机械设计试题库及答案

平键（ GB1096 — 79）
mm
键公称尺寸
b
h
键长 l 系列
16
10
70， 80，
18
11
90， 100，
20
12
110， 125，
22
14
130
25
14
28
16
1.确定尺寸 轮毂长 L 1.5 d 1.5 80 120 mm
d 80mm， b 22mm ， h 14mm ，取键长 l 100mm 标记：键 22 100 GB 1096–79 2.求所传递的最大转矩 Tmax
D1 z1 z3 z5 z7 125 17 17 17 17
3） n8
ni i总
1440 45 r / min
32
29007 下图为一带式输送机的传动简图，由电动机经二级圆柱齿轮减速器 带动带式输送机的卷筒，已知电动机转速 n1=960r/min、功率 P＝5.5kW，两级齿 轮传动比 i12=4.6、i34=5.0，卷筒直径 D＝500mm，求各轴的转速、功率及输送带 的速度和有效拉力。
3） nII nI / i 1 720 / 4 180r / min
29011 减速器传动比 i=9，输入轴直径 d1=18mm，若输出轴与输入轴同材料，
减速器效率 =0.9，试估算输出轴直径 d2。
按扭转强度估算直径，公式为：
13
13
d1
A01 P1
n1
， d2
A02 P2 n2
两轴材料相同，取
z2
102
n III n II z3 236.7 24 52.11r / min
z4
109
n IV n III 52.11 r / min
各轴转矩为： TI 95.5 105 PI
nI
95.5 10 5 2.78 1.87 104 N mm 1420
TII 95.5 105 PII 95.5 105 2.67 1.08 10 5 N mm
，则
d 2 ( P2 / n 2 ) 1 3 d 1 ( P1 / n1 ) 1 3
13
T2
(i ) 1 3 (9 0.9) 1 3 2
T1
d2 2d1 2 18 36 mm
29012 已知 I 轴为输入轴， II 轴为输出轴，两轴材料相同， d I 20mm ，
PI 2 kW ， n1 955 r / min ，齿轮齿数 z1 24 、 z2 48 。求： （1）II 轴输出转矩（不计摩擦） ； （2）按扭矩估算 d II 30mm ，问强度是否满足？
nII
960 208.7r / min
i12 4.6
PIII PII 3 2 5.445 0.99 0.97 5.229 kW
IV 轴： nIV
nIII
208.7 41.74 r / min
i 34
5
PIV PIII 3 2 5.229 0.99 0.97 5.021 kW
V 轴： nV nIV 41.74 r / min
T齿 3
95.5 105 P齿3 nm / i 12
95.5 105
2.64 6 1.07 105 N mm 1420
T联 5
95.5 105 P联 5 nm
95.5 105
2.805 1.89 104 N mm 1420
T联 6
95.5 105 P联 6 nm / i 12 i34
95.5 105
n II
236.7
TIII 95.5 105 PIII 95.5 10 5 2.56 4.69 105 N mm
nIII
52.11
TIV 955. 105 PIV 95.5 105 2.54 4.65 105 N mm
nIV
52.11
29009 下图为一带式输送机的传动简图， 已知输送带输出功率为 2.51kW（输 出功率中已考虑输送带与卷筒、卷筒轴承的摩擦损耗） ，电动机额定功率 Ped＝ 3kW ，满载转速 nm=1420r/min，减速器高速级传动比为 6，低速级传动比为 4.54， 各效率分别为 联轴器 ＝0.99、 齿轮 ＝0.97、 轴承 ＝0.99，试求齿轮 1、3 及两个联轴器 的计算功率和转矩。
95.5 105
6.75
1.11 105 N mm
1450 2.5
29002 带式输送机的传动简图如下图所示， 已知输送带输出功率为 2.51kW，
现有 Y100L 2-4 型电动机一台，电动机额定功率 Ped=3kW，满载转速 nm=1420r/min，
试问此电动机能否使用。各效率如下： 联轴器 ＝ 0.99， 齿轮 ＝0.97， 轴承 ＝0.99。
1) v
DnG
60 1000
300 25 0.393m / s
60 1000
D
300
2) T
W
5000 750 N m
2
2
3) P TnG
750 25 1.96 kW
9550 9550
P 1.96
4) PE
2.21 kW
0.886
5) i 总
nE nG
720 28.8
25
29006 带式输送机的传动系统如下图所示，已知 z1＝z3＝z5＝ z7＝ 17，z2＝ z4＝ z6＝z8＝34，带轮直径 D1＝125mm、D2=250mm，电动机转速 n1=1440r/min， 各效率为 轴承 ＝0.99、 带＝0.94、 齿轮＝0.97、 链＝ 0.96，求：
PIII ＝P 联
2 轴承
2 齿轮
2.085 0.99 0.99 2 0.97 2 2.56 kW
PIV ＝P
2 联
3 轴承
2 齿轮
2.805 0.99 0.99 3 0.97 2 2.54 kW
各轴转速为：
nI nm 1420 r / min
nII n1 z1 1420 17 236.7 r / min
验算此电动机能否使用
总
223 联 齿 轴承
0.99 2
0.97 2
0.99 3
0.895
P 输入＝ P 输出/ 总＝2.51/0.895=2.805kW
Ped(=3kW)> P 输入（=2.805kW）
此电动机能用。
29003 带式输送机的传动简图如下图所示，已知输送带的工作拉力
F＝
2300N(F 中已考虑输送带与卷筒、卷筒轴承的摩擦损耗的影响） ，输送带的速度
（1） T1 9.55 10 6 PI / n1 2 104 N mm T2 ( z2 / z1 )T1 4 104 N mm
（ 2）由公式 d≥ A0 ( P / n)1/3 ，则 d II / d I (n1 / n2 )1/3 (z2 / z1 ) 1/ 3
d II d I ( z2 / z1 )1/ 3 25.2 mm
PV PIV 3 1 5.021 0.99 0.99 4.921 kW
输出功率： PW PV 3 4 4.921 0.99 0.96 4.677 kW
带速 v
DnV
60 1000
带的有效拉力 F PW v
500 41.74 1.093 m / s
60 1000 4.677 4.28kN 1.093
29008 带式输送机的传动简图如图所示，已知输送带输出功率为
各效率为：联轴器效率 1＝0.99，齿轮效率 2＝0.97，轴承效率 3＝0.99， 卷筒效率（不包括轴承效率） 4＝0.96。
I 轴： nI 960r / min
PI 5.5 kW
II 轴： nII nI 960r / min
PII PI 1 5.5 0.99 5.445kW
III 轴： n III
1）电动机至卷筒之间的总效率； 2）传动系统的传动比 i 总（电动机至卷筒）； 3）卷筒的转速 n8（即大链轮 z8 的转速）。
1）
总＝
5 轴承
3 齿轮
带
键 ＝ 0.995 0.973 0.94 0.96 = 0.78
2） i 总 ＝ D 2 z2 z4 z6 z8
250 34 34 34 34 32
1000 1000
223 联 齿 轴承
0.99 2 0.97 2 0.99 3
0.895
3）总传动比： i 总 ＝ i 12 i 34 = z2 z4 102 109 27.25 z1 z3 17 24
4）输入功率 P输入
P输出
总
2.53 2.827kW 0.895
29004 一蜗杆减速器，蜗杆轴功率 P工 100 kW ，传动总效率 0.8 ，三班
2 联
2 齿
3 轴承
= 0.99 2
0.97 2
0.99 3
0.895
输入功率： P=P 输出 / 总=2.51/0.895=2.805 kW 各轴计算功率为：
PI = P 联 2.805 0.99 2.78 kW
PII ＝P 联 轴承 齿轮 2.805 0.99 0.99 0.97 2.67 kW
所以， dII 30mm ，强度满足要求。
29013 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， 试确定平键联接的尺寸， 并计算传递的最大转矩。 键的许用挤压 应力 [ p]=110MPa。
轴径 D
>50 ～58 >58 ～65
>65 ～75 >75 ～85 >85 ～95 >95 ～ 110
v=1.1m/s，卷筒直径 D＝400mm，齿轮的齿数为 z1＝17，z2＝102， z3＝ 24，z4＝