河科大機械設(shè)計作業(yè)作業(yè)解答

河科大機械設(shè)計作業(yè)作業(yè)解答題13—47圖第十四章聯(lián)軸器和離合器分析與思考題14-16聯(lián)軸器、離合器、安全聯(lián)軸器和安全離合器有何區(qū)別？各用于什么場合？答：聯(lián)軸器：用來把兩軸聯(lián)接在一起，機器運轉(zhuǎn)時不能分離。只有停機時將聯(lián)接拆開后兩軸才能分離。離合器：在機器運轉(zhuǎn)過程中可使兩軸隨時接合或分離。用來操縱機器傳動系統(tǒng)的斷續(xù)，以便進行變速及換向等。安全聯(lián)軸器和安全離合器：機器工作時，如果轉(zhuǎn)矩超過規(guī)定值，這種聯(lián)軸器或離合器即可自行斷開或打滑，以保證機器中主要零件不致因過載而損壞。14-17試比較剛性聯(lián)軸器、無彈性元件的撓性聯(lián)軸器和有彈性元件的撓性聯(lián)軸器各有何優(yōu)缺點？各用于什么場合？答：剛性聯(lián)軸器：構(gòu)造簡單，成本低，可傳遞較大的轉(zhuǎn)矩。缺乏補償兩軸相對位移的能力。故對兩軸對中性能要求很高。用于轉(zhuǎn)速低，無沖擊，軸的剛性大，對中性較好的場合。無彈性元件的撓性聯(lián)軸器：可補償兩軸相對位移。但因無彈性元件，故不能緩沖減振。常用于載荷平穩(wěn)、無沖擊的場合。有彈性元件的撓性聯(lián)軸器：因裝有彈性元件，不僅可以補償兩軸相對位移而且可以吸振緩沖。用于需要補償兩軸的相對位移，工作載荷有較大變化的場合。14-18選擇聯(lián)軸器類型時，應(yīng)當(dāng)考慮哪幾方面因素？答：1、傳遞轉(zhuǎn)矩大小和性質(zhì)以及對吸振緩沖能力的要求；2、工作轉(zhuǎn)速高低和引起離心力的大小；3、兩軸相對位移的大小和方向；4、聯(lián)軸器的可靠性和工作環(huán)境；5、聯(lián)軸器的制造、安裝、維護和成本。14-19牙嵌離合器和摩擦式離合器各有何優(yōu)缺點？各適用于什么場合？答：牙嵌離合器：結(jié)構(gòu)簡單，沒有相對滑動，尺寸小。但不能在轉(zhuǎn)速差較大時進行聯(lián)接。摩擦式離合器：兩軸能在任何不同角速度下進行聯(lián)接；改變摩擦面間的壓力就能調(diào)節(jié)從動軸的加速時間；接合時沖擊和振動較?。贿^載時將發(fā)生打滑，可避免其它零件損壞。設(shè)計計算題14-20有一鏈?zhǔn)捷斔蜋C用聯(lián)軸器與電機相聯(lián)接。已知傳遞功率P=15Kw，電動機轉(zhuǎn)速n=1460r/min，電動機軸伸直徑d=42mm。兩軸同軸度好，輸送機工作時起動頻繁并有輕微沖擊。試選擇聯(lián)軸器的類型和型號。解：根據(jù)題中已知條件，選擇有彈性元件的撓性聯(lián)軸器。查表14-1，取KA=1.5。由公式（14-3），計算力矩T在選擇聯(lián)軸器時，聯(lián)軸器的孔徑范圍應(yīng)滿足電動機軸徑d=42mmm的要求。選HL3型彈性柱銷聯(lián)軸器，[T]=630Nm，30≤d≤48mm選TL6型彈性套柱銷聯(lián)軸器，[T]=250Nm，32≤d≤42mm選ML5梅花型彈性聯(lián)軸器，[T]=250Nm，30≤d4≤8mm14-21一攪拌機的軸通過聯(lián)軸器與減速器的輸出軸相聯(lián)接，原動機為電動機，減速器輸出軸的轉(zhuǎn)速n=200r/min，傳遞轉(zhuǎn)矩T=1000N.m，兩軸工作時有少量偏移，試選擇聯(lián)軸器的類型和型號。解：根據(jù)題中已知條件，選擇無彈性元件的撓性聯(lián)軸器。查表14-1，取KA=1.7。由公式（14-3），計算力矩Tca=KAT=1.7×1000=1700Nm選KL8型滑塊聯(lián)軸器,[T]=1800Nm選CL3型齒式聯(lián)軸器,[T]=3150Nm第十五章軸三、分析與思考題15—23何為轉(zhuǎn)軸、心軸和傳動軸？自行車的前軸、中軸、后軸及踏板軸各是什么軸？答：工作中既承受彎矩又承受扭矩的軸稱為轉(zhuǎn)軸、只受彎矩而不受扭矩的軸稱為心軸、只受扭矩而不受彎矩的軸稱為傳動軸。自行車的前軸、后軸屬于固定心軸，踏板軸屬于轉(zhuǎn)動心軸；自行車的中軸屬于轉(zhuǎn)軸。15—24試說明下面幾種軸材料的適用場合：Q235-A、45、1Cr18Ni、QT600-2、40CrNi。答：Q235-A用于不重要及受載不大的軸，如農(nóng)業(yè)機械、建筑機械中的軸；45廣泛應(yīng)用于各種軸，如減速器中的軸；1Cr18Ni用于高、低溫及腐蝕條件下的軸，如發(fā)動機凸輪軸；QT600-2用于制造復(fù)雜外形的軸，如發(fā)動機曲軸；40CrNi用于制造很重要的軸，如汽車、拖拉機變速箱中的軸。15—25軸的強度計算方法有哪幾種？各適用于何種情況？答：1.按扭轉(zhuǎn)強度條件計算，該方法適用于計算傳動軸或初步估計轉(zhuǎn)軸直徑； 2.按彎扭合成強度條件計算，該方法適用于校核計算一般轉(zhuǎn)軸的疲勞強度； 3.按疲勞強度條件進行精確校核，該方法適用于精確校核計算重要軸的疲勞強度； 4.按靜強度條件進行校核，該方法適用于計算瞬時過載很大、或應(yīng)力循環(huán)的不對稱性較為嚴(yán)重的軸的靜強度。15—26按彎扭合成強度和按疲勞強度校核時，危險截面應(yīng)如何確定？確定危險截面時考慮的因素有何區(qū)別？答：按彎扭合成強度校核軸時，危險截面指的是計算應(yīng)力（綜合考慮彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力）較大的一個或幾個截面，考慮的因素主要是軸上的彎矩、扭矩和軸徑；按疲勞強度校核軸時，確定危險截面時，既要考慮彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的大小，還要考慮應(yīng)力集中和絕對尺寸等綜合因素的影響大小，確定一個或幾個截面，考慮的因素除了軸上的彎矩、扭矩和軸徑外，還要考慮綜合影響系數(shù)的大小。15—27為什么要進行軸的靜強度校核計算？這時是否要考慮應(yīng)力集中等因素的影響？答：靜強度校核的目的在于評定軸對塑性變形的抵抗能力，這對那些瞬時過載很大、或應(yīng)力循環(huán)的不對稱性較為嚴(yán)重的軸是很必要的。軸的靜強度是根據(jù)軸上作用的最大瞬時載荷來校核的，這時不考慮應(yīng)力集中等因素的影響。15—28經(jīng)校核發(fā)現(xiàn)軸的疲勞強度不符合要求時，在不增大軸徑的條件下，可采取哪些措施來提高軸的疲勞強度？答：可采取下列措施來提高軸的疲勞強度換用強度高的好材料；減小應(yīng)力集中（增大過渡圓角半徑、降低表面粗糙度、開設(shè)卸載槽）對軸的表面進行熱處理和硬化處理；改進軸的結(jié)構(gòu)形狀；提高加工質(zhì)量等。15—29何謂軸的臨界轉(zhuǎn)速？軸的彎曲振動臨界轉(zhuǎn)速大小與哪些因素有關(guān)？15—30什么叫剛性軸？什么叫撓性軸？設(shè)計高速運轉(zhuǎn)的軸時，應(yīng)如何考慮軸的工作轉(zhuǎn)速范圍？四、設(shè)計計算題15—31已知一傳動軸的材料為40Cr鋼調(diào)質(zhì)，傳遞功率P=12kW，轉(zhuǎn)速n=80r/min。試：（1）按扭轉(zhuǎn)強度計算軸的直徑；（2）按扭轉(zhuǎn)剛度計算軸的直徑（設(shè)軸的允許扭轉(zhuǎn)角[φ]≤0.5（°）/m)。解：（1）由表15-3知：A0=97~112∴d≥A0∵?=5.73×104?TGIP解：實心軸：τ=T∵扭轉(zhuǎn)強度相同時有：WT=WT′∴π1615—33圖示（a）、（b）為起重滑輪軸的兩種結(jié)構(gòu)方案。已知軸的材料為Q235鋼，取需用應(yīng)力[σ0]=75MPa，[σ-1]=45MPa，軸的直徑均為d=40mm，若起重量相同，Q=20KN，支承跨距相同（尺寸如圖），試分別校核其強度是否滿足要求。題15—33圖Q/2Q/2Q/2Q/2100Q/2Q/2Q/2Q/21002525M固定心軸Q/2Q/2Q/2Q/21002525M轉(zhuǎn)動心軸轉(zhuǎn)動心軸：σ固定心軸：σ15—34圖示為一臺二級錐-柱齒輪減速器簡圖，輸入軸由左端看為逆時針轉(zhuǎn)動。已知Ft1=5000N，F(xiàn)r1=1690N，F(xiàn)a1=676N，dm1=120mm,dm2=300mm，F(xiàn)t3=10000N，F(xiàn)r3=3751N，F(xiàn)a3=2493N，d3=150mm，l1=l3=60mm，l2=120mm，l4=l5=l6=100mm，試畫出輸入軸的計算簡圖，計算軸的支反力，畫出軸的彎扭圖合扭矩圖，并將計算結(jié)果標(biāo)在圖中。Fa2Fa3Fa4FrAFrBn1Fr1Fa1Ft1FrBHFt1FrAHFrAVFrBVFa2Fa3Fa4FrAFrBn1Fr1Fa1Ft1FrBHFt1FrAHFrAVFrBVn1Fa1dm1/260840Nmm40560Nmm300000Nmm306107Nmm300000Nmm40560Nmm解：題15—34圖∵FrAH?l2+Fa2?dFa2FrCFrDFr3Ft3374400NmmFCVFDV750000Nmmn2Ft2Fr2Fa3Fa3Fa2Ft2Fr2Fr3Ft3FCHFCVFDV750000Nmmn2Ft2Fr2Fa3Fa3Fa2Ft2Fr2Fr3Ft3FCHFDHdm2/2d3/266900Nmm666700Nmm833300Nmm913545Nmm670048Nmm題15—35圖解：∵F∵FCH?(l4+l5+l6)?Fa2?dm22題15—36圖五、結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析題15—37試指出圖示小錐齒輪軸系中的錯誤結(jié)構(gòu)，并畫出正確的結(jié)構(gòu)圖。題15—37圖15—38試指出圖示斜齒圓柱齒輪軸系中的錯誤結(jié)構(gòu)，并畫出正確結(jié)構(gòu)圖。