡習(xí)題卡 14 一、填空題 1鍵聯(lián)接的主要類型有 平鍵聯(lián)

23、接 、 半圓鍵聯(lián)接 、 楔鍵聯(lián)接 、 切向鍵聯(lián)接 。 2普通平鍵按構(gòu)造分，圓頭 、 （ A 型） 、 平型 、 （ B 型） 、 單圓頭 、 （ C 型）三種。 3平鍵聯(lián)接的工作面是兩側(cè)面 ，依靠 鍵和鍵槽側(cè)面的擠壓 來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩；楔鍵聯(lián)接的工 作面是上下兩面，依靠鍵的楔緊作用來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩。 4普通平鍵聯(lián)接的主要失效形式是工作面被壓潰，導(dǎo)向平鍵聯(lián)接的主要失效形式是工作面 的過(guò)度磨損 。 5在設(shè)計(jì)中進(jìn)行鍵的選擇時(shí)，鍵的截面尺寸根據(jù)軸的直徑 d 由標(biāo)準(zhǔn)中選定而定，而 鍵的長(zhǎng)度則根據(jù)輪轂的長(zhǎng)度 而定。 6采用雙鍵聯(lián)接時(shí)，兩個(gè)平鍵應(yīng)布置在沿圓周方向相隔 180 的位置，兩個(gè)半圓鍵應(yīng)布置在 軸的同一條母線上

24、，兩個(gè)楔鍵應(yīng)布置在沿圓周方向上相隔 90120 的位置。 7矩形花鍵采用小徑定心 方式定心，漸開(kāi)線花鍵采用 齒形定心 方式定心。 二、單項(xiàng)選擇題 1鍵聯(lián)接的主要用途是使軸和輪轂之間 C 。 A沿軸向固定并傳遞軸向力 B沿軸向可作相對(duì)滑動(dòng)并具有導(dǎo)向作用 C沿周向固定并傳遞扭矩 D安裝與拆卸方便 2設(shè)計(jì)鍵聯(lián)接時(shí)鍵的截面尺寸通常根據(jù) D 按標(biāo)準(zhǔn)選擇。 A所傳遞轉(zhuǎn)矩的大小 B所傳遞功率的大小 C輪轂的長(zhǎng)度 D軸的直徑 3在載荷性質(zhì)相同時(shí)，導(dǎo)向平鍵聯(lián)接的許用壓力取得比普通平鍵聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力小， 這是為了 A 。P106 表 6-2 A減輕磨損 B減輕輪轂滑移時(shí)的阻力 第六章第六章 鍵、花鍵、無(wú)鍵聯(lián)接

25、和銷聯(lián)接鍵、花鍵、無(wú)鍵聯(lián)接和銷聯(lián)接 專業(yè)：專業(yè)： 學(xué)號(hào)：學(xué)號(hào)： 姓名：姓名： 機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)習(xí)題卡習(xí)題卡 15 C補(bǔ)償鍵磨損后強(qiáng)度的減弱 D增加導(dǎo)向的精度 4設(shè)計(jì)鍵聯(lián)接的幾項(xiàng)主要內(nèi)容是：a、按使用要求選擇鍵的適當(dāng)類型；b、按輪轂長(zhǎng)度選 擇鍵的長(zhǎng)度；c、按軸的直徑選擇鍵的剖面尺寸；d、對(duì)聯(lián)接進(jìn)行必要的強(qiáng)度校核。在具 體設(shè)計(jì)時(shí)，一般順序是： C 。 Abacd Bbcad Cacbd Dcdba 5平鍵聯(lián)接能傳遞的最大扭矩為 T，現(xiàn)要傳遞的扭矩為 1.5T，則應(yīng) D 。 A把鍵長(zhǎng) L 增大到 1.5 倍 B把鍵寬 b 增大到 1.5 倍 C把鍵高 h 增大到 1.5 倍 D安裝一對(duì)平鍵 6普通平

26、鍵聯(lián)接的承載能力一般取決于 D 。 A輪轂的擠壓強(qiáng)度 B鍵工作表面的擠壓強(qiáng)度 C軸工作面的擠壓強(qiáng)度 D上述三種零件中較弱材料的擠壓強(qiáng)度 7C 型普通平鍵與軸聯(lián)接，鍵的尺寸為 bhL14965，則鍵的工作長(zhǎng)度為 A 。 A58mm B61mm C65mm D51mm 8下面是幾種普通平鍵聯(lián)接的剖視面，其中 B 在結(jié)構(gòu)上正確。 A B C 9楔鍵聯(lián)接的主要缺點(diǎn)是 D A.鍵的斜面加工困難 B.鍵安裝時(shí)易損壞 C.鍵楔緊后在輪轂中產(chǎn)生初應(yīng)力 D.軸和軸上零件對(duì)中性差 10半圓鍵和切向鍵的應(yīng)用場(chǎng)合是 B 。 A前者多用來(lái)傳遞較大扭矩，后者多用來(lái)傳遞較小扭矩 第六章第六章 鍵、花鍵、無(wú)鍵聯(lián)接和銷聯(lián)接鍵、

27、花鍵、無(wú)鍵聯(lián)接和銷聯(lián)接 專業(yè)：專業(yè)： 學(xué)號(hào)：學(xué)號(hào)： 姓名：姓名： 機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)習(xí)題卡習(xí)題卡 16 B前者多用來(lái)傳遞較小扭矩，后者多用來(lái)傳遞較大扭矩 C各種大小扭矩均可傳遞 三、簡(jiǎn)答題 1根據(jù)用途不同，平鍵分為哪幾種類型？指出其中哪些用于靜聯(lián)接，哪些用于動(dòng)聯(lián)接。 根據(jù)用途的不同，平鍵分為普通平鍵、薄型平鍵、導(dǎo)向平鍵和滑鍵四種。其中，普通平鍵和薄型平鍵 用于靜聯(lián)接，導(dǎo)向平鍵和滑鍵用于動(dòng)聯(lián)接。 2薄型平鍵聯(lián)接與普通平鍵聯(lián)接相比，在使用場(chǎng)合、結(jié)構(gòu)尺寸和承載能力上有何區(qū)別？ 薄型平鍵與普通平鍵的主要區(qū)別是鍵的高度為普通平鍵的 6070，也分圓頭、平頭和單圓頭三種 型式，但傳遞轉(zhuǎn)距的能力較低，常用于薄

28、壁結(jié)構(gòu)、空心軸及一些徑向尺寸受限的場(chǎng)合。 3采用雙鍵聯(lián)接時(shí)，兩個(gè)平鍵應(yīng)布置在沿圓周方向相隔 180 的位置，兩個(gè)半圓鍵應(yīng)布 置在軸的同一條母線上，兩個(gè)楔鍵應(yīng)布置在沿圓周方向上相隔 90120 的位置。分別是 為什么？同時(shí)，在強(qiáng)度計(jì)算中，為什么雙鍵只能按 1.5 個(gè)鍵計(jì)算? 平鍵：對(duì)軸的削弱均勻，擠壓力對(duì)軸平衡，不產(chǎn)生附加力矩，受力狀態(tài)好，對(duì)中性好。 半圓鍵：半圓鍵對(duì)軸強(qiáng)度削弱大，雙鍵放在同一截面上對(duì)軸的強(qiáng)度削弱太大，所以只能 放在同一母線上。 楔鍵：夾角為 180 雙鍵相當(dāng)于一個(gè)楔鍵的承載能力，夾角過(guò)小，對(duì)做軸的局部削弱過(guò)大； 夾角過(guò)大，則兩個(gè)楔鍵的總承載能力下降。 考慮到兩個(gè)鍵上載荷分配的不

29、均勻性，在強(qiáng)度較核中只按 1.5 個(gè)鍵計(jì)算。 四、計(jì)算分析題 1圖示牙嵌離合器的左右兩半分別用鍵與軸 1、2 相聯(lián)接，在空載下，通過(guò)操縱可使右 半離合器沿導(dǎo)向平鍵在軸 1 上作軸向移動(dòng)。該軸傳遞的轉(zhuǎn)矩 T1200Nm，軸徑 d180mm，右半離合器的輪轂長(zhǎng)度 L1130mm，行程 l160mm，工作中有輕微沖擊， 離合器及軸的材料均為鋼材。試選擇右半離合器的導(dǎo)向平鍵尺寸，并較核其聯(lián)接強(qiáng)度。 第六章第六章 鍵、花鍵、無(wú)鍵聯(lián)接和銷聯(lián)接鍵、花鍵、無(wú)鍵聯(lián)接和銷聯(lián)接 專業(yè)：專業(yè)： 學(xué)號(hào)：學(xué)號(hào)： 姓名：姓名： 機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)習(xí)題卡習(xí)題卡 17 選擇導(dǎo)向平鍵 選 A 型導(dǎo)向平鍵，對(duì)于軸徑 d180mm，查

30、教材 P106 表 6-1 得平鍵的截面尺寸 b22mm，h14mm，取鍵長(zhǎng) L180L1+l113060190。 2強(qiáng)度校核 材料均為鋼，工作時(shí)有輕微沖擊，查教材 P106 表 6-2，取p=40MPa。 k=0.5h=0.514=7mm， lL1b/213022/2119mm 則 20002000 1200 36.01MPa40MPa 7 119 80 T pp kld 故此鍵聯(lián)接能滿足強(qiáng)度要求。 2圖示凸緣聯(lián)軸器，允許傳遞的最大轉(zhuǎn)矩 T 為 1500Nm（靜載荷） ，材料為 HT250。聯(lián)接處軸及輪轂尺寸如圖示（單位：mm） 。試： 1）考慮在軸端采用何種類型的平鍵較為合適，選擇鍵的類型

31、及尺 寸，并較核鍵聯(lián)接的強(qiáng)度。 2）若鍵聯(lián)接強(qiáng)度不夠，請(qǐng)列舉兩種以上解決方案。 1選擇普通平鍵 因在軸端，可選 C 型普通平鍵，對(duì)于軸徑 d55mm，查教材 P106 表 6-1 得平鍵的截面尺寸為 1610，即 b16mm，h10mm，取鍵長(zhǎng) L90100。 2強(qiáng)度校核 第六章第六章 鍵、花鍵、無(wú)鍵聯(lián)接和銷聯(lián)接鍵、花鍵、無(wú)鍵聯(lián)接和銷聯(lián)接 專業(yè)：專業(yè)： 學(xué)號(hào)：學(xué)號(hào)： 姓名：姓名： 機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)習(xí)題卡習(xí)題卡 18 因聯(lián)軸器材料為 HT250，靜載荷，查教材 P106 表 6-2，取 p=75MPa。k=0.5h=0.510=5mm，l=Lb/2=9016/282mm。 20002000 15

32、00 133.075 5 82 55 p p T MPaMPa kld 不能滿足強(qiáng)度要求。 鍵聯(lián)接強(qiáng)度不夠，列舉解決方案： 1）還可適當(dāng)增加鍵的長(zhǎng)度，滿足 L100； 2）采用雙鍵聯(lián)接，承載能力為單鍵的 1.5 倍； 以上兩種方案組合使用，以提高鍵聯(lián)接的承載能力。若仍不滿足，可： 3）采用花鍵聯(lián)接； 4）提高聯(lián)軸器的材料性能，如改為鋼材。 第八章第八章 帶傳動(dòng)帶傳動(dòng) 專業(yè)：專業(yè)： 學(xué)號(hào)：學(xué)號(hào)： 姓名：姓名： 機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)習(xí)題卡習(xí)題卡 19 一、填空題 1帶傳動(dòng)主要是依靠 帶和帶輪之間的摩擦（或嚙合） 來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的。 2小帶輪主動(dòng)的 V 帶傳動(dòng)在工作過(guò)程中，帶內(nèi)應(yīng)力有拉應(yīng)力 、彎曲應(yīng)力

33、 、 離心應(yīng)力 ,最 大應(yīng)力1b1c發(fā)生在緊邊繞進(jìn)小帶輪處。max 3帶傳動(dòng)的主要失效形式是打滑和疲勞破壞 。設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是在保證帶傳動(dòng)不打滑的條件下， 具有一定的疲勞強(qiáng)度和壽命 。 4帶傳動(dòng)不發(fā)生打滑的受力條件是帶的有效拉力小于極限拉力即 FeFec時(shí)，帶與帶輪間將發(fā)生顯著的相對(duì)滑動(dòng)，即打滑。打滑首 先發(fā)生在小帶輪上，因?yàn)樾л喌陌?小于大帶輪的包角，故它的極限拉力也較小，承載能力低， 所以先打滑。 兩者的區(qū)別在于彈性滑動(dòng)是必然存在的，導(dǎo)致傳動(dòng)比不恒定，但帶傳動(dòng)能正常工作。打滑是載荷 超過(guò)承載能力之后的失效形式，應(yīng)盡量避免。 2在設(shè)計(jì)帶傳動(dòng)時(shí)，為什么要限制小帶輪的最小直徑 d1？ 當(dāng)皮帶繞在帶

34、輪上時(shí)，會(huì)產(chǎn)生彎曲應(yīng)力。帶輪直徑越小，彎曲應(yīng)力越大。為因避免彎曲應(yīng)力過(guò)大降低 帶傳動(dòng)的壽命，應(yīng)限制小帶輪的最小直徑 d1。 3簡(jiǎn)述傳動(dòng)中心距 a 對(duì)帶傳動(dòng)性能的影響。 若中心距過(guò)小，帶速不變時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)皮帶繞轉(zhuǎn)次數(shù)增多，應(yīng)力循環(huán)次數(shù)增多，將加劇帶的疲勞損 壞，降低其壽命；且由于中心距小，在傳動(dòng)比不變的情況下，將使小帶輪上的包角減小，降低帶傳動(dòng) 的承載能力。中心距大，可以增加帶輪的包角，減少單位時(shí)間內(nèi)帶的循環(huán)次數(shù)，有利于提高帶的奉命。 但中心距過(guò)大，則加劇帶的波動(dòng)，降低傳動(dòng)的平穩(wěn)性，同時(shí)增大帶傳動(dòng)的整體尺寸。故設(shè)計(jì)帶傳動(dòng)時(shí)， 應(yīng)盡量將中心距確定在經(jīng)驗(yàn)公式的范圍內(nèi)。 四、計(jì)算分析題 1某傳動(dòng)裝置

35、中的 V 帶經(jīng)常出現(xiàn)斷帶，試分析原因并提出改進(jìn)方案（至少提供兩種） 。 第八章第八章 帶傳動(dòng)帶傳動(dòng) 專業(yè)：專業(yè)： 學(xué)號(hào)：學(xué)號(hào)： 姓名：姓名： 機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)習(xí)題卡習(xí)題卡 23 原因 1帶的承載能力不夠。解決方案： 更換皮帶型號(hào)：增大帶的截面面積或換成相應(yīng)窄 V 帶； 增加帶的根數(shù)，則同時(shí)更換帶輪； 加大中心距，同時(shí)換較長(zhǎng)的皮帶； 原因 2帶內(nèi)彎曲應(yīng)力過(guò)大。解決方案：在保證 i、a 不變的情況下，增大帶輪直徑，同時(shí)換較長(zhǎng)的皮 帶 2. 圖示一 V 帶傳動(dòng)，小帶輪為主動(dòng)輪，轉(zhuǎn)向?yàn)轫槙r(shí)針。A、C 和 B、D 分別是 V 帶繞入 點(diǎn)和繞出點(diǎn)。試問(wèn)在上述 4 個(gè)點(diǎn)中： 1）在哪些點(diǎn)上帶速大于所在帶輪圓

36、周速度？ 2）在哪些點(diǎn)上帶速等于所在帶輪圓周速度？ 3）在哪些點(diǎn)上帶速小于所在帶輪圓周速度？ B A C D 1）D 點(diǎn)帶速大于大帶輪圓周速度 2）A、C 兩點(diǎn)帶速等于所在帶輪圓周速度 3）B 點(diǎn)帶速小于小帶輪圓周速度 3某普通 V 帶傳動(dòng)，其實(shí)際緊邊拉力為 1300N，傳遞的功率為 8KW，小帶輪直徑為 170mm，小帶輪的工作轉(zhuǎn)速為 1450r/min，試求帶的預(yù)緊力 F0。 小帶輪圓周速度 v： vdn/60000=3.141701450/6000012.9m/s 有效拉力 Fe Fe1000P/v10008/12.9620.16 N 預(yù)緊力 F0: F0F1Fe/21300620.16

37、/2989.92 N 4V 帶傳動(dòng)傳遞的功率 P7.5kW，帶速 v10m/s，緊邊拉力是松邊拉力的兩倍，即 F12F2，試求緊邊拉力 F1、有效拉力 Fe和預(yù)緊力 F0。 有效拉力 Fe Fe1000P/v10007.5/10750 N 因 F12F2，且 F1F2Fe， 第八章第八章 帶傳動(dòng)帶傳動(dòng) 專業(yè)：專業(yè)： 學(xué)號(hào)：學(xué)號(hào)： 姓名：姓名： 機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)習(xí)題卡習(xí)題卡 24 有 2F2F2Fe 故有：松邊拉力 F2： F2Fe750 N 緊邊拉力 F1： F12Fe1500 N 10 01 2 750 15001125N 22 e e F FF F FF 專業(yè)：專業(yè)： 學(xué)號(hào)：學(xué)號(hào)： 姓名：姓名： 機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)習(xí)題卡習(xí)題卡 25 一、填空題 1滾子鏈?zhǔn)怯蓾L子、套筒、銷軸、內(nèi)鏈板和外鏈板所組成，其中內(nèi)鏈板與套筒 之間、外 鏈板與銷軸 之間分別為過(guò)盈配合，而滾子與套筒之間、套筒與銷軸 之間分別為間隙配合。 2鏈條的磨損主要發(fā)生在 銷軸