机械设计试题

轴作业1.题目：已知一传动轴的材料为40Cr钢调质，传递功率P=12kW，转速n=80r/min。求：（1）按扭转强度计算轴的直径；（2）按扭转刚度计算轴的直径（设轴的允许扭转角[φ]≤0.5°/m)。2.题目：直径d=75mm的实心轴与外径d0=85mm的空心轴的扭转强度相等，设两轴材料相同，试求该空心轴的内径d1和减轻重量的百分比。3.题目：图示一台二级锥-柱齿轮减速器简图，输入轴由左端看为逆时针转动。已知Ft1=5000N，Fr1=1690N，Fa1=676N，dm1=120mm,dm2=300mm，Ft3=10000N，Fr3=3751N，Fa3=2493N，d3=150mm，l1=l3=60mm，l2=120mm，l4=l5=l6=100mm，试画出输入轴的计算简图，计算轴的支反力，画出轴的弯扭图4.题目：根据上题的已知条件，试画出中间轴的计算简图，计算轴的支反力，画出弯扭图，并将计算结果标在图中。5.题目：两级展开式斜齿圆柱齿轮减速器的中间轴的尺寸和结构如图。轴的材料为45钢，调质处理，轴单向运转，齿轮与轴均采用H7/k6配合，并采用圆头普通平键联接，轴肩处的圆角半径为r=1.5mm。若已知轴所受扭矩T=292N.m，轴的弯矩图如图所示。试按弯扭合成理论验算轴上截面Ⅰ和Ⅱ的强度6.题目：试指出图示小锥齿轮轴系中的错误结构，并画出正确的结构图。7.题目：试指出图示斜齿圆柱齿轮轴系中的错误结构，并画出正确结构图。螺纹联接作业1.题目：受轴向载荷的紧螺栓联接，被联接钢板间采用橡胶垫片。已知预紧力为1500N，当轴向工作载荷为1000N时，求螺栓所受的总拉力及被联接件之间的残余预紧力。2.题目：图示汽缸螺栓联接，汽缸内压力p在0-1.5MPa间变化，缸盖和缸体均为钢制，为保证气密性要求，试选择螺栓材料，并确定螺栓数目和尺寸。3.题目：图示两根梁用8个4.6级普通螺栓与两块钢盖板相联接，梁受到的拉力F=28kN，摩擦系数f=0.2，控制预紧力，试确定所需螺栓的直径。4.题目：图示YLD10凸缘联轴器，允许传递的最大转矩为630N·m，两半联轴器采用4个M12×60的铰制孔螺栓，性能等级为8.8级，联轴器材料为HT200，试校核联接强度。5.题目：铰制孔用螺栓组联接的三种方案如图所示，已知L=300mm，a=60mm，试求三个方案中，受力最大的螺栓所受的力各为多少？哪个方案较好？6.题目：图示底板螺栓组联接受外力Fe作用，外力Fe作用在包含x轴并垂直于底板结合面的平面内。试分析螺栓组受力情况，并判断哪个螺栓受载最大？保证联接安全的必要条件有哪些？7.题目：指出下列图中的错误结构，并画出正确的结构图。带传动作业1.题目：图示带式输送机装置。小带轮直径140mm，大带轮直径为400mm，鼓轮直径250mm，为提高生产率，在载荷不变条件下，提高带速度，设电机功率和减速器的强度足够，忽略中心距变化，下列哪种方案更为合理？1、大轮直径减小到280mm；2、小轮直径增大到200mm；3、鼓轮直径增大到350mm。提示(采用第(3)方案不合理,因为转速n不变,D增大,v加大,F不变,则工作转矩,V带承载能力不够。采用(1)(2)方案时,由于D不变,作用于带上有效圆周力F不变,故较方案(3)好。但在方案(2)中,由于小带轮直径加大,应力减小,提高了带的承载能力,方案(1)中小带轮直径较小,应力较大,故不如方案(2))2.题目：某车床电动机和主轴箱之间为窄V带传动，电动机转速n1=1440r/min，主轴箱负载为4.0kW,带轮基准直径分别为90mm、250mm,传动中心距a=527mm,预紧力按规定条件确定,每天工作16小时,试确定该传动所需窄V带的型号和根数。3.题目：现设计一带式输送机的传动部分，该传动部分由普通V带传动和齿轮传动组成。齿轮传动采用标准齿轮减速器。原动机为电动机，额定功率为11kW，转速n1=1460r/min，减速器输入轴转速为400r/min，允许传动比误差为±5%，该输送机每天工作16小时，试设计此普通V带传动。4.题目：图示为带传动的张紧方案，试指出不合理之处。提示(a)平带传动,张紧轮宜装于松边外侧靠近小轮,主要用以增大平带传动包角;b)V带传动,张紧轮不宜装在紧边,应装于松边内侧,使带只受单向弯曲,且靠近大轮,防止小带轮包角减小。)返回齿轮传动作业1.题目：在下列各齿轮受力图中标注各力的符号（齿轮1主动）。提示(各力符号应与教材一致，如Ft1，Ft2等。)2.题目：两级展开式齿轮减速器如图所示。已知主动轮1为左旋，转向n1如图所示，为使中间轴上两齿轮所受轴向力互相抵消一部分，试在图中标出各齿轮的螺旋线方向，并在各齿轮分离体的啮合点处标出齿轮的轴向力Fa、径向力Fr和圆周力Ft的方向。提示(先根据已知条件确定Fa2方向，由题意Fa3方向与Fa2方向相反条件，标出Fa3方向，再确定齿轮3的螺旋线方向。)3.题目：图示定轴轮系，已知z1=z3=25，z2=20，齿轮1的转速为450r/min，工作寿命为Lh=2000h。齿轮1为主动且转向不变，试问：(1)齿轮2在工作过程中轮齿的接触应力和弯曲应力的循环特性系数r各为多少？(2)齿轮2的接触应力和弯曲应力的循环次数N2各为多少？提示(a)齿轮的工作应力循环次数N=60njLh,j为齿轮每转一转时,同一齿侧面啮合次数;b)分析齿轮2轮齿弯曲应力的循环特性系数时,注意在每转一转时，同一齿侧面齿根是否发生受拉与受压的交替现象。)4.题目：设计铣床中的一对直齿圆柱齿轮传动，已知功率P1=7.5kW,小齿轮主动,转速n1=1450r/min,齿数z1=26,z2=54,双向传动,工作寿命Lh=12000h。小齿轮对轴承非对称布置,轴的刚性较大,工作中受轻微冲击,7级制造精度。5.题目：设计一斜齿圆柱齿轮传动，已知功率P1=40kW，转速n1=2800r/min，传动比为3.2,工作寿命Lh=1000h,小齿轮作悬臂布置,工作情况系数为1.25。6.题目：设计由电动机驱动的闭式圆锥齿轮传动。已知功率P1=9.2kW,转速n1=970r/min,传动比为3,小齿轮悬臂布置,单向转动,载荷平稳,每日工作8小时,工作寿命为5年(每年250个工作日)。联轴器和离合器作业1.题目：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与型号。2.题目：一机床主传动换向机构中采用多盘摩擦离合器。已知外摩擦盘5片，内摩擦盘4片，摩擦盘结合面内径D1=60mm，外径D2=110mm，传递功率P=4.4kW，转速n=1214r/min，摩擦盘材料为淬火钢，在油中工作，每小时结合约120次。试求此离合器所需的轴向总压力F，并验算此离合器。滑动轴承作业1.题目：有一不完全液体润滑径向滑动轴承，轴颈直径d=200mm，轴承宽度B=250mm，轴承材料选用ZCuAl10Fe3，当轴的转速为60r/min、100r/min、500r/min时，轴承允许的最大径向载荷各为多少？2.题目：一液体动力润滑径向滑动轴承，承受径向载荷F=70kN，转速n1=1500r/min，轴颈直径d=200mm，宽径比B/d=0.8，相对间隙ψ=0.0015，包角α=180°，采用32号全损耗系统用油（无压供油），假设轴承中平均温度为50℃，油的粘度η=0.018Pa.s，求最小油膜厚度。3.题目：某汽轮机用动力润滑径向滑动轴承，轴承直径d=80mm，转速n=1000r/min，轴上的径向载荷F=10kN，载荷平稳，试确定轴瓦材料、轴承宽度B、润滑油牌号、流量、最小油膜厚度、轴与孔的配合公差及表面粗糙度，并进行轴承热平衡计算。轴毂联接作业1.题目：图示减速器的低速轴与凸缘联轴器及圆柱齿轮之间分别采用键联接。已知轴传递的转矩为1000N.m，齿轮的材料为锻钢，凸缘联轴器材料为HT200，工作时有轻微冲击，联接处轴及轮毂尺寸如图示。试选择键的类型和尺寸，并校核联接的强度。2.题目：轴与轮毂分别采用B型普通平键联接和中系列矩形花键联接。已知轴的直径（花键的大径）d=102mm，轮毂宽L=150mm，轴与轮毂的材料均为碳钢，取许用挤压应力为100MPa，试计算两种联接各允许传递的转矩。3.题目：试指出下列图中的错误结构，并画出正确的结构图。链传动作业1.题目：滚子链传动传递的功率P=8.5kW，工况系数KA=1.2，主动链轮转速n1=960r/min，齿数z1=21，从动链轮转速n2=330r/min，中心距a≤600mm，链节距p=12.7mm，试计算需要几排链。2.题目：单排滚子链传动，主动链轮转速n1=600r/min，齿数z1=21，从动链轮齿数z2=105，中心距a=910mm，该链的节距p=25.4mm，工况系数KA=1.2，试求链传动所允许传递的功率P。3.题目：设计一输送装置用的链传动。已知传递的功率P=16.8kW，主动轮转速n1=960r/min，传动比i=3.5，原动机为电动机，工作载荷冲击较大，中心距a≤800mm，水平布置。滚动轴承作业1.题目：如图所示，轴上装有一斜圆柱齿轮，轴支承在一对正安装的7209AC轴承上。齿轮轮齿上受到圆周力Fte=8100N，径向力Fre=3052N，轴向力Fae=2170N，转速300r/min，载荷系数fp=1.2，试计算两个轴承的基本额定寿命。（想一想：轴承反安装时有何变化？）2.题目：一根装有小圆锥齿轮的轴拟用图示的支承方案，两支承点均选用轻系列的圆锥滚子轴承。圆锥齿轮传递的功率P=4.5kW(平稳),转速n=500r/min,平均分度圆半径rm=100mm,分锥角δ=16°,轴颈直径可在28-38内选择。其它尺寸如图。若希望轴承的基本额定寿命能超过60000h，试选择合适的轴承3.题目：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1000000转,其可靠度约为多少?4.题目：按要求在给出的结构图中填画合适的轴承(图中箭头示意载荷方向)。