機械設計習題卡及答案解析

1、.專業(yè)資料分享.龍頭、大梁、腳蹬傳動部分_、一、零件的表面破剛度準則_、填空題1機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，而一 則屬于專用零件。3 機器通常由三個部分和兩個系統(tǒng)組成， 它們是原動機部分 執(zhí)行部分_、控制系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)_。4. 機械零件的主要失效形式包括整體斷裂_、過大的殘余變形. 壞和破壞正常工作條件引起的失效 。5根據不同失效形式，機械零件的一般的設計準則包括強度準則 壽命準貝嘰振動穩(wěn)定性準貝U和可靠性準貝U。.WORD完美格式.、填空題:1. 零件材料的疲勞根據疲勞次數的明顯不同可分為低周疲勞和高周疲勞，

2、例如材料斷裂試件和發(fā)動機曲軸。2. 材料疲勞曲線是表達 疲勞極限 與 應力循環(huán)次數 的相對關系。3零件的疲勞強度極限除與材料自身疲勞強度極限有關外，還與零件的應力集中狀況、零件具體尺寸_、零件表面質量以及零件的熱處理強化方式四個方面有關。4. 對于單向穩(wěn)定變應力進行分析時，可能發(fā)生最常見三種變化規(guī)律為r=c、 m=C 和bmin=C _,例如心軸、大多數底座類零件、舉重設備中的吊 臂_。5. 對規(guī)律性單向不穩(wěn)定變應力采用疲勞損傷累積 假說進行計算。6. 極限應力線圖是以_hL = 14965,則鍵的工作長度為AA. 58mmB. 61mmC. 65mmD. 51mm8. 下面是幾種普通平鍵聯(lián)接

3、的剖視面，其中B在結構上正確。ABC9楔鍵聯(lián)接的主要缺點是DA.鍵的斜面加工困難B.鍵安裝時易損壞C.鍵楔緊后在輪轂中產生初應力D.軸和軸上零件對中性差10.半圓鍵和切向鍵的應用場合是B 。A .前者多用來傳遞較大扭矩，后者多用來傳遞較小扭矩B. 前者多用來傳遞較小扭矩，后者多用來傳遞較大扭矩C. 各種大小扭矩均可傳遞、簡答題1根據用途不同，平鍵分為哪幾種類型？指出其中哪些用于靜聯(lián)接，哪些用于動聯(lián)接。根據用途的不同，平鍵分為普通平鍵、薄型平鍵、導向平鍵和滑鍵四種。其中，普通平鍵和薄型平鍵用于靜聯(lián)接，導向平鍵和滑鍵用于動聯(lián)接。2. 薄型平鍵聯(lián)接與普通平鍵聯(lián)接相比，在使用場合、結構尺寸和承載能力上

4、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60%70%，也分圓頭、平頭和單圓頭三種型式，但傳遞轉距的能力較低，常用于薄壁結構、空心軸及一些徑向尺寸受限的場合。3. 采用雙鍵聯(lián)接時，兩個平鍵應布置在沿圓周方向相隔 180 o的位置，兩個半圓鍵應布 置在軸的同一條母線上，兩個楔鍵應布置在沿圓周方向上相隔 90（120 o的位置。分別 是為什么？同時，在強度計算中，為什么雙鍵只能按 1.5個鍵計算？平鍵：對軸的削弱均勻，擠壓力對軸平衡，不產生附加力矩，受力狀態(tài)好，對中性好。 半圓鍵：半圓鍵對軸強度削弱大，雙鍵放在同一截面上對軸的強度削弱太大，所以只能 放在同一母線上。楔鍵：夾角為1

5、80o雙鍵相當于一個楔鍵的承載能力，夾角過小，對做軸的局部削弱過大; 夾角過大，則兩個楔鍵的總承載能力下降。考慮到兩個鍵上載荷分配的不均勻性，在強度較核中只按1.5個鍵計算。四、計算分析題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，通過操縱可使右 半離合器沿導向平鍵在軸1上作軸向移動。該軸傳遞的轉矩 T= 1200N?m軸徑d1 = 80mm,右半離合器的輪轂長度 L1 = 130m m,行程11 = 60mm,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向平鍵尺寸，并較核其聯(lián)接強度。選擇導向平鍵選A型導向平鍵，對于軸徑di= 80mm，查教材P1

6、06表6-1得平鍵的截面尺寸 b = 22mm , h =14mm,取鍵長 L = 180Li+li= 130+ 60= 190。2.強度校核材料均為鋼，工作時有輕微沖擊，查教材P106表6-2，取p=40MPa。k=0.5h=0.5 M4=7mm,l = L1-b/2 = 130- 22/2 = 119mm則 2000T =2000 1200 =36.01MPa 乞 Ip I -40MPakld 7X11980故此鍵聯(lián)接能滿足強度要求。2圖示凸緣聯(lián)軸器，允許傳遞的最大轉矩T為1500N?m（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

7、平鍵較為合適，選擇鍵的類型及尺 寸，并較核鍵聯(lián)接的強度。2）若鍵聯(lián)接強度不夠，請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，對于軸徑 d = 55mm，查教材P106表6-1得平鍵的截面尺寸為16 XI0，即 b = 16mm，h= 10mm，取鍵長 L = 90100。2.強度校核因聯(lián)軸器材料為 HT250,靜載荷，查教材 P106 表 6-2,?。╮p=75MPa。k=0.5h=0.5 M0=5mm，l = Lb/2=90 16/2 = 82mm。2000T2000 1500.,6133.0MPa. I =75MPap kid 5 82 55不能滿足強度要求。鍵聯(lián)接強

8、度不夠，列舉解決方案：1） 還可適當增加鍵的長度，滿足LW 1002） 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。、填空題1帶傳動主要是依靠帶和帶輪之間的摩擦（或嚙合）來傳遞運動和動力的。2. 小帶輪主動的 V帶傳動在工作過程中，帶內應力有 拉應力 、彎曲應力 、 離心應 力 ，最大應力 Q 口玄乂 =吐型土公_發(fā)生在緊邊繞進小帶輪 處。3. 帶傳動的主要失效形式是打滑和疲勞破壞。設計準則是在保證帶傳動不打滑的條件下，具有一定的疲勞強度和壽命。4. 帶傳動不發(fā)生打滑的受力條件是

9、帶的有效拉力小于極限拉力即FeFec時，帶與帶輪間將發(fā)生顯著的相對滑動，即打滑。打滑 首先發(fā)生在小帶輪上，因為小帶輪的包角 a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)別在于彈性滑動是必然存在的，導致傳動比不恒定，但帶傳動能正常工作。打滑是載 荷超過承載能力之后的失效形式，應盡量避免。2. 在設計帶傳動時，為什么要限制小帶輪的最小直徑di？當皮帶繞在帶輪上時，會產生彎曲應力。帶輪直徑越小，彎曲應力越大。為因避免彎曲應力過大降 低帶傳動的壽命，應限制小帶輪的最小直徑di。3. 簡述傳動中心距a對帶傳動性能的影響。若中心距過小，帶速不變時，單位時間內皮帶繞轉次數增多

10、，應力循環(huán)次數增多，將加劇帶的疲勞 損壞，降低其壽命；且由于中心距小，在傳動比不變的情況下，將使小帶輪上的包角減小，降低帶 傳動的承載能力。中心距大，可以增加帶輪的包角，減少單位時間內帶的循環(huán)次數，有利于提高帶 的奉命。但中心距過大，則加劇帶的波動，降低傳動的平穩(wěn)性，同時增大帶傳動的整體尺寸。故設 計帶傳動時，應盡量將中心距確定在經驗公式的范圍內。四、計算分析題1. 某傳動裝置中的V帶經常出現(xiàn)斷帶，試分析原因并提出改進方案（至少提供兩種）原因1.帶的承載能力不夠。解決方案： 更換皮帶型號：增大帶的截面面積或換成相應窄V帶； 增加帶的根數，則同時更換帶輪； 加大中心距，同時換較長的皮帶；原因2帶

11、內彎曲應力過大。解決方案：在保證 i、a不變的情況下，增大帶輪直徑，同時換較長的 皮帶2. 圖示一 V帶傳動，小帶輪為主動輪，轉向為順時針。A、C和B、D分別是V帶繞入點和繞出點。試問在上述 4個點中：C1) 在哪些點上帶速大于所在帶輪圓周速度？2) 在哪些點上帶速等于所在帶輪圓周速度？3) 在哪些點上帶速小于所在帶輪圓周速度?1) D點帶速大于大帶輪圓周速度2) A、C兩點帶速等于所在帶輪圓周速度3) B點帶速小于小帶輪圓周速度3某普通V帶傳動，其實際緊邊拉力為 1300N，傳遞的功率為8KW，小帶輪直徑為 170mm,小帶輪的工作轉速為1450r/min,試求帶的預緊力Fo。小帶輪圓周速度

12、v：v = n dn/60000=3.14 X 170 X 1450/600209m/s 有效拉力 FeFe= 1000P/v = 1000X8/12.9 = 620.16 N預緊力 F。：F0= F1- Fe/2 = 1300 620.16/2 = 989.92 N4. V帶傳動傳遞的功率P= 7.5kW，帶速v= 10m/s，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和預緊力F。有效拉力FeFe= 1000P/V = 1000X7.5/10= 750 N因 F1= 2F2，且 F1 F2= Fe，有 2F2 F2= Fe故有：松邊拉力 F2：F2 = Fe=

13、750 N緊邊拉力 F1：F1= 2Fe= 1500 N；Fi 二 F?？?Fe.F。e =1500750 =1125N22、填空題1. 滾子鏈是由滾子、套筒、銷軸、內鏈板和外鏈板所組成，其中內鏈板與套筒 之間、處鏈板與銷軸 之間分別為過盈配合,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 與 套筒的接觸面上。3. 鏈條中應盡量避免過渡鏈節(jié)，這主要是因為會產生附加彎矩。4. 在標準套筒滾子鏈的額定功率曲線圖中，應根據小鏈輪轉速n和額定功率&來選擇 鏈條的型號。5. 在鏈傳動中，鏈輪的轉速越高、節(jié)距越 大、齒數越小，則傳動的動載荷越大。 二、選擇題1. 與帶傳動

14、相比較，鏈傳動的主要特點之一是 _C。A .工作時平穩(wěn)無噪音B.過載保護C.能保持準確的傳動比D .制造費用低2. 與齒輪傳動相比，鏈傳動的主要特點之一是C 。A .適用于高速B .制造成本高C.安裝精度要求較低D .有過載保護3. 多排鏈的排數不宜過多，這主要是因為排數過多則B_。A .給安裝帶來困難B .各排鏈受力不均嚴重C.鏈傳動軸向尺寸過大D .鏈的質量過大4. 節(jié)矩是19.05mm、鏈號12A系列、雙列、140節(jié)A級滾子鏈，它的標記是D_。A . BH19.05AX2-120GB1243.1-83B . BH1905AX 2-120GB1243.1-83C. 12AX2-120GB1

15、243.1-83D . 12A-2 X120GB1243.1-835. 在一定轉速下，要減輕鏈傳動的運動不均勻性和動載荷，應鏈條節(jié)距及 A 鏈輪齒數。A.增大B .減小C.不改變6. 在設計鏈傳動時，欲使傳動結構緊湊，壽命長，則應盡量選取D 。A .大節(jié)距單排鏈B .小節(jié)距多排鏈C.大節(jié)距多排鏈D .小節(jié)距單排鏈三、簡答分析題：1.鏈條的鏈節(jié)數應選擇奇數還是偶數？為什么？滾子鏈的鏈輪齒數應選擇奇數還是偶 數？為什么？答：鏈條的鏈節(jié)數應選擇偶數，這樣可避免過渡鏈節(jié)所產生的附加彎矩。滾子鏈的鏈輪齒數應選擇奇數。因鏈條的鏈節(jié)數選擇了偶數，為考慮磨損均勻，鏈輪齒數應選擇與鏈節(jié)數互質的奇數。2. 在選擇

16、鏈條的節(jié)距時，應如何確定？鏈條的節(jié)距p的大小，反映了鏈條和鏈輪各部分尺寸的大小。在一定條件下，鏈的節(jié)距越大，承載 能力就越高，但傳動的多邊形效應也要相應增大，振動、沖擊、噪聲也越嚴重。所以設計時，為使 傳動結構緊湊、壽命長，應盡量選取較小節(jié)距的單排鏈。速度高、功率大時，選用小節(jié)距多排鏈。 從經濟上考慮，中心距小、傳動比大時，選小節(jié)距多排鏈；中心距大、傳動比小時，選大節(jié)距單排 鏈。3. 圖示傳動方案是否合理？為什么？不合理。應將帶傳動和鏈傳動位置對調。原因：鏈傳動轉速越高，多邊形效應越嚴 重，引起的動載荷越大，所以應盡量放在低速軸 上，減少由此引起的振動和沖擊；在傳遞同樣的 功率時，帶速小，則所

17、需有效拉力大，因而所需 帶的根數增多，同時，帶傳動因有彈性元件皮帶 而具有平穩(wěn)吸振的特點，所以可放在電動機輸出 軸上。第十章一.選擇趙土1 A 2.0 3 A 4D 5.8 6.C 7.C 8B &A 10 B 11.C 12 A13 D15.A. D 16.C 17.B 18.D 19 B 20 D、填空超1-為了減小動載荷、為了比善載荷沿齒向的分布不均2. 脈動 3 山電川點處4 一 J8損、保證悅棍彎曲療勞強應靠近節(jié)罐的齒眼聞岐廉6. X ,盤柿廿捆不的勻、 小、 k 、 X7. 30- 508-相反、IUH-.一“尉弋聞譽*4；1 一善蘭用小齒理中力集中：2 mxwA乂嚇剛性便怖播赳堆

18、-雯拄醴為匂勺；3i于時亡圮的抖處童方說樓世苕村蚪具苛足込:n何心：刎*國哽凡*魂區(qū)可丁藝壯眸農詼攔衷生I*：-?工口亞.2.Sr芻輪齒訃訃節(jié)蜒鐵喀二苛產用磚正曳址毎”凸H疔矚前球件蹩.閉曲卜艮.時療力牧從 特期赴玄齒駝傳樂，進常珀時只有 對齒妙存.繪齒愛力也葷大.丸比，點協(xié)也就存充岀境電羸近蘋拄的齒栓F：卜* MfcH .ZtLfiT擴駁-幵式咗艷忙動巾.刊1請向11樹較快+樹少h現(xiàn)燈廿.侵高齒輪料料妁笛庫舉耶合甬的泗胃可*高扛戌他IT陀力.3-尊：盧忑呻發(fā)啊直忙咚恥克出延舲営f伍.卡甲航舲泮能戔強的潤堰湘.柱購幣曲中兀人世亠毎加刑等.即H提高齒曲抽稅件的牝力.4 7 H：式（5鴕舛動叫主旻黑萌卄式為齒器點性，沖厲祚計冷躬曲庚正也止持機錢夢議度為主開式齒輪特動的主聲蚩枕昭式為齒向苗揭M：詐糕折甘為主雯抵鞘羽式.41由!時齒和抗