第一篇:機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)_課后答案_(陳曉南)
第三章部分題解參考
3-5 圖3-37所示為一沖床傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)者的意圖是通過齒輪1帶動(dòng)凸輪2旋轉(zhuǎn)后,經(jīng)過擺桿3帶動(dòng)導(dǎo)桿4來實(shí)現(xiàn)沖頭上下沖壓的動(dòng)作。試分析此方案有無結(jié)構(gòu)組成原理上的錯(cuò)誤。若有,應(yīng)如何修改?
習(xí)題3-5圖
習(xí)題3-5解圖(a)
習(xí)題3-5解圖(b)
習(xí)題3-5解圖(c)
解 畫出該方案的機(jī)動(dòng)示意圖如習(xí)題3-5解圖(a),其自由度為:
F?3n?2P5?P4 ?3?3?2?4?1 ?0其中:滾子為局部自由度
計(jì)算可知:自由度為零,故該方案無法實(shí)現(xiàn)所要求的運(yùn)動(dòng),即結(jié)構(gòu)組成原理上有錯(cuò)誤。解決方法:①增加一個(gè)構(gòu)件和一個(gè)低副,如習(xí)題3-5解圖(b)所示。其自由度為:
F?3n?2P5?P4 ?3?4?2?5?1 ?1②將一個(gè)低副改為高副,如習(xí)題3-5解圖(c)所示。其自由度為:
F?3n?2P5?P4 ?3?3?2?3?2 ?13-6 畫出圖3-38所示機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖(運(yùn)動(dòng)尺寸由圖上量?。?,并計(jì)算其自由度。
習(xí)題3-6(a)圖
習(xí)題3-6(d)圖
解(a)習(xí)題3-6(a)圖所示機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖可畫成習(xí)題3-6(a)解圖(a)或習(xí)題3-6(a)解圖(b)的兩種形式。
自由度計(jì)算:
F?3n?2P5?P4?3?3?2?4?0?1
解(b)F?3n?2P5?P4?3?5?2?7?0?1
B為復(fù)合鉸鏈,移動(dòng)副E、F中有一個(gè)是虛約束 原動(dòng)件數(shù)目應(yīng)為1 說明:該機(jī)構(gòu)為飛剪機(jī)構(gòu),即在物體的運(yùn)動(dòng)過程中將其剪切。剪切時(shí)剪刀的水平運(yùn)動(dòng)速度與被剪物體的水平運(yùn)動(dòng)速度相等,以防止較厚的被剪物體的壓縮或拉伸。
解(c)方法一:將△FHI看作一個(gè)構(gòu)件
F?3n?2P5?P4?3?10?2?14?0?2
B、C為復(fù)合鉸鏈 原動(dòng)件數(shù)目應(yīng)為2 方法二:將FI、FH、HI看作為三個(gè)獨(dú)立的構(gòu)件
F?3n?2P5?P4?3?12?2?17?0?2
B、C、F、H、I為復(fù)合鉸鏈 原動(dòng)件數(shù)目應(yīng)為2 說明:該機(jī)構(gòu)為剪板機(jī)機(jī)構(gòu),兩個(gè)剪刀刀口安裝在兩個(gè)滑塊上,主動(dòng)件分別為構(gòu)件AB和DE。剪切時(shí)僅有一個(gè)主動(dòng)件運(yùn)動(dòng),用于控制兩滑塊的剪切運(yùn)動(dòng)。而另一個(gè)主動(dòng)件則用于控制剪刀的開口度,以適應(yīng)不同厚度的物體。
解(d)F?(3?1)n?(2?1)P5?(3-1)?3?(2?1)?5?1
原動(dòng)件數(shù)目應(yīng)為1 說明:該機(jī)構(gòu)為全移動(dòng)副機(jī)構(gòu)(楔塊機(jī)構(gòu)),其公共約束數(shù)為1,即所有構(gòu)件均受到不能繞垂直于圖面軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的約束。
解(e)F?3n?2P5?P4?3?3?2?3?0?3
原動(dòng)件數(shù)目應(yīng)為3 說明:該機(jī)構(gòu)為機(jī)械手機(jī)構(gòu),機(jī)械手頭部裝有彈簧夾手,以便夾取物體。三個(gè)構(gòu)件分別由三個(gè)獨(dú)立的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),以滿足彈簧夾手的位姿要求。彈簧夾手與構(gòu)件3在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)無相對運(yùn)動(dòng),故應(yīng)為同一構(gòu)件。
3-10 找出圖3-42所示機(jī)構(gòu)在圖示位置時(shí)的所有瞬心。若已知構(gòu)件1的角速度?1,試求圖中機(jī)構(gòu)所示位置時(shí)構(gòu)件3的速度或角速度(用表達(dá)式表示)。
解(a)
v3?vP13??1lP13P14(←)
解(b)
v3?vP13??1lP13P14(↓)
∴ b≥d?c?a?21?8?17?12
結(jié)論:12≤b≤30時(shí)機(jī)構(gòu)有曲柄存在,DC桿為曲柄
6-13 設(shè)計(jì)一腳踏軋棉機(jī)的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。AD在鉛垂線上,要求踏板CD在水平位置上下各擺動(dòng)10°,且lCD=500mm,lAD=1000mm。試用圖解法求曲柄AB和連桿BC的長度。
解 lAB??lAB?0.01?7.8?0.078 m?78 mm
lBC??lBC?0.01?111.5?1.115 m?1115 mm
6-14 設(shè)計(jì)一曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。已知搖桿長度l4?100擺角??450,行程速比系數(shù)K?1.25。試根據(jù)?min mm,≥40o的條件確定其余三桿的尺寸。解 ??180?K?11.25?1?180???20? K?11.25?1lAB??lAB?0.002?14.5?0.028 m?28 mm lBC??lBC?0.002?73.3?0.1466 m?146.6 mm
?min?32.42?
不滿足?min≥40o傳力條件,重新設(shè)計(jì)
lAB??lAB?0.002?16.9?0.0338 m?33.8 mm lBC??lBC?0.002?54.3?0.1086 m?108.6 mm
?min?40.16?
滿足?min≥40o傳力條件
6-15 設(shè)計(jì)一導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。已知機(jī)架長度l1?100 mm,行程速比系數(shù)K?1.4,試用圖解法求曲柄的長度。解 ??180?K?11.4?1?180???30? K?11.4?1lAB??lAB1?0.002?12.94?0.02588 m?25.88 mm
6-16 設(shè)計(jì)一曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。已知滑塊的行程s?50 mm,偏距e?10 mm。行程速比系數(shù)K?1.4。試用作圖法求出曲柄和連桿的長度。
87-13 設(shè)計(jì)一滾子對心移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)。已知凸輪基圓半徑rb?40mm,滾子半徑rk?10mm;凸輪逆時(shí)針等速回轉(zhuǎn),從動(dòng)件在推程中按余弦加速度規(guī)律運(yùn)動(dòng),回程中按等加-等減速規(guī)律運(yùn)動(dòng),從動(dòng)
??60?,試?yán)L制從件行程h?32mm;凸輪在一個(gè)循環(huán)中的轉(zhuǎn)角為:?t?150?,?s?30?,?h?120?,?s動(dòng)件位移線圖和凸輪的廓線。解
7-14 將7-13題改為滾子偏置移動(dòng)從動(dòng)件。偏距e?20mm,試?yán)L制其凸輪的廓線。解
7-15 如圖7-33所示凸輪機(jī)構(gòu)。試用作圖法在圖上標(biāo)出凸輪與滾子從動(dòng)件從C點(diǎn)接觸到D點(diǎn)接觸時(shí)凸輪的轉(zhuǎn)角?CD,并標(biāo)出在D點(diǎn)接觸時(shí)從動(dòng)件的壓力角?D和位移sD。
011
③許用應(yīng)力計(jì)算:
N1?60n1?Lh?60?960?1?(5?300?8)?6.9?108N2?60n2?Lh?60?320?1?(5?300?8)?2.3?108
P164 圖8-34:YN1?0.88,YN2?0.92 P165 圖8-35:ZN1?0.98,ZN2?0.94
P164 表8-8: SFmin?1.25,SHmin?1.0(失效概率≤1/100)P162 圖8-32(c):?Flim1?220 MPa,?Flim2?270 MPa P163 圖8-33(c):?Hlim1?550 MPa,?Hlim2?620 MPa
YST?2.0
?Y220?2P162 式8-27:[?F1]?Flim1STYN1??0.88?309.76 MPa
SFmin1.25[?F2]??Flim2YSTSFminYN2?270?2?0.92?397.44 MPa 1.25P162 式8-28:[?H1]?[?H2]??Hlim1SHminZN1?ZN2?550?0.98?539 MPa 1620?0.94?582.8 MPa 1?Hlim2SHmin[?H]?{[?H1],[?H2]}min?582.8 MPa
④驗(yàn)算齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度:
P160 表8-7: ZE?189.8 MPa P161 圖8-31:ZH?2.5 P160 式8-26:Z??4???34?1.71?0.87 3500KT1(u?1)3
b2uZZZP160 式8-25:?H?EH?a189.8?2.5?0.87500?1.58?99.48?(3?1)3 ??460 MPa
15060?3?H<[?H] 齒面接觸疲勞強(qiáng)度足夠
⑤驗(yàn)算齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度:
P157 圖8-28:YFa1?2.64,YFa2?2.26 P158 圖8-29:YSa1?1.6,YSa2?1.78
0.750.75P158 式8-23:Y??0.25??0.25??0.69
?1.71P158 式8-22:?F1?2000KT12000?1.58?99.48YFa1YSa1Y???2.64?1.6?0.69?62.65 MPa d1b1m75?65?32000KT12000?1.58?99.48YFa2YSa2Y???2.26?1.78?0.69?64.63 MPa d1b2m75?60?3?F2??F1<[?F1] 齒輪1齒根彎曲疲勞強(qiáng)度足夠
?F2<[?F2] 齒輪2齒根彎曲疲勞強(qiáng)度足夠
第十章部分題解參考
10-4 在圖10-23所示的輪系中,已知各輪齒數(shù),3?為單頭右旋蝸桿,求傳動(dòng)比i15。解 i15? zzzzzzzn130?60?30??2345??345????90 n5z1z2z3?z4?z1z3?z4?20?1?30-13∵ i12?i1?4??Hi2?4?n1z299n???99→n2?1(↓)n2z1199n1?z5?z4?100?10010000101n1→n4??(↑)???n4?z1?z5101?110110000n2??nHz1?4??1→nH?(n2??n4)
n4?nHz2?2∴ nH?(n2??n4)?(i1H?n1?1980000 nH121n1101n1n1 ?)?***
第二篇:《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課后習(xí)題答案
模塊 八
一、填空
1、帶傳動(dòng)的失效形式有 打滑 和 疲勞破壞。
2、傳動(dòng)帶中的的工作應(yīng)力包括 拉應(yīng)力、離心應(yīng)力 和 彎曲應(yīng)力。
3、單根V帶在載荷平穩(wěn)、包角為180°、且為特定帶長的條件下所能傳遞的額定功率P0主要與 帶型號、小輪直徑 和 小輪轉(zhuǎn)速 有關(guān)。
4、在設(shè)計(jì)V帶傳動(dòng)時(shí),V帶的型號根據(jù) 傳遞功率 和 小輪轉(zhuǎn)速 選取。
5、限制小帶輪的最小直徑是為了保證帶中 彎曲應(yīng)力 不致過大。
6、V帶傳動(dòng)中,限制帶的根數(shù) Z≤Zmax,是為了保證 每根V帶受力均勻(避免受力不均)。
7、V帶傳動(dòng)中,帶繞過主動(dòng)輪時(shí)發(fā)生 帶滯后于帶輪 的彈性滑動(dòng)。
8、帶傳動(dòng)常見的張緊裝置有 定期張緊裝置、自動(dòng)張緊裝置 和張緊輪等幾種。
9、V帶兩工作面的夾角?為 40°,V帶輪的槽形角?應(yīng) 小于?角。
10、鏈傳動(dòng)和V帶傳動(dòng)相比,在工況相同的條件下,作用在軸上的壓軸力 較小,其原因是鏈傳動(dòng)不需要 初拉力。
11、鏈傳動(dòng)張緊的目的是 調(diào)整松邊鏈條的懸垂量。采用張緊輪張緊時(shí),張緊輪應(yīng)布置在松 邊,靠近小輪,從外向里張緊。
二、選擇
1、平帶、V帶傳動(dòng)主要依靠(D)來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。
A.帶的緊邊拉力;B.帶的松邊拉力;C.帶的預(yù)緊力;D.帶和帶輪接觸面間的摩擦力。
2、在初拉力相同的條件下,V帶比平帶能傳遞較大的功率,是因?yàn)閂帶(C)。A.強(qiáng)度高;B.尺寸??;C.有楔形增壓作用;D.沒有接頭。
3、帶傳動(dòng)正常工作時(shí)不能保證準(zhǔn)確的傳動(dòng)比,是因?yàn)椋―)。A.帶的材料不符合虎克定律;B.帶容易變形和磨損; C.帶在帶輪上打滑;D.帶的彈性滑動(dòng)。
4、帶傳動(dòng)在工作時(shí)產(chǎn)生彈性滑動(dòng),是因?yàn)椋˙)。A.帶的初拉力不夠;B.帶的緊邊和松邊拉力不等; C.帶繞過帶輪時(shí)有離心力;D.帶和帶輪間摩擦力不夠。
5、帶傳動(dòng)發(fā)生打滑總是(A)。
A.在小輪上先開始;B.在大輪上先開始;C.在兩輪上同時(shí)開始;D不定在哪輪先開始。
6、帶傳動(dòng)中,v1為主動(dòng)輪的圓周速度,v2為從動(dòng)輪的圓周速度,v為帶速,這些速度之間存在的關(guān)系是(B)。
A.v1 = v2 = v ;B.v1 >v>v2;C.v1<v< v2;D.v1 = v> v2。
7、一增速帶傳動(dòng),帶的最大應(yīng)力發(fā)生在帶(D)處。
A.進(jìn)入主動(dòng)輪;B.進(jìn)入從動(dòng)輪;C.退出主動(dòng)輪;D.退出從動(dòng)輪。
8、用(C)提高帶傳動(dòng)傳遞的功率是不合適的。A.適當(dāng)增加初拉力F0 ;B.增大中心距a ;
C.增加帶輪表面粗糙度;D.增大小帶輪基準(zhǔn)直徑dd ;
9、V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)中,選取小帶輪基準(zhǔn)直徑的依據(jù)是(A)。A.帶的型號;B.帶的速度;C.主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速;D.傳動(dòng)比。
10、帶傳動(dòng)采用張緊裝置的目的是(D)。A.減輕帶的彈性滑動(dòng);B.提高帶的壽命; C.改變帶的運(yùn)動(dòng)方向;D.調(diào)節(jié)帶的初拉力。
11、確定單根V帶許用功率P0的前提條件是(C)。A.保證帶不打滑;B.保證帶不打滑,不彈性滑動(dòng); C.保證帶不打滑,不疲勞破壞;D.保證帶不疲勞破壞。
12、設(shè)計(jì)帶傳動(dòng)的基本原則是:保證帶在一定的工作期限內(nèi)(D)。A.不發(fā)生彈性滑動(dòng);B.不發(fā)生打滑;
C.不發(fā)生疲勞破壞;D.既不打滑,又不疲勞破壞。
13、設(shè)計(jì)V帶傳動(dòng)時(shí),發(fā)現(xiàn)帶的根數(shù)過多,可采用(A)來解決。
A.換用更大截面型號的V帶;B.增大傳動(dòng)比;C.增大中心距;D.減小帶輪直徑。
14、與齒輪傳動(dòng)相比,帶傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是(A)。
A.能過載保護(hù);B.承載能力大;C.傳動(dòng)效率高;D.使用壽命長。
15、設(shè)計(jì)V帶傳動(dòng)時(shí),選取V帶的型號主要取決于(C)。
A.帶的緊邊拉力 ;B.帶的松邊拉力;C.傳遞的功率和小輪轉(zhuǎn)速;D.帶的線速度。
16、兩帶輪直徑一定時(shí),減小中心距將引起(B)。A.帶的彈性滑動(dòng)加劇;B.小帶輪包角減??; C.帶的工作噪聲增大;D.帶傳動(dòng)效率降低。
17、帶的中心距過大時(shí),會(huì)導(dǎo)致(D)。A.帶的壽命縮短;B.帶的彈性滑動(dòng)加劇; C.帶的工作噪聲增大;D.帶在工作中發(fā)生顫動(dòng)。
18、V帶輪是采用實(shí)心式、輪輻式或腹板式,主要取決于(C)。
A.傳遞的功率;B.帶的橫截面尺寸;C.帶輪的直徑;D.帶輪的線速度。
19、與齒輪傳動(dòng)相比,鏈傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是(D)。
A.傳動(dòng)效率高;B.工作平穩(wěn),無噪聲;C.承載能力大;D.傳動(dòng)的中心距大,距離遠(yuǎn)。20、鏈傳動(dòng)張緊的目的主要是(C)。A.同帶傳動(dòng)一樣;B.提高鏈傳動(dòng)工作能力; C.避免松邊垂度過大;D.增大小鏈輪包角。
21、鏈傳動(dòng)的張緊輪應(yīng)裝在(A)。
A.靠近小輪的松邊上;B.靠近小輪的緊邊上; C.靠近大輪的松邊上;D.靠近大輪的緊邊上。
22、鏈傳動(dòng)不適合用于高速傳動(dòng)的主要原因是(B)。
A.鏈條的質(zhì)量大;B.動(dòng)載荷大;C.容易脫鏈;D.容易磨損。
23、鏈條因?yàn)殪o強(qiáng)度不夠而被拉斷的現(xiàn)象,多發(fā)生在(A)的情況下。A.低速重載;B.高速重載;C.高速輕載;D.低速輕載。
三、簡答
1、在多根V帶傳動(dòng)中,當(dāng)一根帶失效時(shí),為什么全部帶都要更換?
答:在多根V帶傳動(dòng)中,當(dāng)一根帶失效時(shí),為什么全部帶都要更換?新V帶和舊V帶長度不等,當(dāng)新舊V帶一起使用時(shí),會(huì)出現(xiàn)受力不均現(xiàn)象。舊V帶因長度大而受力較小或不受力,新V帶因長度較小受力大,也會(huì)很快失效。
2、為什么普通車床的第一級傳動(dòng)采用帶傳動(dòng),而主軸與絲杠之間的傳動(dòng)鏈中不能采用帶傳動(dòng)?
答:帶傳動(dòng)適用于中心距較大傳動(dòng),且具有緩沖、吸振及過載打滑的特點(diǎn),能保護(hù)其他傳動(dòng)件,適合普通機(jī)床的第一級傳動(dòng)要求;又帶傳動(dòng)存在彈性滑動(dòng),傳動(dòng)比不準(zhǔn),不適合傳動(dòng)比要求嚴(yán)格的傳動(dòng),而機(jī)床的主軸與絲杠間要求有很高的精度,不能采用帶傳動(dòng)。
3、為什么帶傳動(dòng)的中心距都設(shè)計(jì)成可調(diào)的?
答:因?yàn)閹г诠ぷ鬟^程中受變化的拉力,其長度會(huì)逐漸增加,使初拉力減小。因此需要經(jīng)常調(diào)整中心距,以調(diào)整帶的初拉力。因此便將中心距設(shè)計(jì)成可調(diào)的。
四、分析與計(jì)算
1、如圖所示為一兩級變速裝置,如果原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和工作機(jī)的輸出功率不變,應(yīng)按哪一種速度來設(shè)計(jì)帶傳動(dòng)?為什么?
題8-4-1圖
解:帶傳動(dòng)應(yīng)按照減速傳動(dòng)要求進(jìn)行設(shè)計(jì),因?yàn)閼?yīng)該按照傳遞有效圓周力最大的工況設(shè)計(jì)帶傳動(dòng),而減速傳動(dòng)時(shí)傳遞的有效圓周力比增速傳動(dòng)時(shí)大。
根據(jù): v??n1d160 和 Fe?P v當(dāng)帶傳動(dòng)傳遞的功率不變,帶速越小,傳遞的有效圓周力就越大。當(dāng)原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不變時(shí),帶速取決于主動(dòng)輪直徑。主動(dòng)輪直徑越小,帶速越低。綜上,按按照減速傳動(dòng)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。
2、已知:V帶傳遞的實(shí)際功率P = 7 kW,帶速 v=10m/s,緊邊拉力是松邊拉力的兩倍,試求有效圓周力Fe 和緊邊拉力F1。
解:根據(jù):
得到: P?Fe?v
Fe?P7000??700 N v10聯(lián)立: ?Fe?F1?F2?700 ?F?2F2?1解得: F2?700N,F(xiàn)1?1400N
3、已知:V帶傳動(dòng)所傳遞的功率P = 7.5 kW,帶速 v=10m/s,現(xiàn)測得初拉力F0 = 1125N,試求緊邊拉力F1和松邊拉力F2。
解:Fe?P7500??750 N v10Fe750?1125??1500 N 22Fe750?1125??750 N 22F1?F0?F2?F0?
第三篇:機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課后習(xí)題與答案
機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)
1-5至1-12 指出(題1-5圖~1-12圖)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖中的復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束,計(jì)算各機(jī)構(gòu)的自由度,并判斷是否具有確定的運(yùn)動(dòng)。
1-5 解 F=3n?2PL?PH=3?6?2?8?1=1 1-6 解F=3n?2PL?PH=3?8?2?11?1=1 1-7 解F=3n?2PL?PH=3?8?2?11?0=2 1-8 解F=3n?2PL?PH=3?6?2?8?1=1 1-9 解F=3n?2PL?PH=3?4?2?4?2=2 1-10 解F=3n?2PL?PH=3?9?2?12?2=1 1-11 解F=3n?2PL?PH=3?4?2?4?2=2 1-12 解F=3n?2PL?PH=3?3?2?3?0=3
2-1 試根據(jù)題2-1圖所標(biāo)注的尺寸判斷下列鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)還是雙搖桿機(jī)構(gòu)。
題2-1圖 答 : a)40?110?150?70?90?160,且最短桿為機(jī)架,因此是雙曲柄機(jī)構(gòu)。
b)45?120?165?100?70?170,且最短桿的鄰邊為機(jī)架,因此是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。
c)60?100?160?70?62?132,不滿足桿長條件,因此是雙搖桿機(jī)構(gòu)。
d)50?100?150?100?90?190,且最短桿的對邊為機(jī)架,因此是雙搖桿機(jī)構(gòu)。
2-3 畫出題2-3圖所示個(gè)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角和壓力角。圖中標(biāo)注箭頭的構(gòu)件為原動(dòng)件。
題2-3圖
解:
2-5 設(shè)計(jì)一腳踏軋棉機(jī)的曲柄搖桿機(jī)構(gòu),如題2-5圖所示,要求踏板CD在水平位置上下各擺10度,且lCD?500mm,lAD?1000mm。(1)試用圖解法求曲柄AB和連桿BC的長度;(2)用式(2-6)和式(2-6)’計(jì)算此機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角。
題2-5圖
解 :(1)由題意踏板CD在水平位置上下擺動(dòng)10?,就是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中搖桿的極限位置,此時(shí)曲柄與連桿處于兩次共線位置。取適當(dāng)比例 圖 尺,作出兩次極限位置AB1C1D和。由圖量得:AC1?1037mm,AC2?1193mm。
AB2C2D(見圖2.17)解得 :
l1?l2?12121212?AC2?AC2?AC1??AC1??1193?1193?1037?1037??78mm ??1115mm
由已知和上步求解可知:
l1?78mm,l2?1115mm,l3?500mm,l4?1000mm
(2)因最小傳動(dòng)角位于曲柄與機(jī)架兩次共線位置,因此取??0和??180?代入公式(2-6)計(jì)算可得:
cos?BCD??l2?l3?l1?l4?2l1l4cos?2l2l322222
=11152?500?78?100022?2?78?1000cos0?2?1115?500=0.5768 ?BCD?54.77?
或:
cos?BCD?l2?l3?l1?l4?2l1l4cos?2l2l32222 =11152?5002?78?100022?2?78?1000cos180?2?1115?500=0.2970 ?BCD?72.72?
代入公式(2-6)′,可知?min??BCD?54.77?
3-1 題3-1圖所示為一偏置直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)。已知AB段為凸輪的推程廓線,試在圖上標(biāo)注推程運(yùn)動(dòng)角?。
題3-1圖
解
題3-1解圖
如圖 3.10所示,以O(shè)為圓心作圓并與導(dǎo)路相切,此即為偏距圓。過B點(diǎn)作偏距圓的下切線,此線為凸輪與從動(dòng)件在B點(diǎn)接觸時(shí),導(dǎo)路的方向線。推程運(yùn)動(dòng)角?如圖所示。
3-2 題3-2圖所示為一偏置直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)。已知凸輪是一個(gè)以C為圓心的圓盤,試求輪廓上D點(diǎn)與尖頂接觸時(shí)的壓力角,并作圖表示。
題3-2圖
解:
如圖 3.12所示,以O(shè)為圓心作圓并與導(dǎo)路相切,此即為偏距圓。過D點(diǎn)作偏距圓的下切線,此線為凸輪與從動(dòng)件在D點(diǎn)接觸時(shí),導(dǎo)路的方向線。凸輪與從動(dòng)件在D點(diǎn)接觸時(shí)的壓力角? 如圖所示。
3-4 設(shè)計(jì)題3-4圖所示偏置直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪。已知凸輪以等角速度順時(shí)針方向回轉(zhuǎn),偏距e=10mm,凸輪基圓半徑r0?60mm,滾子半徑rT?10mm,從動(dòng)件的升程及運(yùn)動(dòng)規(guī)律與3-3相同,試用圖解法繪出凸輪的輪廓并校核推程壓力角。
題3-4圖
根據(jù) 3-3題解作圖如圖3-15所示。根據(jù)(3.1)式可知,ds2d?1取最大,同時(shí)s2取最小時(shí),凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角最大。從圖3-15可知,這點(diǎn)可能在推程段的開始處或在推程的中點(diǎn)處。由圖量得在推程的開始處凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角最大,此時(shí)?max?9.6?<[?]=30°。
4-2 已知一對外嚙合標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的標(biāo)準(zhǔn)中心距a=160mm,齒數(shù)z1?20,z2?60,求模數(shù)和分度圓直徑。
解 由a?12m(z1?z2)可得模數(shù)m?2az1?z2 ?2?16020?60=4mm
分度圓直徑d1?mz1?4?20?80mm,d2?mz2?4?60?240mm
4-3 已知一正常齒制標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的齒數(shù)z=25,齒頂圓直徑da?135mm,求齒輪的模數(shù)。
?解 由da=d+2ha=mz+2ham=mz+2m 得 m?da(z?2)=135(25?2)=5mm
4-4 已知一正常齒制標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪??20?,m=5mm,z=40,試分別求出分度圓、基圓、齒頂圓上漸開線齒廓的曲率半徑和壓力角。
解
分度圓半徑 r?mz2?5?402?100mm
分度圓上漸開線齒廓的曲率半徑 ??r?rb??221002?93.972=34.2mm
分度圓上漸開線齒廓的壓力角
??20
?
基圓半徑
rb?rcos??100?cos20?93.97mm
基圓上漸開線齒廓的曲率半徑為 0;壓力角為0?。
?
齒頂圓半徑ra?r?ham?100?5?105mm
齒頂圓上漸開線齒廓的曲率半徑 ?a?ra?rb?rbra221052?93.972?46.85mm
?
齒頂圓上漸開線齒廓的壓力角 ?a?arccos?arccos93.97105?26.5
4-9 試根據(jù)漸開線特性說明一對模數(shù)相等、壓力角相等,但齒數(shù)不相等的漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪,其分度圓齒厚、齒頂圓齒厚和齒根圓齒厚是否相等,哪一個(gè)較大?
解 模數(shù)相等、壓力角相等的兩個(gè)齒輪,分度圓齒厚s??m2相等。但是齒數(shù)多的齒輪分度圓直徑大,所以基圓直徑就大。根據(jù)漸開線的性質(zhì),漸開線的形狀取決于基圓的大小,基圓小,則漸開線曲率大,基圓大,則漸開線越趨于平直。因此,齒數(shù)多的齒輪與齒數(shù)少的齒輪相比,齒頂圓齒厚和齒根圓齒厚均為大值。
5-1 在題5-1圖所示雙級渦輪傳動(dòng)中,已知右旋蝸桿I的轉(zhuǎn)向如圖所示,試判斷渦輪2與渦輪3的轉(zhuǎn)向,用箭頭表示。
題5-1圖
解:
5-2 在題5-2圖所示輪系中,已知,z5?60,z5??30z1?15,z2?25,z2??15,z3?30,z3??15,z4?30,z4??2(右旋)(m=4mm),若n1?500rmin,求齒條6的線速度v的大小和方向。
題5-2圖
解: 這是一個(gè)定軸輪系,依題意有: i15?z2z3z4z5z1zzz/2/3/4?25?30?30?6015?15?15?2?200,n5?n1i15?500200?2.5r/min
齒條 6 的線速度和齒輪 5′分度圓上的線速度相等;而齒輪 5 ′的轉(zhuǎn)速和齒輪 5 的轉(zhuǎn)速相等,因此有: v1?v5?/n5/?r5/30?n5/?mz5/30?2?2.5?3.14?4?2030?2?10.5mm/s
通過箭頭法判斷得到齒輪 5 ′的轉(zhuǎn)向順時(shí)針,齒條 6 方向水平向右。
5-4 在題5-4圖所示行星減速裝置中,已知z1?z2?17,z3?51。當(dāng)手柄轉(zhuǎn)過90度時(shí),轉(zhuǎn)盤H轉(zhuǎn)過多少角度?
題5-4圖
n1HH
解: 從圖上分析這是一個(gè)周轉(zhuǎn)輪系,其中齒輪 1、3為中心輪,齒輪2為行星輪,構(gòu)件 H為行星架。則有:iH13?n3?n1?nHn3?nH??z3z1??5117??3
?n3?0,?n1nH?1?3?4,當(dāng)手柄轉(zhuǎn)過90,即n1?90時(shí),轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過的角度nH???904??方向與手柄方向相同。
?22.5,5-8 在題5-8圖所示錐齒輪組成的行星輪系中,已知各輪的齒數(shù)為z1?20、z2?30、z2??50、z3?80,n1?50rmin,求nH的大小及方向。
題5-8圖
解: 這是一個(gè)周轉(zhuǎn)輪系,其中齒輪 1、3為中心輪,齒輪2、2′為行星輪,H為行星架。iH13?n1nHH3?n1?nHn3?nH??z2z3z1z2/??30?8020?50??2.4
?n3?0,n1?50r/min,?50?nH0?nH??2.4,?nH?14.7r/min,nH與 n1方向相同
5-9 在題5-9圖所示差動(dòng)輪系中,已知各輪的齒數(shù)z1?30、z2?
25、z2??20、z3?75,齒輪I的轉(zhuǎn)速為200rmin(箭頭向上),齒輪3的轉(zhuǎn)速為50rmin(箭頭向下),求行星架轉(zhuǎn)速nH的大小及方向。
題5-9圖 解: 這是一個(gè)周轉(zhuǎn)輪系,其中齒輪 1、3為中心輪,齒輪2、2′為行星輪,H為行星架。
iH13?n1nHH3?n1?nHn3?nH??z2z3z1z2??25?7530?20??3.125
∵設(shè)齒輪 1方向?yàn)檎瑒tn1=200rmin,n3=-50rmin ∴ nH=10.61rmin,nH與 n1方向相同。
200?nH?50?nH=?3.125∴
10-2 試計(jì)算M20、M20X1.5螺紋的升角,并指出哪種螺紋的自鎖性較好。
解 由教材表10-
1、表10-2查得
M20,粗牙,螺距P?2.5mm,中徑d2?18.376mm
螺紋升角??arctgP?arctg2.53.14?18.376?2.48
??d
2M20?1.5,細(xì)牙,螺距P?1.5mm,中徑d2?d?1?0.026?19.026mm
螺紋升角??arctgP?arctg1.53.14?19.026?1.44
??d2對于相同公稱直徑的粗牙螺紋和細(xì)牙螺紋中,細(xì)牙螺紋的升角較小,更易實(shí)現(xiàn)自鎖。
11-7 設(shè)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)方向及螺旋線方向如題11-7圖所示,試分別畫出輪1為主動(dòng)輪時(shí)和輪2為主動(dòng)輪時(shí)軸向力Fa1和Fa2的方向。
輪1主動(dòng)時(shí)
輪2主動(dòng)時(shí) 題11-7圖
輪1為主動(dòng) 輪2為主動(dòng)時(shí)
題11-7解圖
11-8 在題11-7圖中,當(dāng)輪2為主動(dòng)時(shí),試畫出作用在輪2上的圓周力Ft2、軸向力Fa2、和徑向力Fr2的作用線和方向。
解 見題11-8解圖。齒輪2為右旋,當(dāng)其為主動(dòng)時(shí),按右手定則判斷其軸向力方向Fa2;徑向力Fr2總是指向其轉(zhuǎn)動(dòng)中心;圓向力Ft2的方向與其運(yùn)動(dòng)方向相反。
題11-8解圖
11-9 設(shè)兩級斜齒圓柱齒輪減速器的已知條件如題11-9圖所示,試問:1)低速級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)低速級螺旋角?應(yīng)取多大數(shù)值才能使中間軸上兩個(gè)軸向力相互抵消。
題11-9圖 解(1)要使中間軸上兩齒輪的軸向力方向相反,則低速級斜齒輪3的螺旋經(jīng)方向應(yīng)與齒輪2的旋向同為左旋,斜齒輪4的旋向應(yīng)與齒輪3的旋向相反,為右旋。
(2)由題圖可知:mn2?3mm、z2?
51、?2?15?、mn3?5mm、z3?17 分度圓直徑d?mnzcos? 軸向力Fa?2T2dtan??2T2mnzsin?
要使軸向力互相抵消,則:Fa2?Fa3 即
2T2mn2z2?sin?2?2T2mn3z3sin?
3?3?arcsinmn3z3mn2z2sin?2?arcsin5?173?51sin15?8.3?818
??/12-1 計(jì)算例12-1的蝸桿和渦輪的幾何尺寸。
解 :從例 12-1已知的數(shù)據(jù)有: m?4mm,d1?40mm,q?10,z1?2,z2?39,???11.3099,中心距a?98mm,因此可以求得有關(guān)的幾何尺寸如下:
蝸輪的分度圓直徑: d2?mz2?4?39?156mm 蝸輪和蝸桿的齒頂高:ha?m?4mm
蝸輪和蝸桿的齒根高:hf?1.2m?1.2?4mm?4.8mm
蝸桿齒頂圓直徑: da1?m?q?2??4??10?2??48mm 蝸輪喉圓直徑:da2?m?z2?2??4??39?2??164mm
蝸桿齒根圓直徑:df1?m?q?2.4??4??10?2.4??30.4mm
蝸輪齒根圓直徑:df2?m?z2?2.4??4??39?2.4??146.4mm
蝸桿軸向齒距和蝸輪端面齒距:Pa1?Pt2?Px??m?3.14?4?12.56mm
徑向間隙:c?0.2m?0.2?4?0.8mm
12-2 如題12-2所示,蝸桿主動(dòng),T1?20N.m,m=4mm,z1?2,d1?50mm,渦輪齒數(shù)z2?50,傳動(dòng)的嚙合效率??0.75。試確定:(1)渦輪的轉(zhuǎn)向;(2)蝸桿與渦輪上的作用力的大小和方向。
題12-2圖
解 :(1)從圖示看,這是一個(gè)左旋蝸桿,因此用右手握桿,四指 w1,大拇指w2,可以得到從主視圖上看,蝸輪順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。
(2)由題意,根據(jù)已知條件,可以得到蝸輪上的轉(zhuǎn)矩為
T2?T1i??T1?z2z1?20?0.75?502?375N.m
蝸桿的圓周力與蝸輪的軸向力大小相等,方向相反,即:
Ft1?Fa2?2T1d1?2?20/50?10??32??800N
蝸桿的軸向力與蝸輪的圓周力大小相等,方向相反,即:
Fa1?Ft2?2T2d2?2?375/4?50?10??32??3750N
蝸桿的徑向力與蝸輪的徑向力大小相等,方向相反,即:
Fr1?Fr2?Ft2tan??3750?tan20?1364.89N
?12-3如題12-3所示為蝸桿傳動(dòng)和錐齒輪傳動(dòng)的組合,已知輸出軸上的錐齒輪z4的轉(zhuǎn)向n,(1)欲使中間軸上的軸向力能部分抵消,試確定蝸桿傳動(dòng)的螺旋線方向和蝸桿的轉(zhuǎn)向;(2)在圖中標(biāo)出各輪軸向力的方向。
題12-3圖 解 :(1)先用箭頭法標(biāo)志出各輪的轉(zhuǎn)向,如圖12.5所示。由于錐齒輪軸向力指向大端,因此可以判斷出蝸輪軸向力水平向右,從而判斷出蝸桿的轉(zhuǎn)向?yàn)轫槙r(shí)針,如圖12.5所示。因此根據(jù)蝸輪和蝸桿的轉(zhuǎn)向,用手握法可以判定蝸桿螺旋線為右旋。(2)各輪軸軸向力方向如圖12.5所示。
13-1 一平帶傳動(dòng),已知兩帶輪直徑分別為150mm和400mm,中心距為1000mm,小輪主動(dòng)、轉(zhuǎn)速為1460rmin。試求(1)小輪包角;(2)帶的幾何長度;(3)不考慮帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)時(shí)彈性滑動(dòng)時(shí)大輪的轉(zhuǎn)速;(4)滑動(dòng)率??0.015時(shí)大輪的實(shí)際轉(zhuǎn)速。
解(1)cos?2?d2?d12a?400?1502?1000?0.125,??165.63?2.89rad
?(2)L?2a?=2879.13mm ?2?d1?d2???d2?d1?24a?2?1000??2?150?400???400?150?24?1000
(3)不考慮帶的彈性滑動(dòng)時(shí),n1n2?d2d1
n2?d1n1d2?150?1460400?547.5r/min
(4)滑動(dòng)率??0.015時(shí),d1n1?1???d2n1n2?d2d1?1???
n2??150?1460??1?0.015400??539.29r/min
13-2 題13-1中。若傳遞功率為5KW,帶與鑄鐵帶輪間的摩擦系數(shù)f=0.3。所用平帶每米長的質(zhì)量q=0.35kg/m。試求(1)帶的緊邊、松邊拉力;(2)此帶傳動(dòng)所需的初拉力;(3)作用在軸上的壓力。
題13-1圖
解(1)F?1000Pv?1000P60P?106?d1n160?1000??d1n1?60?5?106??1460?150?436.26N ef??e0.3?2.89?2.38
F1?FF2?Feef?f??11?436.26?2.382.38?112.38?1?752.39N
ef??112?436.26?12?316.13N
(2)F0??F1?F2???12?752.39?316.13??534.26N
165.632?(3)FQ?2F0sin?2?532sin?1060.13N
14-1 在題14-1圖中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ軸,是心軸、轉(zhuǎn)軸、還是傳動(dòng)軸?
題14-1圖
解 I 為傳動(dòng)軸,II、IV 為轉(zhuǎn)軸,III 為心軸。
14-6 已知一單級直齒圓柱齒輪減速器,用電動(dòng)機(jī)直拖動(dòng),電動(dòng)機(jī)功率P=22KW,轉(zhuǎn)速n1?1470rmin,齒輪的模數(shù)m=4mm,齒數(shù)z1?
18、z2?82,若支承間跨距l(xiāng)=180mm(齒輪位于跨距中央),軸的材料用45號鋼調(diào)質(zhì),試計(jì)算輸出軸危險(xiǎn)截面處的直徑d。
解 T1?9.55?10Fr?Fttan??Frl46pn=9.55?10?62200014708?1.429?10N/m
82T1mZ1tan??2?1.429?104?18?1000tan20?1445N
?M??21445?0.184?65.025N?m
Me?M???T1??265.025?10?0.6?1.429?1026?52?=107.609?10N?mm
3d?3Me0.1???1b??31.0761?100.1?605?26.17583mm 故d?28mm
16-1 說明下列型號軸承的類型、尺寸系列、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、公差等級及其適用場合。6005,N209/P6,7207C,30209/P5。
解 由手冊查得
6005 深溝球軸承,窄寬度,特輕系列,內(nèi)徑d?25mm,普通精度等級(0級)。主要承受徑向載荷,也可承受一定的軸向載荷;可用于高速傳動(dòng)。
N209/P6 圓柱滾子軸承,窄寬度,輕系列,內(nèi)徑d?45mm,6級精度。只能承受徑向載荷,適用于支承剛度大而軸承孔又能保證嚴(yán)格對中的場合,其徑向尺寸輕緊湊。
7207C角接觸球軸承,窄寬度,輕系列,內(nèi)徑 d?35mm,接觸角??15?,鋼板沖壓保持架,普通精度等級。既可承受徑向載荷,又可承受軸向載荷,適用于高速無沖擊, 一般成對使用,對稱布置。
30209/P5 圓錐滾子軸承,窄寬度,輕系列,內(nèi)徑d?45mm,5級精度。能同時(shí)承受徑向載荷和軸向載荷。適用于剛性大和軸承孔能嚴(yán)格對中之處,成對使用,對稱布置。
16-6 根據(jù)工作條件,決定在某傳動(dòng)軸上安裝一對角接觸球軸承,如題16-6圖所示。已知兩個(gè)軸承的載荷分別為Fr1?1470N,F(xiàn)r2?2650N,外加軸向力FA?1000N,軸頸d=40mm,轉(zhuǎn)速n?5000rmin,常溫下運(yùn)轉(zhuǎn),有中等沖擊,預(yù)期壽命Lh?2000h,試選擇軸承的型號。
題16-6圖
解(1)按題意,外加軸向力FA已接近Fr1,暫選??25?的角接觸軸承類型70000AC。
(2)計(jì)算軸承的軸向載荷(解圖見16.4b)由教材表 16-13查得,軸承的內(nèi)部派生軸向力
/F1?0.68Fr1?0.68?1470?1000N,方向向左
F2?0.68Fr2?0.68?2650?1802N,方向向右 / 因FA?F2/?1000?1802?2802N?F1/?1000N,軸承 1被壓緊Fa1?FA?F2/?1000?1802?2802N
軸承 2被放松Fa2?F2/?1802N(3)計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷
查教材表 16-12,e?0.68 Fa1Fr1Fa2Fr2?2802***0?1.91?e,查表16-12得 X1?0.41,Y1?0.87
??0.68?e,查表16-12得 X2?1,Y2?0
P1?X1Fr1?Y1Fa1=0.41?1470?0.87?2802?3040N P2?X2Fr2?Y2Fa2=1?2650?0?1802?2650N
(3)計(jì)算所需的基本額定動(dòng)載荷
查教材表 16-9,常溫下工作,ft?1;查教材表16-10,有中等沖擊,取fp?1.5;球軸承時(shí),??3;并取軸承1的當(dāng)量動(dòng)載荷為計(jì)算依據(jù)
fpP?60n?/Cr?L?h?6ft?10?1?1.5?3040?60?5000???2000??6110??13?38.46KN
/
查手冊,根據(jù)Cr和軸頸d?40mm,選用角接觸球軸承7308AC合適(基本額定動(dòng)載荷Cr?38.5KN)。
機(jī)械基礎(chǔ)
8.8 試?yán)L出如圖8.17所示平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖。
圖8.17 8.9 試計(jì)算如圖8.18所示各運(yùn)動(dòng)鏈的自由度(若含有復(fù)合鉸鏈、局部自由度或虛約束,應(yīng)明確指出),并判斷其能否成為機(jī)構(gòu)(圖中繪有箭頭的構(gòu)件為原動(dòng)件)。
圖8.18 9.8 某鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)各桿的長度如圖9.20所示,試問分別以a,b,c,d為機(jī)架時(shí),將各得到什么類型的機(jī)構(gòu)?若將500改為560,又為何種機(jī)構(gòu)?
圖9.20 ?50?03?00
4且最短桿為機(jī)架,因此是雙曲柄機(jī)構(gòu)。解:a為機(jī)架
150?50?03?00
4且最短桿的鄰邊為機(jī)架,因此是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。b為機(jī)架
?50?03?00
4且最短桿的對邊為機(jī)架,因此是雙搖桿機(jī)構(gòu)。c為機(jī)架
150?50?03?00
4且最短桿的鄰邊為機(jī)架,因此是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。d為機(jī)架
150
若將500改為560時(shí),150?560?300?400,不滿足桿長條件,因此無論哪個(gè)桿為機(jī)架,都是雙搖桿機(jī)構(gòu)。
9.9 在如圖9.21所示的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中,已知lBC?50mm,lCD?35mm,lAD?30mm,AD為機(jī)架。試求:
1)若此機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu),且AB桿為曲柄,求lAB的最大值; 2)若此機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu),求lAB的最小值; 3)若此機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu),求lAB的數(shù)值。
圖9.21 解:1)因?yàn)闄C(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu),且AB桿為曲柄,所以,AB桿為曲柄必為最短桿,有公式lAB?50?35?30得,lAB的最大值為15mm。
2)因?yàn)闄C(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu),所以,AD桿必為最短桿,有公式lAB?35?50?3,0lAB的最大值為45mm。
3)若此機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu),求lAB的數(shù)值。
10.3 凸輪機(jī)構(gòu)常用的4種從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律中,哪種運(yùn)動(dòng)規(guī)律有剛性沖擊?哪種運(yùn)動(dòng)規(guī)律有柔性沖擊?哪種運(yùn)動(dòng)規(guī)律沒有沖擊?如何來選擇從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律?
答:剛性沖擊:等速運(yùn)動(dòng)。
柔性沖擊:等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律;余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律。沒有沖擊:正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律。
可以根據(jù)機(jī)構(gòu)所承受的載荷以及運(yùn)動(dòng)速度來選擇。
10.8 如圖10.22所示為尖頂直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)線圖,但給出的運(yùn)動(dòng)線圖尚不完全,試在圖上補(bǔ)全各段的曲線,并指出哪些位置有剛性沖擊?那些位置有柔性沖擊?
圖10.22 11.21 圖11.32所示的傳動(dòng)簡圖中,Ⅱ軸上裝有2個(gè)斜齒輪,試問如何合理的選擇齒輪的旋向?
圖11.32 答:根據(jù)Ⅱ軸上所受的軸向力為最小來選擇齒輪的旋向。
假如Ⅰ軸轉(zhuǎn)向?yàn)轫槙r(shí)針,則Ⅱ軸齒輪的轉(zhuǎn)向?yàn)槟鏁r(shí)針,Ⅱ軸的小斜齒輪假設(shè)軸向力向外,根據(jù)左手定則,小斜齒輪的旋向?yàn)樽笮?,同理,另一個(gè)大齒輪的旋向也是左旋。
11.22 試分析如圖11.33所示的蝸桿傳動(dòng)中,蝸桿的轉(zhuǎn)動(dòng)方向,并繪出蝸桿和渦輪嚙合點(diǎn)作用力的方向。
圖11.33 11.23 如圖11.34所示為一手搖蝸桿傳動(dòng)裝置。已知傳動(dòng)比i=50,傳動(dòng)效率η=0.4,卷筒直徑D=0.6m。若作用手柄上的力F=200N,則它能夠提升的重量G是多少?
圖11.34
11.24 某斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的中心距a=300mm,小齒輪的齒數(shù)Z1=40,傳動(dòng)比i=2.7,試確定該對斜齒輪的模數(shù)m,螺旋角?及主要幾何尺寸。
?n=20°,mn=2mm,11.25 已知一對標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)齒數(shù)Z1=21,Z2=22,a=55mm。要求不用變位而湊中心距,這對斜齒輪的螺旋角應(yīng)為多少?
z2?56,12.1 某外圓磨床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)如圖12.18所示,已知各輪的齒數(shù)為z1?28,z3?38,z4?57,手輪與齒輪
1相固連,橫向絲桿與齒輪4相固連,其絲桿螺距為3mm,試求當(dāng)手輪轉(zhuǎn)動(dòng)1/100轉(zhuǎn)時(shí),砂輪架的橫向進(jìn)給量S。
圖12.18 12.5 在如圖12.22所示的輪系中,已知齒數(shù)z1?120,z2?40,z3?20,z4?20。若n1?n4?120rmin,且n1與n4轉(zhuǎn)向相反,試求iH1。
圖12.22 15.1 軸的功用是什么?
答:軸的功用是支撐旋轉(zhuǎn)零件,以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞。15.2 試說明下列幾種軸材料的適用場合:Q235A,45,40Cr,20CrMnTi,QT600-2。答:Q235A用于載荷不大、轉(zhuǎn)速不高的一般不重要的軸。
45用于應(yīng)用于應(yīng)力集中敏感性小的場合,一般用于用途和較重要的軸。40Cr應(yīng)用于強(qiáng)度高而尺寸小、重量輕的重要的軸或特殊性能要求的軸。
20CrMnTi用于齒輪,軸類,活塞類零配件等.用于汽車,飛機(jī)各種特殊零件部位,良好的加工性,加工變形微小,抗疲勞性能相當(dāng)好。QT600-2應(yīng)用于制作形狀復(fù)雜的軸。
15.3 在齒輪減速器中,為什么低速軸的直徑要比高速軸粗得多?
答:因?yàn)榈退佥S的扭矩大 高速軸的扭矩小 所以低速軸要選擇粗一些。15.4 在軸的結(jié)構(gòu)工藝性來看,在作軸的設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該注意哪些問題? 答:(1)、軸上零件有準(zhǔn)確的位置和可靠的相對固定。(2)、良好的制造和安裝公益性。(3)、形狀、尺寸應(yīng)有利于減少應(yīng)力集中。15.5 如圖15.13所示為幾種軸上零件的軸向定位和固定方式,試指出其設(shè)計(jì)錯(cuò)誤,并畫出改正圖。
16.1 滾動(dòng)軸承一般由哪些基本元件組成?各有什么作用?
答:滾動(dòng)軸承一般由內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體和保持架四部分組成,內(nèi)圈的作用是與軸相配合并與軸一起旋轉(zhuǎn);外圈作用是與軸承座相配合,起支撐作用;滾動(dòng)體是借助于保持架均勻的將滾動(dòng)體分布在內(nèi)圈和外圈之間,其形狀大小和數(shù)量直接影響著滾動(dòng)軸承的使用性能和壽命;保持架能使?jié)L動(dòng)體均勻分布,防止?jié)L動(dòng)體脫落,引導(dǎo)滾動(dòng)體旋轉(zhuǎn)起潤滑作用。
16.5 試說明下列軸承代號的含義,并說明哪個(gè)軸承不能承受徑向載荷?
3308
6210
7200AC/P6 N409/P5
5307/P6 答:3308 3——圓錐滾子軸承
(0)3——寬度系列為0,3為直徑系列代號 08——內(nèi)徑為40mm
6210 6——深溝球軸承
(0)2——寬度系列為0,2為直徑系列代號 10——內(nèi)徑為50mm 7200AC/P6 7——角接觸球軸承
(0)2——寬度系列為0,2為直徑系列代號 00——內(nèi)徑為10mm
AC——公稱接觸角α=25°
P6——軸承公差等級為6級
N409/P5
N——圓柱滾子軸承
(0)4——寬度系列為0,4為直徑系列代號 09——內(nèi)徑為45mm
P5——軸承公差等級為5級
5307/P6
5——推力球軸承
(0)3——寬度系列為0,3為直徑系列代號 07——內(nèi)徑為35mm
P6——軸承公差等級為6級 5307/P6不能承受徑向載荷。
16.7 試說明滾動(dòng)軸承的基本額定壽命、基本額定動(dòng)載荷、當(dāng)量動(dòng)載荷的意義。答:基本額定壽命:一批同樣的軸承,在相同條件下運(yùn)轉(zhuǎn),其中百分之九十的軸承不發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕時(shí)所能達(dá)到的壽命。
基本額定動(dòng)載荷:滾動(dòng)軸承若同時(shí)承受徑向和軸向聯(lián)合載荷,為了計(jì)算軸承壽命時(shí)在相同條件下比較,在進(jìn)行壽命計(jì)算時(shí),必須把實(shí)際載荷轉(zhuǎn)換為與確定基本額定動(dòng)載荷的載荷條件相一致的當(dāng)量動(dòng)載荷,用P表示。
當(dāng)量動(dòng)載荷: 使軸承的基本額定壽命恰好為一百萬轉(zhuǎn)時(shí),軸承所能承受的載荷值,稱為軸承的基本額定動(dòng)載荷,用C表示。對向心軸承,指的是純徑向載荷,用Cr表示;對推力軸承,指的是純軸向載荷,用Ca表示。
16.11 已知一傳動(dòng)軸上的深溝球軸承,承受的徑向載荷Fr?1200N,軸向載荷Fa?300N,軸承轉(zhuǎn)速n?1460rmin,軸頸直徑d?40mm,要求使用Lh?8000h,載荷有輕微沖擊,常溫下工作,試選擇軸承的型號尺寸。
汽車機(jī)械基礎(chǔ)
4-1 軸的功用是什么?根據(jù)所受的載荷不同,軸分為哪幾種類型?各舉一例說明。
答:軸的功用是支撐旋轉(zhuǎn)零件,以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞。轉(zhuǎn)軸:電動(dòng)機(jī)的輸入軸。心軸:火車的輪軸。
傳動(dòng)軸:連接汽車變速器與后橋的軸。
4-5 某傳動(dòng)軸所傳遞的功率P=750Kw,轉(zhuǎn)速n?400rmin。若采用45鋼正火,該軸所需的最小直徑是多少?
4-6 圖4-10中,若軸的支承跨距L=400mm,主動(dòng)齒輪分度圓直徑d1?180mm,螺旋角??15?,傳遞功率P1?7KW,轉(zhuǎn)速n1?300rmin,軸的材料采用45鋼調(diào)質(zhì)。
① 試確定軸的危險(xiǎn)截面上的直徑。
② 指出圖4-10中主動(dòng)軸結(jié)構(gòu)的不合理之處,并提出改進(jìn)意見。
圖4-10 主動(dòng)軸
5-8 滾動(dòng)軸承的額定動(dòng)載荷和當(dāng)量動(dòng)載荷有何關(guān)系?
答:在進(jìn)行壽命計(jì)算時(shí),必須把實(shí)際載荷轉(zhuǎn)換為與確定基本額定動(dòng)載荷的載荷條件相一致的當(dāng)量動(dòng)載荷。
5-9 滾動(dòng)軸承壽命設(shè)計(jì)計(jì)算的基本思想是什么?什么情況下需要作滾動(dòng)軸承的靜強(qiáng)度計(jì)算?
答:滾動(dòng)軸承壽命設(shè)計(jì)計(jì)算的基本思想是軸承壽命不小于滾動(dòng)軸承的預(yù)期壽命。對于承受連續(xù)載荷或間斷載荷而不旋轉(zhuǎn)的軸承;在載荷作用下緩慢旋轉(zhuǎn)的軸承;承受正常載荷但受到短時(shí)沖擊的軸承,要考慮靜強(qiáng)度計(jì)算。
5-10 說明以下幾個(gè)代號的含義:7210B、7210AC、N210E、51210、30316、7305B/P4。
答:7210B 3——角接觸球軸承
(0)2——寬度系列為0,2為直徑系列代號 10——內(nèi)徑為50mm
7200AC 7——角接觸球軸承
(0)2——寬度系列為0,2為直徑系列代號 00——內(nèi)徑為10mm
AC——公稱接觸角α=25°
N210E
N——圓柱滾子軸承
(0)2——寬度系列為0,2為直徑系列代號 10——內(nèi)徑為50mm
E——軸承公差等級為6級
51210
5——推力球軸承
1——寬度系列為1,2為直徑系列代號 10——內(nèi)徑為50mm
30316
3——圓錐滾子軸承
0——寬度系列為0,3為直徑系列代號 16——內(nèi)徑為82mm 7305B/P4
7——角接觸球軸承
(0)3——寬度系列為0,3為直徑系列代號 05——內(nèi)徑為25mm
B——公稱接觸角α=40°
P4——軸承公差等級為4級
5-11 一深溝球軸承需要承受的徑向載荷為10000N,軸向載荷為2000N,預(yù)期壽命為10000h,軸徑為50mm。試選擇兩種型號的軸承并作比較。6-1 試說明聯(lián)軸器和離合器在軸連接中起到什么作用?
答:聯(lián)軸器和離合器都是機(jī)械傳動(dòng)中常用件,用于軸與軸(或其它回轉(zhuǎn)零件)的連接,傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力,也可作為安全裝置。區(qū)別在于聯(lián)軸器將兩軸連接后,機(jī)械在運(yùn)轉(zhuǎn)中兩軸不能分離,只有停機(jī)后才能拆開。而離合器在機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)中能隨時(shí)結(jié)合與分離,實(shí)現(xiàn)機(jī)械操作系統(tǒng)的斷續(xù)、變速、換向。聯(lián)軸器一般用于動(dòng)力機(jī)(如電機(jī))與工作機(jī)之間的鏈接,離合器用于操作機(jī)構(gòu)中,比如汽車離合器是傳動(dòng)系中起到動(dòng)力傳遞的結(jié)合和分離及過載保護(hù)作用。
6-2 某發(fā)動(dòng)機(jī)需要電動(dòng)機(jī)啟動(dòng),當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行正常后,兩機(jī)脫開,試問兩機(jī)間該采用哪種離合器? 答:
6-4 萬向節(jié)有什么作用?由其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可以分為幾類各有什么特點(diǎn)? 答:萬向節(jié)是汽車萬向傳動(dòng)裝置中實(shí)現(xiàn)變角速度傳動(dòng)的一種聯(lián)軸器。
可以分為剛性萬向節(jié)和繞行聯(lián)軸節(jié)。剛性萬向節(jié)結(jié)構(gòu)簡單,傳動(dòng)效率較高,繞行聯(lián)軸節(jié)的傳力單元采用夾布橡膠盤、橡膠塊、橡膠環(huán)等彈性元件。6-7 試述制動(dòng)器的工作原理及功用。
答:萬向節(jié)是汽車萬向傳動(dòng)裝置中實(shí)現(xiàn)變角速度傳動(dòng)的一種聯(lián)軸器。7-1 常用的不可拆聯(lián)接有哪些類型?各有什么特點(diǎn)?
7-3 普通平鍵聯(lián)接的主要失效形式是什么?平鍵剖面尺寸b、h及標(biāo)準(zhǔn)長度L如何確定?
7-5 螺紋按牙型分哪幾種類型?聯(lián)接螺紋常用何種螺紋?為什么? 7-7 螺紋聯(lián)接有哪幾種主要聯(lián)接類型?各適用于什么場合? 7-9 簡述銷聯(lián)接的類型、特點(diǎn)和應(yīng)用。
8-6 根據(jù)圖8-42中所標(biāo)注的尺寸,判斷各鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)屬哪種基本形式?
圖8-42 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的形式判斷
8-9 如圖8-45所示的偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu),若已知a=20mm,b=40mm,e=10mm,試用作圖法求此機(jī)構(gòu)的極位夾角θ、行程速比系數(shù)K、行程H,并標(biāo)出圖示位置的傳動(dòng)角。
圖8-45 極位夾角與傳動(dòng)角的確定
8-10 如圖8-46所示,擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)以曲柄(圖8-46a)或?qū)U(8-46b)為原動(dòng)件,試分析并分別作出: 1)機(jī)構(gòu)的極限位置。
2)最大壓力角(或最小傳動(dòng)角)的位置。3)死點(diǎn)的位置。
4)機(jī)構(gòu)的極位夾角。
圖8-46 擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)分析
9-4 說明等速、等加速等減速、簡諧運(yùn)動(dòng)等三種常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律的加速度變化特點(diǎn)和它們的應(yīng)用場合。
9-11 在什么情況下凸輪的實(shí)際輪廓線會(huì)出現(xiàn)尖點(diǎn)或相交叉形象?如何避免? 9-14 在圖9-23各圖中標(biāo)出圖示位置的凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角。
圖9-23 標(biāo)出凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角
10-1 帶傳動(dòng)有哪些特點(diǎn)?普通v帶傳動(dòng)有哪些類型?適用于哪些場合? 10-4 帶傳動(dòng)為什么會(huì)產(chǎn)生彈性滑動(dòng)?彈性滑動(dòng)與打滑有什么不同?
10-5 v帶傳動(dòng)時(shí)的速度,為什么不能太大也不能太小,一般在什么范圍內(nèi)? 11-7 當(dāng)兩漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒輪傳動(dòng)的安裝中心距大于標(biāo)準(zhǔn)中心距時(shí),下列參數(shù)中哪些將發(fā)生變化?哪些不會(huì)變化?
A傳動(dòng)比 B 嚙合角C 節(jié)圓半徑D 分度圓半徑E 基圓半徑F 頂隙G測隙。11-9 什么叫根切現(xiàn)象?根切產(chǎn)生的原因是什么?避免根切的條件是什么?
11-17 齒輪傳動(dòng)的主要失效形式有哪些?齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則通常是按哪些失效形式?jīng)Q定的? 11-26 已知一對外嚙合標(biāo)準(zhǔn)直圓柱齒輪的中心距a=160mm,齒數(shù)z1?20、z2?60,求模數(shù)和分度圓直徑。
11-27 已知一對漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng),小齒輪的齒數(shù)z1?26,傳動(dòng)比i12?2.5,模數(shù)m=3,試求大齒輪的齒數(shù)、主要幾何尺寸及中心距。
12-1 什么叫定軸輪系?憜輪在定軸輪系中起什么作用?如何求定州輪系的傳動(dòng)比?
12-2 什么叫周轉(zhuǎn)輪系?如何判定一個(gè)輪系是否是周轉(zhuǎn)輪系? 12-6 試確定圖12-16中各輪的轉(zhuǎn)向。
圖12-16 確定圖中各輪轉(zhuǎn)向
12-8 在圖12-18所示的輪系中,已知各輪齒數(shù)為z1?15,z2?25,z2??15,z3?30,z3??15,z4?30,z4??2(右旋螺桿),該輪系的傳動(dòng)比i15,并判斷渦輪5的轉(zhuǎn)向。
z5?60。求
圖12-18 求定軸輪系的傳動(dòng)比
第四篇:機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第七版課后習(xí)題答案
第一章
1-1 什么是運(yùn)動(dòng)副?高副與低副有何區(qū)別?
答:運(yùn)動(dòng)副:使兩構(gòu)件直接接觸,并能產(chǎn)生一定相對運(yùn)動(dòng)的連接。
平面低副- 凡是以面接觸的運(yùn)動(dòng)副,分為轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副;平面高副-以點(diǎn)或線相接觸的運(yùn)動(dòng)副。
1-2 什么是機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖?它有什么作用?
答:用簡單的線條和符號代表構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副,并按比例定出各運(yùn)動(dòng)副位置,表示機(jī)構(gòu)的組成和傳動(dòng)情況。這樣繪制出的簡明圖形就稱為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。作用:機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖不僅能表示出機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)原理,而且還可以用圖解法求出機(jī)構(gòu)上各有關(guān)點(diǎn)在所處位置的運(yùn)動(dòng)特性(位移,速度和加速度)。它是一種在分析機(jī)構(gòu)和 設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)時(shí)表示機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的簡便而又科學(xué)的方法。
1-3平面機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是什么?
答:機(jī)構(gòu)自由度 F>0,且與原動(dòng)件數(shù)相等,則機(jī)構(gòu)各構(gòu)件間的相對運(yùn)動(dòng)是確定的;這就是機(jī) 構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件。(復(fù)習(xí)自由度 4 個(gè)結(jié)論 P17)第二章
2-1 什么是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的急回特性和死點(diǎn)位置?
答:急回特性:曲柄等速回轉(zhuǎn)的情況下,搖桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度快慢不同,搖桿反行程時(shí)的平均擺動(dòng)速度必然大于正行程時(shí)的平均擺動(dòng)速度,此即急回特性。死點(diǎn)位置:搖桿是主動(dòng)件,曲柄是從動(dòng)件,曲柄與連桿共線時(shí),搖桿通過連桿加于曲柄的驅(qū)動(dòng)力 F 正好通過曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)中心,所以不能產(chǎn)生使曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩,機(jī)構(gòu)的這種位置稱為死點(diǎn)位置。即機(jī)構(gòu)的從動(dòng)件出現(xiàn)卡死或運(yùn)動(dòng)不確定的 現(xiàn)象的那個(gè)位置稱為死點(diǎn)位置(從動(dòng)件的傳動(dòng)角? =0°)。
第三章
3-2 通常采用什么方法使凸輪與從動(dòng)件之間保持接觸?
答:力鎖合:利用重力、彈簧力或其他外力使從動(dòng)件與凸輪輪廓始終保持接觸。形鎖合:利用高副元素本身的幾何形狀使從動(dòng)件與凸輪輪廓始終保持接觸。
3-3 什么叫剛性沖擊和柔性沖擊?用什么方法可以避免剛性沖擊? 答:剛性沖擊:從動(dòng)件在運(yùn)動(dòng)開始和推程終止的瞬間,速度突變?yōu)榱悖碚撋霞铀俣葹闊o窮大,產(chǎn)生無窮大的慣性力,機(jī)構(gòu)受到極大的沖擊,稱為剛性沖擊。柔性沖擊:當(dāng)從動(dòng)件做等加速或等減速運(yùn)動(dòng)時(shí),在某些加速度突變處,其慣性力也隨之有限突變而產(chǎn)生沖擊,這種由有限突變而引起的沖擊比無窮大慣性力引起的 剛性沖擊輕柔了許多,故被稱為柔性沖擊。
避免剛性沖擊的方法:為了避免剛性沖擊,常將這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律已知的運(yùn)動(dòng)開始和終止兩 小段加以修正,使速度逐漸升高和逐漸降低。讓從動(dòng)件按正弦加速度運(yùn)動(dòng)(既 無剛性運(yùn)動(dòng),也無柔性沖擊)
chapter4
4-1 棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)及不完全齒輪機(jī)構(gòu)各有何運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)?是舉出應(yīng)用這些間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 的實(shí)例。
答:槽輪機(jī)構(gòu)特點(diǎn): 結(jié)構(gòu)簡單,工作可靠,常用于只要求恒定旋轉(zhuǎn)角的分度機(jī)構(gòu)中;停歇 運(yùn)動(dòng)主要依靠槽數(shù)和圓柱銷數(shù)量(運(yùn)動(dòng)系數(shù))
應(yīng)用: 應(yīng)用在轉(zhuǎn)速不高,要求間歇轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置中。如:電影放映機(jī) 自動(dòng)傳送 鏈裝置 紡織機(jī)械
棘輪機(jī)構(gòu)特點(diǎn):這種有齒的棘輪其進(jìn)程的變化最少是 1 個(gè)齒距,且工作時(shí)有響聲。應(yīng)用:起重機(jī)絞盤 牛頭刨床的橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu) 計(jì)數(shù)器
不完全齒輪機(jī)構(gòu)特點(diǎn):普通齒輪傳動(dòng),不同之處在于輪齒不布滿整個(gè)圓周。主動(dòng)輪上的 鎖住弧與從動(dòng)輪上的鎖住弧互相配合鎖住,以保證從動(dòng)輪停歇在 預(yù)定位置上。
應(yīng)用:各種計(jì)數(shù)器 多工位自動(dòng)機(jī) 半自動(dòng)機(jī)
第六章
6-1 設(shè)計(jì)機(jī)械零件時(shí)應(yīng)滿足哪些基本要求?
答:足夠的強(qiáng)度和剛度,耐摩擦磨損,耐熱,耐振動(dòng)(衡量機(jī)械零件工作能力的準(zhǔn)則)。
6-2 按時(shí)間和應(yīng)力的關(guān)系,應(yīng)力可分為幾類?實(shí)際應(yīng)力、極限應(yīng)力和許用應(yīng)力有什么不同?
答:隨時(shí)間變化的特性,應(yīng)力可分為靜應(yīng)力和變應(yīng)力兩類。許用應(yīng)力:是設(shè)計(jì)零件時(shí)所依據(jù)的條件應(yīng)力。[σ] 極限應(yīng)力:零件設(shè)計(jì)時(shí)所用的極限值,為材料的屈服極值。實(shí)際應(yīng)力: 零件工作時(shí)實(shí)際承受的應(yīng)力。(靜應(yīng)力下:[σ] = σS /s [σ] = σB /s
s= s1 s2 s3)
6-4 指出下列符號各表示什么材料: Q235、35、65Mn、20CrMnTi、ZG310-570、HT200.Q235:屈服強(qiáng)度為 235,抗拉強(qiáng)度為 375-460,伸長率為:26%的普通碳素鋼。
35:優(yōu)質(zhì)碳素鋼(數(shù)字表示碳的平均含量)
65Mn:優(yōu)質(zhì)碳素鋼,平均含碳量為 0.65%,含 Mn 量約為 1%。20CrMnTi:合金鋼,含碳量 0.20%,平均含 Cr,Mn,Ti 量約為 1%。
ZG310-570:屈服強(qiáng)度為 310MPa,抗拉強(qiáng)度為 570MPa 伸長率為 15%,硬度為:40-50HRC 的
鑄鋼HT200:抗拉強(qiáng)度為 200,硬度為 170-241HBS 的灰鑄鐵。
6-5 在強(qiáng)度計(jì)算時(shí)如何確定許用應(yīng)力?
答:許用應(yīng)力的確定通常有兩種方法:查許用應(yīng)力表:對于一定材料制造的并在一定條件下工作的零件,根據(jù)過去機(jī)械制造的 實(shí)踐與理論分析,將他們所能安全工作的最大應(yīng)力制成專門的表格。這種表格簡單,具體,可靠,但每一種表格的適用范圍較窄。部分系數(shù)法:以幾個(gè)系數(shù)的乘積來確定總的安全系數(shù)s=s1s2s3 S1——考慮計(jì)算載荷及應(yīng)力準(zhǔn)確性的系數(shù),一般 s1=1-1.5。S2——考慮材料力學(xué)性能均勻性的系數(shù)。S3——考慮零件重要程度的系數(shù)。
6-8 ?-1 ? 0 ?1 各代表什么?
答:-1 :對稱循環(huán)變應(yīng)力下,疲勞極限為-1。0 :脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力下,疲勞極限為0。1 :靜應(yīng)力下的疲勞極限。
第七章
7-1 常見的螺栓中的螺紋式右旋還是左旋、是單線還是多線?怎樣判別?多線螺紋與單線螺 紋的特點(diǎn)如何? 答:常見的螺栓中的螺紋是右旋、單線。根據(jù)螺旋線繞行方向科判別右旋與左旋;根據(jù)螺旋線的數(shù)目可判別單線還是多線。特點(diǎn):單線螺紋的螺距等于導(dǎo)程,多線螺紋的導(dǎo)程等于螺距與線數(shù)的乘積;單線螺紋由于其 螺旋升角較小,用在螺紋的鎖緊,多線螺紋由于其螺紋升角較大,用于傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)。
7-2 螺紋主要類型有哪幾種?說明他們的特點(diǎn)及用途。
答:機(jī)械制造中主要螺紋類型:三角形螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋、鋸齒形螺紋、半圓形螺紋。三角形螺紋:
普通螺紋:特點(diǎn)為抗拉強(qiáng)度較高,連接自鎖作用也較可靠,一般適用于薄壁零件及受沖擊零件的連接。
管螺紋(半圓形螺紋):特點(diǎn)為螺紋深度較淺,是專門用來連接管子的。矩形螺紋:特點(diǎn)為刨面呈矩形、螺母與螺桿對中的精度較差以及螺紋根部強(qiáng)度較弱等缺 點(diǎn);沒有自鎖。
梯形螺紋:特點(diǎn)為刨面為梯形,效率較矩形螺紋低,沒有自鎖。多用于車床絲桿等傳動(dòng) 螺旋及起重螺旋中。
鋸齒形螺紋:效率較矩形螺紋略低,強(qiáng)度較大,沒有自鎖。在受載很大的起重螺旋及螺 旋壓力機(jī)中常采用。
(三角形螺紋用于連接;鋸齒、梯形、矩形用于傳動(dòng)。)
7-3 螺旋副的效率與哪些參數(shù)有關(guān)?各參數(shù)變化大小對效率有何影響?螺紋牙型角大小對 效率有何影響?
答:A2 ? ? A1
當(dāng)摩擦角不變時(shí),螺旋副的效率是升角的函數(shù)。牙型角變小,效率變大;牙型角變大,效率變小。(舉例矩形螺紋變?yōu)槿切温菁y)
7-4 螺旋副自鎖條件和意義是什么?常用鏈接螺紋是否自鎖? tg? tg??
?? ? ? 為升角,ρ為摩擦角
答:自鎖條件:一般情況越小,自鎖性能愈好):螺紋升角 ρ:當(dāng)量摩擦 角。意義 :不加支持力 F,重物不會(huì)自動(dòng)下滑。即螺旋副不會(huì)自動(dòng)松脫,當(dāng)擰緊螺母時(shí),螺旋副的效率總是小于 50%。常用鏈接螺紋自鎖。
7-5 在螺紋連接中,為什么采用防松裝置?例舉幾種最典型的防松裝置,會(huì)出其結(jié)構(gòu)件圖,說明其工作原理和機(jī)構(gòu)簡圖。
答:螺紋連接的自鎖作用只有在靜載荷下才是可靠的,在振動(dòng)和變載荷下,螺紋副之間會(huì)產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動(dòng),從而出現(xiàn)自動(dòng)松脫的現(xiàn)象,故需采用防松裝置。
舉例:
(一)利用摩擦力的防松裝置: 原理:在螺紋間經(jīng)常保持一定的摩擦力,且附加摩擦力的大小盡可能不隨載荷大小變化。
(1)彈簧墊圈: 工作原理:彈簧墊圈被壓平后,利用其反彈力使螺紋間保持壓 緊力和摩擦力
(2)雙螺母:工作原理:梁螺母對頂,螺栓始終收到附加壓力和附加摩擦力的 作用。結(jié)構(gòu)簡單,用于低速重載。
二)利用機(jī)械方法防松裝置: 原理:利用機(jī)械裝置將螺母和螺栓連成一體,消除了它們之間相對轉(zhuǎn)動(dòng)的可能性。
(1)開口銷:開口銷從螺母的槽口和螺栓尾部的孔中穿過,起防松作用。效果 良好。
(2)止動(dòng)墊圈:墊片內(nèi)翅嵌入螺栓的槽內(nèi),待螺母擰緊后,再將墊片的外翅之 一折嵌于螺母的一個(gè)槽內(nèi)。將止動(dòng)片的折邊,分別彎靠在螺 母和被聯(lián)接件的側(cè)邊起防松作用
7-6 將松螺栓連接合金螺栓連接(受橫向外力和軸向歪理)的強(qiáng)度計(jì)算公示一起列出,是比 較其異同,并作出必要的結(jié)論。
7-10平鍵鏈接可能有哪些失效形式?平鍵的尺寸如何確定?
答:失效形式:擠壓破壞和剪切確定尺寸:按擠壓和剪切的強(qiáng)度計(jì)算,再根據(jù)工作要求,確定鍵的種類;再按照軸的直 徑 d 查標(biāo)準(zhǔn)的鍵的尺寸,鍵的長度取l ? 1.5d 且要比軸上的輪轂短。第八章
8-2 帶傳動(dòng)中的彈性滑動(dòng)和打滑時(shí)怎樣產(chǎn)生的?它們對帶傳動(dòng)有何影響? 答:彈性滑動(dòng):由于帶的緊邊與松邊拉力不等,使帶兩邊的彈性變形不等,所引起的帶與輪面的微量相對滑動(dòng)為彈性滑動(dòng)。彈性滑動(dòng)是不可避免的,對帶傳動(dòng)影響不大 打滑:機(jī)器出現(xiàn)過載,摩擦力不能克服從動(dòng)輪上的阻力矩,帶沿輪面全面滑動(dòng),從動(dòng)輪 轉(zhuǎn)速急劇降低甚至不動(dòng),此現(xiàn)象即為打滑,是帶傳動(dòng)的主要失效形式之一,可避免。
8-3 帶傳動(dòng)中主要失效形式是什么?設(shè)計(jì)中怎么樣考慮?
答:主要失效形式:1.張緊力不足導(dǎo)致的打滑;2.張緊力過大導(dǎo)致的疲勞損壞;3.疲勞壽命。
設(shè)計(jì)是必須要考慮:在保證不打滑的情況下(確保工況系數(shù)),帶應(yīng)有一定的疲勞強(qiáng)度 或壽命。
第九章
9-1 齒輪傳動(dòng)的最基本要求是什么?齒廓的形狀符合什么條件才能滿足上述要求?
答:基本要求是:傳動(dòng)比恒定。
齒廓的形狀是:漸開線形、擺線形、圓弧齒時(shí)滿足上述要求。(齒廓的形狀必須滿足不 論輪齒齒廓在任何位置接觸,過觸點(diǎn)所做齒廓的公法線均須通過節(jié)點(diǎn)。)
9-2 分度圓和節(jié)圓,壓力角和嚙合角有何區(qū)別?
答:分度圓:為了便于齒廓各部分尺寸的計(jì)算,在齒輪上選擇一個(gè)圓作為計(jì)算的基準(zhǔn),該圓稱為齒輪的分度圓.(標(biāo)準(zhǔn)齒輪分度圓與節(jié)圓重合且 s=e)標(biāo)準(zhǔn)化的齒輪上壓力角和模數(shù)均為標(biāo)準(zhǔn)值的圓稱為分度圓.節(jié)圓:通過節(jié)點(diǎn)的兩圓具有相同的圓周速度,他們之間作純滾動(dòng),這兩圓稱為齒輪 的節(jié)圓。
分度圓、節(jié)圓區(qū)別:分度圓是齒輪鑄造成立后本身具有的,而節(jié)圓是在兩齒輪運(yùn)動(dòng) 嚙合時(shí)根據(jù)其速度而確定出來的。
壓力角:漸開線上任一點(diǎn)法向壓力的方向線(即漸開線在該點(diǎn)的法線)和該點(diǎn)速度 方向之間的夾角稱為該點(diǎn)的壓力角。嚙合角:過節(jié)點(diǎn)的兩節(jié)圓的公切線,與兩齒廓公法線間的夾角。壓力角、嚙合角區(qū)別:選取點(diǎn)的不同,壓力角的大小也就不同;而只要兩齒輪的大小確定,則其嚙合角也就隨確定。
9-3 一對漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪正確嚙合的條件什么? 答:1.兩齒輪的模數(shù)必須相等
2.兩齒輪分度圓上的壓力角必須相等
9-4 為什么要限制齒輪的最少齒數(shù)?對于α=20、正常齒制的標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪,最少齒數(shù) 是多少?
答:限制最少齒數(shù)是為了保證不發(fā)生根切,要使所設(shè)計(jì)齒數(shù)大于不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù),當(dāng)α=20 o 的標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪,則h?a =1,則zmin =17。
9-12 齒輪輪齒有哪幾種失效形式?開式傳動(dòng)和閉式傳動(dòng)的失效形式是否相同?在設(shè)計(jì)及使 用中應(yīng)該怎樣防止這些失效?
答:失效形式有:(1)輪齒折斷(2)齒面膠合(3)齒面磨粒磨損(4)齒面點(diǎn)蝕(5)塑性變形開式傳動(dòng)和閉式傳動(dòng)的失效形式不完全相同:其中磨損和疲勞破壞主要為開式齒輪傳動(dòng)的失效形式;而齒面點(diǎn)蝕和折斷主要為閉式齒輪傳動(dòng)的失效形式。
為了防止輪齒折斷:在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使用抵抗沖擊和過載能力較強(qiáng)的材料。為了避免齒面磨粒磨損:可采用閉式傳動(dòng)或加防護(hù)罩等; 為了避免輪齒齒面點(diǎn)蝕:應(yīng)使用接觸應(yīng)力較大的材料;
為了防止齒面膠合:必須采用粘度大的潤滑油(低速傳動(dòng))或抗膠合能力強(qiáng)的潤滑油(高速傳動(dòng))。
第五篇:機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)(陳立德第三版)課后答案(1-18章全)
第3章平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析
3.1 機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是什么? 答:機(jī)構(gòu)的主動(dòng)件數(shù)等于自由度數(shù)時(shí),機(jī)構(gòu)就具有確定的相對運(yùn)動(dòng)。3.2 在計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度時(shí),要注意哪些事項(xiàng)?
答:應(yīng)注意機(jī)構(gòu)中是否包含著復(fù)合鉸鏈、局部自由度、虛約束。3.3 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖有什么作用?如何繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖?
答:(1)能拋開機(jī)構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的真實(shí)外形,簡明地表達(dá)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)原理,并能對機(jī)構(gòu)進(jìn)行方案討論和運(yùn)動(dòng)、受力分析。
(2)繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的步驟如下所述:
①認(rèn)真研究機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及其動(dòng)作原理,分清機(jī)架,確定主動(dòng)件。
②循著運(yùn)動(dòng)傳遞的路線,搞清各構(gòu)件間相對運(yùn)動(dòng)的性質(zhì),確定運(yùn)動(dòng)副的種類。③測量出運(yùn)動(dòng)副間的相對位置。
④選擇視圖平面和比例尺,用規(guī)定的線條和符號表示其構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副,繪制成機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。
3.4 計(jì)算如題3.4圖所示各機(jī)構(gòu)的自由度,并說明欲使其具有確定運(yùn)動(dòng),需要有幾個(gè)原動(dòng)件?
題3.4圖
答:a)n?9,PL?13,PH?0代入式(3.1)中可得
F?3n?2PL?PH?3?9?2?13?0?1
此機(jī)構(gòu)要具有確定的運(yùn)動(dòng),需要有一個(gè)原動(dòng)件。
b)B處存在局部自由度,必須取消,即把滾子與桿剛化,則n?3,PL?3,PH?2,代入式(3.1)中可得
F?3n?2PL?PH?3?3?2?3?2?
1此機(jī)構(gòu)要具有確定的運(yùn)動(dòng),需要有一個(gè)原動(dòng)件。c)n?5,PL?7,PH?0代入式(3.1)中可得
F?3n?2PL?PH?3?5?2?7?0?1
此機(jī)構(gòu)要具有確定的運(yùn)動(dòng),需要有一個(gè)原動(dòng)件。
3.5 題3.5圖
答:取?L?0.001m/mm,繪制運(yùn)動(dòng)簡圖如題3.5答案圖所示:
題3.5答案圖
圖a):n?3,PL?4,PH?0,則F?3n?2PL?PH?1;
圖b):n?3,PL?4,PH?0,則F?3n?2PL?PH?1。
3.6 試計(jì)算如題3.6圖所示機(jī)構(gòu)的自由度,并判斷該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)是否確定(圖中繪有箭頭的構(gòu)件為原動(dòng)件)。
題3.6圖
解:a):n?7,PL?10,PH?0。
F?3n?2PL?PH?3?7?2?10?1
運(yùn)動(dòng)確定。
b)n?5,PL?7,PH?0
F?3n?2PL?PH?3?5?2?7?1
運(yùn)動(dòng)確定
c)
n?7,PL?10,PH?0。
F?3n?2PL?PH?3?7?2?10?1運(yùn)動(dòng)確定
d)n?4,PL?4,PH?2。F?3n?2PL?PH?3?4?2?4?2?2運(yùn)動(dòng)確定。e)n?3,PL?4,PH?0。F?3n?2PL?PH?3?3?2?4?1運(yùn)動(dòng)確定。f)n?5,PL?7,PH?0。F?3n?2PL?PH?3?5?2?7?1運(yùn)動(dòng)確定。g)n?9,PL?12,PH?2。F?3n?2PL?PH?3?9?2?12?2?1運(yùn)動(dòng)確定 h)n?9,PL?12,PH?0。F?3n?2PL?PH?3?9?2?12?3運(yùn)動(dòng)確定。3.7 題3.7圖
答:圖示機(jī)構(gòu)的自由度為零,故都不合理,修改方案如下: 對于題3.7圖a的機(jī)構(gòu),在D處改為一個(gè)滑塊,如題3.7圖a所示。
對于題3.7圖b的機(jī)構(gòu),在構(gòu)件4上增加一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副,如題3.7答案圖b所示;或在構(gòu)件4的D處添加一滑塊,如題3.7答案圖c所示。
題3.7答案圖
第4章平面連桿機(jī)構(gòu)
4.1答:同一構(gòu)件上各點(diǎn)的速度和加速度構(gòu)成的多邊形與構(gòu)件原來的形狀相似,且字母順序一致。
4.2 答:機(jī)械在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),其相鄰的兩構(gòu)件間發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)時(shí),就必然產(chǎn)生摩擦力,它一方面會(huì)消耗一部分的輸入功,使機(jī)械發(fā)熱和降低其機(jī)械效率,另一方面又使機(jī)械磨損,影響了機(jī)械零件的強(qiáng)度和壽命,降低了機(jī)械工作的可靠性,因此必須要研究機(jī)械中的摩擦。機(jī)械中的摩擦是不一定有害的,有時(shí)會(huì)利用摩擦力進(jìn)行工作,如帶傳動(dòng)和摩擦輪傳動(dòng)等。
4.3答:(1)移動(dòng)或具有移動(dòng)趨勢的物體所受的總反力與法向反力之間的夾角稱為摩擦角?。(2)總反力與相對運(yùn)動(dòng)方向或相對運(yùn)動(dòng)趨勢的方向成一鈍角90???,據(jù)此來確定總反力的方向。
4.4 答:(1)以轉(zhuǎn)軸的軸心為圓心,以P(P?rf0)為半徑所作的圓稱為摩擦圓。(2)總反力與摩擦圓相切,其位置取決于兩構(gòu)件的相對轉(zhuǎn)動(dòng)方向,總反力產(chǎn)生的摩擦力矩與相對轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)向相反。4.5 答:機(jī)械自鎖的條件為??0。
4.6 答:(1)當(dāng)曲柄等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),搖桿來回?fù)u動(dòng)的速度不同,返回時(shí)速度較大。機(jī)構(gòu)的這種性質(zhì),稱為機(jī)構(gòu)的急回特性。通常用行程速度變化系數(shù)K來表示這種特性。(2)當(dāng)??0時(shí),則K?1,機(jī)構(gòu)具有急回特性。4.7 答:(1)最長桿與最短桿的長度之和小于或等于其余兩桿長度之和;最短桿或相鄰桿應(yīng)為機(jī)架。(2)曲柄不一定為最短桿,如雙曲柄機(jī)構(gòu)中,機(jī)架為最短桿。4.8 答:(1)主動(dòng)件通過連桿作用于從動(dòng)件上的力恰好通過其回轉(zhuǎn)中心時(shí)的位置,稱為連桿機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置。(2)機(jī)車車輪在工作中應(yīng)設(shè)法避免死點(diǎn)位置。如采用機(jī)車車輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu),當(dāng)一個(gè)機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)位置時(shí),可借助另一個(gè)機(jī)構(gòu)來越過死點(diǎn);飛機(jī)起落架是利用死點(diǎn)工作的,當(dāng)起落架放下時(shí),機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)位置,使降落可靠。4.9 在題4.9圖示中,已知機(jī)構(gòu)的尺寸和相對位置,構(gòu)件1以等角速度?1逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),求圖示位置C點(diǎn)和D點(diǎn)的速度及加速度,構(gòu)件2的角速度和角加速度。題4.9圖
解:取長度比例尺,繪制簡圖如題4.9答案圖a所示。
題4.9答案圖
解:(1)速度分析。
①求vB.由圖可知,vB??1?AB,方向垂直于AB,指向與?1的轉(zhuǎn)向一致。②求vC.因B點(diǎn)與C點(diǎn)同為構(gòu)件2上的點(diǎn),故有:
vC?vB?vCB
大小 ? ?1lAB ? 方向 水平?AB ?BC
???取速度比例尺?v(m/smm),作速度矢量圖如題4.9答案圖b所示,則pc代???表vC;bc代表vCB,其大小為vC??v?pc,vCB??v?bc。
③求?2。因vCB??2?lBC,則?2?vCBlBC方向?yàn)轫槙r(shí)針轉(zhuǎn)。
④求vD。因?yàn)锽、C、D為同一構(gòu)件上的三點(diǎn),所以可利用速度影像原理求得d 點(diǎn),????連接pd代表vD,如題4.9答案圖b所示,其大小為vD??????v?pd,方向同pd。
n2(2)加速度分析。①求aB。由已知條件可知:aB??1?lAB,方向?yàn)锽?A;aB?0。②求aCt。根據(jù)相對運(yùn)動(dòng)原理,可選立下列方程式
ntaC?aB?aCB?aCB
大小 ? ?12lAB ?22?lAB ? 方向 水平B取加速度比例尺?a表anCB?A C?B ?BC
?m/s2mm?????,作加速度矢量如題4.9答案圖c,則b?c??代????t,c??c?代表aC。B????t由圖可知,aC??a?p?c?方向同p?c?(水平向左);aCB方向同c??c?。??a?c??c?,????③求?2。因atCB??2?lCB,則?2?aCBlCBt??ac??c?lCB(方向?yàn)槟鏁r(shí)針)
④求aD。
ntntaD?aB?aDB?aDB?aC?aDC?aDC大小 ? ?12?lAB ?22?lDB ? ?a?p?c?
?22?lDB ?
方向?
?BCB?A
D?B
?BC
????p?c?
D?C
?????c所示,可見p?d?代表aD作矢量圖,如題4.9答案圖。
?????由圖可見,aD=?a?p?d?,方向同p?d?。
4.10 如題4.10圖所示的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中,已知lAB?30mm,lBC?75mm,lCD?32mm,lAD?80mm,構(gòu)件1以等角速度?1?10rad/s順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)?,F(xiàn)已作出
該瞬時(shí)的速度多邊形(題4.10圖b)和加速度多邊形(題4.10圖 c)。試用圖解法求:(1)構(gòu)件2上速度為零的點(diǎn)E的位置,并求出該點(diǎn)的加速度aE;(2)為加速度多邊形中各矢量標(biāo)注相應(yīng)符號:(3)求構(gòu)件2的角加速度a2。
題4.10圖
解:取?L?0.01mmm,作結(jié)構(gòu)簡圖,如題4.10答案圖a所示。(1)求構(gòu)件2上速度為零的點(diǎn)E及E點(diǎn)的加速度aE。
題4.10答案圖
①求vB。vB??1?lAB?10?0.03?0.3ms,方向如題4.10答案圖a所示,且?AB。
②求vC。
vC?vB?vCB
大小 ? 0.3ms ? 方向 水平?AB ?BC
取?v?0.01m/smm,作速度矢量圖如題4.10答案圖b所示。
因vE?0,故在速度圖中,e與極點(diǎn)p相重合,即三角符號Δpbc為ΔBCE的影像,其作圖過程為:過B點(diǎn)作BE?pb,過C點(diǎn)作CE?pc,其交點(diǎn)即為E點(diǎn),如題4.10答案圖a所示。
③求?
2、?3及aC。
由圖可知,vCB??v?bc?0.01?33?0.33ms,vC??v?pc?0.01?38?0.38ms。
又因
vCB??2?lBC,vC??3?lCD
vCBlBC則
?2??0.33?4.4rads0.075,方向?yàn)槟鏁r(shí)針。
?3?vClCD?0.380.032?11.88rads,方向?yàn)槟鏁r(shí)針。
aC?aC?aCnt?aB?aCB?aCBnt
大小 ?32lCD ? ?12?lAB ?22lCB ? 方向
取?a?0.1m2C?D
?CD B?A
C?B
?BC
s,作加速度矢量圖,如題4.10答案圖c所示,則p?c?代表aC。
????,方向p?c?。
????aC??a?p?c??0.1?45?4.5ms2④求aE。利用加速度影像原理,即?b?c?e?∽?BCE。作圖過程為:作
?????c?b?e???BCE,?c?b?e???CBE,其交點(diǎn)即為e?,則p?e?代表aE。
(2)各矢量標(biāo)準(zhǔn)符號如題4.10答案圖c所示。(3)求構(gòu)件2的角加速度?2。
t??a?c???c??0.1?68.5?6.85m由圖可知,aCBt??2?lCB,則,又因aCBs2?2?atCBlCB?6.850.032?214.1rads2。
4.11 如題4.11圖所示為一四桿機(jī)構(gòu),設(shè)已知lOlBC?650mm2B?2lO1A?400mm,lAB?350mm,?1?120radmin,求當(dāng)O1A平行于O2B且垂直于AB時(shí)的vC和aC。
題4.11圖
解:取?L?0.01m,畫出機(jī)構(gòu)的位置圖,如題4.11答案圖a所示。
mm
題4.11答案圖
(1)速度分析。
12060①求vA。vA??1lAO?1?0.2?0.4ms,方向垂直于O1A。
②求vB。因B點(diǎn)與A點(diǎn)同為構(gòu)件2上的點(diǎn),故有:
vB?vA?vBA
大???
0.4
?
方向
?O2B
?O1A
?AB,作速度矢量如題4.11答案圖b所示,由圖 取速度比例尺?v?0.01m/s可知:
??????vB?vA?pa?pb
mm③求vC。因?yàn)関A?vB,所以構(gòu)件2在此瞬時(shí)作平動(dòng),即vC?vA?vB?pa,vBAlBA????2??0
?3?vBlO2B?pb??vlO2B?40?0.010.4?1rads
方向?yàn)轫槙r(shí)針轉(zhuǎn)。(2)加速度分析。
12060)?0.2?0.8m2n2??1?lOA?(① 求aA。由已知條件可知:aA1s2,方向A?O1,aB?0。t②求aB。根據(jù)相對運(yùn)動(dòng)原理,可建立下列方程式
ntntaB?aB?aB?aA?aBA?aBA
大小 ?
?32?lOB
?
0.8
0
?
2方向 ?
B?O2
?O2B
B?O
1?BA
4.11答案圖c
?????所示,則p?b?取?a?0.025m
s2,作加速度矢量圖如題
代表aB。
③求aC。根據(jù)影像原理可得出:BA:ACc????所示,可得出p?c?代表aC?b?a?:a?c?,作圖如題4.11答案圖
。,方向垂直向下。aC??a?p?c??0.025?47?1.18ms24.16 解:結(jié)構(gòu)簡圖如題4.16答案圖所示。
(1)若為曲柄拴桿機(jī)構(gòu),則AB為最短,且lAB?lBC?lAD?lCD代入已知量求解得lAB?150mm,則lAB的最大值為150mm。(2)若為雙曲柄機(jī)構(gòu),則AD應(yīng)為最短,且:(1)當(dāng)AB為最長時(shí),由于lAD?lAB?lBC?lCD,可得出lAB?550mm。②當(dāng)AB不是最長時(shí),由于lAD?lBC?lAB?lCD,可得出lAB?450mm要滿足上述二種情況,lAB的最小值應(yīng)為450mm。(3)若為雙搖桿機(jī)構(gòu),則只能是不滿足桿長之和的條件,即為最短桿與最長桿長度之和大于其它兩桿長度之和。①當(dāng)lAB為最短時(shí),由于lAB?llAB?lBCBC?lAD?l,可得出lAB?150mm;②當(dāng)lAB為最長時(shí),由于C?lAD?l,可得出lAB?150mm,又由于lAB?lBC?lCD?lAD,可得出C,可得出lAB?450mm
450或lAB?1150mm。③當(dāng)lAD?lAB?lBC時(shí),由于lAD?lBC?lAB?lCDlAB?要滿足上述三種情況,lAB的取值范圍為150m?m550mm?lAB?1150mm。
(1)4.17答:(1)因?yàn)閘AB?lBC?lAD?lCD,且又以最短桿AB的鄰邊為機(jī)架,則此機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。
(2)有。因?yàn)橐訟B為原動(dòng)件時(shí),此機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。
(3)
?min出現(xiàn)在曲柄與機(jī)架共線時(shí)的位置,如題4.17答案圖所示,取比例尺?L?0.001mmm,由圖可得出?min?180???1或者?min??2。
題4.17答案圖
(1)4.18 解:(1)求lAB、lBC。
板位夾角??180?K?1K?1?36?
作圖如題4.18答案所示,取?L?1mmmm,可測得:
AC1?27mm;AC2?70mm。又a?b?AC2;b?a?AC1,代入AC1、AC2值后,聯(lián)立求得:a?21.5mm,b?48.5mm。
(說明:設(shè)AB?a,BC?b。將原位置圖旋轉(zhuǎn)180?后作圖)
題4.18答案圖
結(jié)論:lAB??L?a?1?21.5?21.5mm,lBC??L?b?1?48.5?48.5mm
e?lABsin?lBC(2)求?max和?max。由圖可知:??arcsin
當(dāng)??90?時(shí),?為最大值,即
?max?arcsine?lAB?sin90lBC??arcsin20?21.548.5?58.8?
當(dāng)??270?時(shí),?為最小值,即
?min?arcsine?lAB?sin270lBC??arcsin120?21.5148.5?1.77?
?max?90??min=90?1.77?88.23 ????(3)滑塊為原動(dòng)件時(shí),機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置為AB1C1和AB2C2。
4.19解:(1)取?L?0.01mmm,按給定條件作出AB、DE的三組位置,并連接DB2和DB3。(2)用反轉(zhuǎn)法將DB2、DB3分別繞D點(diǎn)反轉(zhuǎn)?1??2?40,?1??3?8,得出0(3)分別作B1B2?、B2B3?垂直平分B2?、B3?點(diǎn)。??線b12、b23交于C1點(diǎn),連接AB1C1D,即為該鉸鏈四桿機(jī)構(gòu),如題4.19答案圖所示。
題4.19答案圖
(4)由題4.19答案圖測得:B1C1?70mm,C1D?25mm。桿BC、CD的長度lBC、lCD為
lBC?B1C1??L?70?10?700mmlCD?C1D??L?25?10?250mm
4.20解:如題4.20答案圖所示,取?L?0.002mmm,利用剛化反轉(zhuǎn)法,連接AC2,令A(yù)C2繞A點(diǎn)反轉(zhuǎn)?角得C2?點(diǎn),作C1C2?的垂直平分線,交位置1于B1點(diǎn),連接AB1C1E1即為該四桿機(jī)構(gòu)。
由題4.20答案圖測得
AB1?11mm,B1C1?52mmlAB??L?AB1?2?11?22mm lBC??L?BC?2?52?104mm
題4.20答案圖
第5章 凸輪機(jī)構(gòu)
5.1答:是在理論輪廓上度量的。
5.2答:(1)等于零。(2)從傳力合理,提高傳動(dòng)效率來看,壓力角越小越好。設(shè)計(jì)時(shí)規(guī)定:?max????
5.3答:勻速運(yùn)動(dòng)規(guī)律有剛性沖擊;等加速-等減速和余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律有柔性沖擊;正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律沒有沖擊。在選擇從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí),應(yīng)根據(jù)機(jī)器工作時(shí)的運(yùn)動(dòng)要求來確定。5.4答:先根據(jù)結(jié)構(gòu)條件初定基圓半徑r?。若出現(xiàn)?????,則需增大基圓半徑r?,再重新進(jìn)行設(shè)計(jì)。
5.5答:(1)補(bǔ)全各段的曲線,如題5.5答案圖所示。
(2)在O、b、c、e、處有剛性沖擊;在a、d處有柔性沖擊。
題5.5答案圖
5.6 解:取?L?0.002mmm。
(1)繪制s??(t)曲線,如題5.6答案圖a所示,并將推程、回程各分為6等份。
(2)以相同的比例繪制凸輪基圓及從動(dòng)件的初始位置,如題5.6答案圖b所示。
題5.6答案圖
(3)在題5.6答案圖b上,按逆時(shí)針方向(??)畫出推程角120?,回程角150?,C2、C3??。近休止角90?,并在相應(yīng)段與位移線圖對應(yīng)劃分為6等份,得分點(diǎn)C1、(4)過各分點(diǎn)作徑向線,并從基圓上的點(diǎn)C1、C2、C3??。開始向外量取相應(yīng)的位移量得B1、B2、B3??,即B1C1?11?,B2B2?22?,B3B3?33???得到反轉(zhuǎn)后滾子中心的位置。
(5)將B1、B2、B3??連成光滑曲線,得凸輪理論輪廊η。
(6)以η上各點(diǎn)為圓心,rT為半徑作一系列圓,此圓的包絡(luò)線為凸輪的實(shí)際輪廊??,如題5.6答案圖b所示。
答:
如題5.7答案圖
5.8
答:
如題5.8答案圖
???(1)5.9解:(1)因二者接觸點(diǎn)的法線OB與vC方向一致,故??0?。
(2)如題5.9答案圖所示,設(shè)在某瞬時(shí),從動(dòng)件占據(jù)位置Ⅱ。由圖可知。???OO?P。?OO?PO?點(diǎn)上移至O?'使得?角減?。?/p>
當(dāng)vT增大時(shí),當(dāng)e增大時(shí),增大,?增大; 當(dāng)OA增大時(shí),?不變。
從動(dòng)件的上升距離是不變化的。
題5.9答案圖 第6章 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)
5406.1答:牛頭刨床的橫向進(jìn)給量最小為fmin??0.125mm
若要求其橫向進(jìn)給量為0.5mm,則棘輪每次轉(zhuǎn)過的角度應(yīng)為0.50.125?36040??36 ?6.2答:主動(dòng)撥盤的轉(zhuǎn)速為:
360?n??360?180??6?2?360?1r3s53
6.3答:運(yùn)動(dòng)系數(shù)??tmt1?tm?56?53?23
所需圓柱銷數(shù)目k?2z?(z?2)?2?6?23(6?2)?2
6.4答:不能。
第七章
螺紋連接與螺旋傳動(dòng)
71答:常用螺紋的種類有普通螺紋、管螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋和鋸齒形螺紋,前兩種主要用于聯(lián)接,后三種主要用于傳動(dòng)。7.2答:螺紋的主要參數(shù)有:(1)大徑d;(2)小徑d1;(3)中徑d2;(4)螺距P;(5)導(dǎo)程S;(6)升角λ;tan??S?d2?nP?d2;(7)牙型角α、牙型斜角β。
7.3 答:螺距是螺紋相鄰兩牙在中徑線上對應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離,導(dǎo)程則是同一螺旋線上相鄰兩牙在中徑線上對應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離。
導(dǎo)程S、螺距P、螺紋線數(shù)n之間的關(guān)系:S?nP。
7.4答:根據(jù)牙型的不同,螺紋可分為普通螺紋、管螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋和鋸齒形螺紋。各種螺紋特點(diǎn):普通螺紋的當(dāng)量摩擦系數(shù)較大,自鎖性能好,強(qiáng)度高,廣泛應(yīng)用于各種緊固連接;管螺紋分圓柱管螺紋和圓錐管螺紋。圓柱管螺紋用于水、煤氣、潤滑管路系統(tǒng)等低壓場合。圓錐管螺紋適用于高溫、高壓及密封要求較高的管路連接中。常用的連接螺紋的牙型是三角形牙型。常用的傳動(dòng)螺紋的牙型是矩形、梯形和鋸齒形牙型。
7.5答:螺紋連接有四種基本類型。
(1)螺柱連接。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是被連接件的孔中不切制螺紋,裝拆方便,結(jié)構(gòu)簡單,適用于經(jīng)常拆卸、受力較大的場合。
(2)雙頭螺栓連接。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是被連接件中薄件制光孔,厚件制螺紋孔,結(jié)構(gòu)緊湊。適用于連接一厚一薄零件,受力較大、經(jīng)常拆卸的場合。
(3)螺釘連接。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是螺釘直接旋入被連接件的螺紋孔中,結(jié)構(gòu)簡單。適用于連接一厚一薄件,受力較少、不經(jīng)常拆卸的場合。
(4)緊定螺釘連接。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是緊定螺釘旋入一零件的螺紋孔中,螺釘端部頂住另一零件,以固定兩零件的相對位置。適用于傳遞不大的力或轉(zhuǎn)矩的場合。
7.6答:連接用的三角形螺紋都具有自鎖性,在靜載荷或溫度變化不大、沖擊振動(dòng)不大時(shí)不會(huì)自行脫落。但在沖擊、振動(dòng)或變載的作用下,螺紋連接會(huì)產(chǎn)生自動(dòng)松脫現(xiàn)象。因此,設(shè)計(jì)螺紋連接,必須考慮防松問題。
常用的防柱方法有摩擦防松、機(jī)械防松、永入防松和化學(xué)防松四大類。
7.7答:常見的螺栓失效形式有:(1)螺栓桿拉斷;(2)螺紋的壓潰和剪斷;(3)經(jīng)常裝拆時(shí)會(huì)因磨損而發(fā)生滑扣現(xiàn)象。失效發(fā)生的部位通常在螺紋處。
7.8答:被連接件受橫向載荷時(shí),螺栓不一定全受到剪切力。只有受橫向外載荷的鉸制孔螺栓連接,螺栓才受剪切力。
7.9答:松螺栓連接在承受工作載荷前,不需把螺母擰緊,即不受預(yù)緊力。而緊螺栓連接在承受工作載荷前,必須把螺母擰緊,螺栓承受預(yù)緊力。松螺栓連接的強(qiáng)度按拉伸強(qiáng)度條件進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。緊螺栓連接中,螺紋部分受軸向力作用產(chǎn)生拉伸正應(yīng)力σ,因螺紋摩擦力矩的作用產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力τ,螺栓螺紋部分產(chǎn)生拉伸與扭轉(zhuǎn)的組合變形,根據(jù)強(qiáng)度理論建立強(qiáng)度條件進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。
7.10答:鉸制孔用螺栓連接在裝配時(shí)螺栓桿與孔壁間采用過渡配合,沒有間隙,螺母不必?cái)Q得很緊。工作時(shí)螺栓連接承受橫向載荷,螺栓在連接結(jié)合面處受剪切作用,螺栓桿與被連接件孔壁相互擠壓。
7.11答:當(dāng)螺栓擰緊后,其螺紋部分不僅受因預(yù)緊力Fo的作用而產(chǎn)生的拉伸正應(yīng)力σ,還受因螺紋摩擦力矩下T1的作用而產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力τ,使螺栓螺紋部分處于拉伸與扭轉(zhuǎn)的復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)。根據(jù)第四強(qiáng)度理論,可求出螺栓螺紋部分危險(xiǎn)截面的當(dāng)量應(yīng)力?e?1.3?,則強(qiáng)度條件為?e?1.3?????
因拉伸正應(yīng)力??FoA?Fo?d1
則強(qiáng)度條件為
1.3Fo?d142????
可見,緊螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算可按純拉伸強(qiáng)度計(jì)算,考慮螺紋摩擦力矩T1的影響,需將螺栓拉力增加30%。7.12答:(1)的說法不對。對于受軸向工作載荷的緊螺栓連接,螺栓所受的軸向總拉力FΣ應(yīng)為其所受的工作載荷F與殘余預(yù)緊力F0?之和,即F??F?Fo'。(2)的說法錯(cuò)誤。緊螺栓連接中,螺栓所受拉力會(huì)產(chǎn)生拉伸正應(yīng)力,考慮螺紋摩擦力矩的作用而產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力,螺栓螺紋部分產(chǎn)生接伸與扭轉(zhuǎn)的組合變形,其強(qiáng)度條件根據(jù)強(qiáng)度理論建立的。
(3)的說法錯(cuò)誤。受拉螺栓連接中,承受橫向外載荷的緊螺栓連接采用的是普通螺栓連接,由于處于擰緊狀態(tài),螺栓受預(yù)緊力的作用,被連接件靠其結(jié)合面間的摩擦力承受橫向外載荷。7.16解:(1)確定螺栓的許用應(yīng)力。根據(jù)螺栓材料Q235,查表7.1得σs=215MPa;查教材表7.8,取S=1.4,則
?????sS?2151.4?153.57MPa
(2)確定螺栓直徑d。由式(7.4)得
d1?4F?????4?5?010 m?20.36m??153.573查手冊,得螺栓大徑為d=24mm,其標(biāo)記為螺栓GB/T5780
M24?長度。7.17解:(1)計(jì)算兩螺栓所受的力。此連接為承受橫向外載荷的緊螺栓連接。
①計(jì)算A、B螺栓承受的橫向載荷FR。分析右扳手受力,畫受力圖如題7.17答案圖。根據(jù)平衡條件可求出:FA?1800N,F(xiàn)B?1600N,則螺栓承受的橫向載荷 FRA=FA,FRB=FB。
②計(jì)算螺栓承受橫向載向載荷所需的預(yù)緊力。取Kf=1.2,則
KfFRAfm1.2?18000.15?1F0A???14400N
F0B?
?12800NKfFRAfm?1.2?16000.15?1(2)確定螺栓直徑。根據(jù)螺栓材料Q235查表7.7 得?S?220MPa,根據(jù)表7.8,控制預(yù)緊力取S=1.4,則許用應(yīng)力
?????sS?2201.4?157MPa根據(jù)緊螺栓連接的強(qiáng)度條件
?e?1.3F0?d142????
得d1?4?1.3?F0?????4?1.3?F0A?????4?1.3?14400??157?12.33mm
d1為螺栓小徑,查閱螺紋標(biāo)準(zhǔn),取螺栓直徑d=16mm。7.18解:(1)求滿足螺栓螺紋部分強(qiáng)度條件的預(yù)緊力F。由式(7.5)得 1.3F02?d14????
可得
F0??d1??2?41.3?
(2)計(jì)算承受橫向外載荷不產(chǎn)生滑移的預(yù)緊力F0。由式(7.14)得
F0?KfFRfmz
(3)計(jì)算允許傳遞的最大靜載荷FR。根據(jù)螺栓的強(qiáng)度條件和承受橫向外載荷不產(chǎn)生滑移條件可得
KfFRfmz??d1??2?1.3?4
根據(jù)螺栓M10,查手冊得d1=8.376mm。則
FR??d1??22?fmz
1.3?4?kf???8.376?160?0.2?2?21.3?4?1.2?4518.86N該連接只許傳遞的最大靜載荷FR為4518.86N。7.19解:(1)確定螺栓數(shù)目z。由螺栓間距t?得z?11.775,取z=12。
(2)確定每個(gè)螺栓所受的軸向工作載荷F。
F??D0z?80mm
?DP4Z2???200?1.54?122?3925N
(3)計(jì)算單個(gè)螺栓所受的總拉力。
F??F?F0'?F?1.8F?2.8F?2.8?3925?10990N
(4)確定螺栓的對稱直徑d。
① 螺栓材料選用35號鋼,由表7.7查得σs=315MPa,若裝配時(shí)不控制
預(yù)緊力,假定螺栓直徑d=16mm,由表7.9查得S=3,則許用應(yīng)力
?????sS?3153?105MPa
② 由式(7.10)確定螺栓小徑d1。
d1?4?1.3Fs?????4?1.3?10990??105?13.17mm
根據(jù)d1計(jì)算值,查螺紋標(biāo)準(zhǔn)得螺栓公稱直稱d=16mm,與假定值相等。此氣缸蓋螺栓為螺栓M16ⅹL GB5782-86。
7.20 解:如題7.20圖所示,s螺栓數(shù)z=4,對稱布置。(1)螺栓受力分析。
① 在工作載荷F作用下,螺栓組連接承受以下各力和傾覆力矩的作用:
軸向力F1?Fsin??4000?sin45??2828N 橫向力F2?Fcos??4000?cos45??2828N
傾翻力矩
M?F1?0?F2?160?2828?160?452480N?mm ② 在軸向力F1作用下,各螺栓所受工作拉力
p1?F1z?28284?707N
③在傾覆力矩M的作用下,上兩個(gè)螺栓受到加載作用下兩個(gè)螺栓受到減載作用。螺栓所受載荷Pmax?MLmaxz?M4?L?4524804?130?870N
?Lii?12④上面螺栓所受的軸向工作載荷為
P?P1?Pmax?707?870?1577N
⑤在橫向力F2的作用下,底板接合面不產(chǎn)生滑移的條件為
f??zF0??1?Kc?F1???KfF2
根據(jù)連接條件取Kc?0.2,Kf?1.2。則各螺栓所需要的預(yù)緊力為
KfF2F0?f??1?Kc?F1z?1.2?28280.3??1?0.2??28284?3393.6N
⑥螺栓所受軸向總拉力
F?max?P?F0'
根據(jù)式(7.11)F0?F0'??1?Kc?P 可得F0'?F0??1?Kc?P
整理后可得F?max?F0?KcP?3393.6?0.2?1577?3709N
(2)定螺栓直徑。選擇螺栓材料為Q235,由表7.7取σs=205MPa,s=1.3。螺栓材料的許用應(yīng)力?????sS?2051.3?158MPa
由式(7.10)計(jì)算螺栓的小徑d1
d1?4?1.3F??????4?1.3?3709??158?6.24mm
查閱螺紋標(biāo)準(zhǔn),選用粗牙普通螺紋,公稱直徑d=88mm。(3)校核螺栓組連接接合面的工作能力。① 連接接合面下端的擠壓應(yīng)力不超過許用值。
?pmax?1A??zF0??1?Kc?F1???MW?1320?140??4?3393.6??1?0.2??2828???452480140?3206??0.44MPa????p?2 故連接接合面下端不能被壓潰。
② 連接接合面上端不出現(xiàn)間隙,即?pmin?0
?pmax?1A??zF0??1?Kc?F1???MW?1320?140??4?3393.6??1?0.2??2828???452480140?3206?0.063MPa?02故連接接合面上端不能出現(xiàn)間隙。
第8章 帶傳動(dòng)
8.12答;由學(xué)生觀察3~5種機(jī)器上的普通V帶傳動(dòng),測量出b、da、a、確定帶型、dd1、dd2、計(jì)算出L0,取標(biāo)準(zhǔn)Ld。8.13解:(1)帶速v。
v??dd1n160?1000?3.14?450?40060?1000?9.42m/s
(2)包角?1。
?1?180??dd2?dd1a?57.3?180???650?4501500?57.3?172.36??
(3)有效拉力F.由式(8.3)P?P?1000v5?10009.42F?1000得
F???531N
8.14解(1)確定帶的基準(zhǔn)長度。
L0?2a0?2?dd1?dd2???2?dd2?dd1?4a02?2?350??280?100???280?100?4?3502?1319.7mm
查表8.4,取基準(zhǔn)長度Ld=1400mm(2)實(shí)際中心距。a?a0?(3)小帶輪包角。
?1?180??Ld?L022?350?1400?1319.72?390.15mm
dd2?dd1a?57.3?180???280?100390.15?57.3?153.6?120
???(4)傳遞的最大功率。根據(jù)dd1?100mm,n1?1450rmin,查表8.9,用內(nèi)插法得P??1.31kW。
查表8.18得Kb?1.0275?10?3,傳動(dòng)比i=Ki?1.1373。由式(8.11)得
dd2dd1?280100?2.8,查表8.19得
?1?1???3?P0?Kbn1?1??1.0275?10?14501?????0.18kW
Ki?1.1373???查表8.4得KL=0.96,由圖8.11得K??0.93,查表8.21,得KA=1.1。由式(8.18)得z?Pc?PKA?P0??P0?K?KL?P0??P0?K?KL?
得P??P0??P0?K?KLzKA?1.31?0.18??0.93?0.96?21.1?2.42kW
所以此傳動(dòng)所能傳遞的最大功率為2.42kW。
8.15解:(1)確定計(jì)算功率Pc。
Pc?KAP?1.1?4?4.4kW
(2)選擇普通V帶型號。根據(jù)Pc=4.4kW、n1=1440r/min,由圖8.12選用A型普通V帶。
(3)確定帶輪基準(zhǔn)直徑dd1、dd2。根據(jù)表8.6和圖8.12選取dd1=100mm。大帶輪基準(zhǔn)直徑
dd2?n1n2dd1?1440575dd2dd1?100?250.43mm按表8.3選取標(biāo)準(zhǔn)值dd2=250mm。
n1i14402.5實(shí)際傳動(dòng)比i??250100?2.5從動(dòng)輪實(shí)際轉(zhuǎn)速n2???576r/min
(4)驗(yàn)算帶速。v??dd1n160?1000???100?144060?1000?7.536m/s帶速在5~25m/s范圍內(nèi)。
(4)確定帶的基準(zhǔn)長度Ld和實(shí)際中心距為a。初定中心距ao=1000mm Lo?2ao??2(dd1?dd2)??dd2?dd1?4ao2?2?1000??2?100?250???250?100?4?10002
?2555.13mm由表8.4選取基準(zhǔn)長度Ld?2500mm
實(shí)際中心距a?a??Ld?Lo2?1000?2500?2555.132?944.87mm
(6)校驗(yàn)小帶輪包角?1?
?1?180??dd2?dd1a??57.3?180???250?100944.87?57.3
?170.9?120(7)確定V帶根數(shù)。由式(8.18)得
z?Pc?P0??P0?K?KL
根據(jù)dd1=100mm,n1=1440r/min,查表得8.9得Po=1.31kW。
2751.10查表(8.18)得Kb?0??3。根據(jù)傳動(dòng)比i=2.5。查表8.19得Ki=1.1373。由式(8.11)得功率增量?P0為
?1?1???3?P0?Kbn1?1??1.0275?10?14401?????0.18kW
K1.1373???i?由表8.4查得KL?1.09,由圖8.11得K??0.98, 則z?Pc?4.4?2.76
?P0??P0?K?KL?1.31?0.18??0.98?1.09取z=3根。
(8)求初拉力F0及帶輪軸上的壓力FQ。由表8.6查得A型普通V帶的每米長質(zhì)量q=0.1kg/m。根據(jù)式(8.19)得單根V帶的初拉力為
F0???500Pc?2.52?1???qvzv?K??500?4.4?2.5?2?1??0.1?7.536 ?3?7.536?0.98??156.6N由式(8.20)得作用在軸上的壓力FQ為
FQ?2F0zsin?12?2?156.6?3?sin170.92??936.64N
(9)帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(略)
(10)設(shè)計(jì)結(jié)果。選用3根A型V帶,中心距a=944.87mm,帶輪直徑dd1=100 mm,dd2=250mm,軸上壓力FQ=936.64N。8.16解:(1)確定計(jì)算功率Pc。由表8.21取KA=1.4,由式(8.12)得
Pc?KAP?1.4?30?42kW
(2)選擇普通V帶型號。根據(jù)Pc=42kW ,n1=1470r/min,由圖8.12選用C型普通V帶。
(3)確定帶輪基準(zhǔn)直徑dd1、dd2。根據(jù)表8.6和圖8.12選取dd1=250mm,大輪基準(zhǔn)直徑為
dd2?idd1?1.15?250?287.5mm
dd2dd1?280250?1.12 按表8.3取標(biāo)準(zhǔn)值dd2=280mm,實(shí)際傳動(dòng)比i?n1i14701.12從動(dòng)輪實(shí)際轉(zhuǎn)速n2???1312.5r/min
(4)驗(yàn)算帶速。
v??dd1n160?1000???250?147060?1000?19.23m/s
帶速在5~25m/s范圍內(nèi)。
(5)確定帶的基準(zhǔn)長度Ld和實(shí)際中心距a。初定中心距ao=1300mm,由式(8.15)得
Lo?2ao??2?dd1?dd2???2?dd2?dd1?24ao?2?1300??250?280???280?250?4?13002
?3432.27mm由表8.4選取基準(zhǔn)長度Ld=3550mm,由式(8.16)得實(shí)際中心距a為
a?a0?Ld?L02?1300?3550?3432.272?1359mm
(6)校驗(yàn)小帶輪包用?1。由式(8.17)得
?1?180?00dd2?dd1a0?57.3?180?00280?2501359?57.30
?178.7?120(7)確定V帶根數(shù)z。根據(jù)dd1?250mm,n1?1470rmin,查表8.10得
?3910,根據(jù)i=1.12查表8.19得P0=6.875kW。由表8.18查得Kb?7.501?Ki?1.0419由式(8.11)得功率增量?P0為
?1?1???3?P0?Kbn1?1??7.5019?10?14701?????0.44kW
Ki?1.0419??? 由表8.4查得KL?0.99,由圖8.11查得K??0.98。由式(8.18)得
z?Pc?42?5.92
?P0??P0?K?KL?6.875?0.44??0.98?0.99取z=6根。
(8)求初拉力F0及帶輪軸上的壓力FQ。由表查得C型普通V帶q=0.3kg/m,根據(jù)式(8.19)得單根V帶的初拉力為
?500Pc?2.52F0??1??qv?zv?K???500?42?2.5?2?1???0.3?19.23?282.297?110.938?393.24N6?19.23?0.98?
由式(8.20)得作用在軸上的壓力FQ為
FQ?2F0zsin?12178.720
?4718.58N?2?393.24?6?sin(9)設(shè)計(jì)結(jié)果。6根C型V帶,dd1=250mm,dd2=280mm,a=1359mm,FQ=4718.58N。
8.17 試設(shè)計(jì)某車床上電動(dòng)機(jī)和床頭箱間的普通V帶傳動(dòng)。已知電動(dòng)機(jī)的功率P?4kW,轉(zhuǎn)速n1?1440rmin,從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速n2?680rmin,兩班制工作,根據(jù)機(jī)床結(jié)構(gòu),要求兩帶輪的中心距在950mm左右。
解:(1)確定計(jì)算功率Pc。由表8.12查得KA?1.2,由式(8.12)得Pc?KAP?1.2?4?4.8kW
(2)選擇普通V帶型號。根據(jù)Pc=4.8kW,n1=1440r/min,由圖8.12選用A型普通V帶。
(3)確定帶輪基準(zhǔn)直徑dd1、dd2。根據(jù)表8.6和圖8.12選取dd1=100mm。dd2?n1n2?dd1?1440680?100?212mm按表8.3取標(biāo)準(zhǔn)值dd2=212mm,實(shí)際傳動(dòng)比
n1i14402.12i?dd2dd1212100?2.12從動(dòng)輪實(shí)際轉(zhuǎn)速n2???679r/min
(4)驗(yàn)算帶速度v。v??60?1000?dd1n1??100?1440?60?7.536m /s1000帶速在5~25m/s范圍內(nèi)。(5)確定的帶的基準(zhǔn)長度Ld和實(shí)際中心距a。由式(8.15)L0?2a0??2?dd1?dd2???dd2?dd1?4a02?2?950??2?100?212???212?100?4?9502由表8.4選取基準(zhǔn)長度Ld=2240mm,由式?1900?489.84?3.30?2393.14mm
(8.16)得實(shí)際中心距a為a?a0?Ld?L02?950?2240?2393.142?873.43mm
(6)校驗(yàn)小帶輪包角?1。由式(8.17)得
?1?180?00dd2?dd1a0?57.3?180?00212?100873.43?57.3(7)確定V帶根數(shù)z。根據(jù)?172.7?120dd1=100mm,n1=1440r/min,查表8.10得Po=1.31kW。由表8.18查得Kb?1.027?5?31,0根據(jù)
i=2.12,查表8.19得Ki=1.1373。由式(8.11)得功率增量?P0為
?1??P0?Kbn1?1??Ki???1.0275?10?3
1???1440?1???0.18kW1.1373??由表8.4查得KL=1.06,由圖8.11查得K??0.98。由式(8.18)得
z?Pc?P0??P0?K?KL4.8?3.1 取z=4根。
??1.31?0.18??0.98?1.06(8)求初拉力F0及帶輪軸上的壓力FQ。由表8.6查得A型普通V帶q=0.1kg/m,根據(jù)式(8.19)得
F0??500Pc?2.5500?4.8?2.5?22?1?1?0.1?7.356?129.17N ???qv???zv?K?4?7.356?0.98??由式(8.20)可得作用在帶輪軸上的壓力
FQ?2F0zsin?12?2?129.17?4?sin172.720?1031.26N
(9)設(shè)計(jì)結(jié)果。選用4根A型普通V帶,dd1=100mm,dd2=212mm,a=873.43mm,F(xiàn)Q=1031.26N
第9章 鏈傳動(dòng)
9.1 鏈傳動(dòng)和帶傳動(dòng)相比有哪些優(yōu)缺點(diǎn)?
答:鏈傳動(dòng)與帶傳動(dòng)相比的優(yōu)點(diǎn)是鏈傳動(dòng)能保證定傳動(dòng)比傳動(dòng),張緊力小,對軸的壓力小,可在高溫、油污、潮濕等惡劣環(huán)境下工作。
其缺點(diǎn)是工作平穩(wěn)性差,工作時(shí)有噪聲。
9.2影響鏈傳動(dòng)速度不均勻性的主要參數(shù)是什么?為什么?
答:影響鏈傳動(dòng)速度不均勻性的主要參數(shù)是鏈輪齒數(shù)z1和鏈節(jié)距p。因?yàn)殒渹鲃?dòng)的運(yùn)動(dòng)情況和繞在多邊形輪子上的帶傳動(dòng)很相似,邊長相當(dāng)于鏈節(jié)距p,邊數(shù)相當(dāng)于鏈輪齒數(shù)z,由于鏈速(即鏈銷軸圓周速度的水平分速度v?r1?1cos?,其速度隨?角而變化)由小變大,又由大變小,而且每轉(zhuǎn)過一鏈節(jié)要重復(fù)上述的變化一次,故鏈速作周期性的變化,而使鏈傳動(dòng)帶來了速度的不均勻性,鏈節(jié)距愈大和鏈輪齒數(shù)愈少,鏈速不均勻性也愈增加,使鏈節(jié)作忽上忽下、忽快忽慢的變化,故使其瞬時(shí)傳動(dòng)比發(fā)生變化。
9.3鏈節(jié)距p的大小對鏈傳動(dòng)的動(dòng)載荷有何影響?
答:鏈節(jié)距越大,鏈條各零件的尺寸越大,由于鏈傳動(dòng)中鏈速有變化,若鏈節(jié)距越大,產(chǎn)生的動(dòng)載荷也越大。9.4 鏈傳動(dòng)的主要失效形式有哪幾種? 答:鏈傳動(dòng)的主要失效形式有:(1)鏈板疲勞破壞;(2)滾子和套筒的沖擊疲勞破壞;(3)鉸條鉸鏈磨損;(4)鏈條鉸鏈的膠合;(5)鏈條靜力拉斷。
9.5 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是什么?
答:鏈傳動(dòng)傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則:對于中高速(v?0.6ms)鏈傳動(dòng)主要失效形式為疲勞破壞,設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)以功率曲線為依據(jù),應(yīng)使計(jì)算功率小于額定功率值;對于低速(v?0.6ms)鏈傳動(dòng),其主要失效形式為靜力拉斷,應(yīng)進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算,校核靜強(qiáng)度安全系數(shù)S。9.6 設(shè)計(jì)鏈傳動(dòng)時(shí),為減少速度不均勻性應(yīng)從哪幾方面考慮?如何合理選擇參數(shù)?
答:設(shè)計(jì)鏈傳動(dòng)時(shí),為減少速度不均勻性應(yīng)合理選擇參數(shù):小鏈輪齒數(shù)不宜過少,一般z1?17,以減小速度波動(dòng)的幅度。另外,鏈節(jié)距盡量選小,以減小鏈輪的直徑,減少鏈接。
9.7 鏈傳動(dòng)的功率曲線是在什么條件下得到的?在實(shí)際使用中要進(jìn)行哪些項(xiàng)目的修正?
答:鏈傳動(dòng)的功率曲線的試驗(yàn)條件是:z1?
19、i?
3、a?40p、單排鏈、載荷平穩(wěn)、采用推薦的潤滑方式,壽命為15 000h、兩輪端面共面。在實(shí)際使用中要對z1、i、a、排數(shù)進(jìn)行修正。
9.8 鏈傳動(dòng)的合理布置有哪些要求?
答:鏈傳動(dòng)的布置應(yīng)注意使兩軸線應(yīng)平行布置,兩鏈輪的回轉(zhuǎn)平面應(yīng)在同一
平面內(nèi)。應(yīng)使主動(dòng)邊在上,從動(dòng)邊在下,即緊邊在上,松邊在下。若松邊在上會(huì)使鏈與輪齒相干涉。兩輪中心的連線盡量在同一水平面上。如傾斜布置,其與水平面的夾角應(yīng)小于45?;若垂直布置時(shí),需加張緊輪,以免下鏈輪嚙合不良。9.9 鏈傳動(dòng)為何在適當(dāng)張緊?常用的張緊方法有哪些?
答:鏈傳動(dòng)需要適當(dāng)?shù)膹埦o,因?yàn)殒渹鲃?dòng)鏈條的重量比較大,由于自重會(huì)產(chǎn)生下垂,若垂度過大會(huì)引起嚙合不良。常用的張緊方法有調(diào)整中心距,或采用張緊輪的方法。張緊輪應(yīng)設(shè)在松邊。
9.10 如何確定鏈傳動(dòng)的潤滑方式?常用的潤滑裝置和潤滑油有哪些? 答:鏈傳動(dòng)的潤滑方法有4種,應(yīng)根據(jù)鏈速和鏈節(jié)距的大小據(jù)圖9.11選擇。具體的潤滑裝置如圖9.12所示,潤滑油應(yīng)加于松邊。
常用的潤滑裝置有油杯,油池用于浸油潤滑;用甩油輪使油飛濺起來潤滑;用油泵、油管、油嘴進(jìn)行噴油潤滑。
常用的潤滑油有L-AN32、L-AN46、L-AN68。
9.11 試設(shè)計(jì)一鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)中的鏈傳動(dòng)。已知傳遞功率P?20kW,主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速n1?230rmin,傳動(dòng)比為i薦方式潤滑。
解:(1)選擇鏈輪齒數(shù)z1、z2。按表9.9選z1?17,z2?iz1?43;估計(jì)鏈速v?0.6~3ms
?2.5,電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),三班制,有中等沖擊,按推(2)確定鏈節(jié)數(shù)。初定中心距a??40p。
Lp?2?40pp?17?432?p?z2?z1?239.5?40p
Lp?80?30?0.43?110.43取Lp?110。
(3)根據(jù)額定功率曲線確定鏈型號。由表9.4取KA?1;由表9.5取Kz?0.887;由表9.6取Ki?1.04;由表9.7取Ka?1;由表9.8取Kpt?1。
Po?KAPKzKaKiKpt?1?200.887?0.96?23.5kW
查額定功率曲線圖9.9,選取鏈條號為24A,節(jié)距p=38.1mm(4)驗(yàn)算鏈速
v?z1pn160?1000?17?38.1?23060?1000m/s
v?2.48m/s(5)計(jì)算實(shí)際中心距。設(shè)計(jì)成可調(diào)整的中心距。a?a??40p?40?38.1?1524mm
(6)確定潤滑方式。由圖9.11查得應(yīng)選用油浴潤滑。(7)計(jì)算對鏈輪軸的壓力F'。
F'?1.25F?1.25??1.25?1000?202.481000Pv
?10080N(8)鏈接設(shè)計(jì)(略)。
(9)設(shè)計(jì)張緊、潤滑等裝置(略)。
9.12 已知型號為16A的滾子鏈,主動(dòng)輪齒數(shù)z1?23,轉(zhuǎn)速n1?960rmin,傳動(dòng)比i?2.8,中心距a?800mm,油浴潤滑,中等沖擊,電動(dòng)機(jī)為原動(dòng)機(jī),試求該鏈傳動(dòng)所能傳遞的功率。
解:由已知n1?960rmin、16A,查表9.8,得P0?35kW,鏈節(jié)距p?25.4mm。
由已知中等沖擊、電動(dòng)機(jī),查表9.2,得KA=1.3。由z1?23,查表9.5,得Kz?1.23。由單排,查表9.8,得Kpt?1。由i?2.8,查表
9.6,得Ki?0.985。
?32p,查9.7,得Ka?0.964。根據(jù)式(9.5),可得出 由a?800?80025.4p?Kz?Kpt?Ki?KaKAp0?1.23?1?0.985?0.9641.3?35
?31.4kW該鏈傳動(dòng)所能傳遞的功率為31.4kW。
9.13 在鏈傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)和帶傳動(dòng)組成的多級傳動(dòng)中,鏈傳動(dòng)宜布置在哪一級?為什么?
答:鏈傳動(dòng)在多級傳動(dòng)中宜布置在低速級,即帶傳動(dòng)?齒輪傳動(dòng)?鏈傳動(dòng)。因?yàn)殒渹鲃?dòng)中速度不均勻,若鏈速過高會(huì)使動(dòng)載荷變大,布置在低速級可減小鏈速的不均勻性帶來的影響。
9.14 鏈輪的極限轉(zhuǎn)速為什么比帶傳動(dòng)???
答:鏈輪的極限轉(zhuǎn)速一般為15m/s,而帶傳動(dòng)的極限速度一般最高為25m/s,這是由于鏈傳動(dòng)具有多邊形效應(yīng),即鏈速的不均勻性。鏈速過高產(chǎn)生的沖擊振動(dòng)大,而帶傳動(dòng)平穩(wěn),具有緩沖性。
9.15 鏈傳動(dòng)與帶傳動(dòng)的張緊目的有何區(qū)別?
答: 帶傳動(dòng)張緊是為了保持帶傳動(dòng)中具有足夠的預(yù)拉力,以產(chǎn)生足夠的
摩擦力。鏈傳動(dòng)張緊是為了改善輪齒和鏈的嚙合情況,以利于傳動(dòng)。
第十章
齒輪傳動(dòng)
10.1漸開線性質(zhì)有哪些?
?A。答:(1)發(fā)生線在基圓上滾過的長度等于基圓上被滾過的弧長,即NK?N(2)因?yàn)榘l(fā)生線在基圓上作純滾動(dòng),所以它與基圓的切點(diǎn)N就是漸開線上K點(diǎn)的瞬時(shí)速度中心,發(fā)生線NK就是漸開線在K點(diǎn)的法線,同時(shí)它也是基圓在N點(diǎn)的切線。(3)切點(diǎn)N是漸開線上K點(diǎn)的曲率中心,NK是漸開線上K點(diǎn)的曲率半徑。離基圓越近,曲率半徑越少。(4)漸開線的形狀取決于基圓的大小?;鶊A越大,漸開線越平直。當(dāng)基圓半徑無窮大時(shí),漸開線為直線。(5)基圓內(nèi)無漸開線。10.2何謂齒輪中的分度圓?何謂節(jié)圓?二者的直徑是否一定相等或一定不相等?答:分度圓為人為定的一個(gè)圓。該圓上的模數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值,并且該圓上的壓力角也為標(biāo)準(zhǔn)值。
節(jié)圓為嚙合傳動(dòng)時(shí),以兩輪心為圓心,圓心至節(jié)點(diǎn)p的距離為半徑所作的圓。
標(biāo)準(zhǔn)齒輪采用標(biāo)準(zhǔn)安裝時(shí),節(jié)圓與分度圓是相重合的;而采用非標(biāo)準(zhǔn)安裝,則節(jié)圓與分度圓是不重合的。
對于變位齒輪傳動(dòng),雖然齒輪的分度圓是不變的,但與節(jié)圓是否重合,應(yīng)根據(jù)具體的傳動(dòng)情況所決定。
10.3 答:是齒輪上的分度圓與齒條插刀上的節(jié)線相切。10.4為了使安裝中心距大于標(biāo)準(zhǔn)中心距,可用以下三種方法:
(1)應(yīng)用漸開線齒輪中心距的可分性。(2)用變位修正的直齒輪傳動(dòng)。(3)用標(biāo)準(zhǔn)斜齒輪傳動(dòng)。試比較這三種方法的優(yōu)劣。答:(1)此方法簡易可行,但平穩(wěn)性降低,為有側(cè)隙嚙合,所以沖擊、振動(dòng)、噪聲會(huì)加劇。(2)采用變位齒輪傳動(dòng),因a??a,所以應(yīng)采用正傳動(dòng)??墒箓鲃?dòng)機(jī)構(gòu)更加緊湊,提高抗彎強(qiáng)度和齒面接觸強(qiáng)度,提高耐磨性,但互換性變差,齒頂變尖,重合度下降也較多。(3)采用標(biāo)準(zhǔn)斜齒輪傳動(dòng),結(jié)構(gòu)緊湊,且進(jìn)入嚙合和脫離嚙合是一個(gè)逐漸的過程,傳動(dòng)平穩(wěn),沖擊、噪聲小,而斜齒輪傳動(dòng)的重合度比直齒輪大,所以傳動(dòng)平穩(wěn)性好。
10.5解:(1)因cos?K?rbrK?6070,可得出?K?31?,則
?K?tan?K??K?0.6?0.54?0.06rad?3.38?
因?yàn)榍拾霃?K即為發(fā)生線NK的長度,則?K?rb?tan?K?36mm。(2)r?rbcos??60cos20??63.85
??tan20??0.349?0.364?0.349?0.015rad=0.86?
??rbtan20??60tan20??21.8mm
10.6解:r?d2?mz2?26?32?39mm
rb?rco?s?39co?s?20 6 5mm36.?=rbtan20??36.65tan20??13.34mmda2m(z?2ha)236.65423(26?2?1)2?42mm ra???cos?a?,可得出?a?29.24?
?a?rbtan?a?36.65tan?2?9.24
20.5110.7答:當(dāng)齒根圓和基圓重合時(shí),即
m(z?2ha?2c)?mzcos???(負(fù)號用于內(nèi)齒輪,正號用為外齒輪)可得出z=42。當(dāng)z?42時(shí),齒根圓比基圓大。
10.8解:d?mz1?2?19?38mm
da?m(z?2ha?)?2?(19?2?1)?42mm
df?m(z?2ha?2c)?2?(19?2?1?2?0.25)?33mm??
db?dcos??38?cos20??35.7mm
s?e=p??m?6.28m mp2?3.14m m10.9題解:(1)標(biāo)準(zhǔn)安裝時(shí),分度圓與節(jié)圓重合。
a?r1??r2??r1?r2?m(z1?z2)2?87mm
r1??r1?19mm,?=20?
(2)當(dāng)中心距a增大1mm,即a??87?1?88mm
cos???acos?a??87cos20?88
???d??zrbco?s?????21.7?19cos?20?19.22m mcos2?1.7因pK?dK?z,則 p???2?19.2??219?6.36m m
因sK?srK/r?2rK(inv?K?inv?),則
s??sr?/r?2r?(inv???inv?)
?3.14?19.22/19?2?19.22(inv21.7??inv20?)?3.01mm
e??p??s??6.36?3.01?3.35mm
10.10
解:因Wk?(k?1)pb?sb,可得出W2?(2?1)pb?sb?11.595
W3?(3?1)pb?sb?16.020
聯(lián)定上二式并求解,可得出pb?4.425;又因pb??mcos??4.425,可得出m=1.5mm 10.11解:i12?z2z1?3,可得出z2?3z1
又因a?m(z1?z2)212??5(z1?3z1)2?200mm
可得出z1?20,z2?60
根據(jù)???z1(tan?a1?tan??)?z2(tan?a2?tan??)?
zcos?z?2h?a因cos?a?
即cos?a1?20cos20?20?2?1?0.854
cos?a2?60cos20?60?2?1?0.909
得出?a1?31.32?,?a2?24.58?
又因???12?????20?,代入?公式中,可得
?1.67?20(tan31.32??tan20?)?60(tan24.58??tan20?)?B1B2pb
根據(jù)??,可得出B1B2??pb
B1B2???mcos??24.65mm單齒及雙齒嚙合區(qū)如題10.11答案圖所示。
10.12解:剛好連續(xù)傳動(dòng),則?
?1,且?a1?31.32?,?a2?24.58?,即
12??20(tan31.32??tan??)?60(tan24.58??tan??)??1
22.58? 得出??? a??aco?sco?s??200co?s20?203.54m m?cos22.58兩分度圓之間距離為
a??a?203.54?200?3.54mm
r1?、r2?為
r1??mz1co?s2co?s??50.89m mr2??mz2cos?2cos???152.66mm
10.13答:因?yàn)閍?z1?z22?m?(17?119)2?5?340mm
所以a??a,即采用零傳動(dòng)。
又因?yàn)榇簖X輪齒厚每側(cè)磨損0.9mm,根據(jù)齒厚公式,可知
s??m2?2x2mtan?
得出:2x2mtan???1.8
x2??0.495,x1?0.49
5d1?mz1?17?5?85mm,d2?595mm
d1??d1?85mm,d2??d?595mm。s1?9.65mm,s2?6.05mm因a??a?,所以y?0,??0ha1?(ha?x1)m?7.475mm??,ha2?2.525mm,hf2?8.725mm hf1?(ha?c?x1)m?3.775mmda1?d?2ha?99.95mmdf1?d?2hf?77.45mm,da2?600.05mm,df2?577.55mm
又因rb?rcos??rbra852cos20??39.94mm
根據(jù)cos?a??39.9499.95/2,可求出?a?36.95?
?0.014904查表得inv?a?0.10728,inv?
所以sa1?s1
10.14 rar?2ra(inv?a?inv?)?2.12?0.4結(jié)論:此種設(shè)計(jì)合適。
?z1?z2m?a?2?解:
?
(式中a為155mm)z8?i?2?z17??聯(lián)立上式,可得出z1?14,z2?16
a?z1?z22m?14?162?10?150mm
a與a?不同,又因z1?z2?2zmin,則應(yīng)選用正傳動(dòng)。由cos???aa?cos?
可推出???24.58。
?查表得inv20??0.014904,inv24.58??0.0284
x1?x2?(z1?z2)(inv???inv?)2tan20??0.556
x1?ha?zmin?zzmin?0.176 x2?ha?zmin?zzmin?0.059
所示選取x1?x2?0.278。
小齒輪:d1?mz1?10?14?140mm
s1??m2?2x1mtan??10?2??2?0.278?10?tan20?17.73mm
?d??d1cos?cos???=140?cos20cos24.58?=144.67mmy?a??am?155?15010?0.5
ha1?(ha?x??)m?(1?0.278?0.056)?10?12.22mmhf1?(ha?c?x)m?9.72mm??
184.44mmh1?21.94mm,da1?164.44mm,df1?120.56mmdm?,大齒輪:d2?160mm,s1?s2?17.73mm
d2??165.63ma2
df2?140.56mm
r2?r1??,r2??3r1?
a??1r??r41r?,2r??75m m10.15 解:i12?3?1r2??a??r1??300?75?225mm
r1??r1?mz12,可得出z1?15,z2?45
因z1?z2?2zmin,又因a??x1?ha?a,所以該采用零傳動(dòng)。
zmin?zzmin?0.12
取x1?0.2,x2?0.2,則
s1?s2??m2?2x1mtan??17.16mm
小齒輪:
ha1?(ha?x)m?12mmhf1?(ha?c?x)m?10.5mmh?22.5mm,d1?150mm,da1?174mm,df1?129mm???
大齒輪:
d2?450mmha2?(ha?x)m?(1?0.2)?10?8mmhf1?(ha?c?x)m?(1?0.25?0.2)?10?14.5mm???
h?22.5mm,da1?466mm,df1?421mm
10.16答:齒輪的失效形式有五種:
(1)輪齒折斷。減緩措施:增大齒根的圓角半徑,提高齒面加工精度,增大軸及支承的剛度。(2)齒面點(diǎn)蝕。改進(jìn)措施:提高齒面硬度,降低表面粗糙度,增大潤滑油粘度。(3)齒面磨損。改進(jìn)措施:采用閉式傳動(dòng),降低齒面粗糙度,保持良好的潤滑。(4)齒面膠合。改善措施:提高齒面硬度,降抵齒面粗糙度,選用抗膠合性能較好的齒輪副材料,采用抗膠合潤滑油;減少模數(shù)、降低齒高。(5)塑性變形。改善措施:提高齒面硬度,采用粘度高的潤滑油。
10.17 答:齒輪強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的確定是根椐齒輪傳動(dòng)的工作方式,齒輪的材料、硬度、失效形式來定的。對閉式傳動(dòng)中的軟齒面齒輪(HBS?350)主要失效形式為點(diǎn)蝕,應(yīng)按接觸強(qiáng)度確定主要參數(shù),按彎曲強(qiáng)度校核齒根彎曲強(qiáng)度。若為硬齒面(HBS?350)主要失效形式為斷齒,應(yīng)按彎曲強(qiáng)度確定主要參數(shù),然后按接觸強(qiáng)度校核齒面接觸強(qiáng)度。對于開式傳動(dòng),因?yàn)橹饕问绞悄p和斷齒,按彎曲強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)。不必按接觸強(qiáng)度校核,固開式傳動(dòng)不會(huì)發(fā)生點(diǎn)蝕。
10.18答:對齒輪材料的基本要求有:齒面應(yīng)有較高的硬度和耐磨性;齒芯應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和韌性;齒根有良好的彎曲強(qiáng)度和抗沖擊能力;應(yīng)有良好的加工工藝及熱處理性能。常用齒輪材料有鍛鋼,分軟齒面和硬齒面。載荷不大、精度要求不高時(shí)用軟齒面,可用中碳鋼、中碳合金鋼進(jìn)行調(diào)質(zhì)或正火處理,并使HBS1?HBS2?(30~50)HBS,使兩齒輪等強(qiáng)度。若高速、重載時(shí)可用硬齒面,用中碳鋼或中碳合金鋼表面淬火,或用低碳鋼或低碳合金鋼滲碳淬火,可使齒面硬,而齒芯韌。尺寸較大的材料常用鑄鋼式鑄鐵,并進(jìn)行正火處理以細(xì)化晶粒。
10.19答:齒面接觸疲勞強(qiáng)度與d1,b(或a)有關(guān),即與m?z有關(guān)。若接觸強(qiáng)度不夠時(shí),可適當(dāng)增加b或d1,但b不宜過大,b過大會(huì)造成載荷集中。m在滿足彎曲強(qiáng)度的情況下也不宜過大,可適當(dāng)增大齒數(shù)z1、z2,以增大d1、d2。從材料上考慮可增加齒面硬度。10.20 答;齒根彎曲疲勞強(qiáng)度與模數(shù)有關(guān),若彎曲強(qiáng)度不夠時(shí),可采取增大模數(shù)題高彎曲強(qiáng)度。從材料考慮,降低材料的許用彎曲應(yīng)力。
10.21答:齒形系數(shù)YF與系數(shù)z有關(guān)。z小YF大。
10.22 設(shè)答:設(shè)計(jì)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)時(shí),許用接觸應(yīng)力??H?由公式??H???HlimzSHNT計(jì)算。?Hlim為接觸疲勞極限,zNT為壽命系數(shù),分別查圖得出。SH為安全系數(shù)。設(shè)計(jì)中應(yīng)將兩齒輪中較小的??H?值代入公式計(jì)算。10.23 答:因?yàn)檐淉X面齒輪嚙合傳動(dòng)時(shí),小齒輪受應(yīng)力循環(huán)次數(shù)多,z值小,為了使兩齒輪等強(qiáng)度,應(yīng)使小齒輪比大齒輪硬(30~50)HBS。硬齒面齒輪不需要有硬度差。
10.24答:為了保證齒輪傳動(dòng)的接觸寬度,以防由于制造、安裝的誤差造成接觸寬度不夠,因?qū)挾群蛷?qiáng)度有關(guān)。由于小齒輪直徑小,增加齒寬(5~10)mm較為適宜,保證接觸寬度b。
10.25答:若按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)齒輪時(shí),若齒輪經(jīng)常正、反轉(zhuǎn),則齒根所受彎曲應(yīng)力為對稱循環(huán),應(yīng)使許用彎曲應(yīng)力減小20%~30%。
10.26答:對開式傳動(dòng)的齒輪,按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)出模數(shù)時(shí),由于經(jīng)常正、反轉(zhuǎn),應(yīng)將彎曲疲勞極限減小20%~30%。對計(jì)算出的模數(shù)再增大10%~15%。
10.27答:斜齒輪的強(qiáng)度計(jì)算中其受力分析是按輪齒法面進(jìn)行的,計(jì)算的模數(shù)是法面模數(shù)mn。齒形系數(shù)YF和應(yīng)力修正系數(shù)YS是按斜齒輪的當(dāng)量齒數(shù)zv查得的。再有,強(qiáng)度校核公式中的系數(shù)小于直齒輪公式中的系數(shù),計(jì)算出的?H、?F小于直齒輪,說明斜齒輪的強(qiáng)度比直齒輪高。
10.28 答:斜齒輪的當(dāng)量系數(shù)zv?z/cos3?,與?值的大小有關(guān)。在強(qiáng)度計(jì)算中確定齒形系數(shù)YF與應(yīng)力校正系數(shù)YS時(shí)按當(dāng)量齒數(shù)zv查。
10.29答:圓錐齒輪的背錐的形成,過圓錐齒輪的大端的分度圓錐作一切線與圓錐齒輪的軸線相交,以軸線為軸,以切線為母線繞軸線轉(zhuǎn)一圈,形成的圓錐為背錐。背錐與球面相切于圓錐齒輪大端的分度圓錐上,并與分度圓錐直角相接。
10.30答:(1)斜齒輪軸向分力的確定,是與旋向轉(zhuǎn)向相關(guān)的,可用主動(dòng)輪左右旋定則確定。即由主動(dòng)齒輪視旋向,左旋用左手,右旋用右手,四指指向表示主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向,大拇指指向?yàn)檩S向力方向,從動(dòng)輪軸向力方向與主動(dòng)輪的相反。(2)圓錐齒輪不論主動(dòng)、從動(dòng)軸向力均指向大端。
10.31答:在材質(zhì)相同、齒寬b相同的情況下,齒面接觸強(qiáng)度的大小取決于分度圓直徑d1的大小,即d1大表明接觸強(qiáng)度高;或用中心距a表示,a大,則接觸強(qiáng)度大,即和 m、z的乘積有關(guān)(應(yīng)在同一載荷下)。
10.32 齒輪答:齒輪傳動(dòng)的潤滑方式有人工定期潤滑、浸油潤滑和噴油潤滑。對于開式齒輪傳動(dòng),由于速度較低,一般采用人工定期潤滑。對于閉式齒輪傳動(dòng),一般根椐圓周速度選擇潤滑方式。當(dāng)齒輪的圓周速度v?12m/s時(shí),通常將大齒輪浸入油池中進(jìn)行潤滑。當(dāng)齒輪的圓周速度v?12m/s時(shí),不宜采用浸油潤滑,可采用噴油潤滑,用油泵將具有一定壓力的油經(jīng)噴油嘴噴到嚙合的齒面上。
10.33答:設(shè)計(jì)小齒輪的結(jié)構(gòu)時(shí),當(dāng)小齒輪的齒根圓至鍵槽底部的尺寸小于(2~2.5)mn時(shí),應(yīng)制成齒輪軸,以增加齒輪和軸的強(qiáng)度。對于小圓錐齒輪,當(dāng)齒根圓至鍵槽底部的尺寸小于(1.6~2)mn時(shí),應(yīng)制成錐齒輪軸。10.34答:由題意知齒輪傳動(dòng)的材料、參數(shù)、齒寬等,此題屬校核性問題,因是軟齒面,故應(yīng)以接觸強(qiáng)度為主進(jìn)行校核強(qiáng)度。(1)接觸強(qiáng)度校核。小齒輪材料為45鋼調(diào)質(zhì),齒面硬度為230HBS,大齒輪為ZG310~570,齒面硬度取為180HBS。由圖10.24查得:
??570MPa
?Hlim2 a?470MP應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1?60njLh?60?960?1?(10?300?16)
N1?2.7?71 09u?i?7525?3
N2?N1i?9.2?10
8查圖10.27得ZNT1?0.88 , ZN?Hlim1?ZNT1SHT2?0.92
查表10.10取SH?1.1
??H?1???H?2??570?0.881.1470?0.921.1?456MPa
?Hlim2?ZNT2SH??393MPa
?H?668KT1(u?1)bd1u2???H?
計(jì)算轉(zhuǎn)矩T1;
T1?9.55?106Pn1?9.55?10?64.5960?4.48?10N?mm4
取載荷系數(shù)K=1.2,齒寬b=70mm。小齒輪分度圓直徑
d1?mz1?3?25?75mm
?H?6681.2?4.48?10(3?1)70?75?324?285MPa?393MPa
?H???H?2,滿足接觸強(qiáng)度的要求。
(2)彎曲強(qiáng)度校核。
??F???FlimYNTSF
由圖10.25查得:
?Flim1?220MPa,?Flim2?160MPa
查圖10.26得YNT1?1,YNT2?1 查表10.10,得SF?1.4。
??F?1?220?11.4?157MPa
??F?2?160?11.4?114MPa
?F1?2KT1bmz12YF1YS1???F?
查表10.13,得齒形系數(shù)YF1?2.65,YF2?1.59。查表10.14得應(yīng)力修正系數(shù)YS1?2.62,YS2?1.76。
4?F1?2?1.2?4.48?1070?3?25YF2?YS2YF1?YS12?2.65?2.26?41MPa
?F2??F1?41?1.59?1.762.65?2.26?19MPa
所以?F1???F?1,?F2???F?2,彎曲強(qiáng)度足夠。
10.35 已知某機(jī)器的一對直齒圓柱齒輪傳動(dòng),其中心距ai?3,z1?24,n1?1440rmin,?200mm,傳動(dòng)比
b1?100mm,b2?95mm。小齒輪材料為45鋼調(diào)質(zhì),大齒輪為45鋼正火。載荷有中等沖擊,電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),單向轉(zhuǎn)動(dòng),使用壽命為8年,單班制工作。試確定這對齒輪所能傳遞的最大功率。
答:此齒輪傳動(dòng)為軟齒面,其承載能力由齒面接觸強(qiáng)度決定,故按接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)。
(1)確定許用接觸應(yīng)力。小齒輪45鋼調(diào)質(zhì):HBS1?230;大齒輪45鋼正火:HBS2?200。
?Hlim1?580MPa;
?Hlim2?550MPa
N1?60n1jLh?60?1440?(8?8?300)?1?1.66?109
N2?N1i?1.66?1039?5.33?10
8??H1???Hlim1ZNT1SH;ZNT1?0.89,ZNT2?0.93,SH?1.0
??H1??580?0.891.0?516MPa
??H2??550?0.931.0?511MPa
(2)承載能力計(jì)算。根據(jù)??H??668KT1(u?1)bd1u2 可推導(dǎo)出
T1?取K?1.5 bd1u??H?222K?668(u?1)
z2?iz1?3?25?75
m?2az1?z2?2?20025?75?4mm
d1?mz1?4?25?100mm
T1?95?100?3?5111.5?668(3?1)222?2.78?10N?mm
5將T1值代入T1?9.55?106Pn1可得下式:
P?T1n19.55?106?2.78?10?14409.55?1065?42kW
這對齒輪能傳遞的最大功率為42kW。10.36 已知
一
對
?斜齒
?圓柱齒輪傳動(dòng),z1?25,z2?100,mn?4mm,??15,??20。試計(jì)算這對斜齒輪的主要幾何尺寸。
解:(1)d1?mn?z1cos??4?25cos15??1000.9659?103.53mm
(2)tan?t?tan?ncos??tan20cos15???0.3640.9659?0.3768
?t?arctan0.3768?20.647
?(3)db1?d1cos?t?103.53cos20.647??96.88mm(4)da1?d1?2ha1?103.53?2?4?111.53mm(5)df1?d1?2hf1?103.53?2?1.25?4?93.53mm
(6)d2? mnz2cos??4?100cos15??4000.9659?414.12mm
(7)db2?d2cos?t?414.12cos20.647??387.52mm(8)da2?d2?2ha2?414.12?8?422.12mm(9)df2?d2?2hf2?414.12?10?404.12mm
(10)a?mn(z1?z2)2cos??4(25?100)2cos15??258.82mm
10.37 設(shè)計(jì)一單級直齒圓柱齒輪減速器,已知傳遞的功率為4kW,小齒輪轉(zhuǎn)速n1?1450rmin,傳動(dòng)比i天)。
答:(1)選擇材料及精度等級。小齒輪選用45號鋼,調(diào)質(zhì)HBS1?220;大齒輪選用45號鋼,正火HBS2?180。因用于普通傳動(dòng),選8級精度,要求齒面粗糙度Ra?3.2~6.3。
(2)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)。
3?3.5,載荷平穩(wěn),使用壽命5年,兩班制(每年250d1?76.43?KT1(u?1)?d?u??H?2mm
確定有關(guān)參數(shù)與系數(shù)如下:
①齒數(shù)z及齒寬系數(shù)?d。取小齒輪齒數(shù)z1?25,大齒輪齒數(shù)z2?88。實(shí)際傳動(dòng)比i??z2z1?8825?3.52
?i?i?i?i?3.5?3.523.5??0.57%?2.5%
合適,齒數(shù)比u?i??3.52
由表10.20選取?d?1。②轉(zhuǎn)矩T1。
Pn141450T1?9.55?106?9.55?10?6?2.64?10N?mm4
③載荷系數(shù)K。查表10.11取載荷系數(shù)K=1.2 ④許用接觸應(yīng)力??H?。
?HlimZNTSH??H??Nmm2
查得?Hlim1?570Nmm2;?Hlim2?520Nmm2 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
N1?60n1jLh?60?1450?1?(5?300?16)?2.09?10N2?N1i?2.09?1099
3.52?5.94?108
查圖10.27得ZNT1?0.9,ZNT2?0.94。由表10.10查得SH?1.1。
?Hlim1ZNT1SH??H?1???H?2??570?0.91.1?466Nmm2
?Hlim2ZNT2SH?520?0.941.1?444Nmm2
3d1?76.43?KT1(u?1)3?du??H?2?76.431.2?2.64?10?(3.52?1)1?3.52?44424?45.139mm
計(jì)算模數(shù)m?d1z1?45.13925?1.81mm
取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m?2mm
(3)校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。
?F?2KT1bmz12YFaYSa???F?
確定有關(guān)參數(shù)和系數(shù): ①分度圓直徑。
d1?mz1?2?25?50mmd2?mz2?2?25?176mm
②齒寬。
b??dd1?1?50?50mm
取b2?50mm,b1?55mm。
③齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù)。查得YF1?2.62,YS1?1.59,YF2?2.2,YS2?1.78。④許用彎曲應(yīng)力??F?。
?FlimYNTSF??F??
查得?Flim1?220Nmm2,?Flim2?200Nmm2;YNT1?1,YNT2?1,SF?1.4。計(jì)算兩輪的許用彎曲應(yīng)力
??F?1???F?2??Flim1YNT1SF?220?11.4200?11.4?157Nmm2
?Flim2YNT2SF??143Nmm2
計(jì)算兩輪的彎曲應(yīng)力