机械设计基础习题答案第9章

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第一篇:机械设计基础习题答案第9章

9-1 仔细观察自行车,写出下列各处采用什么联接,(1)车架各部分;(2)脚踏轴与曲拐;(3)曲拐与链轮;(4)曲拐与中轴;(5)车轮轴与车架。

答:(1)焊接;(2)螺纹联接;(3)成形联接;(4)成形联接或销联接;(5)螺纹联接 9-2 螺栓联接、螺柱联接、螺钉联接、紧定螺钉联接四种联接的结构特点有什么不同?各用于什么场合?

答:1.螺栓联接

普通螺栓联接的通孔为过孔,加工精度低,被联接件不切制螺纹,用于能从被联接件两边进行装配的场合,使用不受被联接件材料的限制,构造简单,装拆方便,成本低,应用最广。铰制孔螺栓联接,螺栓杆与孔之间紧密配合,有良好的承受横向载荷的能力和定位作用。

2.双头螺柱联接 双头螺柱的两端都有螺纹,其一端紧固地旋入被联接件之一的螺纹孔内,另一端与螺母旋合而将两被联接件联接。用于被联接件之一太厚不便穿孔或受结构限制而不能用螺栓联接且需经常装拆的场合。

3.螺钉联接

不用螺母,直接将螺钉拧入被联接件之一的螺纹孔内,应用与双头螺栓联接相似,但不能用在经常装拆或受力太大的场合。

4.紧定螺钉联接

将紧定螺钉旋入一零件的螺纹孔中,并以其末端顶住另一零件的表面或嵌入相应的凹坑中,以固定两个零件的相对位置,并传递不大的力或扭矩。

9-3 在实际应用中,绝大多数螺纹联接都要预紧,预紧的目的是什么? 答:预紧的目的是增加联接刚度、紧密性和提高防松能力。9-4 某圆柱形压力容器的端盖采用8个M20的普通螺栓联接。已知工作压力p=3 MPa,螺栓位于D0 = 280mm的圆周上,试问该联接的紧密性是否满足要求?

解:计算螺栓间距 tD0Z2808109.9mm 查表9-7,p=3 MPa,t0<4.5d=4.5×20=90mm,因此,不能慢紧密性的要求。9-5 某气缸的蒸汽压强p=1.5MPa,气缸内径D=200mm。气缸与气缸盖采用普通螺栓联接,螺栓分布在直径D0 =300mm的圆周上。为保证紧密性要求,螺栓间距不得大于80mm,试设计此气缸盖的螺栓组联接。

解:题目要求螺栓分布在直径D0 =300mm的圆周上,间距不得大于80mm。由此确定螺栓的个数。

tD0Z300Z80

得:Z≥11.8,取Z=12。

螺栓联接为受轴向载荷的普通螺栓,应利用公式(9-17)进行设计计算。

d141.3F

1.确定每个螺栓的总拉力F∑

按公式(9-15)计算总拉力 F∑= F0'+F(1)根据气缸盖螺栓联接的紧密性要求,取残余预紧力F0'=1.8F,(2)确定每个螺栓所受的轴向载荷F

FDp4Z22001.541223925N(3)计算总拉力F∑

F∑= F0'+F=2.8F=10990 N

2.确定许用应力 [σ]

螺栓材料选用35钢,查表9-4得σS=315MPa,根据表9-5,装配时不控制预紧力,则s,S和螺纹直径有关,应采用试算法。

S假定螺纹公称直径d=16mm,查表9-1得其小径d1=13.84。查表9-6,S=3。3.确定螺栓的公称直径d d141.3F41.31099013.16mm

105根据d1≥13.16mm查表9-1得其小径d1=13.84mm,公称直径d=16mm,与假定相符。查表9-7,t0<7d=140mm,螺纹间距符合要求。

9-6 图示为普通螺栓联接,采用2个M10的螺栓,螺栓的许用应力[σ]=160MPa,被联接接合面间的摩擦系数f=0.2,若取过载系数K=1.2。试计算该联接所能传递的最大横向载荷FR。

习题9-6图

解:由图可知,螺栓为受横向载荷的普通螺栓,要保证其工作可靠应满足

1.3F0

124d1题目采用M10的螺栓,查表9-1,其小径d1=8.38mm,带入公式得

1.3F01.3F0160

11228.384d14F0≤8400N 又因为

F00KFSfzm

得到

FSFfzmK

将各已知量带入公式得到 FRFSF0fzmK84000.222=5600N

1.29-7 选择某机床中电动机轴与带轮间的平键联接。已知电动机的功率P=7.5kW,转速n1=1450r/min,轴径d = 38mm,铸铁带轮,轮毂长85mm,载荷有轻微冲击。

解:1.键的类型与尺寸选择

带传动要求两带轮的安装精度,以免带承受附加载荷的作用,因此选用平键联接。

选A型平键,根据轴的直径d =38 mm,及轮毅长度B=85 mm,由表9-8查得键的尺寸为:b=10 mm,h =8mm,L = 80 mm。

2.验算键联接的挤压强度

A型普通的有效工作长度

l=L—b=80—10=70mm。由表9-9查得许用挤压应力[σP]=55MPa,T9550由公式(9-21)103P7.53955010=49397N·mm n14504T449397=9.28MPa<[σP] dhl38870P因此,挤压强度足够。

9-8 联轴器与离合器的主要区别是什么?

答:联轴器只能保持两轴的接合,只有在机器停车后,拆卸才能使两轴分离;而离合器却可在机器的工作中随时完成两轴的接合和分离。

9-9 某电动机与油泵之间用弹性套柱销联轴器联接,功率P=7.5kW,转速n=970r/min,两轴直径均为42mm,试选择联轴器的型号。

解:1.由表9-10查得工作情况系数K=2.5 计算转矩

TcKTK9550103P7.5352.59550101.8510N·mm n9702.根据轴的直径d=42mm,查标准选用联轴器型号为TL7,其许用最大转矩[T]=500N·m,最高转速[n]=2800r/min。

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第二篇:机械设计基础习题答案.

机械设计基础(第七版)陈云飞 卢玉明主编课后答案 chapter1 1-1 什么是运动副?高副与低副有何区别? 答:运动副:使两构件直接接触,并能产生一定相对运动的连接。平面低副- 凡是以面接触的运动副,分为转动副和移动副;平面高副-以点或线相接触的运动副。1-2 什么是机构运动简图?它有什么作用? 答:用简单的线条和符号代表构件和运动副,并按比例定出各运动副位置,表示机构的组成 和传动情况。这样绘制出的简明图形就称为机构运动简图。作用: 机构运动简图不仅能表示出机构的传动原理,而且还可以用图解法求出机构上各 有关点在所处位置的运动特性(位移,速度和加速度)。它是一种在分析机构和 设计机构时表示机构运动的简便而又科学的方法。1-3平面机构具有确定运动的条件是什么? 答:机构自由度 F>0,且与原动件数相等,则机构各构件间的相对运动是确定的;这就是机 构具有确定运动的条件。(复习自由度 4 个结论 P17)chapter2 2-1 什么是曲柄摇杆机构的急回特性和死点位置? 答:急回特性:曲柄等速回转的情况下,摇杆往复运动速度快慢不同,摇杆反行程时的平均 摆动速度必然大于正行程时的平均摆动速度,此即急回特性。死点位置:摇杆是主动件,曲柄是从动件,曲柄与连杆共线时,摇杆通过连杆加于曲柄 的驱动力 F 正好通过曲柄的转动中心,所以不能产生使曲柄转动的力矩,机构的这种位置称为死点位置。即机构的从动件出现卡死或运动不确定的 现象的那个位置称为死点位置(从动件的传动角)。chapter3 3-2 通常采用什么方法使凸轮与从动件之间保持接触? 答:力锁合:利用重力、弹簧力或其他外力使从动件与凸轮轮廓始终保持接触。形锁合:利用高副元素本身的几何形状使从动件与凸轮轮廓始终保持接触。3-3 什么叫刚性冲击和柔性冲击?用什么方法可以避免刚性冲击? 答:刚性冲击:从动件在运动开始和推程终止的瞬间,速度突变为零,理论上加速度为无穷 大,产生无穷大的惯性力,机构受到极大的冲击,称为刚性冲击。柔性冲击:当从动件做等加速或等减速运动时,在某些加速度突变处,其惯性力也随之 有限突变而产生冲击,这种由有限突变而引起的冲击比无穷大惯性力引起的 刚性冲击轻柔了许多,故被称为柔性冲击。避免刚性冲击的方法:为了避免刚性冲击,常将这种运动规律已知的运动开始和终止两 小段加以修正,使速度逐渐升高和逐渐降低。让从动件按正弦加速度运动(既 无刚性运动,也无柔性冲击)chapter4 4-1 棘轮机构、槽轮机构及不完全齿轮机构各有何运动特点?是举出应用这些间歇运动机构 的实例。答:槽轮机构特点: 结构简单,工作可靠,常用于只要求恒定旋转角的分度机构中;停歇 运动主要依靠槽数和圆柱销数量(运动系数)应用: 应用在转速不高,要求间歇转动的装置中。如:电影放映机 自动传送 链装置 纺织机械 棘轮机构特点:这种有齿的棘轮其进程的变化最少是 1 个齿距,且工作时有响声。应用:起重机绞盘 牛头刨床的横向进给机构 计数器 不完全齿轮机构特点:普通齿轮传动,不同之处在于轮齿不布满整个圆周。主动轮上的 锁住弧与从动轮上的锁住弧互相配合锁住,以保证从动轮停歇在 预定位置上。应用:各种计数器 多工位自动机 半自动机 chapter6 6-1 设计机械零件时应满足哪些基本要求? 答:足够的强度和刚度,耐摩擦磨损,耐热,耐振动(衡量机械零件工作能力的准则)。6-2 按时间和应力的关系,应力可分为几类?实际应力、极限应力和许用应力有什么不同? 答:随时间变化的特性,应力可分为静应力和变应力两类。许用应力:是设计零件时所依据的条件应力。[σ] 极限应力:零件设计时所用的极限值,为材料的屈服极值。实际应力: 零件工作时实际承受的应力。(静应力下:[σ] = σS /s [σ] = σB /s s= s1 s2 s3)6-4 指出下列符号各表示什么材料: Q235、35、65Mn、20CrMnTi、ZG310-570、HT200.Q235:屈服强度为 235,抗拉强度为 375-460,伸长率为:26%的普通碳素钢。35:优质碳素钢(数字表示碳的平均含量)65Mn;优质碳素钢,平均含碳量为 0.65%,含 Mn 量约为 1%。20CrMnTi:合金钢,含碳量 0.20%,平均含 Cr,Mn,Ti 量约为 1%。ZG310-570:屈服强度为 310MPa,抗拉强度为 570MPa 伸长率为 15%,硬度为:40-50HRC 的 铸钢 HT200:抗拉强度为 200,硬度为 170-241HBS 的灰铸铁。6-5 在强度计算时如何确定许用应力? 答:许用应力的确定通常有两种方法: 1.查许用应力表:对于一定材料制造的并在一定条件下工作的零件,根据过去机械制造的 实践与理论分析,将他们所能安全工作的最大应力制成专门的表格。这种表格简单,具体,可靠,但每一种表格的适用范围较窄。2.部分系数法:以几个系数的乘积来确定总的安全系数 S1——考虑计算载荷及应力准确性的系数,一般 s1=1-1.5。S2——考虑材料力学性能均匀性的系数。S3——考虑零件重要程度的系数。6-8-各代表什么?

-1。-1 :对称循环变应力下,疲劳极限为 2 :脉动循环变应力下,疲劳极限为 :静应力下的疲劳极限。

chapter7 7-1 常见的螺栓中的螺纹式右旋还是左旋、是单线还是多线?怎样判别?多线螺纹与单线螺 纹的特点如何

? 答:常见的螺栓中的螺纹是右旋、单线。根据螺旋线绕行方向科判别右旋与左旋;根据螺旋 线的数目可判别单线还是多线。特点:单线螺纹的螺距等于导程,多线螺纹的导程等于螺距与线数的乘积;单线螺纹由于其 螺旋升角较小,用在螺纹的锁紧,多线螺纹由于其螺纹升角较大,用于传递动力和运动。7-2 螺纹主要类型有哪几种?说明他们的特点及用途。答:机械制造中主要螺纹类型:三角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹、半圆形螺 纹。三角形螺纹:a.普通螺纹:特点为抗拉强度较高,连接自锁作用也较可靠,一般适用于 薄壁零件及受冲击零件的连接。b.管螺纹(半圆形螺纹):特点为螺纹深度较浅,是专门用来连接管子的。矩形螺纹: 特点为刨面呈矩形、螺母与螺杆对中的精度较差以及螺纹根部强度较弱等缺 点;没有自锁。梯形螺纹:特点为刨面为梯形,效率较矩形螺纹低,没有自锁。多用于车床丝杆等传动 螺旋及起重螺旋中。锯齿形螺纹:效率较矩形螺纹略低,强度较大,没有自锁。在受载很大的起重螺旋及螺 旋压力机中常采用。(三角形螺纹用于连接;锯齿、梯形、矩形用于传动。)7-3 螺旋副的效率与哪些参数有关?各参数变化大小对效率有何影响?螺纹牙型角大小对 效率有何影响? 答:

为升角,ρ为摩擦角

当摩擦角不变时,螺旋副的效率是升角的函数。牙型角变小,效率变大;牙型角变大,效率变小。(举例矩形螺纹变为三角形螺纹)7-4 螺旋副自锁条件和意义是什么?常用链接螺纹是否自锁? 答:自锁条件:(一般情况:越小,自锁性能愈好):螺纹升角 ρ:当量摩擦 角。意义 :不加支持力 F,重物不会自动下滑。即螺旋副不会自动松脱,当拧紧螺母时,螺旋副的效率总是小于 50%。常用链接螺纹自锁。7-5 在螺纹连接中,为什么采用防松装置?例举几种最典型的防松装置,会出其结构件图,说明其工作原理和机构简图。答:螺纹连接的自锁作用只有在静载荷下才是可靠的,在振动和变载荷下,螺纹副之间会产 3 生相对转动,从而出现自动松脱的现象,故需采用防松装置。举例:

(一)利用摩擦力的防松装置: 原理: 在螺纹间经常保持一定的摩擦力,且附加摩擦力的大小尽可能不随载荷大小变化。(1)弹簧垫圈: 工作原理:弹簧垫圈被压平后,利用其反弹力使螺纹间保持压 紧力和摩擦力(2)双螺母:工作原理:梁螺母对顶,螺栓始终收到附加压力和附加摩擦力的 作用。结构简单,用于低速重载。

(二)利用机械方法防松装置: 原理:利用机械装置将螺母和螺栓连成一体,消除了它们之间相对转动的可能性。(1)开口销:开口销从螺母的槽口和螺栓尾部的孔中穿过,起防松作用。效果 良好。(2)止动垫圈:垫片内翅嵌入螺栓的槽内,待螺母拧紧后,再将垫片的外翅之 一折嵌于螺母的一个槽内。将止动片的折边,分别弯靠在螺 母和被联接件的侧边起防松作用 7-6 将松螺栓连接合金螺栓连接(受横向外力和轴向歪理)的强度计算公示一起列出,是比 较其异同,并作出必要的结论。7-10平键链接可能有哪些失效形式?平键的尺寸如何确定? 答:失效形式:挤压破坏和剪切 确定尺寸:按挤压和剪切的强度计算,再根据工作要求,确定键的种类;再按照轴的直 径 d 查标准的键的尺寸,键的长度取 且要比轴上的轮毂短。chapter8 8-2 带传动中的弹性滑动和打滑时怎样产生的?它们对带传动有何影响? 答:弹性滑动:由于带的紧边与松边拉力不等,使带两边的弹性变形不等,所引起的带与轮 面的微量相对滑动为弹性滑动。弹性滑动是不可避免的,对带传动影响不大 打滑:机器出现过载,摩擦力不能克服从动轮上的阻力矩,带沿轮面全面滑动,从动轮 转速急剧降低甚至不动,此现象即为打滑,是带传动的主要失效形式之一,可避免。8-3 带传动中主要失效形式是什么?设计中怎么样考虑? 答: 主要失效形式: 1.张紧力不足导致的打滑; 2.张紧力过大导致的疲劳损坏; 3.疲劳寿命。设计是必须要考虑:在保证不打滑的情况下(确保工况系数),带应有一定的疲劳强度 或寿命。chapter9 9-1 齿轮传动的最基本要求是什么?齿廓的形状符合什么条件才能满足上述要求? 答:基本要求是:传动比恒定。齿廓的形状是:渐开线形、摆线形、圆弧齿时满足上述要求。(齿廓的形状必须满足不 论轮齿齿廓在任何位置接触,过触点所做齿廓的公法线均须通过节点。)4 9-2 分度圆和节圆,压力角和啮合角有何区别? 答:分度圆:为了便于齿廓各部分尺寸的计算,在齿轮上选择一个圆作为计算的基准,该 圆称为齿轮的分度圆.(标准齿轮分度圆与节圆重合且 s=e)标准化的齿轮上压力角和模数均为标准值的圆称为分度圆.节圆:通过节点的两圆具有相同的圆周速度,他们之间作纯滚动,这两圆称为齿轮 的节圆。分度圆、节圆区别:分度圆是齿轮铸造成立后本身具有的,而节圆是在两齿轮运动 啮合时根据其速度而确定出来的。压力角:渐开线上任一点法向压力的方向线(即渐开线在该点的法线)和该点速度 方向之间的夹角称为该点的压力角。啮合角:过节点的两节圆的公切线,与两齿廓公法线间的夹角。压力角、啮合角区别:选取点的不同,压力角的大小也就不同;而只要两齿轮的大 小确定,则其啮合角也就随确定。9-3 一对渐开线标准齿轮正确啮合的条件什么? 答:1.两齿轮的模数必须相等

m2 ;

2.两齿轮分度圆上的压力角必须相等

9-4 为什么要限制齿轮的最少齿数?对于α=20、正常齿制的标准直齿圆柱齿轮,最少齿数 是多少? 答:限制最少齿数是为了保证不发生根切,要使所设计齿数大于不产生根切的最少齿数,当 α=20 的标准直齿圆柱齿轮,则 h a =1,则 z min =17。9-12 齿轮轮齿有哪几种失效形式?开式传动和闭式传动的失效形式是否相同?在设计及使 用中应该怎样防止这些失效? 答:失效形式有:(1)轮齿折断(2)齿面胶合(3)齿面磨粒磨损(4)齿面点蚀(5)塑性变形 开式传动和闭式传动的失效形式不完全相同: 其中磨损和疲劳破坏主要为开式齿轮传动 的失效形式;而齿面点蚀和折断主要为闭式齿轮传动的失效形式。为了防止轮齿折断:在设计时应使用抵抗冲击和过载能力较强的材料。为了避免齿面磨粒磨损:可采用闭式传动或加防护罩等; 为了避免轮齿齿面点蚀:应使用接触应力较大的材料; 为了防止齿面胶合:必须采用粘度大的润滑油(低速传动)或抗胶合能力强的润滑油(高速 传动)。9-13 选择齿轮材料时,为什么软齿面齿轮的小齿轮比大齿轮的材料要好些或热处理硬度要 5 o

高些? 答:主要由于小齿轮转速高,应力循环次数多,则寿命较短,为了使大小齿轮的寿命接近,则在材料的选取方面要好些或热处理要更高些。9-16 在轮齿的弯曲强度计算中,齿形系数 YF 与什么因素有关? 答:齿形系数 YF 只与齿形有关,即与压力角α,齿顶高系数 ha 以及齿数 Z 有关。chapter10 10-2 蜗杆传动的啮合效率受哪些因素的影响? 答:蜗杆传动的啮合效率为:

tan r,则效率受导程角和当量摩擦角的影响。

10-3 蜗杆传动的传动比等于什么?为什么蜗杆传动可得到大的传动比? 答:蜗杆传动传动比:i=n1/n2 = z2/z1(传动比与齿数成反比)因为蜗杆的齿数可以非常小,小到 z=1,因而可以得到很大的传动比。10-4 蜗杆传动中,为什么要规定 d1 与 m 对应的标准值? 答:当用滚刀加工蜗轮时,为了保证蜗杆与该蜗轮的正确啮合,所用蜗轮滚刀的齿形及直径 必须与相啮合的蜗杆相同,这样,每一种尺寸的蜗杆,就对应有一把蜗轮刀滚,因此规 定蜗杆分度圆直径 d 为标准值,且与模数 m 相搭配;其次,蜗轮加工的刀具昂贵,规定 蜗杆分度直径 d 为标准值且与模数相搭配可以减少加工刀具的数量。10-7 为什么蜗杆传动常用青铜涡轮而不采用钢制涡轮? 答:因为青铜的耐磨性,抗胶合性能及切削加工性能均好,而啮合处有较大的滑动速度,会 产生严重的摩擦磨损引起热,使润滑情况恶化,青铜的熔点较高,所以用青铜涡轮而不 用钢制涡轮。10-9 为什么对连续工作的蜗杆传动不仅要进行强度计算,而且还要进行热平衡计算? 答:蜗杆传动由于摩擦损失大,效率较低,因而发热量就很大、若热量不能散逸将使润滑油 的粘度降低,润滑油从啮合齿间被挤出进而导致胶合。chapter11 11-1 定轴轮系中,输入轴与输出轴之间的传动比如何确定?与主动齿轮的齿数有何关系? 如何判定输出轴的转向? 答: 轮系的总传动比等于组成该轮系的各对齿轮的传动比的连成积,其值等于所有从动轮齿 数的连成积与所有主动轮齿连成积之比。传动比 判定方向: a.通常规定若最末从动轮与第一个主动轮的回转方向相同时,传动比为正号,若两轮回转方向相反时,则取为负号 b.若传动比的计算结果为正,则表示输入轴与输出轴的转向相同,为负则表 示转向相反。c.还可以用画箭头标志的方法表示转向: 外啮合的齿轮转向相反,内啮合的 6 齿轮转向相同.chapter12 12-1 心轴与转轴有何区别?试列举应用的实例。答:心轴只承受弯矩,不承受转矩,如:装带轮和凸轮的轴; 转轴既承受弯矩,又承受转矩。如:齿轮减速器中的轴,是机器中最常见的轴。12-4 轴的结构和尺寸与哪些因素有关? 答:轴的结构决定因素:载荷及载荷分布、轴上标准件、轴上已确定的零件、轴上零件的装 配位置及固定方法、轴的加工工艺性、轴上零件的装配工艺性等。轴尺寸决定因素 : 轴沿轴向尺寸及形状是由轴上各零件的相互举例,尺寸和安装情况,与轴的制造情况及轴上载荷(弯矩、转矩、轴向力)分布情况等决定的。计算题: 1.已知一对外啮合的标准直齿圆柱齿轮的齿数分别为 z1=20 z2=80,模数 m=2,计算两个齿 轮的齿顶圆,齿根圆和分度圆的直径,以及齿轮传动的中心距。解:由公式及系数得: 齿顶圆直径: d a1

d 齿根圆直径:

35mm m 分度圆直径: 中心距:,

第三篇:机械设计基础,第六版习题答案

1-1至1-4解 机构运动简图如下图所示。

图 1.11 题1-1解图

图1.12 题1-2解图

图1.13 题1-3解图

图1.14 题1-4解图

题 2-3 见图 2.16。

题 2-7

解 : 作图步骤如下(见图 2.19):

(1)求(2)作(3)作,顶角,;并确定比例尺。

。的外接圆,则圆周上任一点都可能成为曲柄中心。

相距,交圆周于

点。(4)作一水平线,于(5)由图量得。解得 :

曲柄长度:

连杆长度: 题 2-7图 2.19

3-1解

图 3.10 题3-1解图 如图 3.10所示,以O为圆心作圆并与导路相切,此即为偏距圆。过B点作偏距圆的下切线,此线为

凸轮与从动件在B点接触时,导路的方向线。推程运动角 3-2解

如图所示。

图 3.12 题3-2解图 如图 3.12所示,以O为圆心作圆并与导路相切,此即为偏距圆。过D点作偏距圆的下切线,此线为

凸轮与从动件在D点接触时,导路的方向线。凸轮与从动件在D点接触时的压力角所示。

4-1解

分度圆直径

齿顶高

齿根高

顶 隙

如图

中心距

齿顶圆直径

齿根圆直径

基圆直径

齿距

齿厚、齿槽宽

4-11解

螺旋角

端面模数

端面压力角

当量齿数

分度圆直径

齿顶圆直径

齿根圆直径

4-12解(1)若采用标准直齿圆柱齿轮,则标准中心距应

说明采用标准直齿圆柱齿轮传动时,实际中心距大于标准中心距,齿轮传动有齿侧间隙,传动不

连续、传动精度低,产生振动和噪声。

(2)采用标准斜齿圆柱齿轮传动时,因

螺旋角

分度圆直径

节圆与分度圆重合,4-15答: 一对直齿圆柱齿轮正确啮合的条件是:两齿轮的模数和压力角必须分别相等,即、。

一对斜齿圆柱齿轮正确啮合的条件是:两齿轮的模数和压力角分别相等,螺旋角大小相等、方向

相反(外啮合),即、、。

一对直齿圆锥齿轮正确啮合的条件是:两齿轮的大端模数和压力角分别相等,即、。

5-1解: 蜗轮 2和蜗轮3的转向如图粗箭头所示,即 和。

图 5.图5.6

5-2解: 这是一个定轴轮系,依题意有:

齿条 6 的线速度和齿轮 5 ′分度圆上的线速度相等;而齿轮 5 ′的转速和齿轮 5 的转速相等,因

此有:

通过箭头法判断得到齿轮 5 ′的转向顺时针,齿条 6 方向水平向右。

6-2解

拔盘转每转时间

槽轮机构的运动特性系数

槽轮的运动时间

槽轮的静止时间

6-3解 槽轮机构的运动特性系数

因:

所以

6-4解 要保证 则槽轮机构的运动特性系数应为

,则 槽数 和拔盘的圆销数 之间的关系应为:

由此得当取槽数 ~8时,满足运动时间等于停歇时间的组合只有一种:。

10-1证明 当升角与当量摩擦角 符合 时,螺纹副具有自锁性。

当 时,螺纹副的效率

所以具有自锁性的螺纹副用于螺旋传动时,其效率必小于 50%。

10-2解 由教材表10-

1、表10-2查得

,粗牙,螺距,中径

螺纹升角,细牙,螺距,中径

螺纹升角

对于相同公称直径的粗牙螺纹和细牙螺纹中,细牙螺纹的升角较小,更易实现自锁。

11-6解 斜齿圆柱齿轮的齿数与其当量齿数 之间的关系:

(1)计算传动的角速比用齿数。(2)用成型法切制斜齿轮时用当量齿数 选盘形铣刀刀号。

(3)计算斜齿轮分度圆直径用齿数。

(4)计算弯曲强度时用当量齿数 查取齿形系数。

11-7解 见题11-7解图。从题图中可看出,齿轮1为左旋,齿轮2为右旋。当齿轮1为主动时按左手定

则判断其轴向力 ;当齿轮2为主动时按右手定则判断其轴向力。

轮1为主动

轮2为主动时

图 11.2 题11-7解图

11-8解 见题11-8解图。齿轮2为右旋,当其为主动时,按右手定则判断其轴向力方向 向力

;径总是指向其转动中心;圆向力 的方向与其运动方向相反。

图 11.3 题11-8解图 11-9解(1)要使中间轴上两齿轮的轴向力方向相反,则低速级斜齿轮3的螺旋经方向应与齿轮2的

旋向同为左旋,斜齿轮4的旋向应与齿轮3的旋向相反,为右旋。

(2)由题图可知:、、、、分度圆直径

轴向力

要使轴向力互相抵消,则:

11-15解(1)圆锥齿轮2的相关参数

分度圆直径

分度圆锥角

平均直径

轴向力

(2)斜齿轮3相关参数

分度圆直径

轴向力

(3)相互关系

因 得:

(4)由题图可知,圆锥齿轮2的轴向力 向上,转

指向大端,方向向下;斜齿轮3的轴向力 方向指动方向与锥齿轮2同向,箭头指向右。齿轮3又是主动齿轮,根据左右手定则判断,其符合右手定则,故

斜齿轮3为右旋。

图11.6 题11-16 解图

11-16解 见题 11-16解图。径向力总是指向其转动中心;对于锥齿轮2圆周力与其转动方向相同,对于斜齿轮3与其圆周力方向相反。12-2

图12.3

解 :(1)从图示看,这是一个左旋蜗杆,因此用右手握杆,四指,大拇指,可以

得到从主视图上看,蜗轮顺时针旋转。(见图12.3)

(2)由题意,根据已知条件,可以得到蜗轮上的转矩为

蜗杆的圆周力与蜗轮的轴向力大小相等,方向相反,即:

蜗杆的轴向力与蜗轮的圆周力大小相等,方向相反,即:

蜗杆的径向力与蜗轮的径向力大小相等,方向相反,即:

各力的方向如图 12-3所示。

13-1解(1)

(2)

=

=2879.13mm

(3)不考虑带的弹性滑动时,(4)滑动率 时,13-2解(1)

(2)

=

(3)

= =

13-3解(1)

=

(2)由教材表 13-2 得

=1400mm

(3)

13-4解

由教材表 13-6 得

由教材表 13-4 得: △=0.17kW, 由教材表 13-3 得: =1.92 kW, 由教材表 13-2 得: ,由教材表 13-5 得:

取 z=3

14-1解 I 为传动轴,II、IV 为转轴,III 为心轴。14-9改错

16-6解(1)按题意,外加轴向力 已接近,暂选 的角接触轴承类型70000AC。

(2)计算轴承的轴向载荷(解图见16.4b)

由教材表 16-13查得,轴承的内部派生轴向力,方向向左,方向向右

因,轴承 1被压紧

轴承 2被放松

(3)计算当量动载荷

查教材表 16-12,查表16-12得,查表16-12得,(3)计算所需的基本额定动载荷

查教材表 16-9,常温下工作,承时,;查教材表16-10,有中等冲击,取 ;球轴;并取轴承1的当量动载荷为计算依据

查手册,根据 和轴颈,选用角接触球轴承7308AC合适(基本额定动载荷)。

第四篇:机械设计基础习题答案2

《机械设计基础》

一、填空题(每空1分,共30分)

1、构件是机器的______单元体;零件是机器的______单元体,分为______零件和_______零件;部件是机器的_______单元体。

2、运动副是使两构件________,同时又具有_________的一种联接。平面运动副可分为________和_______。

3、机构处于压力角α=_________时的位置,称机构的死点位置。曲柄摇杆机构,当曲柄为原动件时,机构______死点位置,而当摇杆为原动件时,机构______死点位置。

4、绘制凸轮轮廓曲线,需已知__________、___________和凸轮的转向。

5、为保证带传动的工作能力,一般规定小带轮的包角α≥__________。

6、渐开线标准直齿圆柱齿轮正确啮合的条件为______和______分别相等。

7.斜齿圆柱齿轮的重合度______直齿圆柱齿轮的重合度,所以斜齿轮传动______,承载能力______,可用于____________的场合。

8.机械静联接又可以分为______联接和______联接,其中键联接、螺纹联接、销联接属于_________。9.螺纹联接防松的目的是防止___________________________,按工作原理的不同有三种防松方式:_________、_________、_________。

10.按轴的承载情况不同,可以分为转轴、________、_________。

二、判断题(每题1分,共10分)

1、所有构件一定都是由两个以上零件组成的。()

2、铰链四杆机构中,传动角γ越大,机构传力性能越高。()

3、凸轮机构中,从动件按等速运动规律运动时引起刚性冲击。()

4、V带型号中,截面尺寸最小的是Z型。()

5、定轴轮系的传动比等于始末两端齿轮齿数之反比。()

6、在直齿圆柱齿轮传动中,忽略齿面的摩擦力,则轮齿间受有圆周力、径向力和轴向力三个力作用。()

7、蜗杆传动一般用于传动大功率、大速比的场合。()

8、设计键联接时,键的截面尺寸通常根据传递转矩的大小来选择。()

9、在螺纹联接的结构设计中,通常要采用凸台或鱼眼坑作为螺栓头和螺母的支承面,其目的是使螺栓免受弯曲和减小加工面。()

10、在相同工作条件的同类型滚动轴承,通常尺寸越大,其寿命越长。()

三、选择题(每空2分,共20分)

1、若机构由n个活动构件组成,则机构自由度为()

A、>3n

B、=3n

C、<3n

2、为使机构顺利通过死点,常采用在高速轴上装什么轮增大惯性?()

A、齿轮 B、飞轮 C、凸轮

3、当曲柄为原动件时,下述哪种机构具有急回特性?()

A、平行双曲柄机构 B、对心曲柄滑块机构 C、摆动导杆机构

4、凸轮机构中,从动件在推程按等速运动规律上升时,在何处发生刚性冲击?()A、推程开始点 B、推程结束点 C、推程开始点和结束点

5、带传动的中心距过大将会引起什么不良后果?()

A、带产生抖动 B、带易磨损 C、带易疲劳断裂

6、渐开线在基圆上的压力角为多大?()

A、0° B、20° C、90°

7、蜗杆传动传动比的正确计算公式为()A、8、经校核,平键联接强度不够时,可采用下列措施中的几种?①适当地增加轮毂及键的长度;②改变键的材料;③增大轴的直径,重新选键;④配置双键或选用花键。()

A、①、②、③、④均可采用

B、采用②、③、④之一

C、采用①、③、④之一

D、采用①、②、④之一

9、齿轮减速器的箱体与箱盖用螺纹联接,箱体被联接处的厚度不太大,且需经常拆装,一般宜选用什么联接?

()

A、螺栓联接

B、螺钉联接

C、双头螺柱联接

10、刚性联轴器和弹性联轴器的主要区别是什么?

()

A、性联轴器内有弹性元件,而刚性联轴器内则没有

B、性联轴器能补偿两轴较大的偏移,而刚性联轴器不能补偿 C、性联轴器过载时打滑,而刚性联轴器不能

四、简答题(每题3分,共12分)i12ddz2i122i121dC、d2 zB、1、说出凸轮机构从动件常用运动规律,冲击特性及应用场合。

2、说明带的弹性滑动与打滑的区别

3、为什么闭式蜗杆传动必须进行热平衡计算?

4、轴上零件的轴向固定方法主要有哪些种类?各有什么特点?(指出四种以上)

五、计算题(每题7分,共28分)

1、说明机构具有确定相对运动的条件,并判断机构运动是否确定?

2、已知四杆机构中各构件长度LAB=55mm, LBC=40mm, LCD=50mm, LAD=25mm。要求:(1)指出连架杆存在曲柄的条件(2)哪个构件固定可以获得曲柄摇杆机构?哪个构件固定可以获得双摇杆机构?哪个构件固定可以获得双曲柄机构?

3、已知图示的轮系中各齿轮的齿数为Z1=15,Z2=20,Z2′=65,Z3=20,Z3′=15,Z4=65,试求轮系的传动比i1H。

4、某标准直齿圆柱齿轮,已知齿距p=12.566mm,齿数z=25,正常齿制。求该齿轮的分度圆直径d、齿顶圆直径da、、齿根圆直径df、基圆直径db、、齿高h及齿厚s。

一、填空题(每空1分,共30分)

1、运动、制造、通用、专用、装配

2、接触、确定相对运动、低副、高副 3、90°、无、有

4、基圆半径、从动件运动规律 5、120°

6、模数、压力角

7、大于、平稳、高、高速重载

8、可拆、不可拆、可拆连接

9、螺纹副的相对运动、摩擦力防松、机械防松、其它方法防松

10、心轴、传动轴

二、判断题(每题1分,共10分)

1、×

2、√

3、√

4、×

5、×

6、×

7、×

8、×

9、√

10、√

三、单项选择题(每题2分,共20分)

1、C

2、B

3、C

4、C

5、A

6、A

7、A

8、C

9、A

10、A

四、简答题(每题3分,共12分)

1、说出凸轮机构从动件常用运动规律,冲击特性及应用场合。

答:等速运动规律、等加速等减速运动规律、简谐运动规律(余弦加速度运动规律)、摆线运动规律(正弦加速度运动规律);等速运动规律有刚性冲击,用于低速轻载的场合;等加速等减速运动规律有柔性冲击,用于中低速的场合;简谐运动规律(余弦加速度运动规律)当有停歇区间时有柔性冲击,用于中低速场合、当无停歇区间时无柔性冲击,用于高速场合;摆线运动规律(正弦加速度运动规律)无冲击,用于高速场合。

2、说明带的弹性滑动与打滑的区别

答:弹性滑动是由于带传动时的拉力差引起的,只要传递圆周力,就存在着拉力差,所以弹性滑动是不可避免的;而打滑是由于过载引起的,只要不过载,就不产生打滑,所以,打滑是可以避免的。

3、为什么闭式蜗杆传动必须进行热平衡计算?

蜗杆传动存在着相对滑动,摩擦力大,又因为闭式蜗杆传动散热性差,容易产生胶合,所以要进行热平衡计算。

4、轴上零件的轴向固定方法主要有哪些种类?各有什么特点?(指出四种以上)轴向固定:轴肩、轴环、轴套、轴端挡板、弹性档圈

轴肩、轴环、轴套固定可靠,可以承受较大的轴向力;弹性档圈固定可以承受较小的轴向力;轴端挡板用于轴端零件的固定。

五、计算题(每题7分,共28分)

1、解:机构具有确定相对运动的条件是:机构的自由度数等于机构中接受外界给定运动规律的原动件的个数。

机构中,n=9,Pl=12,PH=1 F=3n-2Pl-PH=2=W>0,所以机构运动确定。C处复合铰链,E处虚约束,F处局部自由度

2、连架杆是曲柄的条件:(1)构件的长度和条件:最短构件与最长构件长度之和小于等于另外两构件的长度之和;(2)最短构件条件:连架杆和机架之一为最短构件

取AD为机架,得双曲柄机构;取AB或CD为机架,得曲柄摇杆机构;取BC为机架,得双摇杆机构。

3、定轴轮系传动比i12=n1/n2=z2/z1=4/3,n2=0.75n1

行星轮系传动比i2′4=(n2′-nH)/(n4-nH)= z3.z4/z2’.z3’=4/3 将n2’=n2=0.75n1,n4=0代入上式,得i1H=n1/nH=-4/9

4、P=12.566mm,m=4mm;分度圆直径d=mz=4╳25=100mm;基圆直径db=dcos20º=94mm;齿顶圆直径da=m(Z+2ha﹡)=108mm;齿根圆直径df= m(Z-2ha﹡-2c﹡)=90mm;齿高h=(2ha﹡ +c﹡)=9mm;齿厚s=0.5p=6.283mm

H

第五篇:《机械设计基础》课后习题答案

模块 八

一、填空

1、带传动的失效形式有 打滑 和 疲劳破坏。

2、传动带中的的工作应力包括 拉应力、离心应力 和 弯曲应力。

3、单根V带在载荷平稳、包角为180°、且为特定带长的条件下所能传递的额定功率P0主要与 带型号、小轮直径 和 小轮转速 有关。

4、在设计V带传动时,V带的型号根据 传递功率 和 小轮转速 选取。

5、限制小带轮的最小直径是为了保证带中 弯曲应力 不致过大。

6、V带传动中,限制带的根数 Z≤Zmax,是为了保证 每根V带受力均匀(避免受力不均)。

7、V带传动中,带绕过主动轮时发生 带滞后于带轮 的弹性滑动。

8、带传动常见的张紧装置有 定期张紧装置、自动张紧装置 和张紧轮等几种。

9、V带两工作面的夹角为 40°,V带轮的槽形角应 小于角。

10、链传动和V带传动相比,在工况相同的条件下,作用在轴上的压轴力 较小,其原因是链传动不需要 初拉力。

11、链传动张紧的目的是 调整松边链条的悬垂量。采用张紧轮张紧时,张紧轮应布置在松 边,靠近小轮,从外向里张紧。

二、选择

1、平带、V带传动主要依靠(D)来传递运动和动力。

A.带的紧边拉力;B.带的松边拉力;C.带的预紧力;D.带和带轮接触面间的摩擦力。

2、在初拉力相同的条件下,V带比平带能传递较大的功率,是因为V带(C)。A.强度高;B.尺寸小;C.有楔形增压作用;D.没有接头。

3、带传动正常工作时不能保证准确的传动比,是因为(D)。A.带的材料不符合虎克定律;B.带容易变形和磨损; C.带在带轮上打滑;D.带的弹性滑动。

4、带传动在工作时产生弹性滑动,是因为(B)。A.带的初拉力不够;B.带的紧边和松边拉力不等; C.带绕过带轮时有离心力;D.带和带轮间摩擦力不够。

5、带传动发生打滑总是(A)。

A.在小轮上先开始;B.在大轮上先开始;C.在两轮上同时开始;D不定在哪轮先开始。

6、带传动中,v1为主动轮的圆周速度,v2为从动轮的圆周速度,v为带速,这些速度之间存在的关系是(B)。

A.v1 = v2 = v ;B.v1 >v>v2;C.v1<v< v2;D.v1 = v> v2。

7、一增速带传动,带的最大应力发生在带(D)处。

A.进入主动轮;B.进入从动轮;C.退出主动轮;D.退出从动轮。

8、用(C)提高带传动传递的功率是不合适的。A.适当增加初拉力F0 ;B.增大中心距a ;

C.增加带轮表面粗糙度;D.增大小带轮基准直径dd ;

9、V带传动设计中,选取小带轮基准直径的依据是(A)。A.带的型号;B.带的速度;C.主动轮转速;D.传动比。

10、带传动采用张紧装置的目的是(D)。A.减轻带的弹性滑动;B.提高带的寿命; C.改变带的运动方向;D.调节带的初拉力。

11、确定单根V带许用功率P0的前提条件是(C)。A.保证带不打滑;B.保证带不打滑,不弹性滑动; C.保证带不打滑,不疲劳破坏;D.保证带不疲劳破坏。

12、设计带传动的基本原则是:保证带在一定的工作期限内(D)。A.不发生弹性滑动;B.不发生打滑;

C.不发生疲劳破坏;D.既不打滑,又不疲劳破坏。

13、设计V带传动时,发现带的根数过多,可采用(A)来解决。

A.换用更大截面型号的V带;B.增大传动比;C.增大中心距;D.减小带轮直径。

14、与齿轮传动相比,带传动的优点是(A)。

A.能过载保护;B.承载能力大;C.传动效率高;D.使用寿命长。

15、设计V带传动时,选取V带的型号主要取决于(C)。

A.带的紧边拉力 ;B.带的松边拉力;C.传递的功率和小轮转速;D.带的线速度。

16、两带轮直径一定时,减小中心距将引起(B)。A.带的弹性滑动加剧;B.小带轮包角减小; C.带的工作噪声增大;D.带传动效率降低。

17、带的中心距过大时,会导致(D)。A.带的寿命缩短;B.带的弹性滑动加剧; C.带的工作噪声增大;D.带在工作中发生颤动。

18、V带轮是采用实心式、轮辐式或腹板式,主要取决于(C)。

A.传递的功率;B.带的横截面尺寸;C.带轮的直径;D.带轮的线速度。

19、与齿轮传动相比,链传动的优点是(D)。

A.传动效率高;B.工作平稳,无噪声;C.承载能力大;D.传动的中心距大,距离远。20、链传动张紧的目的主要是(C)。A.同带传动一样;B.提高链传动工作能力; C.避免松边垂度过大;D.增大小链轮包角。

21、链传动的张紧轮应装在(A)。

A.靠近小轮的松边上;B.靠近小轮的紧边上; C.靠近大轮的松边上;D.靠近大轮的紧边上。

22、链传动不适合用于高速传动的主要原因是(B)。

A.链条的质量大;B.动载荷大;C.容易脱链;D.容易磨损。

23、链条因为静强度不够而被拉断的现象,多发生在(A)的情况下。A.低速重载;B.高速重载;C.高速轻载;D.低速轻载。

三、简答

1、在多根V带传动中,当一根带失效时,为什么全部带都要更换?

答:在多根V带传动中,当一根带失效时,为什么全部带都要更换?新V带和旧V带长度不等,当新旧V带一起使用时,会出现受力不均现象。旧V带因长度大而受力较小或不受力,新V带因长度较小受力大,也会很快失效。

2、为什么普通车床的第一级传动采用带传动,而主轴与丝杠之间的传动链中不能采用带传动?

答:带传动适用于中心距较大传动,且具有缓冲、吸振及过载打滑的特点,能保护其他传动件,适合普通机床的第一级传动要求;又带传动存在弹性滑动,传动比不准,不适合传动比要求严格的传动,而机床的主轴与丝杠间要求有很高的精度,不能采用带传动。

3、为什么带传动的中心距都设计成可调的?

答:因为带在工作过程中受变化的拉力,其长度会逐渐增加,使初拉力减小。因此需要经常调整中心距,以调整带的初拉力。因此便将中心距设计成可调的。

四、分析与计算

1、如图所示为一两级变速装置,如果原动机的转速和工作机的输出功率不变,应按哪一种速度来设计带传动?为什么?

题8-4-1图

解:带传动应按照减速传动要求进行设计,因为应该按照传递有效圆周力最大的工况设计带传动,而减速传动时传递的有效圆周力比增速传动时大。

根据: vn1d160 和 FeP v当带传动传递的功率不变,带速越小,传递的有效圆周力就越大。当原动机转速不变时,带速取决于主动轮直径。主动轮直径越小,带速越低。综上,按按照减速传动要求进行设计。

2、已知:V带传递的实际功率P = 7 kW,带速 v=10m/s,紧边拉力是松边拉力的两倍,试求有效圆周力Fe 和紧边拉力F1。

解:根据:

得到: PFev

FeP7000700 N v10联立: FeF1F2700 F2F21解得: F2700N,F11400N

3、已知:V带传动所传递的功率P = 7.5 kW,带速 v=10m/s,现测得初拉力F0 = 1125N,试求紧边拉力F1和松边拉力F2。

解:FeP7500750 N v10Fe75011251500 N 22Fe7501125750 N 22F1F0F2F0

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