西工大机械设计基础课后习题答案 - 图文(5)

根据 Pca ? 8.4kW和n1 ?1440r / min查图9-9选定A型带。 3.确定带轮的基准直径D1和D2

参 考 图 9-9 和 表 9-3 取 小 带 轮 的 基 准 直 径 D1 =100mm ， 大 带 轮 的 基 准 直 径

D2 ? i12D1(1??) ? 3?100?(1?0.01) ? 297mm。

查表取标准值 D2 ? 315mm。

i12 ? 3.15满足条件。

4．验算带的速度 v

v ?60 ?D1n1 ? ?1000 ?s

?100?1440 m / s ? 7.54m /

带速介于 5~25m/s之间，合适。

60?1000 5.确定中心距 a和带的基准长度 Ld

初定中心距为a0 ? 800mm.则带的基准长度 Ld为

L ? 2a ? ? (D D2

d?1 ?2)?( D2 ? D1)

2 4a

?[2?800? ? (100?315)? (315?100) 2

]mm ? 2266.33mm 2

4?800 按表 9-2选取 Ld =2240mm,则 V带传动实际中心距为

a ? a ? Ld ? Ld?? (800? 2240?2266.33)mm ? 786.84mm

0

2 2

6.验算小带轮上的包角?1

?1 ?180 0

? D2 ? D1 ?57.3

?180 ?315 ?100?57.3

?164.34 ?120 (合适）7.带的根数 z

0 0 0

a 0

786.84

根据表 9-4a、b,当D1 ?100mm,n1 ?1440r / min时，P0 ?1.32kW,当i12 ? 3时，?P0=0.17kW.查表 9-5得K? ? 0.96;查表9-2得KL=1.06.则带的根数为

z ?Pca 8.4

( P? ? 5.54

0 ? ?P0)K?KL (1.32?0.17)?0.96?1.06

取 z=6

8.确定带的张紧力 F0

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0

根据表 9-1查得 q=0.10kg/m

500Pca 2.5 ?[500?8.4?( 2.5 ?1)?0.10?7.54 F0 ? ( ?1)? qv 2

]N ?154.6N zv k?

2

6?7.54 0.96

9.计算压轴力 FQ

?1 ? 2?6?154.6?sin164.34

FQ ? 2zF0 sin 2

2

0

N ?1837.9N

第十一章

11-1.常用的连接有哪些类型？它们各有哪些优点？各适用于什么场合？

解：常用的连接有螺纹连接、键连接、销连接、铆钉连接、焊接、胶接、过盈配合连接以及 型面连接等。

螺纹连接具有结构简单、装拆方便、连接可靠、互换性强等特点。

键连接具有结构简单、连接可靠、装拆方便等优点，在机械的轴类连接中应用。

销连接主要用于确定零件间的相互位置，并可传递不大的载荷，也可用于轴和轮毂或其他零 件的连接。

铆接具有工艺设备简单，工艺过程比较容易控制，质量稳定，铆接结构抗振、耐冲击，连接 牢固可靠，对被连接件材料的力学性能没有不良影响等特点。在承受严重冲击或剧烈振动载 荷的金属结构连接中应用。

焊接是具有结构成本低、质量轻，节约金属材料，施工方便，生产效率高，易实现自动化等 特点。主要应用在五拆卸要求的对受力要求不太高的场合。

胶接具有连接后重量轻，材料利用率高，成本低，在全部胶接面上应力集中小，抗疲劳性能 好，密封性和绝缘性好等特点。主要用于应力要求不高，对密封性要求较高的场合。 11-6.在螺纹连接中，为什么要采用防松装置？ 解：

11-8.平键的截面尺寸 b×h和键的长度 L如何确定？平键连接的失效形式是什么？如何进行 强度校核？

解：b×h根据轴径 d有表中查标准得。键长 L按轮毂的长度确定，一般略短于轮毂长度， 并符合标准中规定的长度系列。平键的主要失效形式是侧面工作面的压溃。 按? bs ? F ? 4T ? ? 进行强度校核。

kl dhl ? ? bs

11-14.图示刚性联轴器用螺栓连接，螺栓性能等级为 8.8，联轴器材料为铸铁（HT250），若

传递载荷 T=1500T·N。 1）采用 4个 M16的铰制孔用螺栓，螺栓光杆处的直径 ds ?17mm，受压的最小轴向长度

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? ?14mm，试校核其连接强度。

2）若采用 M16的普通螺栓连接，当接合面摩擦因素 f=0.15，安装时不控制预紧力，试确定 所需螺栓数目（取偶数）。

解：1） F ? TD ? 1500 ?3 ?19354.8N

155?10

2

2

???bs ?

?b 250

? Mpa ?113.64Mpa 2.2 2.2

? s? 640 Mpa ?160Mpa

4 S?

?? ??

? ?

4F 4?19354.82 Mpa ? 21.32Mpa ????

zi?ds 2 ? 4?1?? ?17

F ? 19354.8 ? 20.33Mpa ???? ?bs ? bs

zds? 4?17?14

其连接强度满足条件。

? s 640 ? Mpa ? 213.33Mpa 3

? ? S

1.3Fp ? ? 得， Fp ? ?d 2 ???? ? ?13.8352

由? ? ? ? ?213.33 ? 24669.3N ?d1 4?1.3 4?1.3

4 2

2） ? ?

由 Fp ? KSF 得， z ? KSF ? 1.3?19354.8

zif

? 6.8

Fp if 11390.5?1?0.15

故取 z=8

11-15.一钢制液压油缸，缸内油压 p=4Mpa，油缸内径 D=160mm（参看图 11-12），沿凸缘圆 周均布 8个螺栓，装配时控制预紧力。试确定螺栓直径。 解：1.确定单个螺栓的工作载荷 F

F ? p?D2 ? 4?? ?160

?10053.1N 2 4z

4?8

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2.确定螺栓的总拉伸载荷 FQ

考虑到压力容器的密封性要求，取残余预紧力 Fp? ?1.6F ，则

FQ ? F ? Fp? ? 2.6F ? 26138.1N

3.求螺栓直径

? s

? ? ? ?

s 确定许用应力 ? 时需查找安全 选取螺栓性能等级为 8.8，则? s ? 640Mpa.由式 ? ?

系数 S，当不控制预紧力时，S与螺栓直径 d有关，故需用试算法。

由表暂取 S=3（假定 d=20mm），则螺栓许用应力为

? s 640 ? Mpa ? 256Mpa 2.5 s ? ?

4?1.3F 4?1.3?26138.1mm ?13.00mm

螺栓小径为d1 ? ????Q ? ? ?256

? ?

由表查得 d=20mm时，d1 ?17.294mm ?13.00mm,能满足强度要求，且与原假设相符，故 取 M20合适。

第十二章

12-2.刚性联轴器与挠性联轴器的主要区别是什么？ 解：

刚性联轴器各零件及连接件都是刚性的，它们之间不能作相对运动，不具有补偿 两轴相对位移的能力，用于刚性支承的场合。若两轴有偏移，将产生附加载荷， 影响传动性能和使用寿命。

挠性联轴器分两种，一种是由可作相对移动的刚性件组成，用连接元件间的相对 可动性来补偿被连接两轴之间的相对移动，用于弹性支承且载荷大的场合；另一 种是连接件都是弹性的，通过连接件的弹性变形来补偿被连接两轴之间的相对移 动，用于弹性支承需要缓冲和减振的场合。

12-5.试分析自行车“飞轮”中离合器的工作原理。

解：自行车后轮有个内棘轮机构，起到了离合器的作用，称为超越离合器,。工 作原理是当链条带动棘轮的链齿外圈时， 中心转轴上的棘爪通过弹簧与棘轮保 持接触，棘爪将力矩传递给中心转轴，后轮就转动前进。当棘轮的转速低于中心 转轴的转速，或骑车者停止脚踏时，棘爪能够在棘轮上滑动，超越外圈棘轮转速， 此时就会听见发出的“嗒嗒”声响。

因为棘轮只能单向传递转矩，不能双向传递转矩，使得自行车具有正常行驶 功能，不能后退行驶。因此也称为单向超越离合器.

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第十三章

13-5.说明下列滚动轴承代号的意义：N208/P5,7321C，6101,30310，5207. 解：

N208/P5表示圆柱滚子轴承，宽度系列为0系列，直径系列为2系列，内径为40mm，5级公 差等级；

7321C表示角接触球轴承，宽度系列为0系，直径系列为3系列，内径为105mm，公称接触 角? ?15?，0级公差等级；

6101表示深沟球轴承，宽度系列为0系，直径系列为1系列，内径为12mm，0级公差等级； 30310表示圆锥滚子轴承，宽度系列为0系，直径系列为3系列，内径为50mm，0级公差等 级；

5207表示推力球轴承，宽度系列为0系，直径系列为2系列，内径为35mm，0级公差等级；

13-8.试设计一提升机用非液体摩擦滑动轴承，已知每个轴承的径向载荷为 2?10 N，轴颈

4

直径为100mm，转速为1200r/min. 解：

1.选择轴承类型和轴瓦材料

因轴承承受径向载荷，并考虑使用条件，选用剖分式径向轴承。此轴承载荷大，转速高， 根据表13-1选择轴瓦材料为ZPbSb16Sn16Cu2，其[p]=15Mpa,[v]=12m/s,[pv]=10Mpa·m/s 2.选取轴承宽径比

选取轴承宽径比B/d=1.0，则轴承宽度B=d=100mm. 3.验算轴承工作能力 轴承的p,pv,v分别为：

p ? F 10000

? Mpa ?1Mpa Bd 100?100 Fn ?

pv ? 10000?1200 MPa?m / s ? 6.28MPa?m / s

19100B 19100?100

? ?100?1200 m / s ? 6.283m /

v ? ?dn ? s

60?1000 60?1000

计算表明，p<[p],pv<[pv],v<[v],工作能力满足要求。 由表13-2，考虑到转速较高，选取配合为H7/e8。

13-10.根据设计要求，在某一轴上安装一对7000C轴承（如图所示），已知两个轴承的径向 载荷分别为：Fr1 ? 2000N,Fr2 ?1000N,外加轴向载荷 FA ? 880N ，轴径d ? 40mm，转

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