《机械设计》参考答案.docx
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1、机械设计一、选择填空1. 当被联接件之一的厚度较大,且零件需要常常拆卸的场合,应承受c。(a)一般螺栓联接;(b)螺钉联接;(c)双头螺柱联接;(d) 紧定螺钉联接。2. 用公式T = 1 hld s4p验算平键联接的挤压强度时,许用挤压应力p 应按d的材料确定。(a) 键;(b) 轴;(c) 轮毂;(d) 键、轴、轮毂中的弱者。3. 齿轮传动中,轮齿的齿面点蚀通常首先发生在c外表。(a) 齿顶顶部;(b) 靠近节线的齿顶;(c) 靠近节线的齿根;(d) 齿根根部。4. 以 Z 表示齿轮的齿数,在查取齿形系数YFa 时,斜齿轮按ZV =f查取;锥齿轮按ZV =查取。(a) Z/cos;(b)
2、Z/cos2;(c) Z/cos3;(d ) Z/cos;(e)Z/cos2;(f)Z/cos3。5. 直齿圆锥齿轮传动强度计算一般按c的当量园柱齿轮传动进展。(a) 大端;(b) 距大端 0.4b 处;(c) 齿宽中点处;(d) 小端。6. 两轴穿插角为 900 的阿基米德蜗杆传动,在b上蜗杆与蜗轮的啮合相当于渐开线齿轮与齿条的啮合。( a) 法面;(b) 端面;(c) 中间平面;(d) 蜗杆轴的横截面。二、填空1. 齿轮的齿根弯曲疲乏强度计算中,齿形系数YFa 主要与齿轮的 齿廓外形 和 齿数 有关。2. 角接触轴承的接触角是指 滚动体与外圈滚道接触点处的法线 和 半径方面之间的夹角。Fs
3、 sd hps3. 受剪螺栓用公式s进展挤压强度验算时,取的最小值作计算对象。p4. 一般平键联接工作时,键的侧面为工作面,键的上下外表为非工作面。5. V 带传动的主要失效形式是打滑,磨损,疲乏断裂。6. 闭式蜗杆传动的功率损耗包括传动啮合效率、轴承磨擦损耗和浸入油池中的零件搅油时的溅油损耗三项。7. 轴上零件的轴向定位与固定方法中能用于较大轴向力的有 轴端挡圈定位、 圆螺母定位 (任填两项)。三、问答题P (P1. 在使用条件下,单根V 带所能传递的功率 00要引入它们? + DP )K K0aL ,式中DPKK、 a 、0L 的名称是什么?为什么答: DP0-当传动不等于 1 时,单根V
4、 带额定功率的增量;K a -当包角不等于 180时的修正系数;K-当带长不等于试系数规定的特定带长时的修正系数;L单根 V 带的根本额定功率是在规定的试验条件下得到的。实际工作条件下带传动的传动电,V 带长度和带轮包角与试验条件不同,因此,需要对单根V 带的根本额定功率予以修正,从而得到单根V 带的额定功率。2. 三角形螺纹具有自锁性能,但对于重要螺纹联接为什么还要防松?按工作原理分有哪三种防松方法?各举一例说 明。答:防止螺旋副 在受载时发动相对转动,所以要防松。(1) 磨擦防松:对顶螺母防松(2) 机械防松:止动垫圈防松(3) 破坏螺旋副运动关系防松:铆合防松四、分析题上 n1 处画箭头
5、表示;34(2) 在图上画出蜗轮Z2 和斜齿轮Z 、Z齿的旋向,并用文字右或左在图上 旋 的位置标出蜗杆齿的旋向;34(3) 在图上画出蜗轮Z2 和斜齿轮Z 、Z 在啮合处的Ft、Fa、Fr 的方向画在“O”处。2 应力分析如下图V 带传动,轮 1 为主动轮。试在图上画出带的应力分布、写出最大应力表达式并标出最大应力发生位置。CBO2n1O1AD主动五、计算题1. 有一对外啮合标准直齿圆柱齿轮传动,条件为:小齿轮齿数Z1=30;传动比 i =2;模数 m =3mm;齿轮宽度1211b =85 mm、b =80 mm;输入轴转速n =1000 r/min;输入轴功率P =20 kW;载荷系数;
6、ZEZHZe= 400MPa;齿轮材料的许用接触应力为sH1=500 MPa、sH2=400 MPa。试校核该齿轮传动的接触疲乏强度是否满足要求。2kTu 1 Z ZZe 2计算公式:答:d1 3y 1 duEsHHmm=95.5 *105 PT195.5 *105* * 20=N1.91*105 Nmm1n11d =m*Z=90mm11000bY=1dd1= 85 = 0.94902 *1.6 *1.91*1052 + 1 400d 3*()210.942500= 85mm 90mm 满足要求。(2) 计算轴承使用寿命。a1a2注:轴承e、X、Y 的数值查附表,内部轴向力S 的计算公式如附表
7、所示,根本额定动负荷Cr = 33400N 附 表Fa/Fr X1eFa/Fr eeFSY 0XYFrIIIAF =1000N答:方法同卷BFr1=4000NFr2=2023N机械设计B一、选择填空1. 工程中常见的联接螺纹是a三角螺纹。(a)右旋单线;(b) 左旋单线;(c) 右旋双线;(d) 左旋双线。2. 平键联接中,键的工作面是b。(a)上下面;(b) 两侧面;(c) 上下面和两侧面;(d) 两头的端面。3. 闭式齿轮传动中,轮齿的齿面点蚀(接触疲乏磨损)通常首先发生在c外表。(a) 齿顶顶部;(b) 靠近节线的齿顶;(c) 靠近节线的齿根;(d) 齿根根部。4. 与齿轮传动相比,蜗杆
8、传动的主要缺点是b。(a) 传动比大;(b) 效率低;(c) 传动尺寸大;(d) 蜗杆的支撑刚性差。5. 直齿圆锥齿轮传动强度计算一般按c的当量圆柱齿轮传动进展。(a) 大端;(b) 距大端 0.4b 处;(c) 齿宽中点处;(d) 小端。6. 两轴穿插角为 900 的阿基米德蜗杆传动,其蜗轮与蜗杆的啮合在b上相当于渐开线齿轮与齿条的啮合。( a) 法面;(b) 端面;(c) 中间平面;(d) 蜗杆轴的横截面。二、填空1. 螺栓组联承受横向外载荷作用,假设承受铰制孔用螺栓联接,则靠基孔制过度协作来传递载荷。2. 设计平键联接时,键的截面尺寸b h 是依据轴的直径确定的。3. 带传动的主要失效形
9、式是打滑、磨损。4. 齿轮的齿根弯曲疲乏强度计算公式中,齿形系数YFa 主要与齿轮的齿廓外形和 齿数有关。5. 闭式蜗杆传动的传动效率包括:传动的啮合效率、 轴承摩擦损耗效率 和 溅油损耗效率 三项。6. 轴上零件常用的轴向定位与固定方法有轴端挡圈定位 、贺螺母定位(任填两项)。M 2 + (a T )27. 按许用弯曲应力计算法设计轴的直径时,当量弯矩公式M =中引入应力校正系数 a 是由于存在扭转应力。三、问答题1. 紧螺栓连接的强度可按纯拉伸计算,但需将拉力增大30%,为什么?答:受预紧力拉伸而产生位伸应力外,还受螺纹摩擦力矩扭转产生扭转切应力。2. 在相当的条件下,为什么V 带所能传递
10、的功率大于平带?答:与带轮接触的摩擦面大,产生的摩擦力更大,传递功率大。3. 在设计软齿面齿轮传动时,常使大小齿轮的齿面硬度相差几十个HB 单位,应使哪个齿轮硬?为什么? 答:小齿轮硬。为了使两个齿轮的强度相当。4. 联轴器和离合器的功用有哪些主要的一样与不同之处?答:联轴器和离合器是机械 传动中常用的部件。用来连接轴与轴,以传递运动与转矩,有时也可做安全装置。联轴器在机器 运转时不能分别,离合器在机器运转过程中可使两轴随时接合或分别。1. 一轴承架用 4 只一般螺栓和机座联接,轴承架受向上的载荷P 作用。:螺栓预紧1力为F ;相对刚度为c;接合面的许用挤压应力为;联接的构造和尺寸如图c +
11、cp12示, 螺栓危急剖面的计算直径为dc;螺栓的许用拉应力为。要求: 1.说明联接可能消灭的失效形式;2.对应列出联接正常工作条件的表达式。2. 有一对外啮合标准直齿圆柱齿轮传动,条件为:小齿轮齿数Z1=28;Z2 =83; 模数 m =3.5mm;齿轮宽度b1=85 mm、b2=80 mm;输入轴转速n1=955 r/min;输入轴功率P1=10 kW;载荷系数k=1.2;ZEZHZe = 400MPa32kTu 1 Z ZZe 2y1 EHdu sH;齿轮材料的许用接触应力为s =470 MPa、s =330 MPa。试校核该齿轮传动的接触疲乏强度是否合格。计算公式:d1 H 1H 2m
12、m解:T195.5 105 10955N mm = 105 N mmd= m z11 1jb= 28 3.5mm = 98mm85Z83=1 = 0.876m = i =2 = 2.964dd98Z2811d2 1.2 105 2.964 + 1 475 2 mm = 72.3mm98mm130.8762.964 470 合格3. 如图一对 7207AC 型滚动轴承,其受力大小及作用位置如下图。轴转速n = 800 r/min ,载荷平稳(fd=1.2),常温下工作,要求:(3) 求、轴承所受轴向载荷Fa1、Fa2;(4) 计算轴承使用寿命L。10h注:轴承e、X、Y 的数值查附表,内部附加轴
13、向力 Fs 的I 计算公式如附表所示,根本I额IFA=800N附 表定动负荷Cr = 22500NFa/Fr X1eFa/Fr eeY 0XYFSFr解: FS1= 0.68Fr1= 1360 NFr1=2023NFr2=1000NF+ FS1A= 1360 + 800 = 2160 N f FS 2= 680 N所以,轴承I 被“放松”,轴承被“压紧”所以Fa1= F= 1360 Ns1F= F+ Fa 2As1= 2160 NaF 1 = 1360 = 0.68 = eF2023r1取 X = 1,Y = 0aF 2 = 2160 = 2.16 f eF1000r 2取 X = 0.41,
14、Y = 0.87P = f1 d(XFr1+ YFa1)= 1.2 (1 2023 + 0)= 2400 NP = f2 d(XFr 2+ YFa 2)= 1.2 (0.411000 + 0.87 2160)= 2747 NP f PP= 106 C 3106 22500 3所以,按21计算, L210h= h = 11448h60n P 60 800 2747 五、分析题1. 受力分析:图示为电动机驱动的带传动和锥柱齿轮传动系统的水平布置图,要求在图上标出:(1) 由带传动的特性确定各轴转向;(2) 为使减速器中间轴轴受轴向力较小,试确定斜齿轮3、4 的螺旋角方向;(3) 确定齿轮 1、4
15、的受力方向用分力箭头F 、F 、F表示在啮合点处,垂直指向纸面用 、垂直离开纸面用表示。tra34122. 构造分析:如图,假设不考虑润滑问题的影响,并无视倒角和圆角等细节。1试按例如 1 所示,标明并指出轴系构造中的其他错误(指出六个以上的错误得总分值)。2说明该轴系的轴向支承形式为哪种?机械零件的强度复习思考题1、静应力与变应力的区分?静应力与变应力下零件的强度计算有何不同?静应力只受静载荷作用而变应力则可能受到静载荷作用也可能受到动载荷作用静应力:1脆性材料取抗拉强度极限 2塑性材料取屈服极限变应力:均取疲乏极限2、稳定循环变应力的种类有哪些?画出其应力变化曲线,并分别写出最大应力 、最
16、小应力、平均应力 、应力幅与应力循max环特性的表达式。minma静应力,非对称循环应力,对称循环应力,脉动循环应力3、静应力是否肯定由静载荷产生?变应力是否肯定由变载荷产生? 是;不肯定4、机械零件疲乏破坏的特征有哪些?机械零件疲乏强度与哪些因素有关?整体断裂,外表破坏,变形量过大,破坏正常工作中引起的失效应力集中,尺寸大小,外表状态5、如何由 、 和三个试验数据作出材料的简化极限应力图?-10s以-1、在y 轴上确定点 A,以s 在x 轴上确定点C,定坐标点 B02,02,连接 AB 两点作直线,过 C 点作与 OC 成 45角的直线交线AB 于点E 就可以得到简化的极限应力图6、相对于材
17、料,影响机械零件疲乏强度的主要因素有哪些?综合影响因素K的表达式为何?如何作零件的简化极限应力图?1 应力集中,尺寸大小,外表状态K)=-1-1e-1 材料对称循环弯曲疲乏极限-1e 零件对称循环弯曲疲乏极限7、应力集中、零件尺寸和外表状态是否对零件的平均应力 和应m力幅均有影响?有8、按Hertz接触应力公式,两球体和圆柱体接触时的接触强度与哪些因素有关?作用于接触面上的总压力,初始接触线长度,初始接触线处的曲率半径, 材料泊松比,材料的弹性模量9. 何谓机械零件的失效?何谓机械零件的工作力量?零件由于某种缘由丧失工作力量或达不到设计要求的性能称为失效;在肯定的使用寿命时间内零件的各性能可以
18、满足机械工作的各项要求的力量。10. 机械零件常用的计算准则有哪些?强度刚度 寿命 振动稳定性 牢靠性11、在静强度条件下,塑性材料的极限应力是屈服极限应力 ;而脆性材料的极限应力是抗拉极限应力。摩擦、磨损与润滑复习思考题1、滑动摩擦为哪几种类型?各有何特点?1) 干摩擦:外表间无任何润滑剂或保护膜的纯金属摩擦2) 边界摩擦:外表有边界膜隔开,摩擦性质取决于边界膜和外表的吸附力量3) 流体摩擦:外表被流栖膜隔开,摩擦性质取决于流体内局部子间粘性阻力4) 混合摩擦:此摩擦处于流体擦擦和边界摩擦的混合状态2、典型的磨损分哪三个阶段?磨损按机理分哪几种类型? 分磨合阶段,稳定磨损阶段,猛烈磨损阶段粘
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