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?。?，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(huà)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， F3、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 # 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?jìng)}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) 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 +】AB1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 <551111113) 1他為最短桿1ab+1bc >1cd + 】ad 9 】ab >15inn】Iab >】ad 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)12、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= 70.62) 求行程速比系數(shù)180。+ &K = 1.23180。一&3) 作岀此機(jī)構(gòu)傳動(dòng) 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陽(yáng)=均（疋-陌）/ 2 = 2（84.5-35）/2 = 49.5inm1K = “ （疋 + 遠(yuǎn)）/ 2 = 2（84.5 + 35）/2 = 119.5mm 1期=“（疋一疋）/2 = 2（35 -13）/2 = 22inm1氏=“（遠(yuǎn) + 疋）/2 = 2（35 + 13）/2 = 48nim口=0002 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(pán)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： 6=150180,推桿不動(dòng)；=180 。300時(shí)，推桿等加速等減速回程161 8=300360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<J<150),(0<J<60)總轉(zhuǎn)角0153045607590105120135150165S0163.24.86.489.611.212.814.41616吃180195210240255270285。300315330360S1615 51411 584 50500003、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(huà)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(kāi)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.及齒頂圓壓力角解：求Jd = niz= 8x20 = 160nmida = m(z+ 21f) = 8x (20 + 2xl) = 176nun4 = d cos a = 160 cos 20 = 150.36mmp = itga = 75.175tg20 = 27.36mmaa = cos_ 仏/rj = cos-1 (75.175/88) = 3119.3rPa = i;tgaa = 75.175tg3119.3, = 45.75mm2、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：a = i m(Zi + Z2) =>m= 4mmd = mZj = 4 x 20 = 80nmid2 = mZ = 4 x 60 = 240nun3、設(shè)已知一對(duì)斜齒輪傳動(dòng)，zi=20, z2=4O, llln=8imx n=20 l<n =1, C； =0. 25, B=30mnu 初取P=15,試求該傳動(dòng)的中心距直（a值應(yīng)圓整為個(gè)位數(shù)為0或5,并相應(yīng)遺算螺旋角 0 ）、幾何尺寸、當(dāng)量齒數(shù)和重合度。解1）計(jì)算中心距a初取“ =15。，則 a = 叫 + 乙）=坯2 + 4）= 248.4662cos0 - 2cosl5取 a = 250mm, 則 0 = arccos 叫也 + “ = arccos 陀 + ） = 1615,37"2a2x2502）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 = 166.67nmidr = 333.33nim齒頂圓直徑dai = 4 + 2ha = 182.67mmd . = 349.33CT 齒根圓直徑df = q - 2hf = 146.67mmdf2 = 313.33基圓直徑dy = 4 cosy = 155.85mm*2 =311.69min齒頂高、齒根高= 1(叫=81111111 = (1+ c)叫=lOniiii法面及端面齒厚sn = /zn./2 = 12.5711U11st = mi. /(2 cos p) = 13.09111111法面及端面齒距pn =加幾=25.14nimpt = pn/cos/7= 26.19nim當(dāng)量齒數(shù)= z/cos3 P = 22.61S = Z2/cos3/? = 22.613）計(jì)算衆(zhòng)合度6J = aictg(tg%/cos0) = aictg(tg20/cosl61537 J = 204549務(wù)a = arccosCg/WJu arccos(155.84/182.67) = 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 = 0.3325 =帳 + p= 59 + 0.332 = 1.924、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 20x15x1x18= 577.782、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+知Zj + 2Z? = Z33"5xdZ3 = 57讓=(-D2Z2Z3Z4ZS 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(pán)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)，轉(zhuǎn)盤(pán)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)25x6015x20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5-65、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）？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(jiàn)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>7H1679?=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,撥盤(pán)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 = 0.56s2、在圖a所示的盤(pán)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, =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)II0絲點(diǎn)jS ls42、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=3158w4) A>pFd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 = 60mm, 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)23) ipZ = 720720,.= 30r/nun > pzN = Mw=玉 Ftg(2+ p)2碼302、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 = 1.36= = 185MPa ,由表資取 d =10.106min.取 C = 1.2F in fZpf = df4x13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. 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2MDm強(qiáng)度條件由表9. 5査得:Q215込=220MPj23 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95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 1.154MT = = 11.24MPa <rl/rd(jDmMinDcyi1400 xlQ34x155x16x23= 6.14MPa <<Tp安全螺栓長(zhǎng)度L> 23+23+m+(35)M16螺母卑度為14 8mm,墊片厚度11 = 311U11L = 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），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 = 32725N4Z2）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 = 85085N3）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 = 23752mm）.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 v45dZ5、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 = 901111112）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4Terp = 135MPa l = L-8 = 82mm，（Jp = 124MPa <<rp 合適。did標(biāo)記 鍵 C16xl00 GB/T1096-1979齒輪傳動(dòng)1.已知閉式直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比i = 3.6, ni = 1440r/min , 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，F(xiàn)hmi = Fimc = 390MPa ,由表 10 4 得，取Sp =1.5 ,片=6=6hmX7 =82MPaSp由圖 106c 得，aHlunl = crHluxi2 =1500MPa ,由表 104 得，取 Sh =1.2, <TH1 = aHJ = = 1250MPaSH2）按輪齒彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)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】 Fll111 >34KI；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） = 143.75nun齒 寬b = 57.5mm 取 B = 65mm lx = 60niin3）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/ s60x1000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，Z3應(yīng)為右旋，Z。為右yn二= 17旋，按題意，F(xiàn)al = Fa3,則：2T"dTtgl5 =耳處A =耳，2TFt = T9又因t2=t3.所以tg/3 =學(xué)tgl5（警壇15。）/巴吟d2cosp3 / cos 角sin03 = sinl5 = 0.1438 , 角=816, nW3、 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 116b）= 700MPa =540MPa 由表 10. 4 取 =1.1,魚(yú)旦= 491MPacrH1 = L = 636MPa ,%由圖 109b） 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)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p1； = 9.55 xlO6 = 6.54 xlO4N-m131.611U11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+ Zra = in =- = 133.5511U112 cos 0P = arccos 叫（乙 + =切珂。，2aa = 135niin齒寬 b = 54niin取 Q = 55111111. U = 601111113）驗(yàn)算彎曲強(qiáng)度由圖Z 3烏耳1=2.6,耳？=22 = 59MPa <crF1aF2 =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_ = 101112）螺旋角升角 tg/l= - = 0.2 ,久=11。1836"J q3）中心距 a = （q+ Z） = 1251111112 -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45HRC55HRC,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HTlOOo2）確定許用應(yīng)力，由表10 1查得內(nèi)=200MPa3）選擇蝸桿的頭數(shù)和蝸輪的齒數(shù)1440i = 18,取乙=2, Z. =3680 -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 85）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.l7）確定模數(shù)和蝸桿分度圓直徑nfd. = （）2KT> = 36901111113,由表 11.2 取m=6.3mm, d. =112nun8）驗(yàn)算效率蝸桿分度圓的圓周速度V,= 咖 =5.07m/s60x1000tg7=三巴 / = 6.42 , vs = = 5.1111/sci】cos /ts/由表 11一6, p =1.27> 77=（0.95 -0.96） = 0.79 0.798 0.8tg（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。a2）確定帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度：Lq 2a +蘭（D, + DJ+竺二21L = 1798.66mm24a由表 12.3 取=1800nmi3）不計(jì)彈性滑動(dòng)n-> = 11 = 547.5r/niin一 D?4）考慮滑動(dòng)率時(shí)，實(shí)際轉(zhuǎn)速11】（1 一 ）= 539.31 / mill5）實(shí)際中心距:2Lh -龍（D" DJ + 血“-力（6 + DJ，- 8（6 - DJa =8=450.7 mm2、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 = 14,2）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DD2Pc =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 = 30011U11m = 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6004）驗(yàn)算帶速：V- “円 一9.42%在5-25m/s范吊1內(nèi)，帶速合適 60x10005）確定帶長(zhǎng)和中心距初取中心距a：-600nim, Lu2a + ”（Dr + D）+（D2-DJ _188035nmi2-4a由表12.3取S =1800nun實(shí)際中心距去-牙（2 + DJ + 血- g + DJF - 8（ - DJ? = 559.36mm < 650mm86）驗(yàn)算小帶輪包角7）確定帶的根數(shù)Zax -1802a1 x57.3-160o>120傳動(dòng)比1 = - = 2.42lln由表12. 4査得比=1.92kW,由表125査得幌=0.17kW由表12. 8査得Ka = 0.96 ,由表12. 3査得K =1.01Z=&-3.8iUZ = 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(yú)=1435.3N29）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齒根圓直徑分別為d1 = 180sinpc = 106.5* = = 267.97.180 2 3 . 180suisin21Z.i onodal = P054+ctg = 113.9d 昇= P054+ctg180"zT=276.1Z-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Pa = 7 （Lp"乙 +、乙 + Z> 9Z-> 乙>七亠）+ （Lp-一）_8（十二廣=4932V2L7t2、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=38m/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選擇滾子鏈型號(hào)為08A.節(jié)距P =12.7011）1114）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60x10006）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 = KqF = 826N7）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 1234-1997Zj = 21, Z2 = 63 ar = 512111111, FQ = 826N1、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(kāi)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)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=2052NFr = Fttga=747NFn = = 2184N cos a由于對(duì)稱.支承反力 Fxl = Fr2 =1092N2）求彎矩，作彎矩圖Me =Fjg = 98280Nmm3）作彎矩圖-# -機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案T = 295244Nmm4）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，折介系數(shù)a = 0.6= Jm： + (CT)? = 202677 N- nun =177254N null5）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 217255,= 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。Fn1A2 B T/4cVTLdHM-111"2B:T1A2Bz (zx1A2B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)FP = O.22MPaBd2）計(jì)算PvPv= 1.14MPa m/s60x103xB3）驗(yàn)算滑動(dòng)速度v= = 4.1m/s60X103由表15. 1取軸承材料鑄錫青銅ZCiiSiPb5Zii52、試說(shuō)明以下滾動(dòng)軸承的類型.內(nèi)徑尺寸、精度:6210、7207C/P5、N208、31306、51205。 解：6210-rI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/P5ItT5級(jí)公差!公稱接觸角滬15度內(nèi)徑d=35mmI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/P5ttTT5級(jí)公差稱接觸角a = 15。內(nèi)徑d=35iran1尺寸系列02I角接觸球軸承-33 -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=66524N1 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 o3、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 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 = 1400NFd2 = 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 =1560N2)計(jì)算軸承1、2的當(dāng)量動(dòng)載荷e = 0.68FF= 068 = e, 亠= 076>e, X, = 0.41, Y = Y=0.87Fh陰-由表 16. 6 取 f> =1.5 ,Pi= fp(X1Frl+XFal) = 1502.4N P2 = fp(X2Fr2 + YFa2) = 3303N由于BR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=1.5P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JA38x60J A42 x 84GB/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#