機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案

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1、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 1、平面機(jī)構(gòu)及其自由度 1、如圖a所示為一簡(jiǎn)易沖床的初擬設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)者的思路是：動(dòng)力由齒輪1輸入， 使軸A連續(xù)回轉(zhuǎn)：而固裝在軸A上的凸輪2與杠桿3組成的凸輪機(jī)構(gòu)將使沖頭4上下運(yùn)動(dòng) 以達(dá)到?jīng)_壓的目的。試?yán)L出其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖（各尺寸由圖上呈取），分析其是否能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì) 意圖？并提出修改方案。 ?1 - 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 ?# - 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 解1）取比例尺“I繪制其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖（圖b）。 ?# - 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 ?# - 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案

2、 圖b） 2）分析其是否能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖。 由圖 buj 知，11 = 3 , Pi=4, Ph=l, p = 0, F = 0 故：F =311-（2^ + ph- p）-F，= 3x3-（2x4 + l-0）-0 = 0 因此，此簡(jiǎn)單沖床根本不能運(yùn)動(dòng)（即由構(gòu)件3、4與機(jī)架5和運(yùn)動(dòng)副B、C、D組 成不能運(yùn)動(dòng)的剛性桁架），故需要增加機(jī)構(gòu)的自由度。 3）提出修改方案（圖c）。 為了使此機(jī)構(gòu)能運(yùn)動(dòng)，應(yīng)增加機(jī)構(gòu)的自由度（其方法是：町以在機(jī)構(gòu)的適當(dāng)位置増 加一個(gè)活動(dòng)構(gòu)件和一個(gè)低副，或者用一個(gè)高副去代替一個(gè)低副，其修改方案很多，圖 c給出了其中兩種方案）。 ?# - 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答

3、案 ? # ■ 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 ? # ■ 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 ? # ■ 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 圖c 1) 圖c 2) 2、試畫出圖示平而機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，并計(jì)算其自由度。 解：n = 4? ft =5 ? Ph=l， F 3、計(jì)算圖示平面機(jī)構(gòu)的自由度。 B ? # ■ 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 ? # ■ 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 解：n = 7 Pj = 10 ph = 0 > F = 311 — 2 r —鞏=1 ? # ■

4、 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 解：11 = 8 Pj = 11 > Ph = 1 ? F = 3n — 2Pj — Ph = 1 ?局部自由度 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 倉(cāng)f?: 11 = 9 $ A = 12 9 = 2 , F = 311— 2R — = 1 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案

5、 解：DEFG與D, H, J, I為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，去除左邊或者右邊部分，川?得，活動(dòng)構(gòu)件總數(shù)為 7,其中轉(zhuǎn)動(dòng)副總數(shù)為8,移動(dòng)副總數(shù)為2,高副數(shù)為0,機(jī)構(gòu)自由度為1。 （其中E、D及H均為復(fù)合鐵笹） 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 4、試求圖示各機(jī)構(gòu)在圖示位置時(shí)全部瞬心的位豐（用符P 12接標(biāo)注在圖上）。 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 1、在圖示鐵鏈四桿機(jī)構(gòu)中，己知：1氏=50171111, lcD=35mm, GWOrnm, AD為機(jī)架, 1）若此機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，且AB為曲柄，求1嗣的最人值； 2)

6、 若此機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu),求1靦的范圍; 3) 若此機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)，求1陽(yáng)的范闈。 解：1) AB為故短桿 】AB +1氏-*CD + 】AD =15nun 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 2)AD為最短桿，若1屈＜1^ 】AD +】00 — ^CD +】AB 1陽(yáng) <45111111 】AD +】AB WIbC +】CD 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 Iab <55111111 3) 1他為最短桿 1ab+1bc >1cd + 】ad 9 】ab >15inn】 Iab >】ad

7、 1ad+1bc >1ab+】cd 】ab 45nim 】AB 為izfcltl +】AB >咯 +】cd 】AB >5511101 由四桿裝配條件 G vIq+Ibc 4-1CD =1151111)1 2、在圖示的餃鏈四桿機(jī)構(gòu)中，齊桿的長(zhǎng)度為a=28mm, b=52mm. c=50mm, d=72mm。 試問(wèn)此為何種機(jī)構(gòu)？請(qǐng)用作圖法求出此機(jī)構(gòu)的極位夾角&,桿CD的最人擺角卩，計(jì)算行程 速度比系數(shù)K。 解1)作出機(jī)構(gòu)的兩個(gè) 極位，由圖中最得 ^ = 18.6 (p= 70.6 2) 求行程速比系數(shù) 180。+ & K = = 1.23 180。一& 3) 作岀此機(jī)構(gòu)傳動(dòng)

8、 角最小的位置，啟得 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 此機(jī)構(gòu)為 曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 4.現(xiàn)欲設(shè)計(jì)一較鏈四桿機(jī)構(gòu).己知其搖桿CD的長(zhǎng)lCD=75mm.行程速比系數(shù)K=1.5? 機(jī)架AD的長(zhǎng)度為1^=100^,又知搖桿的一個(gè)極限位置與機(jī)架間的夾角為歲=45,試求 其曲柄的長(zhǎng)度和連桿的長(zhǎng)1氏。（有兩個(gè)解） 1 QAO . R 解：先計(jì)算8= =16.36。 180- K 并取“1作圖，町得兩個(gè)解 ① 1陽(yáng)=均（疋-陌）/ 2 = 2（84.5-35）/2 = 49.5inm 1K = “ （疋 + 遠(yuǎn)）/ 2 = 2（84.5 + 35）/2 = 119.5mm 1期=“（疋一疋）

9、/2 = 2（35 -13）/2 = 22inm 1氏=“（遠(yuǎn) + 疋）/2 = 2（35 + 13）/2 = 48nim 口=0?002 m/mm 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 1、已知一偏豐尖頂推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)如圖所示，試用作圖法求其推桿的位移曲線。 解以同一比例尺作推桿的位移線圖如卜所示。 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 2)回程:等加速段s = h - 2hJ2 / Jo2 等減速段 s = 2h(^-J)2/Jo2 角速度逆時(shí)針回轉(zhuǎn)，正偏距e=10mm,基圓半徑ro=3Omm,滾子半徑rr=10mmo推桿運(yùn)動(dòng) 規(guī)律為：凸輪轉(zhuǎn)角應(yīng)“)?150〉，推桿等速上升16mm：

10、6=150〉?180,推桿不動(dòng)；=180 。?300時(shí)，推桿等加速等減速回程161^ 8=300?360時(shí)，推桿不動(dòng)。 解推桿在推程段及回程段運(yùn)動(dòng)規(guī)律的位移方程為： 1)推程：s = hJ/J0 ，(0

11、 360 S 16 15 5 14 11 5 8 4 5 05 0 0 0 0 3、在圖示凸輪機(jī)構(gòu)中，凸輪為偏心輪，轉(zhuǎn)向如圖。E、F為凸輪與滾子的兩個(gè)接觸點(diǎn), 試在圖上標(biāo)出： 1） 從E點(diǎn)接觸到F點(diǎn)接觸凸輪所轉(zhuǎn)過(guò)的角度0： 2） F點(diǎn)接觸時(shí)的從動(dòng)件壓力角： 3） 由E點(diǎn)接觸到F點(diǎn)接觸從動(dòng)件的位移s： 4） 畫出凸輪理論輪廓曲線和基圓。 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 屮=0.001 m/mm 齒輪機(jī)構(gòu) 1、設(shè)有一漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪Z=20, m=8mm, a=20, h；二1, 試求：其齒廓曲線在分度圓 及齒頂圓上的曲率半徑、p

12、.及齒頂圓壓力角 解：求J d = niz= 8x20 = 160nmi da = m(z+ 21f) = 8x (20 + 2xl) = 176nun 4 = d cos a = 160 cos 20 = 150.36mm p = i^tga = 75.175tg20 = 27.36mm aa = cos_ 仏/rj = cos-1 (75.175/88) = 3119.3r Pa = i;tgaa = 75.175tg3119.3, = 45.75mm 2、已知一對(duì)外嗆合標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的標(biāo)準(zhǔn)中心距a二160mm,齒數(shù)方二20, /二60,求 模數(shù)和分度圓直徑&、d。 解

13、： a = i m(Zi + Z2) =>m= 4mm d] = mZj = 4 x 20 = 80nmi d2 = mZ^ = 4 x 60 = 240nun 3、設(shè)已知一對(duì)斜齒輪傳動(dòng)，zi=20, z2=4O, llln=8imx n=20\ l

14、 = arccos 叫也 + “ = arccos 陀 + ） = 1615,37" 2a 2x250 2）計(jì)算兒何尺寸及當(dāng)量齒數(shù) 尺寸名稱 小齒輪 人齒輪 分度圓直徑 d] = / cos P = 166.67nmi dr = 333.33nim 齒頂圓直徑 dai = 4 + 2ha = 182.67mm d . = 349.33 CT — 齒根圓直徑 df] = q - 2hf = 146.67mm df2 = 313.33 基圓直徑 dy = 4 cosy = 155.85mm *2 =311.69min 齒頂高、齒根高 = 1(叫=811111

15、1 1\ = (1「+ c‘)叫=lOniiii 法面及端面齒厚 sn = /zn./2 = 12.5711U11 st = mi. /(2 cos p) = 13.09111111 法面及端面齒距 pn =加幾=25.14nim pt = pn/cos/7= 26.19nim 當(dāng)量齒數(shù) = z^/cos3 P = 22.61 S = Z2/cos3/? = 22.61 3）計(jì)算衆(zhòng)合度6 J = aictg(tg%/cos0) = aictg(tg20/cosl61537 J = 204549^ 務(wù)a = arccosCg/WJu arccos(155.84/18

16、2.67) = 312649" aat2 = arccosC^./d^) = arccos(311.69/349.33) = 26。5033" ,_ ^(tga^-tgaJ + z.Ctga^-tgaJ 乙Z — In _ 20(tg312649"-tg204549") + 40(tg265033"-tg204549") _i “ In = E sin 0 / 加幾=30 sinl61537" / Zn = 0.332 5 =帳 + p=\ ?59 + 0.332 = 1.92 4、已知一對(duì)等頂隙收縮齒標(biāo)準(zhǔn)直齒圓錐齒輪傳動(dòng)，齒數(shù)/=20, 0=38,模數(shù)hnm, 分度圓壓力

17、角。=20 ,齒頂高系數(shù)h/=l,齒頂間隙系數(shù)c* = 0. 2,軸交角-T = 90。 -13? 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 求兩錐齒輪的齒頂圓錐角5小及其它主要尺寸。 解：齒頂圓錐角：= arcctg-^- = 62.24, 5> = 90 - = 27.76。 勺 ■ 齒頂臥 h = h*m = 4111111 齒根高：hf = (h* + c*)m = 4.8min 輪系及其設(shè)計(jì) 1、如圖所示為一手搖提升裝置，其中各輪齒數(shù)均已知，試求傳動(dòng)比 認(rèn),指出當(dāng)提升歪 物時(shí)手柄的轉(zhuǎn)向(在圖中用箭頭標(biāo)出)。 z2z3z4z5 解此輪系為 空間定軸輪系 50x30x40x52

18、 ~ 20x15x1x18 = 577.78 2、在圖示齒輪系中，己知二19,冇二26, zf30, Zf =20.卒78,齒輪么與齒輪3同軸 線，求齒輪3的齒數(shù)及傳動(dòng)比弘。 解： niZ3 = d3 ①+知 Zj + 2Z? = Z3 3" 5xd Z3 = 57 讓=(-D2 Z2Z3Z4ZS z】z?z；z； 題圖5-2 ? # - 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 3、在圖示的行星減速裝置中.己知卒51。當(dāng)手柄轉(zhuǎn)過(guò)90時(shí)轉(zhuǎn)盤〃轉(zhuǎn)過(guò)「叫 0 - nH ZjZ2 ? # - 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 土 = 4,故于?柄轉(zhuǎn)過(guò)90度時(shí)，

19、轉(zhuǎn)盤H轉(zhuǎn)過(guò)22 5度 4、在圖示的差動(dòng)齒輪系中.己知各輪齒數(shù)zi=15,彳=25,盈二20. 二60。若m= 200r/min. rh = 50r/min.且轉(zhuǎn)向相同，試求行星架〃的轉(zhuǎn)速仗。 200 —如 50-1也 =(一1) 25x60 15x20 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 題圖5-6 5、在圖示的復(fù)合輪系中，設(shè)已知nx=3549r/min,又各輪齒數(shù)為 血=36,勿=60, zs=23,浙=49, z/ =69, zs=31, z<=131, z：=94, *36,勿=167,試求行星架 H 的轉(zhuǎn)速 m （大小及轉(zhuǎn)向）？

20、 解：此輪系是一個(gè)復(fù)合輪系 在1-2 （3） 一4定軸輪系中： 翳65】（轉(zhuǎn)向見圖） 在^-5-6-7行星輪系中 1 + 計(jì)+護(hù) 2.899 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 在7-8-9-H行星輪系中 >7H 167 9? =2.777 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 i1H =i14-i47-i7H =3.551x2.899x2.777 其轉(zhuǎn)向與輪4轉(zhuǎn)向柑同 = 28.587 故 1站=珂/訂=3549/28.587 = 124.15(r / mill), 其他常用機(jī)構(gòu)及動(dòng)力分析 1、己知槽輪機(jī)構(gòu)的槽數(shù)z=5,撥

21、盤的圓銷數(shù)K=l,轉(zhuǎn)速ni=75r/nim,求槽輪的運(yùn)動(dòng)時(shí)間J 和靜止時(shí)間I。 2z 解：5=（z_2）=0.3. t= 0.24s, t = 0.56s 2、在圖a所示的盤形轉(zhuǎn)子中，令四個(gè)偏心質(zhì)量位于冋-回轉(zhuǎn)平面內(nèi)，其大小及回轉(zhuǎn)半徑 分別為 mi=5kg, nu=7kg, m>=8kg, mi=10kg: ri=r<=10cnu c=20cm, rs=15cm 方位如圖 a 所小。又設(shè) 平衡質(zhì)最im的回轉(zhuǎn)半徑r>=15cmo試求平衡質(zhì)最血的大小及方位。 解根據(jù)靜平衡條件有 1幾 + 1】、百+ HKf； +1嶼右+ 叫石=0 以“?作質(zhì)徑枳多邊形圖? 故得 叫二兒％ A,

22、=5x16.1/15 = 5.37(kg) q =119.7 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 a) II 0 絲 點(diǎn) jS ? ? ? ? ls4 2、在圖a所示的轉(zhuǎn)子中,已知各偏心質(zhì)量nu=10kg, m2=15kg, ms=20kg, nu=10kg,它們的回 轉(zhuǎn)半徑分別為r 1二40cm, r：=r i=30cm, r3=20cm.又知各偏心質(zhì)量所在的回轉(zhuǎn)平而間的距離為 1滬1滬1幵30cm,各偏心質(zhì)最的方位角如圖。若豊于平衡基面I及II中的平衡質(zhì)量叫及血“ 的回轉(zhuǎn)半徑均為50cm,試求血|及血“的大小和

23、方位。 解根據(jù)動(dòng)平衡條件有 一 2 一 1 一 一 c nVi + - m2r2 + -ns + 叫甩=0 _ 2 - 1 . - 八 叫幾+ Tm3r3 + ；叫G +叫口心= =3158w 4) A>p Fd 不自鎖，需要制動(dòng)裝置，制動(dòng)力矩M- 2tg" 0) 2 以〃?作質(zhì)徑枳多邊形圖b和圖c,由圖得 平衡基而I 叫】=從 W 氐=I。x 28/50 = 5.6(kg) 4廠6。 平衡基面口 叫口 = An = I。x 37/50 = 7.4(kg) 為"45。 聯(lián)接 1、圖示為一升降機(jī)構(gòu)，承受救荷F =150 kN,采用梯形螺紋，d = 60m

24、m, d3 = 56mm, P = 8mm,線數(shù)n = 3。支撐面采用推力球軸承，升降臺(tái)的上卜移動(dòng)處采用導(dǎo)向滾輪，它們 的摩擦阻力近似為零。試計(jì)算： (1) 工作臺(tái)穩(wěn)定上升時(shí)的效率(螺紋副當(dāng)量縻擦系數(shù)為0 10)。 (2) 穩(wěn)定上升時(shí)加于螺桿上的力矩。 (3) 若工作臺(tái)以720imVmin的速度上升，試按穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)條件求螺桿所需轉(zhuǎn)速和功率。 (4) 欲使工作面在載荷作用下等速下降，是否需要制動(dòng) 裝置？加于螺栓上的制動(dòng)力矩是參少? 解：1) p=arctg0.1 = 5.71 ,2 = 7.8。 楡力球釉牽 2) M = ^-Ftg(^+p) 2 3) i\pZ = 72

25、0 720 ,. = 30r/nun > pz N = Mw=玉 Ftg(2+ p) 2 碼 30 2、圖示為一用兩個(gè)Mil螺釘同泄的牽曳鉤，若螺釘材料為Q235鋼，裝配時(shí)控制預(yù)緊力, 結(jié)合面摩擦系數(shù)彳=0 15.求其允許的最大牽曳力。 解：由結(jié)構(gòu)形式町知，結(jié)合面m = l 聯(lián)接螺栓數(shù)目 Z = 2, 由表9 5查得0 = 240MPa 控制預(yù)緊力，取S = 1.3 [6=@ = 185MPa , 由表資取 d] =10.106min. 取 C = 1.2 F in fZ pf = []df 4x13 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 機(jī)

26、械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 3. 圖示為一剛性凸緣聯(lián)軸器?材料為Q215鋼，傳遞的故人轉(zhuǎn)矩為1400N.m （靜載荷）。 聯(lián)軸器用4個(gè)M16的較制孔用螺栓聯(lián)接，螺栓材料為Q235鋼，試選擇合適的螺栓長(zhǎng)度， 并校核該聯(lián)接的強(qiáng)度。 解：?jiǎn)蝹€(gè)螺栓所受橫向我荷 2M Dm 強(qiáng)度條件 由表9. 5査得: Q215 込=220MPj 23 23 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 Q235 込=240MP: 由表9?5查得[可=—=蘭9 = 96MPa S 2.5 擠壓強(qiáng)度校核，最弱材料[0；]=仝=召9 = 191臨爲(wèi) P S 1.15

27、 4M T = — = 11.24MPa <[rl /rd(jDm M inDcyi^ 1400 xlQ3 4x155x16x23 = 6.14MPa <[ 23+23+m+(3?5) M16螺母卑度為14 8mm,墊片厚度11 = 311U11 L = 65(70)111111. 注：以 1 (20 ~ 70) 0 或 5 結(jié)尾 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 4、圖示為一鋼制液壓油缸,采用雙頭螺柱聯(lián)接。已知油圧p=8MPa,汕缸內(nèi)徑D = 250mm. DROOmin,為保證氣密性要求，螺柱間距1不得人于4 5d（d為螺紋大徑），

28、試設(shè)計(jì)此雙頭螺 柱聯(lián)接。 解：1）計(jì)算單個(gè)螺栓得工作我荷F ,暫取螺栓數(shù)目 Z = 12 , F = = 32725N 4Z 2） 計(jì)算單個(gè)螺栓總拉力F。，取殘余預(yù)緊力 F‘ = 1.6F F。= F + F = 85085N 3） 求螺栓公稱直徑 i ［水奢 267MP3, 選取螺栓材料為4OCr, 裝配時(shí)不控制預(yù)緊力，按表9 6暫取安全系數(shù) 由表9.1,取M27（d] = 23?752mm）.按圖表9 6可知所取安全系數(shù)是正確的。 4）驗(yàn)證螺栓數(shù)目 1 == 7 & 55mm v4?5d Z 5、在題9-3 已知軸的材料為45鋼，工作時(shí)有輕微沖擊。試為該聯(lián)軸器

29、選擇平鍵，確 定鍵的尺寸，并校核其強(qiáng)度。 解：1）選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸 選用半圓頭普通平鍵，材料45鋼，由表9.10査得b = 16nnn, h = 10niin,參考輪 轂長(zhǎng)度，取L = 90111111 2）校核鍵聯(lián)接強(qiáng)度 鍵和軸的材料優(yōu)于輪轂材料，應(yīng)校核聯(lián)軸器強(qiáng)度，由表9. 11取許用應(yīng)力 4T [erp] = 135MPa l = L-8 = 82mm，（Jp =——= 124MPa <[

30、, P = 25kW,長(zhǎng)期雙 向轉(zhuǎn)動(dòng)，我荷令中等沖擊，要求結(jié)構(gòu)緊湊，采用硬齒面材料。試設(shè)計(jì)此齒輪傳動(dòng)。 解：1）選擇材料、確定許用應(yīng)力 大小齒輪均采用2OCr>滲碳處理淬火.由表10 1選擇硬度為59HKC,由圖10-9C 得到，^Fhmi = ^Fimc = 390MPa , 由表 10 4 得，取Sp =1.5 ,[片]]=[6」=6hmX?7 =]82MPa Sp 由圖 10—6c 得，aHlunl = crHluxi2 =1500MPa , 由表 104 得，取 Sh =1.2, [

31、 齒輪按8級(jí)精度制造，由表103,取載荷系數(shù)k = 1.5 ,齒寬系數(shù)％ = 0.4,小齒 P 輪上得轉(zhuǎn)矩 T = 9.55 xlO6 x —= 165 800N-111111 取乙=25,則乙“乙二如，由圖10-8査得耳[=2.71, ^-, = 2.21 ???- ＞吃，將衛(wèi)-帶入式（10-10） [^Fll 【62】 [^Fll 111 >3 4KI；耳 %（i+l）Z：[oy] =235nun 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 由表 4.1 取 m = 2.5mm 中心距 a = —（乙 + Z3） = 143.75n

32、un 齒 寬 b = = 57.5mm ?取 B = 65mm ? lx = 60niin 3）驗(yàn)算齒面的接觸強(qiáng)度 內(nèi)=336$：[嚴(yán)=782.5 <[aH] 安全 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 4）齒輪的圓周速度 v=冋兒—=4.71m/ s 60x1000 由表10.2可知選8級(jí)精度是合適的。 2、設(shè)兩級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器的已知條件如圖所示，試問(wèn)：1）低速級(jí)斜齒輪的螺旋線 方向應(yīng)如何選擇才能使中間軸上兩齒輪的軸向力方向相反：2）低速級(jí)螺旋角”應(yīng)取多人數(shù)値 才能使中間軸上兩個(gè)軸向力互相抵消。 解：要使中間軸兩齒輪的斜齒輪 的軸向力相反，則旋向必須柑同， Z?左旋

33、，Z3應(yīng)為右旋，Z。為右 yn■二 = 17 旋，按題意，F(xiàn)al = Fa3,則： 2T "dT tgl5 = 耳處A =耳， 2T Ft = T9 又因t2=t3. 所以tg//3 = 學(xué)tgl5—（警壇15。）/巴吟 d2 cosp3 / cos 角 sin03 = sinl5 = 0.1438 , 角=816, nW 3、 設(shè)計(jì)-單級(jí)閉式斜齒輪傳動(dòng)，己知P=10kW, ni=1460r/min, 1=3.3,工作機(jī)右中等沖 擊載荷。要求采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，選用軟齒而材料，Z1=19o試設(shè)計(jì)此單級(jí)斜齒輪傳動(dòng)，校核 疲勞強(qiáng)度。 解：1）選擇材料以確定許用

34、應(yīng)力 小齒輪采用40Cr調(diào)質(zhì)，碩度取260HBS, 人齒輪采用ZG35S1M11調(diào)質(zhì)，硬度取260HBS 由圖 11—6b） = 700MPa ? =540MPa 由表 10. 4 取 =1.1, 魚旦= 491MPa [crH1] = ^^L = 636MPa , % 由圖 10—9b） crFhml = 240MPa , 6hm2=180MPa 由表104取Sp =13 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 則 [crF1]=^^- = 185MPa , [crF2]= ^^- = 138MP ? 2）按齒而接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)

35、 設(shè)齒輪按8級(jí)精度制造，由表10.3取載荷系數(shù)K = 1.5,齒寬系數(shù)% = 0.4 小齒輪上的轉(zhuǎn)矩 按式10-15計(jì)算中心距 p 1； = 9.55 xlO6 — = 6.54 xlO4N-m 131.611U11 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 取乙=30, Z2=iZi=99,初選0 = 15。 沁—.97mm 乙+乙 由表4 1取n\ = 2mm 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 乙+ Zr a = in =- = 133.5511U11 2 cos 0 P = arc

36、cos 叫（乙 + ◎=切珂。， 2a a = 135niin 齒寬 b = = 54niin 取 Q = 55111111. U = 60111111 3）驗(yàn)算彎曲強(qiáng)度 由圖Z 3烏》 耳1=2.6,耳？=2?2 = 59MPa <[crF1] aF2 =50MPa <[crF2] 安全! 蝸桿傳動(dòng) 1、設(shè)某一標(biāo)準(zhǔn)蝸桿傳動(dòng)的模數(shù)m = 5mm?蝸桿的分度圓直徑d】=50mm?蝸桿的頭數(shù) Z] = 2■傳動(dòng)比i = 20 ,試計(jì)算蝸輪的螺旋角和蝸桿傳動(dòng)的主要尺寸。 解：1）蝸桿直徑系數(shù)q=9_ = 10 111 2） 螺旋角升角 tg/l= ^- = 0.

37、2 ,久=11。1836" J q 3） 中心距 a = — （q+ Z^） = 125111111 2 - 2、対圖示的蝸桿傳動(dòng)，請(qǐng)根據(jù)己知的蝸桿的螺旋方向和轉(zhuǎn)向，確定蝸輪的螺旋方向和轉(zhuǎn)向。 并在圖中表出蝸桿和蝸輪的受力方向。 解： 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 由于蝸桿為左旋，故蝸輪為左旋，圖中紅色的箭頭表示蝸桿的受力，綠色的表示蝸輪的受力。 3、試設(shè)計(jì)一單級(jí)圓柱蝸桿傳動(dòng)：傳動(dòng)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的功率為7kW,轉(zhuǎn)數(shù)為 1440r/min,蝸輪軸的轉(zhuǎn)數(shù)為80r/min,載荷平穩(wěn)，單向傳動(dòng)。 解：1）選擇材料，蝸桿用45鋼，表面淬火，硬度為45HRC?55HRC

38、,以保證蝸桿較好的 耐磨性。蝸輪齒圈用鑄錫青銅ZCuSnlOPl,砂模鑄造，輪心用灰鑄鐵HTlOOo 2） 確定許用應(yīng)力，由表10 1查得［內(nèi)］=200MPa 3） 選擇蝸桿的頭數(shù)和蝸輪的齒數(shù) 1440 i = = 18,取乙=2, Z. =36 80 - 4） 初選蝸桿傳動(dòng)的效率 由乙=2,由表11 7,初選蝸桿傳動(dòng)的效率為0 8 5） 計(jì)算作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩 T> =9.55x106x5-xt7 = 668500Niii - 珂 6） 確定載荷系數(shù) 取 K = l.l 7） 確定模數(shù)和蝸桿分度圓直徑 nfd. = （ ）2KT> = 36901111113,由表

39、 11.2 取m=6.3mm, d. =112nun 8） 驗(yàn)算效率 蝸桿分度圓的圓周速度 V,= 咖 =5.07m/s 60x1000 tg7=三巴 / = 6.42 , vs = —^― = 5.1111/s ci】 ’cos / ts/ 由表 11一6, p =1.27> 77=（0.95 -0.96）——— = 0.79 ?0.798 0.8 tg（7+P） 9）驗(yàn)算接觸疲勞強(qiáng)度由式11-12重新計(jì)算nrd ,以效率08計(jì)算，1】】迅=3690,而632 xll2 = 4445 ? 設(shè)計(jì)結(jié)果可用 10）尺寸計(jì)算 q = 17.778 帶傳動(dòng) 1、一普通V帶

40、傳動(dòng)，已知帶的型號(hào)為A,兩輪基準(zhǔn)直徑分別為150 min和400 mm,初定 中心距a=450mm,小帶輪轉(zhuǎn)速為1460rAnin<>試求：（1）小帶輪包角:（2）選定帶的基準(zhǔn)長(zhǎng) 度14： （3）不考慮帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)時(shí)人帶輪的轉(zhuǎn)速；（4）滑動(dòng)率&=0 015時(shí)人帶輪的實(shí)際轉(zhuǎn) 速；（5）確定實(shí)際中心距。 D — D 解：1）小帶輪包角： 4=180。- ——x573 = 14&17。 a 2） 確定帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度： Lq 2a +蘭（D, + DJ+竺二21L = 1798.66mm 2 4a 由表 12.3 取 =1800nmi 3） 不計(jì)彈性滑動(dòng) n-> = —11 = 547

41、.5r/niin 一 D? 4）考慮滑動(dòng)率時(shí)，實(shí)際轉(zhuǎn)速 11】（1 一 ）= 539.31 / mill 5）實(shí)際中心距: 2Lh -龍（D" DJ + 血“-力（6 + DJ]，- 8（6 - DJ’ a = = = 8 =450.7 mm 2、設(shè)計(jì)?一破碎機(jī)用普通V帶傳動(dòng)。己知電動(dòng)機(jī)額定功率為尸二5.5 kW,轉(zhuǎn)速n】=1440r/min> 從動(dòng)輪為n2= 600r/mint允許誤差5%.兩班制工作?希望中心距不超過(guò)650mm。 解：1）計(jì)算功率匕，由表12 6查取Ka = 1?4, 2） 選取V帶型兮，由圖12-13確定選用A型。 3） 確定帶輪基準(zhǔn)直徑D

42、「D2 Pc =KAP = 7.7kW 由表 12. 7 取 D] = 125111111 > = 1%? Dr = （1 _ w） = 297mm 取直徑系列: 大帶輪的帶速: Dr = 30011U11 m = N（1 -。= 594T / niin 「 Dr ■ -27 ? 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 600-594 ]% <5% 允許 600 4）驗(yàn)算帶速： V- “円 一9.42%?在5-25m/s范吊1內(nèi)，帶速合適 60x1000 5）確定帶長(zhǎng)和中心距 初取中心距a： -600nim, Lu2a + ”（Dr + D]）+（D2

43、-DJ _188035nmi 2 - 4a 由表12.3取 S =1800nun 實(shí)際中心距 去-牙（2 + DJ + 血-- g + DJF - 8（ - DJ? = 559.36mm < 650mm 8 6） 驗(yàn)算小帶輪包角 7） 確定帶的根數(shù)Z ax -180 2 a 1 x57.3-160o>120 傳動(dòng)比 ■ 1 = = -^ = 2.42 lln ■ 由表12. 4査得 比=1.92kW, 由表12?5査得 幌=0.17kW 由表12. 8査得 Ka = 0.96 , 由表12. 3査得 K] =1.01 Z= & -3

44、.8 iUZ = 4 根 （匕+唱）匕％ 8） 求壓軸力Fq 由表12. 2査得q =0.1kg/m,單根帶的張緊力 500^ 22_ 2=lgl ?N Zv Ka 壓軸力為 Fq = 2ZF0 sin 魚=1435.3N 2 9） 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（略） 鏈傳動(dòng) 1、 一單排滾子鏈傳動(dòng)，鏈輪齒數(shù)習(xí)=21、Z：汙、3、鏈型號(hào)為1UA、璉長(zhǎng)1^=100節(jié)。試求 兩鏈輪的分度圓、齒頂圓和齒根圓直徑以及傳動(dòng)的中心距。 解：由表13 1查得10A鏈，P= 15.875nmn dr =10.16111111,兩鏈輪的分度阿 齒頂圓, p [氣 X75 齒根圓直徑分別

45、為d1 = — 180 sin p c = 106.5 * = = 267.97 .180 2 3 . 180 sui sin 21 Z. i ono dal = P[0?54+ctg ] = 113.9 d 昇= P[0?54+ctg 180 "zT ]=276.1 Z\ -29 - 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 -# - 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 dfl = d-dr =106.5-10.16 = 9634 中心距 P a = 7 （Lp" 乙 + 、 乙 + Z> 9 Z-> —乙?> 七亠）+ （Lp-一 ）?_8（

46、十二廣=493 2 V 2 L7t 2、設(shè)計(jì)一往復(fù)式壓氣機(jī)上的滾子鏈傳動(dòng)。己知電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n!=960r/min＞功率P = 3 kW, 樂(lè)氣機(jī)轉(zhuǎn)速112=320r/min，希望屮心距不人于650mm （要求中心距町以調(diào)節(jié)）。 解：1）選擇鏈輪齒數(shù)Z], Z, 假定鏈速 v=3~8m/s＞由表136取鏈輪的齒數(shù)為 ^ = 21,人鏈輪齒數(shù) -# - 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 -# - 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 正后的傳遞功率為用= 瓦卩 =3.32kW, K2KLKm 根據(jù)11! =9601 /mill, R = 3.32kW由圖13-14選擇滾子

47、鏈型號(hào)為08A.節(jié)距 P =12.7011）111 4）確定實(shí)際中心距 -# - 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題簽案 Z\ + Z2 =513.611U11 中心距減少杲 Aa = (0.002 ?0.004)a = (1.03 ?2.06)niin 實(shí)際中心距 a= a-Aa =512.6 ?511.6mm 取a = 512nun- a v 650mm符合設(shè)計(jì)要求 5) 驗(yàn)算速度 v= I>1Z1P = 4.72m/s,與原定假設(shè)相符 60x1000 6）計(jì)算壓軸力Fq 工作拉力 Fe = 100P = 636N ,有中等沖擊取 Kq =1.3 ,壓軸力 Fq

48、= KqF€ = 826N 7） 潤(rùn)滑方式 由圖13 — 15選擇油浴飛濺潤(rùn)滑方式 8） 鏈輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)結(jié)果，滾子鏈型y O8A.bl24/T 1234-1997 Zj = 21, Z2 = 63 ? ar = 512111111, FQ = 826N 1、己知一傳動(dòng)軸直徑出32iran?轉(zhuǎn)速77=1440r/min如果軸上的扭切應(yīng)力不允許超過(guò)50MPa. 問(wèn)此軸能傳遞多少功率？ 解: p"^^=4941kw -31? 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題簽案 -#? 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題簽案 2、在圖示軸的結(jié)構(gòu)圖中存在多處錯(cuò)誤，請(qǐng)指出錯(cuò)誤

49、點(diǎn)，說(shuō)明出錯(cuò)原因，并加以改正。 -#? 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題簽案 1、軸頭無(wú)軸肩，外伸零件無(wú)法定位 -#? 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 2、 軸無(wú)階梯.軸承安裝困難?加工呈人 3、 端蓋無(wú)墊片，無(wú)法調(diào)整軸向間隙 4、 套筒高度與軸承內(nèi)圓高度相同，軸承無(wú)法拆卸 5、 鍵槽過(guò)長(zhǎng)，開到端蓋內(nèi)部 6、 端蓋與軸無(wú)間隙，無(wú)密封材料 7、 軸頸長(zhǎng)度與軸上零件輪轂長(zhǎng)度相等，無(wú)法使套筒壓緊齒輪 8、 右軸承未定位 -# - 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 -# - 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 3、如圖所示單級(jí)直齒圓柱齒輪減速器，用電機(jī)驅(qū)動(dòng).電動(dòng)機(jī)

50、的功率F12kW?轉(zhuǎn)速 n=1470r/min,齒輪的模數(shù)滬lmm,齒數(shù)卒19, 7=72,若支承間跨距2=180mm （齒輪位于中 圓周力 徑向力 合力 21； 21； ——-=—— dr mZr =2052N Fr = Fttga=747N Fn = ^—= 2184N cos a 由于對(duì)稱.支承反力 Fxl = Fr2 =1092N 2） 求彎矩，作彎矩圖 Me =Fjg = 98280Nmm 3） 作彎矩圖 -# - 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 T = 295244N?mm 4）作當(dāng)量彎矩圖 對(duì)載荷變化規(guī)律不淸楚，一般按脈動(dòng)循環(huán)處理，折介系

51、數(shù)a = 0.6 = Jm： + (CT)? = 202677 N- nun =177254N null 5）計(jì)算危險(xiǎn)截面C的軸徑 M 叫0忒］WE 由表 14.145 鋼調(diào)質(zhì)，硬度 217?255, = 650MPa ,由表 14 5 査得［cr_lb ］ = 60MPa 因C處有鍵槽，故將直徑增人5%, 3233x1.05 = 33.94inm,取整為34mm。 Fn 1 A 2 B T / 4 c VT L d H M - 1 1 1 "\2 B △ : △ T 1 A

52、 2 B z \ ( zx 1 A 2 B △ 軸承 1、有一滑動(dòng)軸承，軸轉(zhuǎn)速n =65 Or/min,軸頸直徑d二120mm,軸承上受徑向載荷尸二5000N. 軸瓦寬度3二150mm,試選擇軸承材料，并按非液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承校核。 解：1）、計(jì)算壓強(qiáng) F P = = O.22MPa Bd 2） 計(jì)算Pv Pv= = 1.14MPa ?m/s 60x103xB 3） 驗(yàn)算滑動(dòng)速度 v= = 4.1m/s 60X103 由表15. 1取軸承材料鑄錫青銅ZCiiSiPb5Zii5 2、試說(shuō)明以下滾動(dòng)軸

53、承的類型.內(nèi)徑尺寸、精度:6210、7207C/P5、N208、31306、51205。 解： 6210-r I 級(jí)公差 內(nèi) Sd=50m 尺寸系列02 ——深溝球軸承 級(jí)公差 徑 d=25dd ! 尺寸系列12 推力球軸承 7207C/P5 ItT〔 5級(jí)公差 ! 公稱接觸角滬15度 內(nèi)徑 d=35mm I 尺寸系列02 角接觸球軸承 0級(jí)公差 內(nèi) I5d=30nn 尺寸系列13 —推滾子軸承 7207C/P5 ttTT〔 5級(jí)公差 稱接觸角a = 15。 內(nèi)徑 d=35iran 1 尺寸系列02 I 角接觸球軸承 -33 -

54、 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 2、有一深溝球軸承，受徑向載荷用二8000N,常溫下工作，載體平穩(wěn)，轉(zhuǎn)速n=1440r/min, 要求設(shè)計(jì)壽命厶=5000h,試計(jì)算此軸承所要求的額定動(dòng)載荷。 解：徑向基本額定動(dòng)載荷 =66524N 1 1 小 P (6011 T V 1.1x8000 <60x1440 — ―曰而町=—^l-^x5000J 由表 16. 6 取 fp =1.1 由表 16.4 取 = 1 ‘ r = 3 o 3、根據(jù)設(shè)計(jì)要求.在某一軸上安裝一對(duì)7000AC軸承（如圖所示）.己知兩個(gè)軸承的徑 向載荷分別是：凡二1000N,人汙2060N,外加軸向力人二80N,軸頸

55、 出40mm,轉(zhuǎn)速n=5000r/min, 常溫下運(yùn)轉(zhuǎn)，有中等沖擊，預(yù)期壽命厶=2000小時(shí)，試選擇軸承型號(hào)。 比0 耳?唄 itS $ Fr|OOON 片2060N ?#? 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 ?#? 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 解：1)計(jì)算軸承得軸向力Fai，F(xiàn)a2 由表16. 7査得內(nèi)部軸力 Fdl = 0.68Frl = 680N , Fd2 = 0.68Fr2 = 1400N ??? Fd2 = 0.68Fi2 = 1400N 故軸有向左移動(dòng)的趨勢(shì) 1 “放松” 2 “壓緊”幾1 =尺縈=6%0N? Fa3 = Fdl + FA =15

56、60N 2)計(jì)算軸承1、2的當(dāng)量動(dòng)載荷e = 0.68 F F 』= 0?68 = e, 亠= 0?76>e, X, = = 0.41, Y = Y=0.87 Fh 陰 - - 由表 16. 6 取 f^> =1.5 , Pi= fp(X1Frl+XFal) = 1502.4N P2 = fp(X2Fr2 + YFa2) = 3303N 由于B〉R只需計(jì)算軸承2,取 = 27834N 故選擇7208AC軸承 而軸承 7208AC Cr =35.2kN >C  聯(lián)軸器 1、電動(dòng)機(jī)與水泵之間用聯(lián)軸器聯(lián)接，己知電動(dòng)機(jī)功率FllkW,轉(zhuǎn)速n=960r/min,電動(dòng)機(jī)外 伸軸

57、端直徑d二42mm,水泵軸的直徑為d二38mm,試選擇聯(lián)軸器類型和型號(hào)。 解：由表17. 1取工況系數(shù)K=1.5 P 工,=9.55xl06xKx —= 164N m 由設(shè)計(jì)手冊(cè)，TL6彈性套柱銷聯(lián)軸器， [T] = 250N in ?[n] = 3300r/niin 滿足要求 ?#? 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 ?#? 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 JA38x60 J A42 x 84 GB/T4323 ?#? 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案 2） 確定鏈節(jié)數(shù)Lp 初定中心距a = 40P，則鏈節(jié)數(shù)為L(zhǎng)p =y+ +夕（Z；；21）? = 123.12 , 取Lp=124節(jié) 3） 確定鏈條節(jié)距P 由圖13-14按小鏈輪轉(zhuǎn)速估計(jì)工作點(diǎn)落在曲線頂點(diǎn)左側(cè)，由表13 3查得工況系數(shù) Ka = 1.3,由表134查得小鏈輪齒數(shù)系數(shù)為Kz=l.ll,由圖13-16查得鏈長(zhǎng)系數(shù) Kl=1.06,采用單排鏈，由表135査得排數(shù)系數(shù)為Km = lo由式（13-14）計(jì)算修 ?#?