机械设计课程思考题和习题(适用教材:李建功主编《机械设计》(第四版))

F0=F??CbCb/CmFmax?F??Fmax

Cb?CmCb/Cm?11515 =3000??1?3200?3533.3(N)

(4)许用应力[?]=

?sS?480?320(MPa) 1.5(5)螺栓的工作应力

??

1.3?4F0?d12=

1.3?4?3533.3?57.3(MPa)≤[?]=320(MPa)

??10.1062故,选M12的螺栓是安全的。

第五章 键、花键、销和形面联接

思 考 题

5-1 键联接的功用是什么?

5-2 松键联接和紧键联接在工作原理上有什么不同?比较它们的特点和各自的适用场合。 5-3 A、B、C型三种普通平键在轴上的键槽怎样加工?它们的应用情况如何? 5-4 同样用于动联接的导向平键和滑键有什么区别? 5-5 半圆键联接有何特点?

5-6 根据什么选择平键的截面尺寸和长度? 5-7 平键联接的主要失效形式是什么?

5-8 为什么双键联接的强度计算只能按1.5个键计算? 5-9 花键联接有哪些特点?

5-10 矩形花键的定心方式为什么优选小径定心?

5-11 渐开线花键与矩形花键比较有何优点?其中45°压力角渐开线花键主要用于什么场合? 5-12 花键联接的主要失效形式有哪些? 5-13 销联接有哪些主要用途?

习 题

5-1 有一直径d=80mm的轴端,安装一钢制直齿圆柱齿轮(图5-21),轮毂宽度L′=1.5d,工作时有轻微冲击。试确定平键联接的尺寸,并计算其允许传递的最大转距。

题5-2

5-2 图5-22所示为减速器的低速轴。轴端装有凸缘联轴器,两轴承之间装有圆柱齿轮,它们分别用键与轴相联。已知传递的转矩T=1000N·m,轴的材料为45钢,齿轮的材料为锻钢,联轴器的材料为灰铸铁,工作时有轻微冲击。试选择两处键的类型和尺寸,并校核键联接强度。

5-3 图5-23所示为变速箱中的双联滑移齿轮,传递的额定功率P=4kW,转速n=250r/min。齿轮在空载下移动,工作情况良好。试选择花键的类型和尺寸,并校核其花键联接强度。

题5-3

第六章 过盈联接、弹性环联接及铆、焊、粘接

思 考 题

6-1 过盈联接是怎样承受并传递外载荷的?其有何特点?主要应用于什么场合? 6-2 过盈联接有哪几种装配方法?每种装配方法有何优缺点?

6-3 在圆柱面过盈联接的设计中,需解决的两个主要问题是什么?如何确定联接所需的最小过盈 量?如何选择配合公差?如何计算被联接件的强度?

6-4 弹性环联接是如何实现的?有何特点?

6-5 铆接、焊接和粘接各自有哪些特点?各自适用于什么场合? 6-6 铆缝和焊缝各自有哪几种结构形式?

习 题

6-1 一齿轮套装在轴上,齿轮和轴的材料均为45钢,其σs=360MPa,尺寸如图6-15所示,采用H7/p6配合,孔与轴配合面的粗造度均为Rz = 3.2μm,采用压入法装配。试:1)计算配合面间可能产生的最大压强;2)计算装配所需的最大压入力;3)校核两个零件的强度。

习题

6-2 如图6-16所示的组合式蜗轮, 轮芯和齿圈采用过盈联接。 轮芯材料为HT200,其σb=

170MPa,齿圈材料为锡青铜CuSnP1,其σs=200MPa,轮芯配合面的粗糙度Rz1=6.3μm,齿圈配合面

的粗糙度Rz2=10μm,采用胀缩法装配,传递的最大转矩T=4000N?m。试设计该过盈联接。

第七章 带 传 动

思 考 题

7-1 带传动的工作原理是什么?有哪些特点?

7-2 说明带传动中紧边拉力F1、松边拉力F2、有效拉力F以及初拉力F0之间的关系。 7-3 带传动工作中发生弹性滑动的机理是什么?对传动有什么影响? 7-4 打滑是怎样产生的?打滑的利弊是什么? 7-5 试分析带传动工作时带中的应力情况。 7-6 带传动设计的主要依据和设计准则是什么?

习题

7-7 多根V带传动中,一根带失效,为什么要同时更换所有的V带? 7-8 普通V带与V带轮轮槽楔角是否相同?为什么? 7-9 为什么带传动的中心距一般设计成可调节的? 7-10 带传动在使用中应注意哪些问题?

习 题

7-1 已知一带传动,传递功率P = 10 kW,带速v?12.5m/s,现测得初拉力F0?700 N。试求紧边拉力F1和松边拉力F2。

7-2 试设计某鼓风机用的普通V带传动。已知传递功率P = 7.5 kW,小带轮转速n1

=1460 r/min,鼓风机主轴转速n2=700 r/min,每天工作16 h,由Y系列三相异步电动机驱动。要求传动中心距a≤800 mm 。

7-3 试设计一牛头刨床中的普通V带传动。已知传递功率P = 4 kW,小带轮转速n1

=1440 r/min,要求传动比i?3.5,每天工作16h,由Y系列三相异步电动机驱动。由于结构限制,要求大带轮基准直径dd2不超过450 mm。

7-4 试设计某旋转式水泵用的普通V带传动。已知采用Y系列三相异步电动机驱动,电动机额定功率P = 11 kW,电动机转速n1 =1460 r/min,水泵轴转速n2=400 r/min,中心距约为1500 mm,每天工作24 h。

第八章 齿轮传动

思 考 题

8-1 齿轮传动与其他机械传动相比有何特点?

8-2 齿轮传动常见的失效形式有哪些?各种失效形式常在何种情况下发生? 8-3 一般的闭式齿轮传动和开式齿轮传动的主要失效形式各是什么? 8-4 闭式软齿面、闭式硬齿面齿轮传动及开式齿轮传动的设计准则有何不同?

8-5 常用的齿轮材料有哪些?它们的应用场合如何?钢制齿轮常用的热处理方法有哪些?它们各在何种情况下采用?

8-6 在设计软齿面齿轮传动时,为什么常使小齿轮的齿面硬度比大齿轮高30~50HBS?

8-7 载荷系数中的KA、Kv、Kβ、Kα各考虑的是什么因素对齿轮所受载荷的影响?它们各自与哪些因素有关?

8-8 对于齿轮相对两支承非对称布置的圆柱齿轮传动,从减小齿向载荷分布不均的角度考虑,齿轮应布置在什么位置比较合理?

8-9 将齿轮轮齿制成鼓形齿的目的是什么?对轮齿进行齿顶修形的目的是什么?

8-10 在计算圆柱齿轮的齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度时,分别应该注意哪些问题? 8-11 影响齿轮传动齿面接触疲劳强度的主要因素有哪些?影响齿根弯曲疲劳强度的因素有哪些? 8-12 一对圆柱齿轮传动,两齿轮的齿面接触应力是否相等? 齿根弯曲应力又如何? 8-13 在圆柱齿轮传动设计中,应如何选择小齿轮的齿数?如何设计两轮的齿宽? 8-14 如何确定齿轮传动的润滑方法?如何确定齿轮传动的效率? 8-15 齿轮主要有哪几种结构形式?设计中如何选择?

8-16 在两级圆柱齿轮传动中,如其中有一级为斜齿圆柱齿轮传动,它一般是安排在高速级还是低速级?为什么?在布置锥齿轮-圆柱齿轮减速器的方案时,锥齿轮传动是布置在高速级还是低速级?为什么?

习 题

8-1 有一直齿圆柱齿轮传动,原设计传递功率为P,主动轴转速为n1。若其它条件不变,当主动轴转速提高一倍,即n1'?2n1时,在保证轮齿工作应力不变的前提下,该齿轮传动能传递的功率P'应为多少?

8-2 在图8-43所示的二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器中,已知:动力从Ⅰ轴输入,Ⅲ轴输出,其转动方向如图所示,齿轮4的轮齿旋向为右旋。试解答:

(1) 标出输入轴Ⅰ和中间轴Ⅱ的转向;

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