机械设计练习作业

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1、第一章机械设计概论题第一题：一单向旋转的传动轴，材料为中碳钢，t-1=230MPa,tS=390MPa出t=0.05,现知该轴某危险剖面处的直径d=50mm该剖面处的疲劳强度综合影响系数(Kt)D=：W.=3.07,轴的转速n=955r/min，若要求安全系数St=2.0，试求此时该轴能传递的最大功率？第二题：已知某合金钢的d-1=370MPa,ds=880MPa,r0=625MPa。1)试按比例绘制此材料试件的dm-da简化极限应力图；2)设此试件受dmax=300MPa,dmin=-120MPa的变应力作用，试用所绘制的极限应力图求出该试件在这种情况下的极限应力dr。(1) 第三题：单项选

2、择题(将正确答案的序号填入空白处)下列四种叙述中是正确的。(2) ABCD零件可能出现疲劳断裂时，应按准则计算；可能出现过大弹性变形时，应按准则计算。ABCD为了防止磨损和胶合，常取材料配对使用。ABCD已知某机械油在工作温度下的运动粘度为2X10-5m2/s，该油的密度为900kg/m3,则其动力粘度为Pa.sA18000B45C0.0018D0.018在研究螺旋副中的摩擦时，作出了一些合理的假定，那么三角形螺纹副相当于的作用。(1) ABCD第四题：简答题磨损按磨损机理分有哪几种？滑剂的主要作用是什么？常用的润滑剂有哪几种？(3) 平面低副和平面高副各有几个约束条件？各有几个自由度？(4)

3、 机械发生自锁的实质是什么？第二章齿轮传动第一题：在图21所示的直齿圆柱齿轮传动中，齿轮1为主动齿轮，齿轮2为中间齿轮，齿轮3为从动齿轮。已知齿轮3所受的扭矩,T3=98NM其转速n3=180r/min,Z3=45,Z2=25,Z1=22,m=4mm。假设齿轮啮合效率及轴承效率均为1,试求：啮合传动时，作用在各齿轮上的圆周力Ft和径向力Fr,并将各力及齿轮转向标于图上；(2)说明中间齿轮2在啮合时的应力性质和强度计算时应注意的问题；(3)若把齿轮2作为主动齿轮，则在啮合传动时其应力性质有何变化，其强度计算与前面有何不同？分析与思考：弯曲应力的循环特征对弯曲强度的大小有何影响？第二题：图22所示

4、为二级斜齿圆柱齿轮减速器，第一级斜齿轮的螺旋角31的旋向已给出。(1)为使n轴轴承所受轴向力较小，试确定第二级斜齿轮螺旋角3的旋向，并画出各轮轴向力、径向力及圆周力的方向。(2)若已知第一级齿轮的参数为：Z1=19,Z2=85,mn=5mm,an=20,a=265mm,1轮的传动功率P=6.25kW,n1=275r/min。试求1轮上所受各力的大小。分析与思考：如何判断斜齿轮轴向力的方向？齿轮的转动方向是否对其有影响。第三题：图23所示为直齿锥齿轮与斜齿圆柱齿轮减速器，为使n轴上的轴向力抵消一部分，试确定一对斜齿圆柱齿轮螺旋线的方向；并画出各齿轮轴向力、径向力及圆周力的方向。解题要点分析：分析

5、与思考：锥齿轮的轴向力应指向大端还是小端？第三章蜗杆传动第一题：有一阿基米德蜗杆传动，已知：传动比i=18，蜗杆头数Z1=2，直径系数q=8,分度圆直径d1=80mm试求：（1）模数m蜗杆分度圆柱导程角丫、蜗轮齿数Z2及分度圆柱螺旋角3；（2）蜗轮的分度圆直径d2和蜗杆传动中心距a。分析与思考：蜗轮蜗杆传动正确啮合条件如何？为什么将蜗杆分度圆直径d1定为标准值？第二题：图示蜗杆传动中，蜗杆主动，试标出未注明的蜗杆（或蜗轮）的螺旋线方向及转向，并在图中绘出蜗杆、蜗轮啮合点处作用力的方向（用三个分力：圆周力Ft、径向力Fr、轴向力Fa表示）。（a）（b）（c）分析与思考：（1）蜗轮的旋转方向应如何

6、确定？（2）蜗杆（主动）与蜗轮啮合点处各作用力的方向如何确定？第三题：图示为一标准蜗杆传动，蜗杆主动螺旋线方向为左旋，转矩T1=25000Nmm模数m=4mm，压力角a=20，蜗杆头数Z1=2，蜗杆直径系数q=10，蜗轮齿数Z2=54，传动效率n=075。试确定：（1）蜗轮的转向及螺旋线方向；（2）作用在蜗杆、蜗轮上的各力的大小和方向（在图中标出）。第四题：在图示传动系统中，1为蜗杆，2为蜗轮，3和4为斜齿圆柱齿轮，5和6为直齿锥齿轮。若蜗杆主动，要求输出齿轮6的回转方向如图所示。试决定：(1) 若要使H、川轴上所受轴向力互相抵消一部分，蜗杆、蜗轮、斜齿轮3和4的螺旋线方向及I、n、川轴的回转

7、方向(在图中标示)；(2) n、川轴上各轮啮合点处受力方向(Ft、Fr、Fa在图中画出)。第五题：已知一闭式单级普通蜗杆传动，蜗杆的转速n1=1440r/min，传动比i=24,Z1=2,m=10mm,q=8，蜗杆材料为45号钢表面淬火，齿面硬度为50HRC蜗轮材料为ZCuSn10P1砂模铸造。若工作条件为单向运转，载荷平稳，使用寿命为24000小时。试求蜗杆能够传递的最大功率P1?第六题：图示为带式运输机中单级蜗杆减速器。已知电动机功率P=7.5kW，转速n1=1440r/min，传动比i=15,载荷有轻微冲击，单向连续运转，每天工作8小时，每年工作300天，使用寿命为5年。设计该蜗杆传动。

8、IU第一题：简答题(1) 带传动的带速V为什么规定在525m/s范围内？(2) 带传动为什么要限制最大中心距、最大传动比、最小带轮直径？(3)带传动为什么要张紧？常用的张紧方法有哪几种？若用张紧轮则应装在什么地方？第二题：单根V带(三角带)传动的初拉力F0=354N,主动带轮的基准直径d1=160mm,主动轮转速n1=1500r/min，主动带轮上的包角a1=150，带与带轮上的摩擦系数为f=0.485。试求：(1)V带紧边、松边的拉力F1和F2；(忽略带的离心拉力的影响)(2)V带传动能传递的最大有效圆周力F及最大功率P0。第三题：一V带传动的大、小带轮的基准直径d1=100mm，d2=40

9、0mm，小带轮转速n1=1460r/miu，滑动率=0.02，传递功率P=10KW。求带速、有效拉力、大带轮实际转速各为多少？第四题：某带传动装置主动轴扭矩T，两轮直径d1、d2各为100mm与150mm，运转中发生了严重打滑现象，后带轮直径改为d1=150mm，d2=225mm，带长相应增加，传动正常，试问其原因何在？(提示：从有效拉力F、摩擦力的极限Fflim与哪些因素有关，关系的大小等方面进行分析)。第五题：设计用电动机驱动破碎机的普通V带传动。已知电动机额定功率P=5.5kw，转速n1=960r/mim，带传动传动比i=2，两班制工作，要求轴间中心距av600mm。第五章链传动第一题：

10、单项选择题(选一正确答案，并将其符号填入题中空白处)(1)链条的基本参数是。(1) A销轴直径B销轴长度C节距链条中宜尽量避免使用过渡链节，这主要是因为。A制造困难B装配困难C过渡链节的链板要承受附加弯矩作用(2) 代号为16A-1X80GB1243.1-83的链，其节距为。A16mmB25.4mmC12.7mm(3) 为了限制链传动的动载荷，在节距p和小链轮的齿数Z1一定时，应该限制A小链轮的转速n1B传递的功率PC链条的速度v(4) 链条由于静强度不够而被拉断的现象，多发生在情况下。A低速重载B高速重载C高速轻载(6)标准滚子链的额定功率曲线，是通过大量试验所绘制而成的，试验条件中小链轮齿

11、数Z1，传动比i及链节数Lp分别为。AZ1=9，i=1，Lp=75BZ1=17，i=2，Lp=100CZ1=19，i=3，Lp=100(7)如大链轮齿数超过极根值(Zmax=120)，则。A链条的磨损快B易发生脱链现象C链传动的噪音大(8) 对于高速重载的链传动，宜选取的链条。A大节距单排B小节距单排C小节距多排(9) 链传动算出的实际中心距，在安装时一般还需缩短2-5mm，这是为了_。A考虑链工作后要发生磨损B使链条松驰，有利于减轻冲击C使安装方便，啮合顺利(10)两轮轴线在同一水平面的链传动，布置时应使链条的紧边在上，松边在下，这样A松边下垂后不致与紧边相碰B可减轻链条的磨损C可使链传动达

12、到紧张目的第二题：一链号为16A的滚子链传动，主动轮齿数z1=17，链轮转速n1=730r/min中心距a=600mm。求平均链速v，瞬时链速的最大值Vmax和最小值Vmin。第三题：某单排滚子链传动，已知主动轮转速n1=800r/min，齿数Z1=19，Z2=90，中心距a900mm，该链的极限拉伸载荷Q=55600N。若工作情况系数KA=1.2，求该传动能传递的功率。第四题：滚子链传动中，在其后使用过程中，需使从动轮转速n2降低，若中心距a及主动轮转速n1不便改变，可采用增大从动轮齿数z2或减小主动轮齿数z1的方案，但哪种方案更合理？(提示：从1)传动平稳性；2)传递的功率等方面进行分析。

13、)第五题：设计由电动机驱动往复泵用的滚子链传动。已知传递功率P=7kw，主动链轮转速n1=1450r/min，从动链轮转速n2=500r/min，要求中心距约为两链轮分度圆直径之和的2.5倍，中心距可调，两班制工作。第六章轴毂联接第一题：单项选择题(选一正确答案，并将其符号填入题中空白处)(1)能构成紧联接的两种键是。A楔键和半圆键B半圆键和切向键C楔键和切向键(2)一般采用加工B型普通平键的键槽。A指状铣刀B盘形铣刀C插刀(3) 设计键联接时，键的截面尺寸bxh通常根据由标准中选择。A传递转矩的大小B传递功率的大小C轴的直径(4) 平键联接能传递的最大扭矩T，现要传递的扭矩为1.5T，则应。

14、A安装一对平键B键宽b增大到1.5倍C键长L增大到1.5倍(5)如需在轴上安装一对半圆键，则应将它们布置在。A相隔900位置B相隔1200位置C轴的同一母线上(5) 平键标记：键B20x80GB1096-79中，20x80是表示。A键宽x键长B键高x轴径C键宽x轴径(6) 花键联接的主要缺点是。A应力集中B成本高C对中性与导向性差第二题：简答题(1)试述普通平键的类型、特点和应用。(2)试述平键联接和楔键联接的工作原理及特点。(3) 按顺序试述设计键联接的主要步骤。第三题：一齿轮装在轴上，采用A型普通平键联接。齿轮、轴、键均用45钢，轴径d=80mm，轮毂长度L/=150mm，传递转矩T=20

15、00Nm，工作中有轻微冲击。试确定平键尺寸和标记，并验算联接的强度。第四题：有一公称尺寸Z-Dxdxb=8-40x36X7的45号钢矩形花键，齿长L=80mm经调质处理HBS=235使用条件中等，能否用来传递T=1600N-m的转矩？第五题：已知图示的轴伸长度为72mm，直径d=40mm，配合公差为H7/k6，采用A型普通平键联接。试确定图中各结构尺寸，尺寸公差，表面粗糙度和形位公差。(一般联接)第七章螺纹联接第一题：一牵曳钩用2个M10的普通螺栓固定于机体上，如题111图所示。已知结合面间的摩擦系数f=0.15，螺栓材料为Q235强度级别为4.6级，装配时控制预紧力，试求螺栓组联接允许的最大

16、牵引力。11-111-2第二题：一刚性凸缘联轴器用6个M10的铰制孔用螺栓（螺栓GB2788）联接，结构尺寸如题112图所示。两半联轴器材料为HT200，螺栓材料为Q235性能等级5.6级。试求：（1）该螺栓组联接允许传递的最大转矩Tmax。（2）若传递的最大转矩Tmax不变，改用普通螺栓联接，试计算螺栓直径，并确定其公称长度，写出螺栓标记。（设两半联轴器间的摩擦系数f=0.16，可靠性系数Kf=1.2）。第三题：一钢结构托架是由两块边板和一块承重板焊成的，两块边板各用四个螺栓与立柱相联接，其结构尺寸如题113图所示。托架所受的最大载荷为20kN，载荷有较大的变动。试问：（1）此螺栓联接采用普

17、通螺栓联接还是铰制孔用螺栓联接为宜？（2）如采用铰制孔用螺栓联接，螺栓的直径应为多大？11-4第四题：一方形盖板用四个螺栓与箱体联接，其结构尺寸如题114图所示。盖板中心0点的吊环受拉力Q=20000N,设剩余预紧力F=0.6F,F为螺栓所受的轴向工作载荷。试求：（1）螺栓所受的总拉力F0，并计算确定螺栓直径（螺栓材料为45号钢，性能等级为6.8级）。（2）如因制造误差，吊环由0点移到0点，且00=5mm求受力最大螺栓所受的总拉力F0，并校核（1）中确定的螺栓的强度。第五题：有一气缸盖与缸体凸缘采用普通螺栓联接，如题11-5图所示。已知气缸中的压力p在02MPa之间变化，气缸内径D=500mm

18、，螺栓分布圆直径D0=650mm。为保证气密性要求，剩余预紧力F”=1.8F，螺栓间距t450mm,工作温度约120C，绘制轴承组合结构图。题15-9iLL题15-11g第六题：下图为双级斜齿圆柱齿轮减速器输出轴的轴系结构图，齿轮用油润滑，轴承采用脂润滑。试分析轴系结构的错误，在有错误处标明序号，说明原因并提出改正方法。第七题：图示为小锥齿轮轴的组合结构，采用一对30000类轴承支承，要求刚性较好。图中设计有多处错误，请用序号标出错误的位置，说明理由，并提出改进方案，画出合理的组合结构图。第十章滑动轴承第一题：选择题（1）巴氏合金通常用于做滑动轴承的。A轴套B轴承衬C轴承座（2）长径比B/d是

19、滑动轴承的重要设计参数之一，设计时通常取B/d=。A110B35C0.51.5第二题：填空题（1）当轴不宜沿轴向安装时，应采用式结构的滑动轴承。（2）若在径向滑动轴承上设计纵向油槽，则当径向载荷相对于轴承不转动时，应将油槽开在上；当径向载荷相对于轴承转动时，应将油槽开在上。第三题：简答题（1）对滑动轴承的轴瓦材料有哪些具体要求？如何选用?（2）在设计液体动压润滑轴承时，为什么要进行热平衡计算？若计算出的润滑油入口温度过高（t145）时，应如何调整参数来改进设计？若润滑油入口温度过低（t1V35时，又应如何调整参数来改进设计？第四题：一非液体润滑径向滑动轴承，轴颈直经d=200mm，轴承宽度B=

20、200mm,轴承材料选用ZCuAl10Fe3。试求：当轴转速为120r/min时，轴承允许的最大径向载荷。第五题：一起重机卷筒轴用非液体摩擦径向滑动轴承支承。已知径向工作载荷F=100kN,轴颈直径d=90mm，转速n=90r/min。试设计此滑动轴承，并选择润滑剂牌号。第六题：有一电机主轴轴承，其转速n=960r/min，轴颈直径d=160mm，承受的径向载荷F=60kN，载荷方向一定，工作情况平稳，轴承包角a=180。，采用正剖分式结构。试设计此液体摩擦径向滑动轴承。分析与思考：1. 非液体摩擦滑动轴承适用于何种场合？验算p、pv、v值的意义各是什么？2. 滑动轴承润滑的目的是什么？常用的

21、润滑剂有哪些种类？润滑剂牌号如何选择？3. 设计液体动压润滑轴承时，若其最小油膜厚度不能满足轴承可靠工作条件时，如何调整参数改进其设计？第十一章联轴器第一题：填空题（1）联轴器和离合器是用来部件；制动器主要用来的装置。（2）用联轴器联接的两轴分开；而用离合器联接的两轴在机器工作时。（3）挠性联轴器按其组成中是否具有弹性元件，可分为联轴器和联轴器两大类。（4）两轴线易对中、无相对位移的轴宜选联轴器；两轴线不易对中、有相对位移的长轴宜选联轴器；启动频繁、正反转多变、使用寿命要求长的大功率重型机械宜选联轴器；启动频繁、经常正反转、受较大冲击载荷的高速轴宜选联轴器。（5）牙嵌离合器一般只能在或时进行接

22、合。（6）摩擦离合器靠来传递扭矩，可在时实现接合或分离.第二题：试选择一电动机输出轴用联轴器，已知：电机功率P=11kW，转速n=1460r/min轴径d=42mm，载荷有中等冲击。确定联轴器的轴孔与键槽结构型式、代号及尺寸，写出联轴器的标记。第三题：某离心水泵与电动机之间选用弹性柱销联轴器连接，电机功率P=22kW转速n=970r/min，两轴轴径均为d=55mm，试选择联轴器的型号，并绘制出其装配简图。P=5kW，转速n=1200，结合面内径D1=60mm，第四题：某机床主传动机构使用多盘摩擦离合器，已知：传递功率r/min，摩擦盘材料均为淬火钢，主动盘数为4，从动盘数为5外径D2=100mm，试求所需的操纵轴向力FQ？