《机械设计》讲义(第八版)濮良贵(第9章)
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第9章 链传动一、选择题1.链条的节数宜采用( )。
A.奇数B.偶数C.奇数的整倍数D.以上三种均可以【答案】B【解析】链节数最好取为偶数,以便链条连成环形时正好是外链板与内链板相接,接头处可用开口销或弹簧夹锁紧。
若链节数为奇数时,则需采用过渡链节,在链条受拉力时,过渡链节还要承受附加的弯曲载荷,通常应避免采用。
2.链传动的大链轮齿数不宜过多的原因是( )。
A.为减小速度波动B.为避免传动比过大C.避免磨损导致过早掉链D.避免附加弯矩【答案】C【解析】大链轮的齿数过多,链轮上一个链节所对的圆心角就越小,铰链所在的直径的增加量越大,铰链会更接近齿顶,从而增大了脱链和跳链的机会。
3.在一定转速下,要减轻链传动的速度不均匀性和动载荷,应( )。
A.增大链条的节距和链轮齿数B.增大链条的节距,减少链轮齿数C.减少链条的节距和链轮齿数D.减少链条的节距,增大链轮齿数【答案】D【解析】链的节距越大,由链条速度变化和链节啮入链轮产生的冲击所引起的动载荷越大,设计时应尽可能选用小节距的链。
链轮齿数过少,会增加运动的不均匀性和动载荷;链条在进入和退出啮合时,链节间的相对转角增大;链传动的圆周力增大,从整体上加速铰链和链轮的磨损。
为改善链传动的运动不均匀性,可选用较小的链节距,增加链轮齿数和限制链轮转速。
4.链传动中,链节数取偶数,链轮齿数取奇数,最好互为质数,其原因是( )。
A.链条与链轮轮齿磨损均匀B.工作平稳C.避免采用过渡链节D.具有抗冲击力【答案】A【解析】链节数为偶数,是为了避免使用过渡链节,过渡链节的链板要受附加弯矩的作用,应该尽量避免。
齿数为奇数,并且互质,可以减少同一齿与同一链节的咬合次数,降低磨损,使链条磨损均匀,故选A项。
5.与带传动相比较,链传动的优点是( )。
A.工作平稳,无噪声B.寿命长C.制造费用低D.能保持准确的瞬时传动比【答案】D【解析】与摩擦型的带传动相比,链传动无弹性滑动和整体打滑现象,能保持准确的平均传动比,传动效率较高;链条不需要张紧,作用于轴上的径向压力较小;在同样的使用条件下,链传动的整体尺寸较小,结构较为紧凑;同时,链传动能在高温和潮湿的环境中工作。
第1章 绪 论
1.1 复习笔记
一、本课程讨论的具体内容
1.总论部分
机器及零件设计的基本原则,设计计算理论,材料选择,结构要求,以及摩擦、磨损、润滑等方面的基本知识;
2.连接部分
螺纹连接,键、花键及无键连接,销连接,铆接,焊接,胶接与过盈连接等;
3.传动部分
螺旋传动,带传动,链传动,齿轮传动,蜗杆传动以及摩擦传动等;
4.轴系部分
滚动轴承,滑动轴承,联轴器与离合器以及轴等。
5.其他部分
弹簧、机座和箱体,减速器和变速器等。
二、本课程的性质
本课程的性质是以一般通用零件的设计为核心的设计性课程,而且是论述它们的基本设计理论与方法的技术基础课程。
三、本课程的主要任务
培养学生以下素质和能力:
1.有正确的设计思想并勇于创新探索;
2.掌握通用零件的设计原理、方法和机械设计的一般规律,进而具有综合运用所学的知识,研究改进或开发新的基础件及设计简单的机械的能力;
3.具有运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料的能力;
4.掌握典型机械零件的试验方法,获得实验技能的基本训练;
5.了解国家当前的有关技术的经济政策,并对机械设计的新发展有所了解。
1.2 名校考研真题详解
本章内容只是对整个课程的一个总体介绍,基本上没有学校的考研试题涉及到本章内容,读者简单了解即可,不必作为复习重点,所以本部分也就没有选用考研真题。
第三章 机械零件的强度习题答案3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限MPa 1801=-σ,取循环基数60105⨯=N ,9=m ,试求循环次数N分别为7 000、25 000、620 000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。
[解] MPa 6.373107105180936910111=⨯⨯⨯==--N N σσN MPa 3.324105.2105180946920112=⨯⨯⨯==--N N σσN MPa 0.227102.6105180956930113=⨯⨯⨯==--N N σσN 3-2已知材料的力学性能为MPa 260=s σ,MPa 1701=-σ,2.0=σΦ,试绘制此材料的简化的等寿命寿命曲线。
[解] )170,0('A )0,260(C 012σσσΦσ-=- σΦσσ+=∴-121MPa 33.2832.0117021210=+⨯=+=∴-σΦσσ得)233.283,233.283(D ',即)67.141,67.141(D '根据点)170,0('A ,)0,260(C ,)67.141,67.141(D '按比例绘制该材料的极限应力图如下图所示3-3一圆轴轴肩处的尺寸为:D =72mm ,d =62mm ,r =3mm 。
材料为40CrNi ,设其强度极限σB =900MPa ,屈服极限750MPa s σ=试计算周健的弯曲有效应力集中系数k σ。
[解] 因1.16D d =,0.048rd=,查附表3-2,插值得 1.995σα=,查附图3-1得78.0≈σq ,将所查值代入公式,即()()k 1110.78 1.9951 1.896σσσq α=+-=+⨯-=3-4圆轴轴肩处的尺寸为:D =54mm ,d =45mm ,r =3mm 。
如用题3-2中的材料,设其强度极限σB =420MPa ,试绘制此零件的简化等寿命疲劳曲线。
[解] 因2.14554==d D ,067.0453==d r ,查附表3-2,插值得88.1=ασ,查附图3-1得78.0≈σq ,将所查值代入公式,即()()69.1188.178.0111k =-⨯+=-α+=σσσq查附图3-2,得0.7σε=;按精车加工工艺,查附图3-4,得91.0=σβ,已知1=q β,则k 11 1.691111 2.510.70.911σσσσq K εββ⎛⎫⎛⎫=+-=+-⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭()()()170141.670,,260,0,141.67,2.512.51A C D ∴根据()()()0,67.73,260,0,141.67,56.44A C D 按比例绘出该零件的极限应力线图如下图3-5 如题3-4中危险截面上的平均应力MPa 20m =σ,应力幅MPa 20a =σ,试分别按①C r =②C σ=m ,求出该截面的计算安全系数ca S 。
第一章绪论§1-1机器在经济建设中的作用机械是现代各行业的基础,是物质生产的基本工具,其应用水平是一个国家技术水平和现代化程度的重要标志,也是信息化产业的基础。
设计则是产品生产的第一道工序,其成败很大程度上是在本阶段决定的。
1.能做有用功:1)代替人力或完成人力所不能完成的工作。
2)改善劳动条件,提高生产率。
3)较人工生产提高产品质量。
2.有利于产品的标准化、系列化和通用化。
3.有利于产品生产的机械化、电气化和自动化。
所以大量设计制造和广泛使用各种先进的机器是促进经济发展,加速现代化建设的一个重要内容。
§1-2本课程的内容、性质与任务:一.内容介绍整台机器机械部分设计的基本知识,重点讨论:1.一般尺寸和常用工作参数下的通用零件的设计,包括其基本设计理论和方法。
注:一般尺寸和参数:不包括巨/微型,高温/压/速等。
2.介绍有关技术资料、标准的应用。
例如:有关国标,机械零件设计手册等。
学习的具体内容:(1)总论部分:机器及零件设计的基本原则,设计计算理论,材料选择,结构要求,以及摩擦、磨损、润滑等方面的基本知识;(2)连接部分:螺纹连接和螺旋传动,键、花键及无键连接和销连接等;(3)传动部分:带传动,齿轮传动,蜗杆传动等;(4)轴系部分:滚动轴承,轴的设计,联轴器、离合器和制动器等;(5)其它部分:弹簧、机座、箱体等。
二.性质是以一般通用零件的设计为核心的设计性课程,主要讨论它们的基本设计理论与方法的技术基础课程。
本课程不仅要求学生掌握机械零件的常用设计方法,主要是通过这些内容的学习,全面提高学生具备通用零件、部件,以及专用零件的设计能力。
三.任务本课程的主要任务是培养学生:(1)有正确的设计思想和创新探索能力;(2)掌握一般设计方法,能设计简单机械的能力;(3)具有运用标准、手册和查阅资料的能力;(4)掌握典型的实验方法,具备基本的实验能力;(5)了解国家政策,了解机械的发展动向。
第三章 机械零件的强度习题答案3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限MPa 1801=-σ,取循环基数60105⨯=N ,9=m ,试求循环次数N 分别为7 000、25 000、620 000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。
[解] MPa 6.373107105180936910111=⨯⨯⨯==--N N σσN MPa 3.324105.2105180946920112=⨯⨯⨯==--N N σσN MPa 0.227102.6105180956930113=⨯⨯⨯==--N N σσN 3-2已知材料的力学性能为MPa 260=s σ,MPa 1701=-σ,2.0=σΦ,试绘制此材料的简化的等寿命寿命曲线。
[解] )170,0('A )0,260(C 012σσσΦσ-=- σΦσσ+=∴-121MPa 33.2832.0117021210=+⨯=+=∴-σΦσσ得)233.283,233.283(D ',即)67.141,67.141(D '根据点)170,0('A ,)0,260(C ,)67.141,67.141(D '按比例绘制该材料的极限应力图如下图所示3-3一圆轴轴肩处的尺寸为:D =72mm ,d =62mm ,r =3mm 。
材料为40CrNi ,设其强度极限σB =900MPa ,屈服极限750MPa s σ=试计算周健的弯曲有效应力集中系数k σ。
[解] 因1.16D d =,0.048rd=,查附表3-2,插值得 1.995σα=,查附图3-1得78.0≈σq ,将所查值代入公式,即()()k 1110.78 1.9951 1.896σσσq α=+-=+⨯-=3-4圆轴轴肩处的尺寸为:D =54mm ,d =45mm ,r =3mm 。
如用题3-2中的材料,设其强度极限σB=420MPa ,试绘制此零件的简化等寿命疲劳曲线。
[解] 因2.14554==d D ,067.0453==d r ,查附表3-2,插值得88.1=ασ,查附图3-1得78.0≈σq ,将所查值代入公式,即()()69.1188.178.0111k =-⨯+=-α+=σσσq查附图3-2,得0.7σε=;按精车加工工艺,查附图3-4,得91.0=σβ,已知1=q β,则k 11 1.691111 2.510.70.911σσσσq K εββ⎛⎫⎛⎫=+-=+-⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭()()()170141.670,,260,0,141.67,2.51 2.51A C D ∴ 根据()()()0,67.73,260,0,141.67,56.44A C D 按比例绘出该零件的极限应力线图如下图3-5 如题3-4中危险截面上的平均应力MPa 20m =σ,应力幅MPa 20a =σ,试分别按①C r =②C σ=m ,求出该截面的计算安全系数ca S 。
第三章机械零件的强度习题答案3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限,取循环基数,,试求循环次数N分别为7 000、25 000、620 000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。
[解]3-2已知材料的力学性能为,,,试绘制此材料的简化的等寿命寿命曲线。
[解]得,即根据点,,按比例绘制该材料的极限应力图如下图所示3-3一圆轴轴肩处的尺寸为:D=72mm,d=62mm,r=3mm。
材料为40CrNi,设其强度极限σB=900MPa,屈服极限试计算周健的弯曲有效应力集中系数。
[解] 因,,查附表3-2,插值得,查附图3-1得,将所查值代入公式,即3-4圆轴轴肩处的尺寸为:D=54mm,d=45mm,r=3mm。
如用题3-2中的材料,设其强度极限σB=420MPa,试绘制此零件的简化等寿命疲劳曲线。
[解] 因,,查附表3-2,插值得,查附图3-1得,将所查值代入公式,即查附图3-2,得;按精车加工工艺,查附图3-4,得,已知,则根据按比例绘出该零件的极限应力线图如下图3-5 如题3-4中危险截面上的平均应力,应力幅,试分别按①②,求出该截面的计算安全系数。
[解] 由题3-4可知(1)工作应力点在疲劳强度区,根据变应力的循环特性不变公式,其计算安全系数(2)工作应力点在疲劳强度区,根据变应力的平均应力不变公式,其计算安全系数第五章螺纹连接和螺旋传动5-6 已知一个托架的边板用6个螺栓及相邻的机架相连接。
托架受一及边板螺栓组的垂直对称轴线相平行、距离为250mm、大小为60kN的载荷作用。
现有如图5-50所示的两种螺栓布置形式,设采用铰制孔用螺栓连接,试问哪一种布置形式所用的螺栓直径最小?为什么?[解] 螺栓组受到剪力F和转矩,设剪力F分在各个螺栓上的力为,转矩T 分在各个螺栓上的分力为(a)中各螺栓轴线到螺栓组中心的距离为r,即r=125mm由(a)图可知,最左的螺栓受力最大(b)方案中由(b)图可知,螺栓受力最大为第八章带传动8-1 V带传动的,带及带轮的当量摩擦系数,包角,初拉力。
详细答案第三章 机械零件的强度p45习题答案3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限MPa 1801=-σ,取循环基数60105⨯=N ,9=m ,试求循环次数N 分别为7 000、25 000、620 000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。
[解] MPa 6.373107105180936910111=⨯⨯⨯==--N N σσN MPa 3.324105.2105180946920112=⨯⨯⨯==--N N σσNMPa 0.227102.6105180956930113=⨯⨯⨯==--N N σσN 3-2已知材料的力学性能为MPa 260=s σ,MPa 1701=-σ,2.0=σΦ,试绘制此材料的简化的等寿命寿命曲线。
[解])170,0('A)0,260(C012σσσΦσ-=-σΦσσ+=∴-1210MPa 33.2832.0117021210=+⨯=+=∴-σΦσσ得)233.283,233.283(D ',即)67.141,67.141(D '根据点)170,0('A ,)0,260(C ,)67.141,67.141(D '按比例绘制该材料的极限应力图如下图所示3-4 圆轴轴肩处的尺寸为:D =72mm ,d =62mm ,r =3mm 。
如用题3-2中的材料,设其强度极限σB =420MPa ,精车,弯曲,βq =1,试绘制此零件的简化等寿命疲劳曲线。
[解] 因2.14554==dD ,067.0453==d r,查附表3-2,插值得88.1=ασ,查附图3-1得78.0≈σq ,将所查值代入公式,即()()69.1188.178.0111k =-⨯+=-α+=σσσq查附图3-2,得75.0=σε;按精车加工工艺,查附图3-4,得91.0=σβ,已知1=q β,则35.211191.0175.069.1111k =⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=q σσσσββεK ()()()35.267.141,67.141,0,260,35.2170,0D C A ∴根据()()()29.60,67.141,0,260,34.72,0D C A 按比例绘出该零件的极限应力线图如下图3-5 如题3-4中危险截面上的平均应力MPa 20m =σ,应力幅MPa 20a =σ,试分别按①C r =②C σ=m ,求出该截面的计算安全系数ca S 。
第三章 机械零件的强度习题答案3—1某材料的对称循环弯曲疲劳极限MPa 1801=-σ,取循环基数60105⨯=N ,9=m ,试求循环次数N 分别为7 000、25 000、620 000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。
[解] MPa 6.373107105180936910111=⨯⨯⨯==--N N σσN MPa 3.324105.2105180946920112=⨯⨯⨯==--N N σσN MPa 0.227102.6105180956930113=⨯⨯⨯==--N N σσN 3—2已知材料的力学性能为MPa 260=s σ,MPa 1701=-σ,2.0=σΦ,试绘制此材料的简化的等寿命寿命曲线。
[解] )170,0('A )0,260(C 012σσσΦσ-=- σΦσσ+=∴-121MPa 33.2832.0117021210=+⨯=+=∴-σΦσσ得)233.283,233.283(D ',即)67.141,67.141(D '根据点)170,0('A ,)0,260(C ,)67.141,67.141(D '按比例绘制该材料的极限应力图如下图所示3—3一圆轴轴肩处的尺寸为:D =72mm,d =62mm ,r =3mm.材料为40CrNi ,设其强度极限σB =900MPa ,屈服极限750MPa s σ=试计算周健的弯曲有效应力集中系数k σ。
[解] 因 1.16D d =,0.048rd=,查附表3—2,插值得 1.995σα=,查附图3-1得78.0≈σq ,将所查值代入公式,即()()k 1110.78 1.9951 1.896σσσq α=+-=+⨯-=3-4圆轴轴肩处的尺寸为:D =54mm ,d =45mm ,r =3mm 。
如用题3—2中的材料,设其强度极限σB =420MPa ,试绘制此零件的简化等寿命疲劳曲线。
[解] 因2.14554==d D ,067.0453==d r ,查附表3—2,插值得88.1=ασ,查附图3-1得78.0≈σq ,将所查值代入公式,即()()69.1188.178.0111k =-⨯+=-α+=σσσq查附图3-2,得0.7σε=;按精车加工工艺,查附图3-4,得91.0=σβ,已知1=q β,则k 11 1.691111 2.510.70.911σσσσq K εββ⎛⎫⎛⎫=+-=+-⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭()()()170141.670,,260,0,141.67,2.512.51A C D ∴根据()()()0,67.73,260,0,141.67,56.44A C D 按比例绘出该零件的极限应力线图如下图3-5 如题3—4中危险截面上的平均应力MPa 20m =σ,应力幅MPa 20a =σ,试分别按①C r =②C σ=m ,求出该截面的计算安全系数ca S 。