第一章 机械设计基础知识思 考 题 1-1 机械零件设计应满足哪些基本准则?1-2 什么叫机械零件的失效?机械零件主要的主要失效形式有哪些?1-3 提高机械零件强度的措施有哪些?1-4 在什么条件下要按刚度准则设计机械零件?提高零件的刚度有哪些措施?1-5 选用机械零件材料时主要考虑什么原则? 1-6 举例说明什么叫静载荷、变载荷、静应力和变应力?1-7 什么是零件的工作应力、计算应力、极限应力和许用应力?1-8 影响材料的极限应力的因素有那些?1-9 线性疲劳损伤累积方程(Miner方程)的意义是什么?1-10 影响材料疲劳强度的主要因素有哪些?原因是什么?这些因素对变应力的哪一部分有影响?1-11 什么是有效应力集中系数?机械零件设计中,常见的应力集中源有哪些?有三个形状尺寸一样,工作条件也相同,分别用铸铁、低强度钢、高强度钢制造的零件,哪个零件的有效应力集中系数最大?1-12 什么叫接触应力和接触强度?影响接触应力大小的因素有哪些?1-13 举例说明零件的结构及工艺对被设计零件疲劳强度的影响。 习 题 1-1 从手册中查找下面各材料的名称和性能数据,并填入表中:材料牌号材料名称抗拉强度极限σB/ MPa屈服强度极限σs / MPa延伸率σ5 / %硬 度HB弹性模量E / MPaHT200 ZG270-500 Q235 45调质 40Cr QA19-4 1-2 已知σmin=500 MPa,σa = 300 MPa,求 σmax,σm,r,并画出变应力图。 第三章 带 传 动 思 考 题 3-1 带传动有何特点?在什么情况下宜采用带传动? 3-2 在相同条件下,V 带传动与平带传动的传动能力有何不同?为什么?3-3 常见V带剖面结构有几种?它们由哪几部分组成?各部分的作用是什么?3-4 根据欧拉公式,用什么措施可使带传动能力提高?3-5 带传动弹性滑动是如何产生的?它和打滑有什么区别?对传动产生什么影响?3-6 带传动的打滑经常在什么情况下发生?打滑多发生在大轮上还是小轮上?3-7 分析带传动中应力的分布情况,最大应力发生在何处?它等于什么?3-8 带传动的主要失效形式是什么?设计计算准则是什么?3-9 普通V带剖面夹角是40°,为何带轮轮槽角分别是32°,34°,36°,38°?3-10 带传动为何要有张紧装置[1]?常用张紧装置有哪些?3-11 V带轮轮槽与带的安装情况如图所示,其中哪种情况是正确的?为什么? 3-12 带传动中包角的大小对传动有何影响?如何增大包角?3-13 影响带寿命的因素是什么?如何保证带具有足够的寿命?3-14 为什么带传动一般放在高速级而不放在低速级?3-15 V带传动中,为什么要限制带的根数?限制条件如何?3-16 某一带传动在使用中发现丢转太多,分析其产生的原因并指出解决的办法? 习 题3-1 已知V带传递的实际功率P=7 kW,带速[2]v=10m/s,紧边拉力是松边拉力的2倍,试求有效圆周力F和紧边拉力F。3-2 设单根V带所能传递的最大功率[3]P=5 kW,已知主动轮直径de1=140 mm,转速n=1460 r/min,包角 α=140°,带与带轮间的当量摩擦系数 f=0.5,求最大有效圆周力F和紧边拉力F。3-3 图示为外圆磨床中的三级塔轮平带传动,主动带轮最小直径 dd1=50 mm,主动轴转速n1=960 r/min,传动中心距约av=250 mm,从动轮最低转速 ne=240 r/min,最高转速[4] n1=600 r/min,中间转速n=360 r/min, 试设计此传动的平带长度和各级带轮的尺寸。 3-4 有一A型普通V带传动,主动轴转速n=1480 r/min,从动轴转速n=600 r/min,传递的最大功率P=1.5kW,假设带速v=7.75 m/s,中心距 a=800 mm,当量摩擦系数 f=0.5,求带轮基准直径[5]d,d;带基准长度 L和初拉力F。3-5 某车床的电动机和主轴箱之间采用普通V带传动,已知电动机额定功率P=7.5kW,转速n1=1450 r/min,要求传动比比 i=2.1,取工况[6]系数 K2=1.2,试设计此V 带传动,并画大带轮的结构图。3-6 已知一普通V带传动,用鼠笼式交流电机驱动,中心距a ≈ 800 mm,转速n1=1460 r/min,nA=650 r/min,主动轮基准直径d=125 mm,B型带三根,棉帘布结构、载荷平稳、两班制工作。试求此V带传动所能传递的功率P。 例 题 例3-1 设计一带式输送机[7]中的普通V带传动,装于电动机与减速器之间。电动机为鼠笼式异步交流电机,输出功率为 6kW,,满载转速为1450 r/mim,从动轴转速n=500 r/min,单班工作,传动水平布置。解 按第四节所述步骤进行。设计结果为:A型,z=5,L2=1600 mm,d=112 mm,d=315 mm,a=445 mm(a=503 mm, a=431 mm),F=139 N,Q=1352 N。设计过程如下:(1)确定设计功率P由表3-4查得工作情况系数K=1.1,故Pc=KAP=1.1×6=6.6 kW(2)选取V带型号 根椐Pc,nA 由图3-12确定。因工作点处于A型区,故选A型。(3)确定带轮基准直径dcl ,d①选择小带轮直径dd1 由表3-5,表3-6确定,由于占用空间限制不严,取dd2>d对传动有利,按表3-6取标准值。取dd1=112 mm。 ②验算带速v m/s在5~25m/s,故合乎要求。③确定从动轮基准直径d mm查表3-6取标准值 d=315 mm。④实际从动轮转速 nd和实际传动比 i不计 ε 影响,若算得n2 与预定转速相差±5%为允许。i=da2^|aa1=315/112=2.81 r/mim (误差 3.2%)(4)确定中心距a和带的基准长度L①初定中心距ad 本题目没有给定中心距,故按式3-25自定。取a为500 mm。②确定带的计算基准长度L 按式(3-26) mm③取标准 L 按表3-3取 L=1600 mm。④确定中心距a 按式(3-27) mmA. 调整范围: B. i=da2^|aa1=315/112=2.81 mm C. i=da2^|aa1=315/112=2.81 mm D. (5)验算包角α 按式(3-28)使 α≥120° E. i=da2^|aa1=315/112=2.81 符合要求 F. (6)确定带根救 z 按式(3-29) G. i=da2^|aa1=315/112=2.81V带所能传递的功率WKai=da2^|aa1=315/112=2.81由表(3-2)查得i=da2^|aa1=315/112=2.81d/sL=1700 mm由式(3-18)i=da2^|aa1=315/112=2.81由式(3-21)i=da2^|aa1=315/112=2.81由式(3-22)i=da2^|aa1=315/112=2.81则 i=da2^|aa1=315/112=2.81V带的根数 z i=da2^|aa1=315/112=2.81 取 z = 50 按式(3-30)N式中 q 由表(3-1)查得 q = 0.1 kg/m。Q 按式(3-31)N(9) 带的结构设计(略) V带传动,用鼠笼式交流电机驱动,中心距a ≈ 800 mm,转速n1=1460 r/min,n2=650 r/min,主动轮基准直径dd1=125 mm,B型带三根,棉帘布结构、载荷平稳、两班制工作。试求此V带传动所能传递的功率P。解:由式(3-29),式(3-23)和式(3-19)解得: i=da2^|aa1=315/112=2.81由表(3-2)查得: i=da2^|aa1=315/112=2.81L=2240 mm依题意:i=da2^|aa1=315/112=2.81d/si=da2^|aa1=315/112=2.81 mm,取 dd2=280 mm。i=da2^|aa1=315/112=2.81i=da2^|aa1=315/112=2.81 mmLd = 2240 mm 由式(3-19)i=da2^|aa1=315/112=2.81由式(3-20)i=da2^|aa1=315/112=2.81 由式(3-18)i=da2^|aa1=315/112=2.81由式(3-21)i=da2^|aa1=315/112=2.81 i=da2^|aa1=315/112=2.81则 i=da2^|aa1=315/112=2.81KA =1.10V带所能传递的功率 i=da2^|aa1=315/112=2.81 kW

第一章      机械设计基础知识

思  考  题

 

1-1 机械零件设计应满足哪些基本准则?

1-2 什么叫机械零件的失效?机械零件主要的主要失效形式有哪些?

1-3 提高机械零件强度的措施有哪些?

1-4 在什么条件下要按刚度准则设计机械零件?提高零件的刚度有哪些措施?

1-5 选用机械零件材料时主要考虑什么原则?            

1-6 举例说明什么叫静载荷、变载荷、静应力和变应力?

1-7 什么是零件的工作应力、计算应力、极限应力和许用应力?

1-8  影响材料的极限应力的因素有那些?

1-9 线性疲劳损伤累积方程(Miner方程)的意义是什么?

1-10 影响材料疲劳强度的主要因素有哪些?原因是什么?这些因素对变应力的哪一部分有影响?

1-11 什么是有效应力集中系数?机械零件设计中,常见的应力集中源有哪些?有三个形状尺寸一样,工作条件也相同,分别用铸铁、低强度钢、高强度钢制造的零件,哪个零件的有效应力集中系数最大?

1-12  什么叫接触应力和接触强度?影响接触应力大小的因素有哪些?

1-13 举例说明零件的结构及工艺对被设计零件疲劳强度的影响。

 

习     题                                                                                                                  

1-1 从手册中查找下面各材料的名称和性能数据,并填入表中:

材料牌号

材料名称

抗拉强度极限

σB/ MPa

屈服强度极限

σs / MPa

延伸率

σ5 / %

硬 度

HB

弹性模量

E / MPa

HT200

 

 

 

 

 

 

ZG270-500

 

 

 

 

 

 

Q235

 

 

 

 

 

 

45调质

 

 

 

 

 

 

40Cr

 

 

 

 

 

 

QA19-4

 

 

 

 

 

 

 

1-2 已知σmin=500 MPa,σa = 300 MPa,求 σmax,σm,r,并画出变应力图。

 

 

 

 第三章 带 传 动

 

思 考 题

 

3-1 带传动有何特点?在什么情况下宜采用带传动? 

3-2 在相同条件下,V 带传动与平带传动的传动能力有何不同?为什么?

3-3 常见V带剖面结构有几种?它们由哪几部分组成?各部分的作用是什么?

3-4 根据欧拉公式,用什么措施可使带传动能力提高?

3-5 带传动弹性滑动是如何产生的?它和打滑有什么区别?对传动产生什么影响?

3-6 带传动的打滑经常在什么情况下发生?打滑多发生在大轮上还是小轮上?

3-7 分析带传动中应力的分布情况,最大应力发生在何处?它等于什么?

3-8 带传动的主要失效形式是什么?设计计算准则是什么?

3-9 普通V带剖面夹角是40°,为何带轮轮槽角分别是32°,34°,36°,38°?

3-10 带传动为何要有张紧装置^[1]?常用张紧装置有哪些?

3-11 V带轮轮槽与带的安装情况如图所示,其中哪种情况是正确的?为什么?

                                           

3-12 带传动中包角的大小对传动有何影响?如何增大包角?

3-13 影响带寿命的因素是什么?如何保证带具有足够的寿命?

3-14 为什么带传动一般放在高速级而不放在低速级?

3-15 V带传动中,为什么要限制带的根数?限制条件如何?

3-16 某一带传动在使用中发现丢转太多,分析其产生的原因并指出解决的办法?

 

习  题

3-1 已知V带传递的实际功率P=7 kW,带速^[2]v=10m/s,紧边拉力是松边拉力的2倍,试求有效圆周力F和紧边拉力F。

3-2 设单根V带所能传递的最大功率^[3]P=5 kW,已知主动轮直径de1=140 mm,转速n=1460 r/min,包角 α=140°,带与带轮间的当量摩擦系数 f=0.5,求最大有效圆周力F和紧边拉力F。

3-3 图示为外圆磨床中的三级塔轮平带传动,主动带轮最小直径 dd1=50 mm,主动轴转速n1=960 r/min,传动中心距约av=250 mm,从动轮最低转速 ne=240 r/min,最高转速^[4] n1=600 r/min,中间转速n=360 r/min, 试设计此传动的平带长度和各级带轮的尺寸。

 

 

 

 

3-4 有一A型普通V带传动,主动轴转速n=1480 r/min,从动轴转速n=600 r/min,传递的最大功率P=1.5kW,假设带速v=7.75 m/s,中心距 a=800 mm,当量摩擦系数 f=0.5,求带轮基准直径^[5]d,d;带基准长度 L和初拉力F。

3-5 某车床的电动机和主轴箱之间采用普通V带传动,已知电动机额定功率P=7.5kW,转速n1=1450 r/min,要求传动比比 i=2.1,取工况^[6]系数 K2=1.2,试设计此V 带传动,并画大带轮的结构图。

3-6 已知一普通V带传动,用鼠笼式交流电机驱动,中心距a ≈ 800 mm,转速n1=1460 r/min,nA=650 r/min,主动轮基准直径d=125 mm,B型带三根,棉帘布结构、载荷平稳、两班制工作。试求此V带传动所能传递的功率P。

 

例   题

 

例3-1 设计一带式输送机^[7]中的普通V带传动,装于电动机与减速器之间。电动机为鼠笼式异步交流电机,输出功率为 6kW,,满载转速为1450 r/mim,从动轴转速n=500 r/min,单班工作,传动水平布置。

解 按第四节所述步骤进行。设计结果为:A型,z=5,L2=1600 mm,d=112 mm,d=315 mm,a=445 mm(a=503 mm, a=431 mm),F=139 N,Q=1352 N。

设计过程如下:

(1)确定设计功率P由表3-4查得工作情况系数K=1.1,故

Pc=KAP=1.1×6=6.6 kW

(2)选取V带型号 根椐Pc,nA 由图3-12确定。因工作点处于A型区,故选A型。

(3)确定带轮基准直径dcl ,d

①选择小带轮直径dd1  由表3-5,表3-6确定,由于占用空间限制不严,取dd2>d对

传动有利,按表3-6取标准值。取dd1=112 mm。       

②验算带速v           

 m/s

在5~25m/s,故合乎要求。

③确定从动轮基准直径d

 mm

查表3-6取标准值 d=315 mm。

④实际从动轮转速 nd和实际传动比 i

不计 ε 影响,若算得n2 与预定转速相差±5%为允许。

 r/mim (误差 3.2%)

(4)确定中心距a和带的基准长度L

①初定中心距ad  本题目没有给定中心距,故按式3-25自定。取a为500 mm。

②确定带的计算基准长度L 按式(3-26)

 mm

③取标准 L  按表3-3取 L=1600 mm。

④确定中心距a  按式(3-27)

 mm

A. 调整范围:
B.  mm
C.  mm
D. (5)验算包角α  按式(3-28)使 α≥120°
E.  符合要求
F. (6)确定带根救 z 按式(3-29)       
G.
V带所能传递的功率
W
Ka

由表(3-2)查得

d/s
L=1700 mm
由式(3-18)

由式(3-21)

由式(3-22)

则      
V带的根数 z
                  取 z = 5
0       按式(3-30)
N
式中 q 由表(3-1)查得 q = 0.1 kg/m。
Q   按式(3-31)
N
(9) 带的结构设计(略)
 
V带传动,用鼠笼式交流电机驱动,中心距a ≈ 800 mm,转速n1=1460 r/min,n2=650 r/min,主动轮基准直径dd1=125 mm,B型带三根,棉帘布结构、载荷平稳、两班制工作。试求此V带传动所能传递的功率P。
解:
由式(3-29),式(3-23)和式(3-19)解得:
           
由表(3-2)查得:
       
L=2240  mm
依题意:
d/s
 mm,取 dd2=280 mm。

 mm
Ld = 2240 mm
 
由式(3-19)

由式(3-20)

 
由式(3-18)

由式(3-21)

   

则   
KA =1.10
V带所能传递的功率   kW