機械設計期末必考綜合題

1、張朝輝螺紋聯(lián)接1/24 例題例題 某材料的對稱循環(huán)疲勞極限， 屈服極限 ，取循環(huán)基數(shù)N0=107，壽命指數(shù)m=9，試求循環(huán)次數(shù)N分別為105，5106，108次時相應的壽命系數(shù)KN和疲勞極限-1N。1275MPa355MPas張朝輝螺紋聯(lián)接2/32張朝輝螺紋聯(lián)接3/32張朝輝螺紋聯(lián)接4/32 緊螺栓聯(lián)接受預緊力F0=900N，工作載荷F=600N。采用等剛度聯(lián)接，請給出螺栓的最大載荷F2及殘余載荷F1。張朝輝螺紋聯(lián)接5/32張朝輝鏈傳動6/37例例 圖示為帶傳動簡圖，輪1為主動輪。試問：（1）帶傳動的主要失效形式有哪些？帶傳動工作時為什么出現(xiàn)彈性滑動現(xiàn)象？這種滑動是否可以避免？（2）帶傳動工作

2、時，帶處于圖中哪一點應力最大？最大應力max=？張朝輝鏈傳動7/37答：（1）帶傳動的主要失效形式是打滑和帶的疲勞破壞。帶傳動工作時，緊邊與松邊之間存在拉力差，因此緊邊與松邊上帶的彈性變形也不同，這是出現(xiàn)彈性滑動的根本原因。而帶傳動工作所需的有效拉力就是由此拉力差提供的，因此要讓帶傳動工作，彈性滑動就不可避免。（2）緊邊開始繞上小帶輪處的點A1處應力最大，max=1+b+c張朝輝鏈傳動8/37例例 一V帶傳動傳遞的功率P=7.5kW，帶的速度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以及預緊力F0。張朝輝鏈傳動9/37單根V帶傳遞的最大功率Pmax

3、=4.82kW，小帶輪直徑dd1=400mm，n1=1450r/min，小帶輪包角1=152，帶和帶輪間的當量摩擦系數(shù)fv=0.25，試確定帶傳動的最大有效拉力Fec、緊邊拉力F1和張緊力F0。張朝輝鏈傳動10/37傳動比i1-22-33-44-55-66Z131-2727-2525-2323-2121-1717小鏈輪齒數(shù)z1確定張朝輝鏈傳動11/37已知某滾子鏈傳動，采用12A單排鏈，主動鏈輪齒數(shù)z1 = 19，鏈速v=6m/s。試問該鏈傳動能傳遞的許用功率是多少？11601000z pnv 所以n1 = 994.6 rpm。由n1查許用功率曲線圖，可得到許用功率=15kW。張朝輝鏈傳動12

4、/37圖（a, b）兩種傳動方案哪個合理？為什么？張朝輝鏈傳動13/37張朝輝鏈傳動14/371) V帶傳動中，帶承受的應力是 循環(huán)應力，其壽命取決于 和 。2) 鏈傳動中，即使主動鏈輪的角速度是常數(shù)，也只有當 時，從動輪的角速度和傳動比才能得到恒定值。3) 對于高速重載的套筒滾子鏈傳動，應選用節(jié)距 的多排鏈；對于低速重載的套筒滾子鏈傳動，應選用節(jié)距 的鏈傳動。張朝輝滾動軸承15張朝輝滾動軸承16圖示為錐齒輪軸（主動軸，轉向如圖中n所示）。由一對角接觸球軸承支承（7210AC)。錐齒輪嚙合點B受三個分力：Ft =1200N，F(xiàn)r=415N，F(xiàn)a=135N。有輕微沖擊。已知：e=0.68，F(xiàn)d=

5、0.7Fr。 Fa/Fre時，X=1，Y=0；Fa/Fre時，X=0.41，Y=0.87。試分析 哪個軸承較危險？張朝輝滾動軸承17張朝輝滾動軸承18張朝輝滾動軸承19張朝輝滾動軸承20張朝輝滾動軸承21張朝輝滾動軸承22 指出軸系結構錯誤，并給出改正意見（1）軸的右端面應縮進帶輪右端面12mm且應有軸端擋圈固定帶輪；（2）帶輪與軸間應有鍵聯(lián)接；（3）帶輪左端面靠軸肩定位，下一段軸徑加大；（4）帶輪兩個槽中沒有線；（5）取消套筒（若保留套筒對帶輪定位也可，那么套筒應穿過透蓋頂?shù)捷S承內圈右端面）；（6）透蓋與軸之間應有間隙，且還應有密封氈圈；（7）應改為喇叭口斜線，用角接觸球軸承；（8）與輪轂配

6、合段軸頸長度應比輪轂長小12mm；（9）輪轂與軸之間應有鍵聯(lián)接；（10）兩個軸承端蓋與箱體間應有調整墊片；（11）箱體上端蓋接觸面之外的外表面應低一些；（12）軸承端蓋外圓外側應倒角。軸的結構改錯問題?？紤]方面軸與軸上零件如齒輪、帶輪、聯(lián)軸器等是否用鍵（或銷、緊釘螺釘?shù)龋┳髦芟蚬潭?lián)接，若有多個軸上零件時其鍵槽是否在同一母線上；輪轂長度是否略大于安裝軸段的長度；軸上零件的（兩端）軸向定位如何；軸上零件（特別是安裝于軸中段的齒輪以及軸頸處的軸承等）是如何裝上去的，有無該零件兩端的軸段徑向尺寸均大于輪轂孔（或軸承內徑）而無法裝拆問題；軸承的類型選擇和組合是否合理，特別是采用向心推力軸承（角接觸球軸

7、承、圓錐滾子軸承）時應檢查是否為成對使用，其內外圈傳力點處是否設置有傳力件，若兩個向心推力軸承在軸的一端安裝時，另一端游動支點處的軸承類型是否恰當?shù)?；軸承內圈、外圈的厚度是否高出與之相接觸的定位元素的高度；若兩支點的滾動軸承為同型號（如一對向心推力軸承在兩端支承），且二者是由軸的一端依次裝入時，座孔及軸頸的中段是否設有凹槽部分以利于軸承的裝拆（同時可以減少精加工長度）；軸伸出透蓋處的有無密封及間隙；軸承的游隙如何調節(jié)；整個軸系相對于箱體（或機架）軸向位置是否可調（例如使齒輪對在全寬度上嚙合，特別是對于圓錐齒輪、蝸輪蝸桿裝置）等。張朝輝齒輪傳動46例例 1 設計銑床的圓柱齒輪傳動，已確定P1=7

8、.5kW，n1=1450r/min,z1=26,z2=54,壽命Lh=12000h，小齒輪相對其軸的支承為不對稱布置。解：（1）選擇齒輪的材料和精度等級。由教材表10-1選擇大小齒輪材料均為45號鋼調質。小齒輪齒面硬度為250HBS，大齒輪齒面硬度為220HBS。選精度等級為7級。（由于是軟齒面，易發(fā)生齒面疲勞點蝕，所以按齒面接觸疲勞強度設計，然后校核齒根彎曲疲勞強度。）（2）按齒面接觸疲勞強度設計 小齒輪傳遞的轉矩 mmNnPT4939714505 . 71055. 91055. 961161初選載荷系數(shù)：Kt=1.8確定齒寬系數(shù)：小齒輪作不對稱布置，據(jù)教材表10-7選取d=1.0張朝輝齒輪

9、傳動47確定彈性影響系數(shù)：據(jù)教材表10-6查得ZE=189.8確定區(qū)域載荷系數(shù)：按標準直齒圓柱齒輪傳動設計ZH=2.5齒數(shù)比：08. 2265412zzu 確定接觸許用應力：循環(huán)次數(shù)8229111003. 51200015426145060601004. 112000114506060hhjLnNjLnN查教材圖10-19曲線1得0 . 11HNK，05. 12HNK查圖10-21（d）得MPa6001limH，570MPaHlim2張朝輝齒輪傳動48驗算載荷系數(shù)：齒輪的使用系數(shù)：載荷狀況以輕微沖擊為依據(jù)查教材表10-2得KA=1.25齒輪的圓周速度張朝輝齒輪傳動49m/s2 . 410006

10、014509 .54141. 310006011ndvt由圖10-8查得Kv=1.12對于軟齒面齒輪，假設KAFt/b100N/mm,由教材表10-3查得KH= KF=1.2齒寬 b=9 .549 .540 . 11tdd齒寬與齒高比5 .1126/9 .5425. 29 .54/25. 225. 2/11zdbmbhbtt由教材表10-4查得KH=1.32，由教材圖10-13查得：KF=1.28接觸強度載荷系數(shù)：22. 232. 12 . 112. 125. 1HHVAKKKKK張朝輝齒輪傳動50張朝輝齒輪傳動51mm7 .495908 .1895 . 208. 2108. 26549397

11、22. 225 . 212222211HEZuudKTb圓整后，取b2=50mm，b1=55mm。（3）校核齒根彎曲疲勞強度確定彎曲強度載荷系數(shù)：79. 112. 11 . 116. 125. 1FFVAKKKKK查教材表10-5得6 . 21FaY， 595. 11SaY， 3 . 22FaY， 715. 12SaY確定許用應力：由教材圖10-18查得：121FNFNKK取安全系數(shù) SF=1.4張朝輝齒輪傳動52由教材圖10-20（c）得FE1FE2440MPa425MPa，按對稱循環(huán)變應力確定需用彎曲應力MPaSKMPaSKFFEFNFFEFN2134 . 142517 . 07 . 02

12、204 . 144017 . 07 . 022F211F1校核彎曲強度：103715. 13 . 25 . 265504939779. 122108595. 16 . 25 . 265504939779. 122F222F11F2F111F111FMPaYYmbdKTMPaYYmbdKTSaaSaa滿足彎曲強度。以上所選參數(shù)合適。張朝輝齒輪傳動53例2 設計如例1圖所示的齒輪減速傳動時，已知輸入軸轉速n1=730r/min，齒輪1、2的傳動比i1=1.5，齒輪2、3的傳動比i2=2，每天工作8小時，每年工作260天，預期壽命10年。求各齒輪的接觸應力及彎曲應力的循環(huán)次數(shù)N。張朝輝齒輪傳動548

13、H1F11h6060 730 1 (8 260 10)9.11 10NNn jL 211730/486.67 r/min1.5nni8H2F22h6060 486.67 1 (8 260 10)6.07 10NNn jL 322486.67/243.33 r/min2nni8H3F33h6060 243.33 1 (8 260 10)3.04 10NNn jL 解：解：由于齒輪的接觸應力與彎曲應力的循環(huán)次數(shù)相同，因此有：（1）齒輪1（2）齒輪2（3）齒輪3次次次張朝輝齒輪傳動55n22 mmm250z 210n34 mmm320z 例3 如例3圖所示的兩級斜齒圓柱齒輪減速器，已知齒輪1的轉向和

14、螺旋線方向，齒輪2的參數(shù)，齒輪3的參數(shù)（1）使II軸所受軸向力最小時，齒輪3的螺旋線應是何旋向？在圖上標出齒輪2、3的螺旋線方向。（2）在圖上標出齒輪2、3所受各分力方向。（3）如使II軸的軸承不受軸向力，則齒輪3的螺旋角應取多大值？求：張朝輝齒輪傳動56FaY填空題填空題1 齒輪傳動的主要失效形式有： 、 、 、 和、 。2 高速重載齒輪傳動，當潤滑不良時最可能出現(xiàn)的失效形式是 。3 根據(jù)齒輪傳動的失效形式，對齒輪材料性能的基本要求是 與 。4 在齒輪傳動中，將齒輪輪齒加工成鼓形齒的目的是 。5 斜齒圓柱齒輪的齒形系數(shù)6 在設計閉式硬齒面齒輪傳動中，當直徑一定時，應選取較少的齒數(shù)，使模數(shù)增大

15、，以提高齒輪的 。7 在斜齒圓柱齒輪設計中，應取 模數(shù)為標準值；而直齒錐齒輪設計中，應取 模數(shù)為標準值。8 直齒錐齒輪強度計算時，應以 為計算的依據(jù)。與齒輪參數(shù) 、 、 有關，而與 無關張朝輝齒輪傳動571 一對圓柱齒輪傳動中，當齒面產(chǎn)生疲勞點蝕時，通常發(fā)生在 。 A靠近齒須處 B靠近齒根處 C靠近節(jié)線的齒頂部分 D靠近節(jié)線的齒根部分2 設計一般閉式齒輪傳動時，齒根彎曲強度計算主要針對的失效形式是 。 A齒面塑性變形 B輪齒疲勞折斷 C齒面點蝕 D磨損選擇題選擇題 3 在圓柱齒輪傳動中，材料與齒寬系數(shù)、齒數(shù)比、工作情況等一定情況下，輪齒的接觸強度主要取決于 大小。 A模數(shù) B齒數(shù) C壓力角 D中心距4 對于閉式硬齒面齒輪傳動，宜取較少齒數(shù)以增大模數(shù)，其目的是 。 A提高齒面接觸強度 B減小輪齒的切削量 C保證輪