機(jī)械設(shè)計(jì)習(xí)題解答

1、機(jī)械設(shè)計(jì)習(xí)題解答教學(xué)日歷上規(guī)定的作業(yè)注：1、藍(lán)色字體表示已用 word文檔制由；2、黑色字體是圖片，請改為 word文檔；3、沒有答案的部分，請將答案做由一章1-2什么是零件？什么是構(gòu)件？什么是部件？試各 舉三個(gè)實(shí)例。答：零件是組成機(jī)器的不可拆的最小單元，可以分為通 用零件和專用零件，例如：螺栓、齒輪、軸、彈簧。構(gòu)件是機(jī)器中每一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動單元體，例如：連桿、曲軸。部件是機(jī)械的一部分，若干裝配在一起的零件所組成， 例如：發(fā)動機(jī)底盤、車身、電氣設(shè)備。1-4 機(jī)械設(shè)計(jì)課程研究的內(nèi)容是什么？答：主要是介紹整臺機(jī)器機(jī)械部分設(shè)計(jì)的基本知識，重點(diǎn)討論一般尺寸 和常用工作參數(shù)下的通用零件下的設(shè)計(jì)，包括它們的

2、基本設(shè)計(jì)理論和方法以及技術(shù)資料、標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用等。具體內(nèi)容包括：1）總論部分一一機(jī)器及零件設(shè)計(jì)的基本原則，設(shè)計(jì)計(jì) 算理論，材料選擇，結(jié)構(gòu)要求，以及摩擦、磨損、潤滑等方面的基本知識；2）聯(lián)接部分一一螺紋聯(lián)接，鍵、花鍵及無鍵聯(lián)接，銷聯(lián)接，鐘接，焊接，膠接與過盈聯(lián)接等；3）傳動部分一一螺旋傳動，帶傳動，鏈傳動，齒輪傳動，蝸桿傳動以及摩擦 輪傳動等；4）軸系傳動一一滑動軸承、滾動軸承，聯(lián)軸器 與離合器以及軸等；5 ）其它部分一一彈簧，機(jī)座和箱體， 減速機(jī)和變速器等。二章2-3 機(jī)械零件主要有哪些失效形式？常用的計(jì)算準(zhǔn)則主要有哪些？答：機(jī)械零件主要失效形式有：1）整體斷裂一一過載、疲勞； TOC o 1-5

3、 h z 2）過大的殘余應(yīng)變一一應(yīng)力超過屈服極限；3 ）零件的表面破壞一一腐蝕磨損點(diǎn)蝕；4）破壞正常的工作條件而引起的失效一一帶傳動的打滑，共振，螺紋的松弛。常用的計(jì)算準(zhǔn)則主要有：1 ）強(qiáng)度準(zhǔn)則；2）剛度準(zhǔn)則；3）壽命準(zhǔn)則；4）振動穩(wěn)定性準(zhǔn)則；5）可靠性準(zhǔn)則。2-8機(jī)械零件設(shè)計(jì)中選擇材料的原則是什么？答：機(jī)械零件設(shè)計(jì)中選擇材料的原則有：一，載荷及應(yīng)力的大小和性質(zhì)；二，零件的工作情況； 三，零件的尺寸及重量；五，材料的經(jīng)濟(jì)四，零件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度及工藝性;五，材料的經(jīng)濟(jì)性；六，材料的供應(yīng)狀況12-9指由下列材料的種類，并說明代號中符號及數(shù)字 的 含 義： HT150,ZG230 450,65Mn,

4、45,Q235,40Cr,20CrMnTi,ZCuSn10Pb5 。答：HT150為黑色金屬， HT代表灰鑄鐵，“ 150” 代表最小抗拉強(qiáng)度為 150MPaZG230- 450為黑色金屬， ZG代表鑄鋼，“ 230 450 ” 中“230”代表最小屈服強(qiáng)度為230 MPa, “450”代表最小抗拉強(qiáng)度為450 MPa。65Mn為黑色金屬，“ 65”代表含碳 量為 , “MrT為加入合金元素。45為黑色金屬，“45” 代表含碳量為 %。Q235為黑色金屬，“ Q”代表低合金 高強(qiáng)度鋼，“ 235”代表屈服強(qiáng)度為 235 MPa。40Cr為黑色 金屬，“40”代表含碳量為%, “ Cr”代表加入

5、的合金元素。20CrMnTi為黑色金屬，“20”代表含碳量為%,“Cr”“Mn” “Ti”為加入的合金元素。ZCuSn10Pb5為有色金屬， ZCuSd代表鑄造錫青銅， “Sn” “Pb”為合金元素，“ 10” “5”為合金元素“ Sn” “Pb”的含量分別為%、%。三章318 奧材料的對稱循環(huán)彎曲疲勞極限 -1=350MPa,屈服極限 s=550MPa,強(qiáng)度極限 b =750MPa循環(huán)基數(shù) N0 =5X 106,m=9,試求對稱循環(huán)次數(shù) N分別為5X 104、5X 105、 5 X 107次時(shí)的極限應(yīng)力。 解：公式1N19N0得：NN0583Mpa s=550MPa,已發(fā)生塑性變形，因此認(rèn)為

6、該點(diǎn)處于 N當(dāng)N=5 X 104時(shí)，1N19應(yīng)變疲勞區(qū)，所以取 a-1N = bS=550MPaN=5X 105 時(shí)，1N19N0452Mpa 所以取 a-1N =452MPa； NN0271Mpa -1=350MPa,屈服極限 s=550MPa,強(qiáng)度極限 b =750MPa循環(huán)基數(shù) N o =5X 106,m=9,試求對稱循環(huán)次數(shù) N分別為5X 104、5X 105、 5 X 107次時(shí)的極限應(yīng)力。解：公式1N19N0得：NN0583Mpa s=550MPa,已發(fā)生塑性變形，因此認(rèn)為該點(diǎn)處于 N當(dāng)N=5 X 104時(shí)，1N19應(yīng)變疲勞區(qū)，所以取 a-1N = bS=550MPaN=5X 10

7、5 時(shí)，1N19N0452Mpa 所以取 a-1N =452MPa；NN0271Mpa-1N=350MPq 所以取 a-1N =350MPa五章題5-20如圖所示，兩根梁用8個(gè)級普通螺栓與兩塊鋼蓋板相聯(lián)接，梁受到的拉力F=28KN摩擦系數(shù)f=，控制預(yù)緊力，試確定所需螺栓的直徑。2題 5-22受軸向載荷的緊螺栓聯(lián)接，被連接件間采用橡膠墊片。 已知預(yù)緊力F0=1500N,當(dāng)工作載荷F=1000N時(shí)，求螺栓受到 的總拉力及被連接件之間的殘余預(yù)緊力。題5-23 z8z4圖示凸緣聯(lián)軸器的型號為YLD10,允許傳遞的最大轉(zhuǎn)矩 T=630N - 兩半聯(lián)軸d110mm器采用4個(gè) M12的較制孔螺栓聯(lián)接，螺栓規(guī)

8、格為M12X 60,螺栓的性能等級為級，d聯(lián)軸器材料為HT200,試校核其聯(lián)接強(qiáng)度?？?d1160 7t 4F522 5 23解：1 .計(jì)算單個(gè)螺栓的 工作剪力 2T2630103F2423N zD41302F0fzi9872212.確定許用應(yīng)力 聯(lián)軸器的材料為鑄鐵 HT200, B200MPa 設(shè)聯(lián)軸器工作時(shí)受變載荷，查表5-10 ,取Sp3o螺栓的性能等級為級，s640MPa,查表5-10,取 S5,許用應(yīng)力 20XX40pB ; s128MPa Sp3s53.驗(yàn)算連接強(qiáng)度查手冊，較制孔用螺栓GB/T 27-88 M12 X60,光桿部分的直徑d013mm光桿部分的長度為 60-22 =

9、38mm因此連接處的最小擠壓高度Lmin18mm公式，接合面的擠壓應(yīng)力 F2423ppd0Lmin1318公式，螺栓桿的剪切應(yīng)力4F424232 d0132 滿足強(qiáng)度條件。5 24解：題5-24Cb=300mm a=60mm試求三個(gè)方案中，受力最大較制孔用 螺栓組聯(lián)接的三種方案如圖所示，已知CbCm勺螺栓所受的力各為多少？哪個(gè)方案較好？3八早題 6- 16圖示減速器的低速軸與凸緣聯(lián)軸器及圓柱齒輪之間分 別用鍵聯(lián)接。已知：軸傳遞的轉(zhuǎn)矩T= 1000N- m,齒輪材料為鍛鋼，凸緣聯(lián)軸器的材料為HT200,工作時(shí)有輕微沖擊，聯(lián)接處軸及輪轂的尺寸如圖示。試選擇鍵的類型和尺寸，并 校核其聯(lián)接強(qiáng)度。ml1

10、8022158mml13022/25114mm2.許用擠壓應(yīng)力p110MPa錯(cuò)誤，應(yīng)當(dāng)為P40MPa。6 16解：1 .確定聯(lián)軸器處鍵的類型和尺寸選A型平鍵，艱據(jù)軸徑d70mm查表6-1得鍵的截面尺寸為：b20mmh12mm 取鍵長L110mm 鍵的標(biāo)記為：鍵 20X 110 GB/T 1096-20XX。 2.校核連接強(qiáng)度聯(lián)軸器的材料為鑄鐵，查表 6-2 ,取p55MPa , k126mni ILb ,擠壓應(yīng)力 1102090mm 公式 20XXT20XX1000p kld69070p滿足強(qiáng)度條件。3 .確定齒輪 處鍵的類型和尺寸。 選A型平鍵，根據(jù)軸徑 d90mm查表 6-1得鍵的截面尺寸

11、為： b25mm h14mm取鍵長 L80mm 鍵 的標(biāo)記為：鍵25X 80 GB/T 1096-20XX。4 .校核連接強(qiáng)度 齒 輪和軸的材料均為鋼， 查表6-2，取p110MPa ,k147mm lLb , 擠壓應(yīng)力 802555mm,公式 p20XXT20XX1000p kld75590 滿 足強(qiáng)度條件。八章題 8-22TFedd/21500250/2m V帶傳動傳遞的功率 p=,帶速 v=10m/s,測得緊邊拉力是松邊拉力的兩倍，即F1=2F2,試求緊邊拉力F1、有效拉力Fe和預(yù)緊力F0o d45mmb14mmh9mmL70mmp55MPa4 fLh70961mmp120XXT120X

12、Xpbl(b6fd)1461(14645)KLP0P0Pca(P0P0)K取z4,型號為A型。822解： 公式，帶傳動的有效拉力 Fe1000750N v10 公式，有效拉力FeF1F22F2F2F2。因此，帶的松邊拉力和緊邊拉力分別為F2Fe750N ;F12F21500N 公式， 帶的 初拉力F011(F1F2)(1500750)1125N22題 8-23現(xiàn)設(shè)計(jì)一帶式輸送機(jī)的傳動部分，該傳動部分普通V帶傳動和齒輪傳動組成。齒輪傳動采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪減速器。原動 機(jī)為電動機(jī)，額定功率P=11kVV轉(zhuǎn)速n1=1460r/min ,減速器輸入軸轉(zhuǎn)速為400r/min ,允許傳動比誤差為土 5%該輸送

13、機(jī)每天工作16小時(shí)，試設(shè)計(jì)此普通V帶傳動，并選定帶輪結(jié)構(gòu)形式與材料。823九章題 9-18有一鏈傳動，小鏈輪主動，轉(zhuǎn)速 n1=900r/min ,齒數(shù) z1=25, z2=75?，F(xiàn)因工作要求，擬將大齒輪的轉(zhuǎn)速降低到n2250r/min ,鏈條長度不變，試問：若從動輪齒數(shù)不變，應(yīng)將主動輪齒數(shù)減小到多少？此 時(shí)鏈條所能傳遞的功率有何變化？若主動輪齒數(shù)不變，應(yīng)將從動輪齒數(shù)增大到多少？此時(shí)鏈條所能傳遞的功率有 何變化？918答：1、從動輪齒數(shù)不變，則主動小鏈輪齒數(shù)變 為 z1 = zz/i12z2n2/n175250/900 取 z1 = 21。小鏈輪的 齒數(shù)從25減少到21,齒數(shù)系數(shù)Kz增大，根據(jù)公式，在相同 的計(jì)算功率Pca的情況下，鏈傳動所能傳遞的功率P下降。2、主動輪齒數(shù)不變，則從動大鏈輪齒數(shù)變?yōu)?z2 = z1/i12z1n1/n225900/25090 大鏈輪的齒數(shù)從 75增加到90, 其他參數(shù)不變，公式可知，在相同的計(jì)算功率 Pca的情況下， 鏈傳動所能傳遞的功率 P不變。題 9-21nz9