郑州大学机械设计基础第三版课后作业答案.docx

1、郑州大学机械设计基础第三版课后作业答案 1-3 平面机构具有确定的运动条件是什么 答：必须使原动件数目等于机构的自由度数。 1-5 试确定下列平面机构的自由度（图中绘有箭头的活动构件为原动件）：a)推土机的推土机构；d)渣口堵塞机构；f)筛料机机构。 解：a)推土机的推土机构 活动构件数n5，低副PL7（6个转动副，一个移动副）高副PH0。 F35270 1 等于原动件数 有确定运动 。 d) 渣口堵塞机构 由分析可知与杆1相连的滚子2，属于局部自由度计算机构自由度时应排除。则 n6 PL8（7个转动副，1个移动副） PH1 F362811 等于原动件数 f) 筛选机的筛料机构由图：杆1和杆2

2、焊在一起属于一体，与杆3相连的滚子4绕其中心的转动是一个局部自由度 n6 PL8（6个转动副，2个移动副） PH1F362811 等于原动件数3-5.已知一曲柄滑块机构的滑块行程H=60mm,偏距e=20mm,行程速比系数K=,试确定曲柄和连杆的长度 l2和l3。（规定用作图法求之） 解：(1) 由行程速比系数K，求出极位夹角。180(K1)(K+1) 1801) 1)30选比例尺u1:2，作图，可得：(2) 连接C1和C2，并作C1M垂直于C1C2,C1C2H;(3) 作C1C2N9060，C2N与C1M相交于P点, 由图可见, C1PC230;4)作三角形PC1C2的外接圆O,则曲柄的固定

3、铰链中心A必在该圆上。(5)作与C1C2线相距为e的平行线，与外接圆O交于的点即为A点，连接 AC1、AC2，则C1AC2。(6)因极限位置处曲柄与连杆共线，故AC1l3l2, AC2= l3l2，所以曲柄长度l2=(AC2AC1) 2; 由比例尺量得：AC128mm,AC282mm, 所以 l2(8228) 227mm。(7)以A为圆心和l2为半径作圆，交C1A延线于B1，交C2A于B2，即得B1C1l3,由比例尺量得： l3B1C156mm。综上可知：曲柄长度l2为27mm，连杆长度l3为56mm。3-6已知一导杆机构的固定件长度l11000，行程速比系数K，确定曲柄长度l2及导杆摆角。（

4、解析法求解）解：导杆机构的极位夹角 180（K-1）(K1) 180（）1) = 36所以 由图可得，导杆摆角36所以 曲柄长度 l1 l1 Sin(2) 1000Sin18309 3-7已知一曲柄摇杆机构，摇杆与机架之间的夹角分别为145，290，固定件长度为l1300，摇杆长度为l4200，确定曲柄和连杆的长度l2，l3。（解析法求解）解：由图中的两个极限位置可得： AC1 l3l2 AC2l3l2所以 l3(AC1AC2)2 l2(AC2AC1)2所以只需求出AC1、AC2的长度。在三角形AC1D中，由余弦定理AC1(l12l422l1l4Cos)12 (300220022300200C

5、os45)12 212在三角形AC2D中，ADC2290，所以 AC2(l12l42)12(30022002)12360所以 l3(AC1AC2)2(212360)2286 l2(AC2AC1)2(360212)2745-4. 图5-27所示，一螺旋起重器 ，其额定起重量 FQ50KN,螺旋副采用单线标准梯形螺纹Tr609（公称直径d60，中径d2，螺距P9,牙型角 30)，螺旋副中的摩擦系数f，若忽略不计支承载荷的托杯与螺杆上部间的滚动摩擦阻力，试求：1)当操作者作用于手柄上的力为150N时,举起额定载荷时力作用点至螺杆轴线的距离 ; 2)当力臂l不变时,下降额定载荷所需的力. (2)即当力

6、臂仍为1440 时,下降额定载荷所需的力为51N5-5 螺旋副的效率与那些参数有关为什么多线螺纹多用于传动,普通三角螺纹主要用于联接,而梯形、矩形、锯齿形螺纹主要用于传动 答：螺旋副的效率与 （升角）， （牙型角）有关 即： 对于多线螺纹导程较大，所以较大，进而较大，所以多线螺纹多用于传动。 普通三角螺纹牙型角比其他三种都大，V较大，所以较小，并且V能够自锁，故用于联接。而梯形、矩形、锯齿形螺纹，角较小，V较小，较大，所以它们主要用于传动。 5-11 图示一螺栓连接，螺栓的个数为2，螺纹为M20，许用拉应力160Mpa，被联接件接合面间的摩擦系数f，若防滑安全系数s，试计算该联接件允许传递的静

7、载荷F。解：分析得：这是受横向载荷的紧螺栓联接，由于螺栓的预紧力：两个螺栓，两个摩擦面：n2， k2螺纹为M20，受横向载荷， 小径d1.该联接允许传递的静载荷应小于或等于。 5-13 图5-16所示压力容器的螺栓联接，已知容器内的压力p，且压力可视为不变，缸体内径 D2160，螺栓8个，沿直径为D1的圆周分布。若螺栓的性能等级为级，试确定螺栓的直径。解：由题意可知，此为受轴向载荷的紧螺栓联接，总的外载荷为因8个螺栓对称分布，故单个螺栓所受的外载荷为 因压力容器有特别的紧密性要求，所以残余预紧力FQr取，螺栓所受总拉力性能等级为的螺栓，查表5-4得s340Mpa， 假定螺栓直径d16，按表5-

8、5取s 螺栓小径由表5-2查得粗牙螺纹d16时，小径d1略大于计算小径，故原假定合适，采用M16螺栓。 某V带传动的带轮直径dd1100mm，包角1180，带与带轮的当量摩擦系数fV, 预紧力F0180N。 试求: 1) 该传动所能传递的最大有效圆周力; 2) 传递的最大转距。 解:(1)传递的最大有效圆周力(2) 传递的最大转距 试设计一由电动机驱动的某机械的链传动。已知传递的功率P3kw,小链轮转速n1720r/min,大链轮转速n2200r/min,该机械工作时载荷不平稳。解:1.选择链轮齿数z1、z2： 设V38m/s，由表6-11取小链轮齿数z121，因传动比为 大链轮齿数 z2iz

9、121762. 初步确定中心距a040P； 3. 求链节数Lp：4.确定链节距P： 根据题意，由表6-12查得KA；由表6-13得查图6-19，选用10A滚子链，其链节距P，且工作点落在链板疲劳区内，与原假设相符。5.实际中心距： aa040P40=635mm ; 6.验算链速V：7.选择润滑方式：根据V和P，由图6-20选用油浴或飞溅润滑；8.求作用在轴上的力9.求分度圆直径： 7-6 已知一对标准直齿圆柱齿轮的中心距a120mm，传动比i3 ,小齿轮齿数z120。试确定这对齿轮的模数和分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径。 解：大齿轮齿数z2iz132060 7-9 在一个中心距a155mm

10、的旧箱体内，配上一对齿数z123 ，z276, 模数 mn3 mm的斜齿圆柱齿轮,试问这对齿轮的螺旋角应是多少解：7-13 用于胶带运输机上二级减速器中的一对齿轮，其传动比i3，传动效率 ，输出转速n265r/min，输出功率P，由电动机驱动，单向运转。试确定这对齿轮的中心距及其主要尺寸。 解：（1）确定转距和载荷系数 若为减速器中一对对称布置的齿轮，且为软齿面，则K取 。（2）选择材料： 因T较大，载荷基本平稳，故小齿轮用40Cr钢，调质，HB280；大齿轮用40Cr钢，调质，HB250 。 (3) 选择齿数和齿宽系数: 初定 Z132 , Z2iZ96 , d取1; (4)确定H和F： 由

11、图7-21和图7-22查得两轮的齿面接触疲劳极限和齿根弯曲疲劳极限分别为： 则有 ：(5) 按齿面接触强度条件确定d1：(6) 确定模数和齿宽：按表7-1圆整成标准值 , 取m mm , 则 d1mZ13280mm bdd1180 80mm.(7) 验算齿根的弯曲强度: 由表7-4得:则:故两轮轮齿的弯曲强度足够 。(8) 传动中心距及其主要尺寸 ： 7-15 一对直齿锥齿轮传动, 模数 m5 mm , 齿数 z116、z248，两轮几何轴线之间的夹角=90。试计算这对齿轮传动的几何尺寸 。解： 7-17. 蜗杆传动的正确啮合条件是什么传动比是否等于蜗轮和蜗杆的节圆直径之比 答: 正确啮合条件

12、： (1) 蜗杆与蜗轮在主平面上：模数相等，压力角相等 ； (2) 蜗杆导程角等于蜗轮螺旋角,且两者旋向相同。 传动比不等于蜗轮和蜗杆的节圆直径之比 ，因为： 图示为一蜗杆传动。蜗杆1主动, 蜗杆上的转距T20 Nm , 蜗杆轴向模数m= mm , 轴向压力角20,头数 z12 ,蜗杆分度圆直径d1 mm,蜗杆2的齿数 z250 ,传动的啮合效率 。试确定：1) 蜗轮 2 的转向 ； 2) 蜗杆1和蜗轮2轮齿上的圆周力、径向力和轴向力的大小和方向。 解：(1)由题7-22图所示，蜗杆右旋由右手法则，蜗杆的轴向力Fa1向右，则可知：蜗轮2的圆周力Ft2向左，从动轮转向应与圆周力方向一致,所以蜗轮

13、逆时针转动。 (2) 8-2 图示轮系中，已知各标准圆柱齿轮的齿数为 求齿轮3的齿数及传动比i15解：此轮系为定轴轮系：观察图示，可知：轮1轴与轮3轴处 于同一直线上，故轮3的直径d32d2d1 则 z32z2z1220+2060 传动比 综上，齿轮3的齿数为60。 传动比i15约等于，且轮1与轮5转向相反。 8-8 如图所示差动轮系中，各轮的齿数为：已知n1200r/min ， n350r/min，试分 别求当n1和 n3转向相同或相反时，系杆H 转速的大小和方向。解： n1与n3转向相同时，根据 2 n1与 n3 转向相反时，设 n1转向为正， 仍根据上式，有9-7 图示为单级直齿圆柱齿轮

14、减速器的输出轴。已知轴的转速n90r/min，传递功率P3kw，齿轮分度圆直径d300mm，齿宽B80mm，轴的支承间的距离L130mm，齿轮在轴承间对称布置，轴的材料为45钢正火处理。试设计此轴。解：1.按扭矩估算轴径 考虑轴同时受扭矩和弯矩，轴上有键槽，材料为45正火钢时，取A117 。将它定为右端半联轴器处轴头直径（最细），则初步设计此轴（结构图略），从右端至左端依次使d=40mm，轴颈d045mm，轴环d155mm， 齿轮处轴头d250mm， 轴径d045mm。 2.按当量弯矩校核轴径 (1)决定作用在轴上的载荷(2)决定支点反作用力及弯矩 a)水平平面计算简图b)垂直平面计算简图c)合成弯曲力矩d)e)当量弯矩轴单向转动，看作受脉动扭矩，取应力折算系数