2010机械设计总复习

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1、pD例1:图示气缸盖用6个普通螺栓连接, 已知气缸压力p=2MPa，D=80mm,取 试求: 1、求螺栓所受的总拉力F22、求螺栓小径 解：1、求工作拉力F2、求总拉力3、求螺栓小径例题:一支架与基座用 6个普通螺栓连接,受 载如图所示。已知： FQ=5400N，FR=5000N, 支架与基座接合面的 摩擦系数f=0.2,防滑 系数Ks=1.2,螺栓的相 对刚度试求: 1、螺栓的受 力分析计算； 2、螺 栓的总拉力F2。 OFQFRo 解：1、螺栓受力分析 在轴向载荷FQ的作用下，各螺栓受到 的轴向工作载荷F F=FQ/z=5400/6=900N=Fmax 在横向载荷FR作用下，两被连接件不发

2、 生相对滑动所需预紧力F0 ： 根据结合面不滑移条件： fzF1KsFR 由公式5-31得：OFQFROFQFR由公式5-32得：2、螺栓的总拉力F2。例题：一轴上装有两个园锥滚子轴承30208支承，如 图所示，轴转速n=2000r/min，轴上作用力 Fre=1200N，Fae=800N，动载荷系数fp = 1.3，温度 系数fT=1.0。 试分析：（1）哪个轴承是危险轴承？ （2）危险轴承的当量动载荷P=？ （3）若轴承预期寿命L10h=10000h,轴承寿命是否满 足要求？ （已知：30208轴承参数：基本额定动载荷C=34KN， 派生轴向力：Fd = 0.313Fr，e=0.38, 当

3、Fa/Fre时，X0.4，Y2.1； 当Fa/Fre时, X1，Y0）解 （1）求支反力 ：100500FR FA12由上知轴有向右移动的趋势，所以轴承2“ 压紧”，轴承1“放松”。（2）试求两个轴承的当量动载荷P：Fd1Fd2100500FR FA12Fr1Fr2100500FR FA12Fr1Fr2 Fd1Fd2 按轴承2计算寿命 （3）计算轴承寿命Lh（L10h）：轴承2是危险轴承危险轴承2的当量动载荷：P2=3539.27N所以轴承寿命满足要求。例题：一轴两端各有一个园锥滚子轴承支承 ，受力情况如图所示，载荷系数fp = 1.3 ，常温工作。试求： （1）两支点反力； （2）两个轴承的

4、当量动载荷P。 （已知：轴承内部轴向力：Fd = Fr/2Y， Y = 1.6）eFa/FreFa/FreXYXY0.38100.41.6250250Fre=1200NFae=400N10021解 （1）求支反力 ：由上知轴有向右移动的趋势，所以轴承2“ 压紧”，轴承1“放松”。（2）试求两个轴承的当量动载荷P：250250Fre=1200 NFae=400N10021图示为两个同型号的单列圆锥滚子轴承支承的轴，轴 的转速为n1430r/min，根据外载荷情况，已算出轴 承1、2的径向支反力为Fr15000N，Fr24000N。轴 上两零件所受的轴向力如图示。试计算轴承的工作寿 命为多少小时？

5、 注；1. 派生轴向力FdFr/2Y，载荷系数fp1;2. 该轴承基本额定动载荷C64800N，e0.29；当Fa/Fre时，X0.4，Y2.1；当Fa/Fre时, X1，Y0 解：轴有向右移动的趋势，故轴承1被压紧， 轴承2被放松。 按轴承1计算寿命例题1：例题1答案：例题2：例题2答案：例题3：例题4：例5：齿轮用油润滑，轴承采用脂润滑。按序 号说明错误原因，并将图中的错误结构改正 例题5答案： 转动件与静止件接触：图中标号 为1、2、14处； 轴上零件未定位和固定：图中标 号为3、4、5、6处； 工艺不合理： 加工：精加工面过长且装拆轴承不便 （图中标号为7处）；联轴器未打通（ 图中标号

6、为8处）；箱体加工面与非加 工面没分开（图中标号为9、12处）。例题5答案： 安装：轴肩过高无法拆卸轴承（图中 标号为10、13处）；键过长套筒无法 装入（图中标号为11处）。 调整：无垫片，无法调整轴承游隙（ 图中标号为9、12处）。 润滑与密封：齿轮油润滑、轴承 脂润滑无挡油圈，外伸轴端无密封（ 图中标号为1、14处）。例题5答案： 图示蜗杆-圆锥齿轮传动。已知蜗杆1主动， 大锥齿轮4的转向如图示。试求： （1）为使轴轴向力小，定出蜗轮齿旋向和 蜗杆螺旋线方向； （2）画出各轴转向； （3）画出轴上两轮各分力的方向。 图示蜗杆与斜齿轮组合轮系。已知斜齿轮4的旋 向与转向如图所示。蜗杆为单线

7、，d1=20mm， d2=280mm，z2=60，斜齿轮3的分度圆直径d3=300mm ，中间轴的扭矩T2=i12T1。 试求：（1）为使中间轴轴向力相反（小），试 确定蜗轮旋向、蜗杆转向及齿轮3的旋向。 （2）标出各轮受力方向。12 34例题1234旋右结论:为使轴轴向 力小, 轴上两齿 轮同旋向。 基础知识 ： 第一篇 1机器有哪些基本组成部分？ 答：原动机部分，传动部分，执行部分。 2机械零件的主要失效形式有哪些？针对这些 失效形式有哪些相应的设计计算准则？ 答（1）整体断裂，过大的残余变形，过大的弹 性变形，表面破坏（磨损、胶合、点蚀、腐蚀 ），破坏正常工作条件引起的失效。 （2）强度

8、准则，刚度准则，寿命准则，振动稳 定性准则，可靠性准则。 3常见的摩擦类型哪几种？ 答：干摩擦，边界摩擦，流体摩擦，混合摩擦 。 第二篇 1螺纹连接有哪些基本类型？双头螺柱 连接和螺钉连接各使用于什么场合？ 答：螺栓连接，双头螺柱连接，螺钉连接 ，紧定螺钉连接。 双头螺柱连接用于结构上不能采用螺栓连 接，如被连接件之一太厚不宜制成通孔， 被连接件材料较软，且需要经常装拆的场 合。 螺钉连接用于不需要经常拆装的场合。 2举例说明五种螺栓连接的防松方法 ， 并简要阐述基本原理。 答：弹性垫圈、对顶螺母，利用摩擦防松。 槽形螺母和开口销、圆螺母和止动垫片， 利用机械结构防松。冲点、涂胶，破坏螺 纹副

9、关系的防松。 3螺纹的主要参数有哪几种？ 答：1）大径d：公称直径。 2）小径d1：强度计算中危险截面的计算直接 。 3）中径d2：确定几何参数、配合性质，计算 螺纹摩擦力矩的直径。4改善螺栓螺纹牙之间载荷分布不均匀现象有 哪些措施？ 答：悬置螺母，环槽螺母，内斜螺母，钢丝螺套 5平键连接的工作原理是什么？工作面是哪个 面？主要失效形式有哪些？平键的（主要尺寸 ）剖面尺寸bh和键长L是如何确定的？ 答：平键工作原理：靠挤压和剪切来传递外扭矩 。工作面：两侧面。 失效形式：静连接：压溃。动连接：过度磨损。 根据轴径d查标准，确定bh。键的长度L应略 短于轮毂宽度。 第三篇 一、带传动 1画出带工

10、作时的应力分布图（注明各应力名称 ），并指出最大应力？最大应力发生在何处？ 答：带中的最大应力发生在带的紧边开始绕上小 带轮处，此时最大应力为：2带传动中为什么会产生弹性滑动？能否避 免？何时才会发生打滑现象？能否避免？ 答：因为带是弹性体，且带轮两边有拉力差， 所以带传动中会产生弹性滑动，是带传动的 固有特性，不能避免；当传递的载荷过载时 ，会发生打滑现象，可以避免。 3常见的带传动张紧装置有哪些？其中一般 装置的张紧轮应布置在什么位置？ 答：常见的带传动张紧装置有：定期张紧装置 ，自动张紧装置，张紧轮张紧装置。张紧轮 应布置在靠近大带轮的松边内侧位置。4带传动最大有效圆周力的影响因素有哪些

11、 ？如何影响？为什么小带轮包角不能过小 ？增大包角的措施有哪些？ 答：影响因素有：初拉力F0，包角，摩擦系 数f。初拉力F0、包角和摩擦系数f越大，最 大有效圆周力（即传递的功率）越大。包角过小时，会降低传递的功率。增大的措施有：增大中心距；可能时减小 传动比；紧边在下，松边在上；加张紧轮。二、齿轮传动 1齿轮传动的主要失效形式有哪些? 设计准 则的具体内容是什么？ 答：齿轮轮齿的失效形式有轮齿折断，齿面磨 损、齿面点蚀、齿面胶合、齿面塑性变形。 设计准则是根据失效形式确定的。 开式齿轮传动：根据齿根弯曲疲劳强度设计， 用适当增大模数考虑磨损的影响。 闭式软齿面（350HBS）齿轮传动 根据齿

12、面接触疲劳强度设计，校核齿根弯曲疲 劳强度； 闭式硬齿面（350HBS）齿轮传动：根据齿根 弯曲疲劳强度设计，校核齿面接触疲劳强度。2齿轮传动中为什么两齿面要有一定的硬度差? 答：为了使大、小齿轮的寿命接近，应使小齿轮的 齿面硬度比大齿轮的高出30-50HBS。 3.外啮合斜齿轮正确啮合条件是什么？ 答：除了模数及压力角分别相等外，它们的螺旋角 应大小相等，旋向相反。 4.掌握齿轮传动的受力分析 三、蜗杆传动 1.掌握蜗杆传动的受力分析 2.蜗杆传动的正确啮合条件是什么？ 答：蜗杆的轴面模数、压力角与蜗轮的端面模数、 压力角相等，蜗杆导程角和蜗轮的螺旋角应大小 相等，旋向相同。少， 角小，效率

13、低，但可以有自锁性 ； 多， 角大，效率高，但加工困难。自锁条件：蜗杆头数 主要考虑传动比、效率及制造工艺三方面 易实现大传动比 3.蜗杆头数Z1、蜗杆传动的传动比i和齿数比u ？传动比 如 i 1, u = i ; 如 i 1, u = 1/ i齿数比u齿数比u =4.蜗杆传动的自锁条件是什么？ 答：当蜗杆的导程角小于啮合面的当 量摩擦角时，蜗杆传动便具有自锁性。自锁条件：第四篇 一、滑动轴承 1.滑动轴承的失效形式是什么？ 答：磨粒磨损、刮伤、咬粘（胶合）、疲劳 剥落、腐蚀。 2.滑动轴承的常用材料有哪些？ 答：常用材料有：1）金属材料，如：轴承 合金，铜合金，铝基轴承合金，铸铁等。2 ）

14、多孔质金属材料（含油轴承）。3）非金 属材料 ，如：工程塑料、尼龙、炭-石墨 。 3.径向滑动轴承的主要结构形式有哪些？ 答：整体式、对开式（剖分式）。 二、滚动轴承 需要掌握滚动轴承寿命计算，布置，内外 圈紧固的方法，游隙的调整方法。 三、联轴器和离合器 作用：连接两轴并传递运动和转矩。 联轴器可分为两大类： 刚性联轴器严格对中，无补偿相对位移能力；如凸缘式联轴器。 挠性联轴器有补偿能力。如弹性套柱 销 联轴器 。四、轴 1.轴按承载情况可分哪几类？ 答：可分三类： 转轴：同时承受弯矩和扭矩 。 心轴：只承受弯矩，不承受扭 矩。 传动轴：主要承受扭矩，不受 弯矩或弯矩很小 。 2.轴上零件的轴向、周向定位方法有哪些？ 答：轴向： 1）轴肩（轴环）。最常用，轴向传力大。 2）套筒。轴上相邻零件定位，套筒不宜过长 。 3）轴用圆螺母。轴向传力大，简单，但螺纹 有应力集中。 4）轴端挡圈。轴端零件定位，应用较广。 5）弹性挡圈。定位方便，有应力集中，适于 轻载。 6）轴承端盖。用于轴承外圈定位。 7）锁紧挡圈、紧定螺钉、销：结构简单，但 承载能力低（轻载），可同时周向定位。 周向： 1）键。常用。 2）花键。承载大，定位精度高， 适于动连接。 3）紧定螺钉、销。可同时轴向定 位，传力不大处。 3.轴的结构改错。