演示機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)常見計(jì)算題及詳細(xì)答案課件

1、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)常見計(jì)算題及詳細(xì)答案包括材料力學(xué)計(jì)算、帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、蝸輪蝸桿傳動(dòng)、軸系等計(jì)算分析典型習(xí)題集附詳細(xì)答案2010年5月26日整理.精品課件.1機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)常見計(jì)算題及詳細(xì)答案.精品課件.123-18 某材料的對(duì)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=5106，m=9，試求對(duì)稱循環(huán)次數(shù)N分別為5104、5105、5107次時(shí)的極限應(yīng)力。解:.精品課件.23-18 某材料的對(duì)稱循環(huán)彎曲疲勞極限-1=350MP33-19 某零件如圖所示，材料的強(qiáng)度極限B=650MPa，表面精車，不進(jìn)行強(qiáng)化處理。試確定-截面處的彎曲疲勞極限

2、的綜合影響系數(shù)K和剪切疲勞極限的綜合影響系數(shù)K。.精品課件.33-19 某零件如圖所示，材料的強(qiáng)度極限B=650MP4解:.精品課件.4解:.精品課件.53-20 一零件由45鋼制成，材料的力學(xué)性能為：s=360MPa，-1=300 MPa，=0.2。已知零件上的最大工作應(yīng)力max=190MPa，最小工作應(yīng)力min=110MPa，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)Kd=2.0，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)。 1、作圖法 (比例尺)A點(diǎn)坐標(biāo)AD的斜率.精品課件.53-20 一零件由45鋼制成，材料的力學(xué)性能為：s=362、計(jì)算法.精品課件.62、計(jì)算法.精品課件

3、.7.精品課件.7.精品課件.8.精品課件.8.精品課件.9帶傳動(dòng)習(xí)題解答.精品課件.9帶傳動(dòng)習(xí)題解答.精品課件.108-16一帶式輸送機(jī)裝置如圖所示。已知小帶輪基準(zhǔn)直徑dd1=140mm，大帶輪基準(zhǔn)直徑dd2=400mm，鼓輪直徑D=250mm，為了提高生產(chǎn)率，擬在輸送機(jī)載荷不變(即拉力F不變)的條件下，將輸送帶的速度v提高，設(shè)電動(dòng)機(jī)的功率和減速器的強(qiáng)度足夠，且更換大小帶輪后引起中心距的變化對(duì)傳遞功率的影響可忽略不計(jì)，為了實(shí)現(xiàn)這一增速要求，試分析采用下列哪種方案更為合理，為什么? (1)將大帶輪基準(zhǔn)直徑dd2減小到280mm； (2)將小帶輪基準(zhǔn)直徑ddl增大到200mm； (3)將鼓輪直徑

4、D增大到350mm。.精品課件.108-16一帶式輸送機(jī)裝置如圖所示。已知小帶輪基準(zhǔn)直徑dd11但隨著工作機(jī)功率的增加，帶傳動(dòng)的功率成為關(guān)鍵環(huán)節(jié)。方案一：僅使包角1略有增加，但帶速?zèng)]有增加，小輪的彎曲應(yīng)力沒有減小，帶的傳動(dòng)功率沒有根本改善。方案三：完全沒有考慮帶的傳動(dòng)能力。方案二：由于小帶輪直徑的增加，不僅使包角1略有增加更主要的是，帶速增加，小輪的彎曲應(yīng)力明顯減小，帶的傳動(dòng)功率得到根本改善。結(jié)論：方案二合理解：僅從運(yùn)動(dòng)學(xué)的角度來看三種方案都可以提高生產(chǎn)率，而且提高的幅度是相同的。.精品課件.11但隨著工作機(jī)功率的增加，帶傳動(dòng)的功率成為關(guān)鍵環(huán)節(jié)。解：.12.精品課件.12.精品課件.13.精品

5、課件.13.精品課件.14.精品課件.14.精品課件.15.精品課件.15.精品課件.16鏈傳動(dòng)習(xí)題解答.精品課件.16鏈傳動(dòng)習(xí)題解答.精品課件.179-18 有一鏈傳動(dòng)，小鏈輪主動(dòng)，轉(zhuǎn)速n1=900r/min，齒數(shù)z1=25，z2=75?，F(xiàn)因工作需要，擬將大鏈輪的轉(zhuǎn)速降低到n2250r/min，鏈條長(zhǎng)度不變，試問： (1)若從動(dòng)輪齒數(shù)不變，應(yīng)將主動(dòng)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? (2)若主動(dòng)輪齒數(shù)不變，應(yīng)將從動(dòng)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?解：新的傳動(dòng)比是1、“減少小鏈輪齒數(shù)” 方案 此時(shí)鏈的傳動(dòng)功率下降2、“增加大鏈輪齒數(shù)“方案 對(duì)傳動(dòng)功率影響很小。

6、.精品課件.179-18 有一鏈傳動(dòng)，小鏈輪主動(dòng)，轉(zhuǎn)速n1=900r/189-20 單排滾子鏈傳動(dòng)，主動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)速n1=600r/min，齒數(shù)zl=21，從動(dòng)鏈輪齒數(shù)z2=105，中心距a=910mm，該鏈的節(jié)距p=25.4mm，工況系數(shù)KA=1.2，試求鏈傳動(dòng)所允許傳遞的功率P。解：由節(jié)距p=25.4mm,查表9-10得該鏈型為16A 由n1=600r/min及16A型鏈在圖9-13上查得P0=25KW該鏈傳動(dòng)所允許傳遞的功率為:.精品課件.189-20 單排滾子鏈傳動(dòng)，主動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)速n1=600r/19齒輪傳動(dòng)習(xí)題解答.精品課件.19齒輪傳動(dòng)習(xí)題解答.精品課件.20接觸疲勞強(qiáng)度的校核公式 接觸

7、疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式 10-33 設(shè)計(jì)一直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，原用材料的許用接觸應(yīng)力為H1=700MPa，H2=600MPa，求得中心距a =100mm；現(xiàn)改用H1=600MPa，H2=400MPa的材料，若齒寬和其它條件不變，為保證接觸疲勞強(qiáng)度不變，試計(jì)算改用材料后的中心距。 .精品課件.20接觸疲勞強(qiáng)度的校核公式 接觸疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式 10-321接觸疲勞強(qiáng)度的校核公式 接觸疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式 解：.精品課件.21接觸疲勞強(qiáng)度的校核公式 接觸疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式 解：.精2210-34 一直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，已知zl=20，z2=60，m=4mm，B1=45mm，B2=40mm，齒輪材料為鍛鋼，許

8、用接觸應(yīng)力H1=500MPa，H2=430MPa，許用彎曲應(yīng)力F1=340MPa， F2=280MPa，彎曲載荷系數(shù)K=1.85，接觸載荷系數(shù)K=1.40，求大齒輪所允許的輸出轉(zhuǎn)矩T2(不計(jì)功率損失)。解：.精品課件.2210-34 一直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，已知zl=20，z2=2310-35 設(shè)計(jì)銑床中一對(duì)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，已知功率P1=7.5kW，小齒輪主動(dòng)，轉(zhuǎn)速n1=1450r/min，齒數(shù)z1=26，z2=54，雙向傳動(dòng)，工作壽命Lh=12000h。小齒輪對(duì)軸承非對(duì)稱布置，軸的剛性較大，工作中受輕微沖擊，7級(jí)制造精度。.精品課件.2310-35 設(shè)計(jì)銑床中一對(duì)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，已知功率P2

9、4.精品課件.24.精品課件.25.精品課件.25.精品課件.26.精品課件.26.精品課件.27.精品課件.27.精品課件.28.精品課件.28.精品課件.29.精品課件.29.精品課件.30.精品課件.30.精品課件.31.精品課件.31.精品課件.32蝸桿傳動(dòng)習(xí)題解答.精品課件.32蝸桿傳動(dòng)習(xí)題解答.精品課件.3311-15 圖示蝸桿傳動(dòng)均是以蝸桿為主動(dòng)件。試在圖上標(biāo)出蝸輪(或蝸桿)的轉(zhuǎn)向，蝸輪齒的螺旋線方向，蝸桿、蝸輪所受各分力的方向。.精品課件.3311-15 圖示蝸桿傳動(dòng)均是以蝸桿為主動(dòng)件。試在圖上標(biāo)3411-17 圖示為簡(jiǎn)單手動(dòng)起重裝置。若按圖示方向轉(zhuǎn)動(dòng)蝸桿，提升重物G，試確定：

10、(1)蝸桿和蝸輪齒的旋向；(2)蝸輪所受作用力的方向(畫出)；(3)當(dāng)提升重物或降下重物時(shí)，蝸輪齒面是單側(cè)受載還是雙側(cè)受載? .精品課件.3411-17 圖示為簡(jiǎn)單手動(dòng)起重裝置。若按圖示方向轉(zhuǎn)動(dòng)蝸3511-22 為什么普通圓柱蝸桿傳動(dòng)的承載能力主要取決于蝸輪輪齒的強(qiáng)度，用碳鋼或合金鋼制造蝸輪有何不利?.精品課件.3511-22 為什么普通圓柱蝸桿傳動(dòng)的承載能力主要取決于36螺紋聯(lián)接習(xí)題解答.精品課件.36螺紋聯(lián)接習(xí)題解答.精品課件.37.精品課件.37.精品課件.385-22 受軸向載荷的緊螺栓聯(lián)接，被聯(lián)接鋼板間采用橡膠墊片。已知預(yù)緊力F0=1500N，當(dāng)軸向工作載荷F=1000N時(shí)，求螺栓所

11、受的總拉力及被聯(lián)接件之間的殘余預(yù)緊力。解:.精品課件.385-22 受軸向載荷的緊螺栓聯(lián)接，被聯(lián)接鋼板間采用橡膠39教材第74頁(yè).精品課件.39教材第74頁(yè).精品課件.405-23 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。.精品課件.405-23 圖示凸緣聯(lián)軸器(GB/T5843-1986)41教材第336頁(yè).精品課件.41教材第336頁(yè).精品課件.42解:.精品課件.42解

12、:.精品課件.43機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)第38頁(yè).精品課件.43機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)第38頁(yè).精品課件.44.精品課件.44.精品課件.45.精品課件.45.精品課件.465-26 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。.精品課件.465-26 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47.精品課件.47.精品課件.48滑動(dòng)軸承習(xí)題解答.精品課件.48滑動(dòng)軸承習(xí)題解答.精品課件.4912-21 對(duì)已設(shè)計(jì)好的液體動(dòng)力潤(rùn)滑徑向滑動(dòng)軸承，試分析在僅改動(dòng)下列參數(shù)之一時(shí)，將如何影響該軸承的承載能力。 (1)轉(zhuǎn)速由n=500r/min改為n=700r/min； (2)寬徑比B/d由1.0改為0.

13、8； (3)潤(rùn)滑油由用46號(hào)全損耗系統(tǒng)用油改為68號(hào)全損耗系統(tǒng)用油； (4)軸承孔表面粗糙度由Rz=6.3m改為Rz=3.2m。答：（1）承載能力提高 （2）承載能力下降 （3）承載能力提高 （4）承載能力提高.精品課件.4912-21 對(duì)已設(shè)計(jì)好的液體動(dòng)力潤(rùn)滑徑向滑動(dòng)軸承，試分5012-22 在設(shè)計(jì)液體潤(rùn)滑軸承時(shí)，當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一后，可考慮采取什么改進(jìn)措施(對(duì)每種情況提出兩種改進(jìn)措施)? (1)當(dāng)hminh時(shí)； (2)當(dāng)條件pp，vv，pvFd12#放松a2=Fd2=2720N 1#壓緊Fa1=Fae+Fd2=4890.精品課件.584)計(jì)算軸承壽命 (=3 C=36.8KN 5913-2

14、6 按要求在給出的結(jié)構(gòu)圖中填畫合適的軸承(圖中箭頭示意載荷方向)。a)單向固定支承 b)雙向固定支承 c)游動(dòng)支承.精品課件.5913-26 按要求在給出的結(jié)構(gòu)圖中填畫合適的軸承(圖中60 d)游動(dòng)支承 e)單-向固定支承 f)承受單向推力支承.精品課件.60 d)游動(dòng)支承 滾動(dòng)軸承壽命計(jì)算習(xí)題（教材334頁(yè)，習(xí)題13-5） 根據(jù)工作條件：決定在軸的兩端選用=25的兩個(gè)角接觸球軸承,如圖13-13b所示為正裝。軸頸直徑d=35mm，工作中有中等沖擊，轉(zhuǎn)速n=1800r/min，已知兩軸承徑向載荷分別為Fr1=3390N，F(xiàn)r2=1040N，外加軸向力Fae=870N，作用方向指向軸承1。試確定

15、其工作壽命。.精品課件.61滾動(dòng)軸承壽命計(jì)算習(xí)題（教材334頁(yè)，習(xí)題13-5） 根據(jù)工作622#1#Fr1=3390NFr2=1040NFae=870NFd2Fd1d=35 n=1800n/min 中等沖擊.精品課件.622#1#Fr1=3390NFr2=1040NFae=87解：由表13-7 角接觸球軸承7000AC 派生軸向力Fd=0.68FrFd1=0.68Fr1=0.68*3390=2305 NFd2=0.68*Fr2=0.68*1040=707 NFd2+Fae=707+870=1577Fd11# 放松 Fa1=Fd1=2305 N 2# 壓緊 Fa2=Fd1-Fae=2305-87

16、0=1480 NFa1/Fr1=2305/3390=0.69Fa2/Fr2=1480/1040=1.4由表13-5 當(dāng)e0.68時(shí): X=0.14 Y=0.871#當(dāng)量動(dòng)載荷 P1=fp(X1*Fr1+Y1*Fa1)=1.5*(0.41*3390+0.87*2305)=5093 N2#當(dāng)量動(dòng)載荷 P2=fp(X2*Fr2+Y2*Fa2)=1.5*(0.41*1040+0.82*1480)=2460 N P1P2 由設(shè)計(jì)手冊(cè)查得 7407AC的基本額定動(dòng)載荷 Cr=42.5KN因此,軸承的壽命為: L=(C/P1) =(42.5/5.09) 3 =572*106 ( r )=5300 ( H).

17、精品課件.63解：由表13-7 角接觸球軸承7000AC 派生軸向力64.精品課件.64.精品課件.65鍵聯(lián)接習(xí)題解答.精品課件.65鍵聯(lián)接習(xí)題解答.精品課件.66.精品課件.66.精品課件.67.精品課件.67.精品課件.686-16 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采用鍵聯(lián)接。已知軸傳遞的轉(zhuǎn)矩T=1000Nm，齒輪的材料為鍛鋼，凸緣聯(lián)軸器材料為HT200，工作時(shí)有輕微沖擊，聯(lián)接處軸及輪轂尺寸如圖示。試選擇鍵的類型和尺寸，并校核聯(lián)接的強(qiáng)度。.精品課件.686-16 圖示減速器的低速軸與凸緣聯(lián)軸器及圓柱齒輪之間69解:.精品課件.69解:.精品課件.70.精品課件.70.精品課

18、件.71.精品課件.71.精品課件.72軸習(xí)題解答.精品課件.72軸習(xí)題解答.精品課件.73五、結(jié)構(gòu)分析題（20）試用“圓圈-引線”的符號(hào)方式 ，在圖示的小圓錐齒輪軸系中的各個(gè)錯(cuò)誤結(jié)構(gòu)位置處畫“圓圈”，并用文字在“引線”后說明錯(cuò)誤的原因；最后在軸中心線的下側(cè)畫出正確的結(jié)構(gòu)圖。.精品課件.73五、結(jié)構(gòu)分析題（20）.精品課件.74 .精品課件.74 75參見機(jī)械設(shè)計(jì)319頁(yè) 圖13-14.精品課件.75參見機(jī)械設(shè)計(jì)319頁(yè) 圖13-14.精品課件.762、 在圖示的傳動(dòng)系統(tǒng)中，件1、件2為斜齒輪，件3為蝸桿，件4為蝸輪。已知：件1為原動(dòng)件，蝸輪右旋、順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，要求蝸桿3所受軸向力與齒輪2所受的軸向力方向相反。試（對(duì)各件分別）作圖分析：另外三個(gè)件的轉(zhuǎn)動(dòng)方向；另外三個(gè)件的旋向；四個(gè)件的三分力（Fa、Fr、Ft）方向。.精品課件.762、 在圖示的傳動(dòng)系統(tǒng)中，件1、件2為