機(jī)械設(shè)計(jì)參考習(xí)題

1.一對(duì)閉式直齒圓柱齒輪，：小齒輪轉(zhuǎn)速n1=950r/min。主、從動(dòng)齒輪的許用接觸應(yīng)力分別為=700MPa，=650MPa；載荷系數(shù)K=1.6；節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH=2.5；彈性系數(shù)；重合度系數(shù)。試按接觸疲勞強(qiáng)度，求該齒輪傳動(dòng)所能傳遞的功率。提示：接觸強(qiáng)度校核公式為解題要點(diǎn)：〔1〕上述提示式中u=z2/z1=60/20=3因?yàn)榇簖X輪的許用應(yīng)力較低，應(yīng)接大齒輪計(jì)算，故×103〔2〕該齒輪所能傳遞的功率為2.一對(duì)漸開(kāi)線(xiàn)圓柱齒輪，假設(shè)中心距a、傳動(dòng)比i和其他條件不變，僅改變齒輪的齒數(shù)z，試問(wèn)對(duì)接觸疲勞強(qiáng)度和彎曲疲勞強(qiáng)度各有何影響？解題要點(diǎn)：〔1〕z↑，那么YFaYSa↓，而使↓，即抗彎曲疲勞強(qiáng)度高。〔2〕在保證彎曲強(qiáng)度的前提下，z↑，那么↓，從而使↓，接觸疲勞強(qiáng)度提高。3.一開(kāi)式直齒圓柱齒輪傳動(dòng)中，小齒輪齒根上產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力=120MPa。小齒輪齒數(shù)z1=20，齒數(shù)比u=5，嚙合角a=20°。試問(wèn)在大齒輪的齒根危險(xiǎn)剖面上將產(chǎn)生多大的彎曲應(yīng)力？提示：已查得YFa1=2.80;YFa2=2.18;YSa1=1.55;YSa2=1.79。解題要點(diǎn)：按大小齒輪彎曲應(yīng)力間的關(guān)系式，那么大齒輪齒根危險(xiǎn)剖面上的彎曲應(yīng)力為4.今有兩對(duì)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，其材料、熱處理方法、精度等級(jí)和齒寬均對(duì)應(yīng)相等，并按無(wú)限壽命考慮，齒輪的模數(shù)和齒數(shù)分別為：第一對(duì)m=4mm，z1=20，z2=40；第二對(duì)。假設(shè)不考慮重合度不同產(chǎn)生的影響，試求在同樣工況下工作時(shí)，這兩對(duì)齒輪應(yīng)力的比值和。提示：直齒圓柱齒輪的彎曲疲勞校核式為z=20時(shí)，YFa=2.8,YSa=1.56；z=40時(shí)，YFa=2.42,YSaz=80時(shí)，YFa=2.22,YSa解：〔1〕接觸疲勞強(qiáng)度。由題設(shè)條件d1=mz1=4×20=80兩對(duì)齒輪，其他條件均未變，那么接觸疲勞強(qiáng)度亦不變，即?！?〕彎曲疲勞強(qiáng)度。根據(jù)彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算式〔1〕〔2〕再由題設(shè)條件及計(jì)算，，兩對(duì)齒輪的應(yīng)力比為即第二對(duì)齒輪比第一對(duì)齒輪的彎曲應(yīng)力大。因它們的許用彎曲應(yīng)力相同，那么其彎曲疲勞強(qiáng)度低。5.設(shè)有一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，齒輪的模數(shù)m=5mm，小、大齒輪的參數(shù)分別為：應(yīng)力修正系數(shù)YSa1=1.56，YSa2=1.76；齒形系數(shù)YFa1=2.8，YFa2=2.28；許用應(yīng)力314MPa，286MPa。已算得小齒輪的齒根彎曲應(yīng)力306MPa。試問(wèn)：〔1〕哪一個(gè)齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度較大？〔2〕兩齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度是否均滿(mǎn)足要求？〔注：〕〔1〕由且因，故小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度大?！?〕：=306MPa<=314MPa，故小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。而結(jié)論：兩齒輪的彎曲強(qiáng)度均滿(mǎn)足要求。6.有一氣缸蓋與缸體凸緣采用普通螺栓連接，如下圖。氣缸中的壓力P在0~2MPa之間變化，氣缸內(nèi)徑D=500mm，螺栓分布圓直徑D0=650mm。為保證氣密性要求，剩余預(yù)緊力〔F為螺栓的軸向工作載荷〕，螺栓間距〔d為螺栓的大徑〕。螺栓材料的許用拉伸應(yīng)力=120MPa，許用應(yīng)力幅MPa。選用銅皮石棉墊片，螺栓相對(duì)剛度，試設(shè)計(jì)此螺栓組連接。解題要點(diǎn)：(1)初選螺栓數(shù)目Z因?yàn)槁菟ǚ植紙A直徑較大，為保證螺栓間間距不致過(guò)大，所以應(yīng)選用較多的螺栓，初取Z=24?！?〕計(jì)算螺栓的軸向工作載荷F1〕螺栓組連接的最大軸向載荷FQ：FQ=N〔2〕螺栓的最大軸向工作載荷F：FQ=16362.5N〔3〕計(jì)算螺栓的總拉力F016632.5=45815N〔4〕計(jì)算螺栓直徑mm=查GB196-81，取M30〔d1〕。〔5〕校核螺栓疲勞強(qiáng)度故螺栓滿(mǎn)足疲勞強(qiáng)度。〔6〕校核螺栓間距實(shí)際螺栓間距為故螺栓間距滿(mǎn)足連接的氣密性要求。7．一牽曳鉤用2個(gè)M10〔dl=8.376mm〕的普通螺栓固定于機(jī)體上，如題4-54圖所示。接合面間摩擦系數(shù)f=0.15，可靠性系數(shù)Ks=1.2，螺栓材料強(qiáng)度級(jí)別為6.6級(jí)，屈服極限σs=360MPa，許用平安系數(shù)[S]=3。試計(jì)算該螺栓組連接允許的最大牽引力FRmax。解題要點(diǎn)：〔1〕計(jì)算螺栓允許的最大預(yù)緊力由≤得而，所以〔2〕計(jì)算連接允許的最大牽引力FRmax由得8.圖所示為由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的普通蝸桿傳動(dòng)。模數(shù)m=8mm,d1=80mm,=1,=40,蝸輪輸出轉(zhuǎn)矩=1.61×106N·mm,n1=960r/min,蝸桿材料為45鋼，外表淬火50HRC，蝸輪材料為ZCuSn10P1，金屬模鑄造，傳動(dòng)潤(rùn)滑良好，每日雙班制工作，一對(duì)軸承的效率，攪油損耗的效率。試求：〔1〕在圖上標(biāo)出蝸桿的轉(zhuǎn)向、蝸輪輪齒的旋向及作用于蝸桿、蝸輪上諸力的方向；〔2〕計(jì)算諸力的大?。弧?〕計(jì)算該傳動(dòng)的嚙合效率及總效率；〔提示：當(dāng)量摩擦角?！辰忸}要點(diǎn)：〔1〕蝸桿的轉(zhuǎn)向、蝸輪輪齒的旋向及作用于蝸桿、蝸輪上諸力的方向如圖?！?〕蝸桿傳動(dòng)的嚙合效率及總效率：蝸桿直徑系數(shù)q=蝸桿導(dǎo)程角為傳動(dòng)的嚙合效率為蝸桿傳動(dòng)的總效率為〔3〕蝸桿和蝸輪嚙合點(diǎn)上的各力：由條件可求得=8×40mm=因N·mm系蝸輪軸輸出轉(zhuǎn)矩，因此蝸輪轉(zhuǎn)矩和蝸桿轉(zhuǎn)矩分別為N·×106N·mmN·mm=51862N·mm嚙合點(diǎn)上各作用力的大小為N=10269NN=1297NFt2tan20°=10269×tan20°N=3738N9．圖示為簡(jiǎn)單手動(dòng)起重裝置。：m＝8，z1＝1，z2＝40，q＝10，卷筒直徑D=20