机械设计基础文档格式.docx
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边在上,哪种传动一般紧边在下,为什么?
16.说明回转类零件动平衡与静平衡的区别。
17.给出2种螺栓联接防松的方法,并说明其依据的原理。
二、分析题
1.如题二—1图所示,已知:
蜗杆轴Ⅰ为输入,大锥齿轮轴Ⅲ为输出轴,轴Ⅲ转向n4如图。
试:
确定各轮转动方向、各轮螺旋线方向及所受各分力的方向。
题二—1图
2.如题二—2图所示传动系统中,1为蜗杆,2为蜗轮,3和4为斜齿圆柱齿轮,5和6为直齿圆锥齿轮。
若蜗杆主动,要求输出齿轮6的旋转方向如图所示,试确定:
(1)Ⅱ、Ⅲ轴的回转方向;
(2)若要使Ⅱ、Ⅲ轴所受轴向力相互抵消一部分,蜗杆、蜗轮及斜齿轮3、4的螺旋线方向;
(3)Ⅱ、Ⅲ轴上各轮啮合点处所受各分力的方向。
题二—2图
3.请分析为什么闭式软齿面齿轮传动应该按接触强度进行设计,按弯曲强度进
行校核,而闭式硬齿面齿轮传动则按照弯曲强度设计,按接触强度校核。
4.如图二—4所示为二级圆柱齿轮传动,已知1轮为驱动轮,4轮的螺旋线方向和转向如图所示。
为了使II轴上所受的轴向力抵消一部分,试确定各轮的螺旋线方向并将各轮轴向力Fa1、Fa2、Fa3、Fa4的方向、1轮的转动方向标在图中。
题二—4图
5.在其他条件不变时,当球轴承所承受的当量动载荷增加一倍时,轴承寿命将如何变化?
在其他条件不变时,当球轴承的转速增加一倍时,轴承寿命将如何变化?
三、计算题
1.如题三—1图平面机构,试求其自由度(如有复合铰链、虚约束、局部自由度请指出)。
题三—1图
2.如题三—2图轮系,已知各轮齿数Z1=20、Z3=25、Z3’=1、Z3=40、Z4=60、Z4’=30、
Z5=30,3’为单头右旋蜗杆,齿轮1的转向如图,试求传动比i15,并用箭头表
示各轮的转向。
题三—2图
3.如题三—3图平面机构,试求其自由度(如有复合铰链、虚约束、局部自由度请标出)。
题三—3图
4.如题三—4图所示,一对72610轴承分别受径向力Fr1=8000N,Fr2=5200N,轴上作用FA力如图,试求下列情况下各轴承的内部轴向力FS及轴向力Fa。
(1)FA=2200N;
(2)FA=900N;
(3)FA=1120N(注:
轴承的内部轴向力FS=0.68Fr)。
题三—4图
5.如图平面机构,试求其自由度(如有复合铰链、虚约束、局部自由度请指出)。
题三—5图
6.轴承7208的基本额定动载荷C=34000N。
试问:
(1)当量动载荷P=6200N,工作转速n=730r/min,轴承的寿命Lh是多少?
(2)当量动载荷P=6200N,若要求Lh≥10000h,允许最高工作转速n是多少?
(3)工作转速n=730r/min,若要求Lh≥10000h,允许的最大当量动载荷P是多少?
7.如题三—7图所示的平面机构,试求其自由度(如有复合铰链、虚约束、局部自由度请标出)。
题三—7图
8.如题三-8图为一圆盘铣刀装夹装置,铣刀靠两圆盘夹紧随主轴转动。
已知最大切削力F=4000N,圆盘与铣刀间的摩擦系数
,可靠性系数Kf=1.2,轴的材料为45钢,其它尺寸如图所示,试计算轴端所需的螺纹直径。
题三—8图
四、改错题
1.试指出该轴的设计错误,并画出改正图。
题四图
2.试指出该轴的设计错误,并画出改正图。
参考答案
1.答:
主要失效形式:
齿面点蚀、胶合
设计准则:
按设计,按校核
2.答:
由于链传动的多边形效应,当主动轮匀速转动时,从动链轮运转速度不均匀。
(或者主动轮以ω1匀速转动,而从动轮转速为,
β、γ在时刻变化,所以ω2做非匀速转动,即:
传动比i也在变化,所以不恒定。
)
3.答:
限制轴承平均压强p,防止p过高,油被挤出,产生“过度磨损”;
∵轴承发热量∝单位面积摩擦功耗μpv,∴pv↑→摩擦功耗↑→发热量↑→易胶合。
限制pv是为了限制轴承温升、防止胶合。
4.因为相对速度vs很大,效率η低,导致发热大,所以蜗轮蜗杆易产生胶合失效,因此必须要进行散热计算。
5.答:
曲柄摇杆机构中的摇杆(另一连架杆)也变为曲柄的铰链四杆机构就演化为双曲柄机构。
曲柄摇杆机构中摇杆无限长,与连杆相连的一点就作直线运动,作直线运动的这一铰链处安装上滑块,就演化成了曲柄滑块机构。
6.答:
从动件的匀速直线运动规律产生刚性冲击,所以应用在低速、轻载的场合。
7.答:
相同点:
连接两轴,传递运动和动力;
不同点:
联轴器是在机器停止运动时,才能将两轴分开;
而离合器是在机器运动时,随时可将两轴分开。
8.答:
链传动的失效形式:
链条元件的疲劳破坏;
铰链铰链磨损;
销轴与套筒(高速或润滑不良)胶合;
冲击破坏;
静力拉断;
链轮轮齿磨损。
左边曲线-限制链板疲劳破坏的强度限定曲线;
右上边曲线-限制滚子、套筒冲击疲劳破坏的强度限定曲线;
右边曲线-限制销轴、套筒胶合失效的限定曲线。
9.答:
带传动工作时,在松边处带应力较小,由松边绕入大带轮增加了弯曲应力,到紧边应力较大,紧边进入小带轮处应力最大。
10.答:
机构压力角:
从动件运动方向与受力方向所夹的锐角;
绘图略。
11.答:
(1)中心距越小,带长愈短。
在一定速度下,单位时间内带的应力变化次数愈多,会加速带的疲劳破坏;
如在传动比一定的条件下,中心距越小,小带轮包角也越小,传动能力下降,所以要限制最小中心距。
(2)传动比较大或中心距小时将导致小带轮包角过小,传动能力下降,故要限制最大传动比。
12.答:
因为标准渐开线直齿圆柱齿轮传动的传动比
传动的两齿轮中心距稍微有变化,不影响其传动比,所以标准渐开线直齿圆柱齿轮传动具有可分性。
13.答:
有两种:
一是用榫来定位,二是用铰制孔螺栓定位。
用榫来定位:
定位好,可靠,便于安装。
用铰制孔螺栓定位:
安装不方便。
14.答:
机器
(1)组成:
由一系列人为的机件组合而成
(2)运动特性:
组成的各部分之间具有确定的运动
(3)功、能关系:
能够代替人的劳动完成有用功或者实现能量的转换
机构:
(1)组成:
机构没有机器的第三个特征。
内燃机是机器,它的主机构是曲柄滑块机构,还有配气机构凸轮机构和齿轮机构。
15.答:
带传动是摩擦传动,它是靠张紧力产生摩擦力传递动力,而链传动是啮合传
动,张紧力是减少链的颤动,所以带传动需要的张紧力大而链传动需要的张紧力
小。
一般紧边在上,带传动紧边在下。
是因为链传动的松边在上,易产生咬链;
而带
传动松边在上,可增大小带轮上的包角。
16.答:
回转类零件动平衡既平衡惯性力又平衡惯性力偶矩,回转类零件的静平衡只平衡惯性力。
回转类零件动平衡了肯定满足了静平衡的条件,而满足静平衡了不一定满足动平衡。
17.答:
螺栓联接防松的方法:
开口销和槽形螺母防松、双背螺母防松。
开口销和槽形螺母防松的原理是靠机械防松直接锁住;
双背螺母防松是靠摩擦防松。
1.答:
力与转动方向如题二—1图(b)所示。
蜗轮蜗杆转向为右旋。
(b)
2.解:
解题要点:
(1)nⅣ→nⅢ→nⅡ→Ft2→Fa1
(2)Fa5→Fa4→Fa3→Fa2→Ft1
由Fa3和nⅡ,用左右手法则,判定3轮为左旋。
(3)轮2、轮3、轮4和轮5所受力见题二-2图。
闭式软齿面齿轮传动主要失效形式是齿面的点蚀,其次是轮齿的折断,所以按接触强度进行设计,按弯曲强度进行校核。
闭式硬齿面齿轮传动主要失效形式是轮齿的折断,其次是齿面点蚀,所以按接触强度进行设计,按弯曲强度进行校核。
4.解题要点:
(1)根据4轮的转向可判断出3、2、1轮转向,见题二—1图(b);
(2)根据一对斜齿圆柱齿轮正确啮合的条件,知轮3为右旋;
用左右手法则,判断3轮上的轴向力Fa3(3轮为主动轮),由已知条件3轮轴向力Fa3与2轮轴向力Fa2相互抵消一部分,判断出2轮轴向力Fa2的方向;
根据作用力与反作用力定律,由2轮轴向力Fa2的方向判断出1轮轴向力Fa1的方向,由3轮轴向力Fa3的方向判断出4轮轴向力Fa4的方向,各轴向力方向见题二—1图(b);
(3)根据1轮上轴向力Fa1的方向和转向n1,用左右手法则,判断1轮的螺旋线方向为左旋,见题二—4图(b)。
5.解:
1.解:
B处为局部自由度,E或F处为虚约束,没有复合铰链。
2.
解:
Z5向下转。
3.解:
C处为复合铰链,E’处为虚约束,F处为局部自由度。
4.解:
所以II端为压紧端,
所以I端为放松端,
5.
无复合铰链、无虚约束和局部自由度。
6.
(1)
(2)
(3)
7.解:
A处为复合铰链,无虚约束和局部自由度。
8.解:
中心主轴受力F=4000N,
由T、接合面m=2和力矩平衡得:
查表可知45钢
,
,取S=1.5
所以选用M30×
2螺纹。
(1)与皮带轮配合的轴段太长,夹不紧皮带轮;
需将该轴段缩短,短与皮带轮宽度2至3mm。
(2)轴承盖与轴之间没有间隙,产生摩擦;
应将轴承盖与轴之间留有间隙。
(3)轴承较难装,要加以台阶;
(4)轴承定位不能既以轴肩定位,又以套筒定位;
只能用套筒定位,套筒外径要比轴承内圈外径小;
(5)齿轮夹不紧,与齿轮内孔配合的轴段比齿轮的宽度要短2至3mm。
(6)齿轮与轴周向没有连接;
需要加键连接。
(1)轴承不成对,应换成两个深沟球轴承或两个角接触球轴承正装;
(2)轴承定位轴肩太高,应改为定位轴肩低于轴承内圈的外径;
(3)齿轮没有圆周方向的定位,应加上键连接;
(4)齿轮夹不紧,应改为与齿轮配合的一段轴的长度小于齿轮的宽度2~3mm;
(5)皮带轮与轴没有圆周方向的定位,应加上键连接。