機(jī)械設(shè)計(jì)總結(jié)及練習(xí)題20121205b-20131012

連接零件－螺栓，鍵銷連接等傳動零件－帶、齒輪、蝸輪傳動軸系部件－軸，軸承，聯(lián)軸器、離合器其它零部件設(shè)計(jì)－彈簧等四類通用的零部件機(jī)械設(shè)計(jì)的主要零、部件工作原理，受力分析，失效形式，設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，強(qiáng)度計(jì)算，參數(shù)選擇，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)的28字訣第5章螺紋連接與螺旋傳動一、螺紋分類特點(diǎn)及其參數(shù)二、牙型角和牙型斜角三、螺紋連接的種類，形式及其特點(diǎn)四、螺紋預(yù)緊的作用五、螺紋連接的防松本質(zhì)及防松的方法六、螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算1、松螺栓連接2、緊螺栓連接七、單個(gè)緊螺栓受拉受力和變形圖及其公式八、螺栓組強(qiáng)度計(jì)算1、配合孔或鉸制孔螺栓連接2、減載方法3、組合計(jì)算的特點(diǎn)九、提高螺栓連接疲勞強(qiáng)度的措施第7章?lián)闲约鲃右?、帶傳動的工作原理、特點(diǎn)二、平帶與V帶傳動能力不同的原因，公式與f的意義三、帶的兩種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（簾布和線芯）四、帶傳動的受力分析1、緊邊拉力，松邊拉力和預(yù)緊力三者的關(guān)系2、歐拉公式及最大有效圓周力計(jì)算公式五、失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則六、帶傳動的應(yīng)力分析會畫圖應(yīng)力圖，寫出應(yīng)力計(jì)算公式，指出最大應(yīng)力點(diǎn)七、帶傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算方法八、帶傳動的參數(shù)選擇第8章齒輪傳動一、傳動特點(diǎn)，與蝸輪和帶傳動的比較。二、失效形式，影響因素及其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則三、4個(gè)系數(shù)的意義，影響因素及其選擇，改進(jìn)措施四、強(qiáng)度計(jì)算的特點(diǎn)及參數(shù)選擇1、齒面接觸疲勞強(qiáng)度及其主要影響因素2、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度極其主要影響因素3、主要參數(shù)選擇五、斜齒輪傳動1、受力分析特點(diǎn)，注意軸向力的大小，方向以及作用點(diǎn)等2、各個(gè)力的計(jì)算公式要記熟六、齒輪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其潤滑第9章蝸桿傳動一、傳動特點(diǎn)二、失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的特點(diǎn)三、2種不同的蝸輪材料的失效特點(diǎn)及其選擇原則。四、蝸桿強(qiáng)度計(jì)算的特點(diǎn)五、主要參數(shù)選擇1、主要掌握各種輪緣與輪芯的連接方式2、分度圓直徑為標(biāo)準(zhǔn)值六、蝸桿傳動的變位特點(diǎn)七、受力分析1、軸向力判別方法，圓周力的計(jì)算特點(diǎn)2、計(jì)算公式八、熱平衡計(jì)算的目的及其改進(jìn)措施九、蝸輪的幾種螺栓連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)歷屆考題類型及考試要求填空題選擇題簡答題受力分析題計(jì)算題結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)題30分30分20分20分100分練習(xí)題舉例一、計(jì)算題主要集中在2部分1螺栓組連接設(shè)計(jì)計(jì)算2滾動軸承壽命計(jì)算近年來也少量計(jì)算題出現(xiàn)在以下部分1齒輪傳動設(shè)計(jì)計(jì)算（螺旋角、受力計(jì)算，接觸和彎曲應(yīng)力計(jì)算）2帶傳動設(shè)計(jì)計(jì)算（2種帶速設(shè)計(jì)，拉力計(jì)算）3滑動軸承設(shè)計(jì)計(jì)算（非液體摩擦計(jì)算）螺栓組連接及其綜合設(shè)計(jì)計(jì)算1計(jì)算類型，分3種1）校核螺栓連接組的連接強(qiáng)度2）設(shè)計(jì)受載最大的螺栓直徑3）確定螺栓連接組承受的最大載荷2方法1）判斷連接組的受載情況---向形心移動—變成4種簡單受力的組合2）搞清使用何種螺栓，分普通螺栓和鉸制孔3）列出保證連接組可靠性工作條件，聯(lián)立求解（15分）有一提升裝置如圖所示，已知卷筒由6個(gè)均布于D0=240mm圓周上的M12的普通螺栓（d1=10.106mm）連接于蝸輪上，卷筒直徑d=200mm，卷筒轉(zhuǎn)速n=85r/min，結(jié)合面間摩擦系數(shù)f=0.15，可靠性系數(shù)Ks=1.2，螺栓材料的許用應(yīng)力[σ]=120MPa，起吊的最大載荷Wmax=6200N，蝸桿輪齒螺旋線方向?yàn)橛倚X輪的法面模數(shù)mn=3mm，齒數(shù)為z1=21，z2=84，中心距a=160mm。試求：例11）試確定重物上升時(shí)的電動機(jī)的轉(zhuǎn)動方向，在圖上用箭頭標(biāo)出。2）根據(jù)使I軸上的合力最小條件，確定齒輪1、2的輪齒螺旋線方向，并求出螺旋角β的大小。3）試在圖中標(biāo)出重物上升時(shí)，蝸桿與蝸輪在節(jié)點(diǎn)C處受的3對分力Fa、Fr、Ft的方向。4）試校核滾筒與蝸輪連接螺栓的強(qiáng)度。如圖所示為一托架，20kN的載荷作用在托架寬度方向的對稱線上，用四個(gè)螺栓將托架連接在一鋼制橫梁上，螺栓的相對剛度為0.3，螺栓組連接采用普通螺栓連接形式，假設(shè)該螺栓組不會壓潰，試計(jì)算:

（1）

該螺栓組連接的接合面所需的螺栓預(yù)緊力F′

至少應(yīng)大于多少？（接合面的抗彎剖面模量W=12.71×106mm3）

（2）在（1）的前提下，若受力最大螺栓處接合面間的殘余預(yù)緊力F′′要保證不小于1750N，計(jì)算該螺栓所需預(yù)緊力F′、螺栓所受的總拉力F0。

（3）若為減小應(yīng)力幅以提高螺栓連接疲勞強(qiáng)度，在螺栓上可采取哪些具體措施？例2（教材P83頁題5.4變形）1）力分解2）求受力最大螺栓—建立不離縫的條件，以便求預(yù)緊力F＇3)減小螺栓剛度可減小應(yīng)力幅，具體措施：（1）適當(dāng)增加螺栓長度；（2）減小螺栓桿直徑；（3）螺栓做成中空的空心桿。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題1軸承組合部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及改錯(cuò)2螺栓連接結(jié)構(gòu)（4種連接型式變化）3傳動件連接結(jié)構(gòu)1）蝸輪輪緣和輪芯連接（普通螺栓栓和鉸制孔栓）2）帶與帶輪連接3）兩個(gè)半聯(lián)軸器連接（普通螺栓栓和鉸制孔栓）4）齒輪結(jié)構(gòu)及其與軸連接結(jié)構(gòu)4軸承及軸上零件的連接結(jié)構(gòu)1）滾動軸承與滑動軸承結(jié)構(gòu)2）軸轂連接主要是平鍵連接結(jié)構(gòu)分別畫出用普通螺栓和鉸制孔螺栓連接兩個(gè)開通孔的鑄鐵板的結(jié)構(gòu)圖。例2（待學(xué)到軸承部件時(shí)再練習(xí)）指出齒輪軸系結(jié)構(gòu)圖中的錯(cuò)誤（指出并改正8處即可），說明錯(cuò)誤原因，并在另一半上畫出正確結(jié)構(gòu)（16分）。（請將圖畫在答題紙上）已知：1）齒輪是油潤滑，軸承是脂潤滑；2）角接觸球軸承，面對面安裝。例1受力分析題判斷齒輪2和蝸桿3的合理旋向；蝸輪4的轉(zhuǎn)動方向；嚙合點(diǎn)A、B各輪的受力和方向，并寫出計(jì)算表達(dá)式。例1如圖所示二級標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪減速器。已知小齒輪1為輸入端，轉(zhuǎn)動方向如圖；齒輪2的模數(shù)mn=2.5mm，齒數(shù)Z2＝49，螺旋角β＝14.5°，螺旋線方向如圖；齒輪3的模數(shù)mn=4mm，齒數(shù)Z3＝18。試求：斜齒輪3的螺旋角β應(yīng)取多大值，才能使Ⅱ軸的軸向力相互抵消？（5分）例2如圖，用蝸輪蝸桿傳動提升重物W，已知傳動可以自鎖，主動軸蝸桿螺旋線方向如圖，求解：1重物W上升時(shí)蝸桿的轉(zhuǎn)向；2重物上升時(shí)，蝸輪蝸桿在嚙合點(diǎn)的軸向力和周向力方向；3如果重物懸掛在半空，蝸桿和蝸輪的受力有無變化？蝸桿的轉(zhuǎn)動趨勢有無變化？例3再見！

祝你們?nèi)〉煤贸煽儯±?判斷蝸輪2和蝸桿3的合理旋向；蝸桿1的轉(zhuǎn)動方向；嚙合點(diǎn)A、B各輪的受力和方向，并寫出計(jì)算表達(dá)式。例2判斷齒輪2和蝸桿3的合理旋向；蝸輪4的轉(zhuǎn)動方向；嚙合點(diǎn)A、B各輪的受力和方向，并寫出計(jì)算表達(dá)式。滾動軸承壽命計(jì)算1計(jì)算類型，分2種：校核滾動軸承的壽命設(shè)計(jì)滾動軸承型號2方法1）判斷內(nèi)部軸向力S，及附加軸向力W承受軸承。2）求出每個(gè)軸承的軸向力Fa。3）確定系數(shù)X，Y。4）計(jì)算當(dāng)量動載荷P=XFr+YFa注意安裝方式有影響（10分）圖示一軸由一對7209C軸承支承，背對背安裝，已知軸向力A=600N，徑向力R=3000N，載荷系數(shù)fp=1.5，溫度系數(shù)fT=1.0，轉(zhuǎn)速n=960r/min，軸承的有關(guān)參數(shù)為：C=29800N，S=0.4Fr，X=0.44，Y=1.33，試計(jì)算：①軸承所受的軸向載荷Fa1、Fa2②受載較大軸承的壽命Lh例1例2

根據(jù)工作條件，在軸的兩端面對面安裝兩個(gè)角接觸軸承，設(shè)軸上受到的軸向外載荷A=800N，軸承受到的徑向載荷Fr1=1100N，F(xiàn)r2=2200N，軸承轉(zhuǎn)速n=6000r/min，fT=1，fp=1.5，該軸承C=33400N，內(nèi)部軸向力S=0.7Fr，e=0.68，F(xiàn)a/Fr>e時(shí)X=0.41，Y=0.87解答下述問題：1）兩軸承的內(nèi)部軸向力S1和S2各為多少？2）兩軸承所受的軸向載荷Fa1和Fa2各為多少？3）受力最大的軸承的Lh=？例3

如圖a)、b)所示，分別為錐齒圓柱齒輪的懸臂布置和對稱布置的支承形式。圖1)、2)分別為一對圓錐滾子軸承背對背、面對面安裝支承形式。（1）在錐齒輪不同布置形式下，請合理選擇一對圓錐滾子軸承的支承形式。（2）根據(jù)合理的選擇結(jié)果，計(jì)算圖a）所示情況下，軸承