机械设计习题 

图13-3-1

13-14 6215轴承受径向载荷Fr=45.6kN,轴向载荷Fa=6.3kN,载荷平稳,试计算其当量动载荷P。若在此当量动载荷作用下要求该轴承能正常旋转106转,其可靠度约为多少? 13-15 有一传动装置选用圆锥滚子轴承,如图所示,已知:滚动轴承的型号为30212,两轴承所受的径向载荷Fr1=3400N,Fr2=8500N,载荷平稳,常温下工作,若取当量动载荷P=(1/5)C(额定动载荷),轴承寿命Lh=4000小时。试求:1) 滚动轴承所能承受的轴向载荷FA;2)滚动轴承允许的工作转速。

图13-3-2

第十四章 联轴器和离合器

一、分析与思考题

14-1 联轴器、离合器、安全联轴器和安全离合器有何区别?各用于什么场合?

14-2 试比较刚性联轴器、无弹性元件的挠性联轴器和有弹性元件的挠性联轴器各有何优缺点?各适用于什么场合?

14-3 万向联轴器有何特点?双万向联轴器安装时应注意什么问题?

14-4 由交流电动机直接带动一台直流发电机。若已知所需最大功率为18~20 kW,转速为3000 r/min,外伸轴颈d?45 mm。试选择电动机与发电机之间的联轴器。 二、选择与填空题

14-5 弹性联轴器的弹性元件有定刚度与变刚度之分,非金属材料的弹性元件是_____________,其刚度多随载荷增大而__________。

14-6 可移式联轴器能补偿被联接两轴的偏移,这种偏移有四种,即________,__________,__________和__________。 14-7 在下述联接中,__________不能使用联轴器。

(1)同心轴联接;(2)平行轴联接;(3)轴与装在其上的空转的零件的联接; (4) 在一根轴上处于自由状态的零件的相互联接。 三、设计计算题

14-8 有一链式输送机用联轴器与电动机相联接。已知传递功率P=15kW,电动机转速n=1460r/min,电动机轴伸直径d=42mm。两轴同轴度好,输送机工作时起动频繁并有轻微冲击。试选择联轴器的类型和型号。

14-9 试选择一皮带运输机中减速器的输入轴和输出轴处的联轴器。与减速器输入轴相联的电动机型号为Y160L-6;减速器的输入轴直径d1=42mm,轴头长度E1=80mm;输出轴的直径d2=70mm,轴头长E2=105mm;与输出轴相联的工作机轴径d3=70mm,轴头长E3=105mm;减速器的实际输出功率P2=9kW,减速器的传动比i=13.5,减速器效率η=0.9,带载起动,载荷平稳。

14-10 某卷扬机的驱动电机型号为YBZS-4,额定功率P=5.5kW,转速n=1440r/min,电动机出轴直径dc=20mm,轴长Ec=50mm;减速器输入轴直径d=20mm,轴头长

E=36mm。工作类型JC=25%,载荷有中等冲击。在电动机前后分别装联轴器和制动器,试选择此联轴器和制动器。

第十五章 弹 簧

一、分析与思考题

15-1 试述弹簧中径D2和工作圈数n对弹簧强度、刚度的影响。

15-2 圆柱螺旋弹簧的主要参数有哪些?这些参数对弹簧的性能有什么影响?16-3 对弹簧材料的要求是什么?弹簧的常用材料有哪些? 15-4 在弹簧强度计算中为什么要引入补偿系数? 二、选择与填空题

15-5 按照所承受的载荷不同,弹簧可分为__________、____________、__________和__________四种;而按照形状不同,弹簧可分为_________、___________、___________、___________和_________。

15-6 在弹簧设计计算中,由强度条件确定弹簧的________,由变形条件确定弹簧的________。

15-7 其他条件相同时,弹簧指数(D2/d)越大,则弹簧越________。 (1)越软; (2)越硬;(3)软硬程度不变。

15-8 螺旋弹簧制造时的工艺过程包括:a)卷绕;b)镀层;c)热处理;d)工艺试验或强压处理;e)制作端部挂钩或加工端面支撑圈。上述各项工艺进行的顺序为________。 (1)a,b,c,d,e; (2) a,e,c,d,b; (3) a,c,e,b,d; (4) a,e,b,d,c. 三、设计计算题

15-9试设计一个在常温下工作的圆柱螺旋压缩弹簧,两端固定,使用条件一般。已知:最大工作载荷为230N,最小工作载荷为160N,工作行程为6mm,要求弹簧外径

D?18mm,工作介质为空气。

15-10 设计一具有初拉力的圆柱螺旋拉伸弹簧。已知:弹簧中径D2?10mm,弹簧外径

D?16mm。要求:当弹簧变形量为5mm时,拉力为150N;当变形量为12mm时,拉力

为300N。

15-11 一承受静载荷的圆柱螺旋拉伸弹簧,已知弹簧钢丝直径d=4mm,弹簧中径

D=20mm,有效圈数n=22圈,弹簧材料为C级碳素弹簧钢丝,无预应力,求弹簧允许的最大工作载荷Fmax和对应的变形量λmax。

15-12 要求一弹簧工作时能承受最大工作载荷F2?500N,最小工作载荷F1?200N,工作行程h?10mm,属Ⅱ类弹簧,一般工作环境,两端为固定支座,要求弹簧外径D?28mm。试设计此圆柱形压缩螺旋弹簧。

单元设计作业题及设计指导 作业一 螺纹联接设计

任务书

题目:1.普通螺栓联接

用M16六角头螺栓(GB/T 5782-2000)联接两块厚度各为25mm的钢板,采用弹簧垫圈(GB/T93-1987)防松。

2.铰制孔用螺栓联接

用M16六角头铰制孔用螺栓(GB/T27-1988)联接两块厚度各为25mm的钢板。

3.双头螺柱联接

用M16双头螺柱(GB/T898-1988)联接厚25mm的钢板和一个很厚的铸铁零件。

4.螺钉联接

用M16六角头螺栓(GB/T 5782-2000)联接厚25mm的铸铁凸缘和另一个很厚的铸铁零件,螺栓头与铸铁凸缘间加装平垫圈(GB/T 97.1-1985);

要求:

(1)按题中给出的条件查手册确定标准联接零件的尺寸;

(2)按1:1比例与制图规范画出上述各种螺纹联接结构图,图1为参考图。 图1

作业二 带传动和齿轮传动设计

一、任务书

题目:V带传动和齿轮传动的设计(图2)

1.原始数据

题 号

参 数 1 2 3 4

减速器输出轴转矩T/N·m 154 160 228 249

减速器输出轴转速n/(r/min) 155 150 104 96

注:载荷平稳,单向运转,工作年限5年,每年250个工作日,每日工作16小时。

2.工作量

(1)小带轮零件图一张或(和)大齿轮零件图一张;

(2)设计计算说明书一份,内容包括电动机的选择,传动参数的计算,V带传动的设计计算或(和)齿轮传动的设计计算。

二、设计指导

1---V带传动;2---减速器;3---输出轴;

4---电动机

图2 V带传动和齿轮传动简图

1.电动机的选择

电动机有各种类型,对于无特殊要求的机械装置,多选用Y系列三相异步电动机。Y系列三相异步电动机有四种常用的同步转速,即3000r/min、1500r/min、1000r/min、

750r/min。同一功率的电动机,转速高则重量轻,价格便宜,但传动装置的总传动比和总体尺寸将加大,一般多选用同步转速为1500r/min和1000r/min的电动机。

减速器的输出轴通过联轴器与工作机相联,因此工作机所需功率Pw(kW)(略去联轴器效率的影响)为

Pw=Tn/9550

式中:T--减速器输出轴的转矩,N·m;

n--减速器输出轴的转速,r/min。

电动机所需功率P0为

P0=Pw/η

式中:η--电动机至工作机之间的传动总效率。

对于本作业的两级传动,η=η1η2。其中η1为V带传动的效率(包括一对轴承效率在内),η2为齿轮传动的效率(包括一对轴承效率在内)。其数值可参看机械设计手册或教材。

由于电动机的额定功率Pm应等于或略大于电动机所需功率P0,因此选择电动机时通常取Pm=(1~1.3)P0。

2.各级传动比的分配

传动装置的总传动比为

i=nm/nw

式中:nm--电动机的满载转速,r/min;

nw--电动机的转速,即减速器输出轴转速,r/min。

本作业的传动装置为二级传动,总传动比i=i1i2。其中i1和i2分别为V带传动和齿轮传动的传动比。为了使传动装置尺寸较小,结构紧凑,应使i1

由于受到齿轮齿数、标准带轮直径等因素的影响,传动装置的实际传动比与所要求的传动比会略有差别。通常机器总传动比的误差应限制在±3%~±5%范围内。

3.传动参数的计算

机器传动装置的传动参数指的是各轴的转速、功率和转矩。对于本作业的二级传动系统,按电动机轴至工作机主轴的传动方向进行推算,各轴的转速为

n1 =nm/ i1

n2 =nm/( i1i2)

各轴的功率为

P1=Pwη1



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