机械设计基础作业.docx

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机械设计基础作业

郑州大学现代远程教育《机械设计基础》课程考核

要求

说明：

本课程考核形式为提交作业，完成后请保存为WORD格式的文档，登陆学习平台提交，并检查和确认提交成功。

一．作业要求

1.作业题中涉及到的公式、符号以教材为主；

2.课程设计题按照课堂上讲的“课程设计任务与要求”完成。

设计计算说明书不少于20页。

二．作业内容

（一）.选择题（在每小题的四个备选答案中选出一个正确的答案，并将正确答案的号码填在题干的括号内，每小题1分，共20分）

1.由m个构件所组成的复合铰链所包含的转动副个数为。

（B）

A.1B.m-1

C.mD.m+l

2．在铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆之和大于其它两杆长度之和，则以为机架，可以得到双曲柄机构。

（B）

A．最短杆B．最短杆相对杆

C．最短杆相邻杆D．任意杆

3.一曲柄摇杆机构，若改为以曲柄为机架，则将演化为。

（　B　）

A.曲柄摇杆机构B.双曲柄机构

C.双摇杆机构D.导杆机构

4．在圆柱凸轮机构设计中，从动件应采用从动件。

（D）

A．尖顶B．滚子

C．平底D．任意

5．能满足超越要求的机构是。

（ D ）A．外啮合棘轮机构B．内啮合棘轮机构

C．外啮合槽轮机构D．内啮合槽轮机构

6．在一对标准直齿轮传动中，大、小齿轮的材料及热处理方式相同，载荷、工作条件和传动比确定后，影响齿轮接触疲劳强度的主要因素是。

（D）

A．中心距B．齿数

C．模数D．压力角

7．在标准直齿轮传动中，硬齿面齿轮应按设计。

（C）

A．齿面接触疲劳强度B．齿根弯曲疲劳强度

C．齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度D．热平衡

8．蜗杆传动验算热平衡的目的是为了防止。

（C）

A．胶合破坏B．蜗杆磨损

C．点蚀破坏D．蜗杆刚度不足

9．提高蜗杆传动效率的措施是。

（D）

A．增加蜗杆长度B．增大模数

C．使用循环冷却系统D．增大蜗杆螺旋升角

10、V带比平带传动能力大的主要原因是_______。

（C）

A.V带的强度高B.没有接头

C.产生的摩擦力大

11、带传动的中心距过大将会引起不良后果。

（A）

A.带会产生抖动B.带容易磨损

C.带容易产生疲劳破坏

12、滚子链传动中，应尽量避免采用过渡链节的主要原因是_____。

（C）

A制造困难B价格高

C链板受附加弯曲应力

13、普通平键联接的主要失效形式是。

（B）

A.工作面疲劳点蚀B.工作面挤压破坏

C.压缩破裂

14、只承受弯矩而不承受扭矩的轴。

（A）

A．心轴B．传动轴

C．转轴

15、滚动轴承的直径系列，表达了不同直径系列的轴承，区别在于______。

（B）

A.外径相同而内径不同B.内径相同而外径不同

C.内外径均相同，滚动体大小不同

16、重载、高速、精密程度要求高的机械设备应采用______润滑方式。

（C）

A.油环润滑B.飞溅润滑

C.压力润滑

17、下列4种类型的联轴器中，能补偿两轴的相对位移以及缓和冲击、吸收振动的是。

（A）

A.凸缘联轴器B.齿式联轴器

C.万向联轴器D.弹性柱销联轴器

18、其他条件相同时，旋绕比C若选择过小会有_____缺点。

（C）

A.弹簧易产生失稳现象B.簧丝长度和重量过大

C.卷绕弹簧困难

19、造成回转件不平衡的原因是_____。

（B）

A.回转件转速过高B.回转件质心偏离其回转轴线

C.回转件形状不规则

20、在正常条件下，滚动轴承的主要失效形式是______。

（C）

A.工作表面疲劳点蚀B.滚动体破裂

C.滚道磨损

（二）.判断题（在正确的试题后面打√，错误的试题后面打×。

每题1分，共15分）

1.机构具有确定运动的条件是机构的自由度大于零。

（√）

2．当曲柄为主动件时，曲柄滑块机构存在死点和急回特性。

（×）

3.直动从动件盘形凸轮机构可以用减小基圆半径的方法减小其推程压力角。

（×）

4．斜齿圆柱齿轮的螺旋角越大越好。

（×）

5．一对能正确啮合传动的渐开线直齿圆柱齿轮，其啮合角一定为20度。

（√）

6．所谓过桥齿轮就是在轮系中不起作用的齿轮。

（×）

7、设计V带传动时，可以通过增大传动中心距来增大小带轮的包角。

（√）

8、带传动的弹性滑动是可以避免的。

（√）

9、滚子链设计中，由于链节数一般选用偶数，考虑到均匀磨损，链（√）

10、选择链条型号时，依据的参数是传递的功率。

（√）

11、设计键联接时，键的截面尺寸通常根据传递转矩的大小来确定。

（√）

12、轴的各段长度取决于轴上零件的轴向尺寸。

为防止零件的窜动，一般轴头长度应稍大于轮毂的长度。

（×）

13、选用滑动轴承润滑剂和润滑方式的主要依据是载荷大小。

（×）

14、若两轴刚性较好，且安装时能精确对中，可选用刚性凸缘联轴器。

（√）

15、机械式钟表中的发条属于环形弹簧。

（√）

（三）计算分析题（共35分）

1．（7分）计算图示机构的自由度，若有复合铰链、局部自由度、虚约束必须指出。

解：

C处为复合铰链；E和H其中之一为虚约束；F处滚子为局部自由度。

机构的可动构件数n=7,低副数Pl＝9,高副数Ph=1。

F＝3n－2Pl－Ph＝3×7－2×9－1＝2此机构自由度数等于2,与原动件数相等。

2．（8分）一对外啮合标准直齿圆柱齿轮传动，正常齿制，小齿轮损坏需配制，已知：

，，标准中心距，试求：

（1），；

（2），。

解：

m=d/z=408/100=4.08约等于4

Z1=2a/m-Z2=2*310/4-100=55

df1=220da1=400

经计算，小齿轮，模数4；齿数55；压力角20°；齿根圆df1=210；齿顶圆da1=400

3．（10分）有一个钢制液压油缸（如图），缸体内油压为，缸径为，缸盖上联接螺栓共有10个（扳手空间满足要求）。

已知螺栓材料为45钢，，试计算所需螺栓的最小直径。

解：

因

即螺栓的最小直径为8.16mm

4．（10分）根据工作条件，决定在某传动轴上安装一对角接触球轴承，如图所示，轴承型号为7208，已知轴承的径向载荷分别为Fr1=2200N，Fr2=2000N，作用在轴上的轴向的外载荷FA＝1000N，判别系数e＝0.7，FS＝0.7Fr，试画出内部轴向力FS1、FS2的方向，并计算轴承的当量动载荷P1、P2。

（注：

当时，X=0.41,Y=0.87；当时，X=1,Y=0）

解：

（1）先计算轴承1、2的轴向力FS1、FS2：

两个7208型轴承的内部轴向力为S1=0.7Fr1=0.7*2200=1540N

S2=0.7Fr2=0.7*2000=1400N

因S1+FA=1540+1000=2540N>S2

所以FS2=S1+FA=1540+1000=2540NFS1=S1=1540N方向如图所示

（2）计算轴承1、2的当量动载荷：

7208型轴承e=0.7，而FS1/Fr1=e=0.7FS2/Fr2=1.17>0.7

所以X1=1、Y1=0；X2=0.41、Y2=0.87。

故径向当量动载荷为

P1=1*2200+0*1540=2200N

P2=0.410*2000+0.87*2540=820+2209.8=3029.8N

（四）课程设计题（30分）

设计结果如下：

1：

装配图：

齿轮轴零件图

2.设计计算说明书

一、拟定传动方案

由已知条件计算驱动滚筒的转速nω,即

r/min

一般选用同步转速为1000r/min或1500r/min的电动机作为原动机，因此传动装置传动比约为10或15。

根据总传动比数值，初步拟定出以二级传动为主的多种传动方案。

2.选择电动机

1）电动机类型和结构型式

按工作要求和工作条件，选用一般用途的Y（IP44）系列三相异步电动机。

它为卧式封闭结构。

2）电动机容量

（1）滚筒输出功率Pw

（2）电动机输出功率P

4）电动机的技术数据和外形、安装尺寸

由表20-1，20-2查出Y112M-6型电动机的主要技术数据和外形、安装尺寸，并列表记录备用（略）。

3.计算传动装置传动比和分配各级传动比

1）传动装置传动比

2）分配各级传动比

取V带传动的传动比i1=2.5，则单级圆柱齿轮减速器传动比为

所得i2值符合一般圆柱齿轮传动和单级圆柱齿轮减速器传动比的常用范围。

4.计算传动装置的运动和动力参数

1）各轴转速

电动机轴为0轴，减速器高速轴为I轴，低速轴为Ⅱ轴，各轴转速为

n0=nm=940r/min

nI=n0/i1=940/2.5≈376

nII=nI/i2=376/3.94≈95.5r/min

二、V带选择

1．选择V带的型号

根据任务书说明，每天工作8小时，载荷平稳，由《精密机械设计》的表7-5查得KA=1.0。

则

Pd=PI·KA=1.0×2.2=2.2kW

根据Pd=2.2和n1=940r/min,由《机械设计基础课程设计》图7-17确定选取A型普通V带。

2．确定带轮直径D1，D2。

由图7-17可知，A型V带推荐小带轮直径D1=125～140mm。

考虑到带速不宜过低，否则带的根数将要增多，对传动不利。

因此确定小带轮直径D1=125mm。

大带轮直径，由公式D2=iD1（1-ε）（其中ε取0.02）

由查《机械设计基础课程设计》表9-1，取D2=315mm。

3．检验带速v

v=1.6m/s<25m/s

4．确定带的基准长度

根据公式7—29：

0.7（D1+D2）

初定中心距500mm

依据式（7-12）计算带的近似长度L

=1708.9mm

由表7-3选取Ld=1800mm，KL=1.01

5．确定实际中心距a

=545.6mm

6．验算小带包角α1

=1600

7．计算V带的根数z。

由表7-8查得P0≈1.40，由表7-9查得Ka=0.95，由表7-10查得△P0=0.11，则V带的根数

=1.52根

取z=2

三．高速级齿轮传动设计

1）选择材料、精度及参数

小齿轮：

45钢，调质，HB1=240

大齿轮：

45钢，正火，HB2=190

模数：

m=2

齿数：

z1=24

z2=96

齿数比：

u=z2/z1=96/24=4

精度等级：

选8级（GB10095-88）

齿宽系数Ψd:

Ψd=0.83（推荐取值：

0.8~1.4）

齿轮直径：

d1=mz1=48mm

d2=mz2=192mm

压力角：

a=200

齿顶高：

ha=m=2mm

齿根高：

hf=1.25m≈2.5mm

全齿高：

h=（ha+hf）=4.5mm

中心距：

a=m（z1+z2）/2=120mm

小齿轮宽：

b1=Ψd·d1=0.83×48=39.84mm

大齿轮宽：

根据《机械设计基础课程设计》P24,为保证全齿宽接触，通常使小齿轮较大齿轮宽，因此得：

b2=40mm

1．计算齿轮上的作用力

设高速轴为1，低速轴为2

圆周力：

Ft1=2T1/d=2200N

Ft2=2T/d=2058.3N

径向力：

Fr1=F1t·tana=800.7N

Fr2=F2t·tana=749.2N