山东理工大学机械设计习题.docx
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山东理工大学机械设计习题
第6章：
三、作业与练习
1、图所示螺栓连接中采用2个M20的螺栓，其许用拉应力为[]=160MPa，被联接件结合
面的摩擦系数=0.2，若考虑摩擦传力的可靠系数kf=1.2，试计算该连接允许传递的静载
题1图
2、题2图所示，凸缘联轴器由HT200制成，用8个受拉螺栓联接，螺栓中心圆直径D=
220mm，联轴器传递的转矩T=5000N.m,摩擦系数=0.15，可靠性系数kf=1.2,试确定螺栓直径。
4、题4图所示的气缸盖连接中，已知：
气缸中的压力在0到1.5MPa间变化，气缸内径
D=250mm,螺栓分布圆直径D0=346mm,凸缘与垫片厚度之和为50mm。
为保证气密性要求，螺栓间距不得大于120mm。
试选择螺栓材料，并确定螺栓数目和尺寸。
题5图
第7章三、作业与练习
1、题1图所示为在直径d=80mm的轴端安装一钢制直齿圆柱齿轮，轮毂长L=1.5d,工作时有轻微冲击。
试确定平键联接尺寸，并计算其能传递的最大转矩。
题1图
第11章带传动三、作业与练习
1、已知某单根普通V带能传递的最大功率P=4.7kW,主动轮直径Di=100mm,主动轮转速
ni=1800r/min,小带轮包角=135°，带与带轮间的当量摩擦系数v0.25。
求带的紧边拉力F1、松边拉力及有效拉力F（忽略离心拉力）
2、V带传动传递的功率P7.5kW，带的速度v10m/s，紧边拉力是松边拉力的5倍,
即F15F2。
求紧边拉力F1及有效拉力F。
3、题3图所示为电动绳索牵引机的传动系统简图。
试设计电动机（Y系列三相异步电动机）
与齿轮传动之间的V带传动。
已知：
电动机功率P=5.5kW，带传动的传动比i=3,电动机
第7章齿轮传动（书12）
三、作业与练习
6、题6图所示为两级斜齿圆柱齿轮减速器。
已知：
齿轮2的齿数Z2=51，法向模数mn=3，高速级齿轮的螺旋角卩1=15°10'28?
齿轮3的齿数Z3=17，法向模数mn=5,?
轴转向如图。
问：
（1）、低速级斜齿轮的螺旋线方向应如何选择才能使中间轴n上两齿轮所受的轴向力相反？
（2）、在图上标出斜齿轮2、3的受力方向。
（所有分力）
（2）、低速级小齿轮的螺旋角卩2应取多大值，才能使n轴上的轴向力相互抵消？
（斜齿轮轴向力公式：
Fa=Fttg卩）
7、题7图所示，一对直齿圆锥齿轮传动，已知：
m=3mm,Z1=24,Z2=48,b=25mm，小锥齿轮传递功率R=2KW,n1=160r/min。
试求：
齿轮啮合点处作用力的大小和方向（各用三个分
力表示）。
&直齿圆柱齿轮传动的强度计算中，若齿面接触疲劳强度不足，应如何调整参数？
若轮齿
弯曲疲劳强度不足，应如何调整参数？
若两种强度都不足，应采取哪些措施？
9、有一非标准单级斜齿圆柱齿轮减速器，电机驱动，可靠性要求一般。
已知：
mn=5mm,
Z1=23,Z2=92,卩=10°4'19?
b=93mm，小齿轮为45钢调质250HB，大齿轮为ZG5,正火200HB,精度选8级，n1=520r/min，载荷有不大的冲击，单向传动，一班制工作，要求使用寿命为15年，试确定该齿轮传动能传递的最大功率。
10、设计某专用机床主轴箱中的一对直齿圆柱齿轮传动。
已知：
功率P=6KW小齿轮转速n1=1350r/min，大齿轮转速n2=450r/min，齿轮相对于轴承为非对称安装：
每天两班制，寿
命6年。
第8章蜗杆传动（书13）
17、题17图所示的ZA型蜗杆传动装置中，蜗轮为主动件，蜗杆输出功率P=0.1KW，蜗轮
转速n2=50r/min，蜗杆头数zi=2,蜗轮齿数z2=47,模数m=1.6mm,蜗杆分度圆直径d2=20mm,当量摩擦系数口v=0.07.要求计算：
（1）、蜗杆导程角，当量摩擦角，此蜗杆传动能否自锁?
（2）、蜗杆转向（标在图上）.
（3）、蜗轮受力的大小，方向（标在图上）
（4）、传动效率，蜗轮输入功率.
18、题18图所示，为一提升机构的传动示意图，重物G悬挂在钢丝绳上，钢丝绳绕在直径
D=200mm的卷筒上，卷筒与蜗轮联接为一体，转动手柄可以提升重物G,G=20KN,斜齿圆
柱齿轮的齿数Z1=20,Z2=6O,mn=3，蜗杆头数z3=1，蜗轮齿数z4=60，蜗轮分度圆直径d4=240mm,蜗杆传动压力角a=20°,不变位，系统总效率n=0.35，蜗杆传动的效率n1
=0.4。
求：
（1）、匀速提升重物时，加在手柄上的圆周力至少需多大？
手柄转向如何?
（2）
、若蜗杆传动的当量摩擦系数口v=0.118，蜗杆直径系数q=12.5，试判断蜗杆传动能否自锁。
为什么？
（3）、若要求轴H上的轴向力较小，斜齿圆柱齿
轮2的螺旋线的旋向如何取？
（4）、在图上标出斜齿圆柱齿轮1、2，蜗杆3、蜗轮4上所有力的方向。
（5）、求出蜗杆3、蜗轮4上所有力的大小。
（6）
、若要求轴n上的轴向力等于零，求斜齿圆柱齿轮1、2的螺旋角的大小.
第9链传动（书14）
三、作业与练习
1、已知一套筒滚子链传动，链节距p19.05mm，主动链轮齿数z115，链轮转速
n1500r/min，从动链轮齿数z225，中心距a650mm。
试求：
（1）链速v（即链的平均速度）；
（2）链速的波动值Vmax和Vmin。
2、一套筒滚子链传动，已知：
链节距p15.875mm，小链轮齿数z118，大链轮齿数z260，中心距a730mm，小链轮转速n1730r/min，载荷平稳。
试计算：
（1）链节数；
（2）链所能传动的最大功率；（3）链的工作拉力。
3、单排套筒滚子链传动传递的功率P0.6kW，链节距p12.70mm，主动链轮转速n1145r/min，主动链轮齿数z119，中心距a700mm，传动水平布置，冲击载荷。
核验此链传动的静强度。
4、单排套筒滚子链传动，已知：
主动链轮转速n1850r/min，齿数z118，从动链轮齿数z290，链长Lp124节，该链的破坏载荷FQ55kW，工作情况系数取KA1.2。
求链能传递的功率P。
5、套筒滚子链传动采用三排链，链节距p15.875mm，主动链轮齿数z121，转速n1960r/min，工作情况系数取KA1.4，传动比i3，中心距a40p，求链能传递的总功率P。
6、一滚子链传动装置，已知：
主动链齿数Zi=23,传动比i=3.75，链节距p=12.7mm,主动链轮转速n1=1400r/min。
试求：
（1）、链的平均速度V；
（2）、瞬时速度波动值；
（3）、两链轮的节圆直径。
7、设计一带式运输机的滚子链传动。
已知传递功率p7.5kW,主动链轮转速
n1960r/min,轴径d38mm,从动链轮转速n2330r/min。
电动机驱动,载荷平稳,一班制工作。
按规定条件润滑,水平布置。
第10章轴（书16）
三、作业与练习
1、已知一传动轴,传递功率37kW,转速n900r/min,如果轴上的扭切应力不许超过40MPa，试求该轴的直径。
2、已知一单级直齿圆柱齿轮减速器,用电动机直接拖动,电动机功率P22kW,转速
n11470r/min，齿轮模数m4mm，齿数z118,z282。
若支承间的跨距I180mm（齿轮
位于跨距中央），效率n=0.97，轴的材料用45钢调质，试计算输出轴危险截面的直径。
6、题6图所示为一混砂机传动机构，其V型带传动水平布置，压轴力Q=3000N,减速器输入轴所传的转矩T=510N.m，其
上小齿轮分度圆直径di132.992mm,
0'"
i'121038,bi120mm,轴的材料为45号钢，其支承跨距如图所示。
试按弯扭
合成强度计算轴的直径（初选7300C型滚
动轴承）。
画出轴的工作图，并按安全系
数校核轴的疲劳强度。
第11章滑动轴承（书17）
三、作业与练习题
1、设计一液体摩擦径向滑动轴承，工作情况稳定，采用剖分式轴承。
已知轴承载荷Fr=32500N,轴径直径d=152mm,轴的转速n=1000r/min。
2、有一混合摩擦向心滑动轴承，轴径直径d=60mm,轴承宽度B=60mm,轴瓦材料为
ZCuA10Fe3，试求：
（1）当载荷F=36000N时，转速n=150r/min时，校核轴承是否满足非液体润滑轴承的使用条件；
（2）当载荷F=36000N时，轴的允许转速n;
（3）当轴的转速n=900r/min时的允许载荷F;
（4）轴的允许最大转速nmax。
第12章滚动轴承（书18）
三、计算题
1、一轴上装有一对6313型深沟球轴承支承，轴承所受负荷Fr1=5500N,Fa1=3000N,
Fr2=6500N,Fa2=0,其转速n=1250r/min,运转时有轻微冲击，预期寿命5》5000h.。
试分析该轴承是否合适？
2、题2图所示是为某轴由一对30307型轴承支承，轴承所受的径向负荷Fr1=7000N,
Fr2=4000N,轴上作用的轴向负荷Fa=1000N。
试求各轴承的附加轴向力Fs及轴向负荷Fa。
（Fs=Fr/（2Y）,Y=1.9）
3、试计算题3图所示轴承（两端单向固定）的径向负荷Fr、轴向负荷Fa及当量动负荷P。
图示两种情况下，左、右两轴承哪个寿命低？
（图中（a）、（b）分别对应题中
（1）、
（2））。
已知：
轴上负荷Fr=3200N,Fa=600N,fd=1.2。
（1）一对7205AC型角接触球轴承（正安装）；
（2）一对7205AC型角接触球轴承（反安装）；
由I
F^R_1
单］舟
1
Ffr1
0丄
一一串
凹一
题3图
4、题4图所示某轴选用两个6205型号的深沟球轴承。
已知轴承受的径向负荷Fri=3000N，
F*4000N，轴上零件的轴向载荷Fa=1500N，轴的转速n=100r/min，由手册查的此轴承的
Cr=10800N，5=6950N,且已知冲击载荷系数fd=1.2,温度系数ft=1,且
试求：
（1）图（a）示一端双向固定、一端游动的固定方式时，轴承的寿命为多少？
（2）图（a）示两端单向固定的固定方式时，轴承的寿命又为多少？
5、指出以下滚动轴承代号的含义：
6216,30202，7206AC。
6、试比较：
6210，6310轴承的内径d，外径D，宽度B，基本额定动载荷G，基本额定静载荷Or，并说明直径代号的含义。
7、一30208轴承的基本额定动载荷O=63000N
a）当量动载荷P=6200N，工作转速n=730r/min，试计算轴承寿命Lh?
b）当P=6200N，若要求Lh>10000h，允许的最高转速n是多少？
c）工作转速n=730r/min，要求5》10000h，允许的最大当量动载荷P是多少？
&一对7210AC轴承，分别承受径向力Fn=8000N，F「2=5200N，轴上作用力Fa如图示，试求下列情况下，各轴承的附加轴向力Fs及轴向力Fa。
1、Fa=2200N;
2、Fa=900N;
3、Fa=1120N。
第14章综合训练
2、由齿轮传动、V带传动、链传动组成的三级传动装置，宜将带传动布置在级，圆
柱齿轮传动布置在级，链传动布置在级。
3、题3图所示三种啮合传动，主动轮的回转方向n1已知，试在图上标出各个力的方向。
4、题4图中蜗杆主动，要求蜗轮与小锥齿轮3所受的轴向力方向相反，则蜗杆应为旋,
蜗轮应为旋。
并将蜗杆的转动方向及蜗轮、锥齿轮的
轴向力Fa2、Fa3画于图上。
5、在题5图中，试求：
（1）齿轮2的螺旋线方向为旋；
（2）为使II轴上的轴承所受轴向力最小，蜗杆应为旋,
蜗轮应为旋；Z1
（3）在图上标出蜗轮所受三个分力的方向。
6、题6图所示为斜齿轮—蜗杆传动装置。
已知：
输入轴功
率P3kW;转速m960r/min；齿轮1、2的参数为：
z121,z262;法向模数mn2.5mm;分度圆螺旋角
8°50‘59"。
蜗杆传动参数为：
蜗杆3头数Z32，蜗轮4的齿数Z440；模数m6mm；
蜗杆直径系数q10,当量摩擦角v2°。
试求：
（1）计算作用于大斜齿轮上三个分力的大小；
（2）记入蜗杆传动的啮合效率（忽略齿轮传动的啮合效率及轴承效率），求蜗轮轴上的输出
cos0.92,n20°;低速级为标准直齿锥齿轮
转矩。
7、题7图所示减速器，高速级为标准斜
20°,sin30.585，并已知：
传递的转
齿圆柱齿轮：
Z!
23,z269，mn4mm
传动：
Z339,Z454,m5mm，dm3150mm，
矩「200N.m，转速ni1500r/min。
忽略摩擦损失。
试求：
（1）轴口、山的转矩Th,Tih和转速n11,nni的大小和方向，并标于图上；
（2）计算d2、中心距a与d3;
（3）若正确选择轴n上齿轮2的卩旋向及大小，可以使齿轮2和齿轮3的轴向力部分抵消，请在图上标出齿轮1和齿轮2的螺旋线方向；
（4）计算Ft2、Fa2、Ft3、Fa3，并在图上标出Fa2、Fa3方向；
（5）试从该减速器的传动方案选择、传动件的布置、传动比等方面分析有哪些不合理之处？
如何改进？
并简单说明理由。
8、题8图所示为一卷扬机的传动装置。
已知：
电机功率p3kW;减速器输入转速
n1960r/min;卷筒直径D200mm;齿轮模数
W
m4mm;齿数z1z322,z2z4110;齿轮宽度bb375mm,b2bu70mm;齿轮材料为45号钢（调质），其许用接触应力值为：
H1H3550MPa,H2H4500MPa;
载荷系数K=1.5。
试求：
（1）卷扬机能够提升的最大重量W（忽略摩擦损
失）;
（2）校核齿轮3、4的接触强度。
强度验算公式为:
hZhZeZJ2KK^.U_2[]h
\bd^iu
并忽略重合度系数的影响，且
9、指出题9图所示的轴系零部件结构中的错误，并说明错误原因。
说明：
（1）轴承部件米用两端固定支承，轴承采用油脂润滑；
（2）同类错误按一处计；
（3）指出六处错误即可，将错误处圈出并引处编号，且在图下做简单说明；
Zh2.5，Ze189.8、一MPa。
题9图
10、题10图所示为下置式蜗杆减速器中蜗轮与轴及轴承的组合结构。
蜗轮用油润滑，轴承用脂润滑。
试改正图中的错误。
蜗轮
题10图
联轴器
12、指出题12图所示蜗轮、轴、轴承组合结构的错误，并加以改正（蜗轮采用油润滑,轴承用脂润滑）。
13、题13图为斜齿轮、轴、轴承组合结构图。
斜齿轮用油润滑，轴承用脂润滑。
试改正图中的错误。
题13图
14、题14图所示为蜗杆轴轴承组合结构图，试将错误结构和不合理处加以改正（蜗杆和轴承皆为油润滑）。
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