机械设计基础作业答案-2018

F=3n－2pL－pH=3×7－2×9－1=2解答：n=7pL=9pH=1局部自由度复合铰链图1-24筛料机机构F=3n－2pL－pH=3×3－2×4=1图1-23解答：n=3pL=4pH=0虚约束解答：n=3pL=3pH=1F=3n－2pL－pH=3×3－2×3－1=2局部自由度虚约束解答：n=4pL=5pH=1自由度：F=3n－2pL－pH=3×4－2×5－1=1局部自由度解答：n=5pL=7pH=0虚约束复合铰链F=3n－2pL－pH=3×5－2×7=1题2-6试判别图2-40a所示机构为何种机构？设构件1为原动件，试确定该机构从动件的摆角ψ和机构的最小传动角γmin如果分别以构件1、2和3为机架，它们又分别为什么机构（各杆长度见图2-40所示，单位为mm）？CABD15303525解答：1.机构类型——曲柄摇杆机构因为：lmin+lmxa=15+35=5030+25=55且连架杆为最短杆，所以为曲柄摇杆机构。2.选长度比例μl=0.625画机构运动简图，确定1构件为从动件的摆角ψ和机构的最小传动角γmin的图示位置AD25B1C1C23530ψ从动件的摆角ψ:Ψ=∠C1DC2=∠ADC2-∠ADC1954737872174953525215303525352523015352522222222222222...arccosbarccoscdabcdarccoscdbacdarccosmax30）361596430353021525353022222221.).arccos()(arccosbc)ad(cbarccosγmin=min（γ1、γ2）=15.36°AD25CB’15B3035C’δγ15227525035302152535302222222.).arccos()(arccosbc)ad(cbarccos机构的最小传动角γminγmin发生在：曲柄与机架拉直和重共线处，即：AB′、AB″因δ90°，所以γ2=δ=75.522°分别以构件1、2和3为机架时机构机构类型：以构件1为机架时——机架为最短杆，为双曲柄机构以构件2为机架时——最短杆为连架杆，机构为曲柄摇杆机构以构件3为机架时——最短杆为连杆，机构为双摇杆机构。CABD153035252-8图2-42所示为偏置曲柄滑块机构。已知a=150mm，b=400mm，e=50mm，试求滑块行程H、机构的行程速比系数K和最小传动角γmin。B1C1B2C2BACHe1.选长度比例尺画偏置曲柄滑块机构运动简图mmmm10l解答：2.画出滑块左右极限位置,求滑块的行程H：mm83029524472547501504005015040022222222...eabeabHB1C1B2C2BACHe3.求偏置曲柄滑块机构的行程速比系数K1)求机构的极位夹角θ180180K356993860150400150400283021504001504002222222..arccos.arccosababHababarccos0731356180356180180180...K2)求行程速比系数K:4.求偏置曲柄滑块机构的最小传动角γmin曲柄为主动件时，最小传动角min发生在曲柄AB与滑块导路垂直且曲柄和铰链A位于导路同侧的位置，B'C'γminB1C1B2C2BACHeBACB'C'γminD60309040050150909090arcsinbeaarcsinDCBmin最小传动角min的大小:最小传动角min发生的位置:2．求小齿轮的齿数z1习题5-6：一对外啮合标准直齿圆柱齿轮的小齿轮1已丢失，仅存大齿轮，需要重配小齿轮。现测得箱体的中心距a=104.95mm，大齿轮齿顶圆直径da2=129.5mm，齿数Z2=50。求小齿轮的主要尺寸。∵ｄa2=Z2ｍ+2ｈ*aｍ解：1.求小齿轮的模数ｍ该齿轮的模数的标准值应为m=2.5mm，差值是因齿顶圆直径测量误差引起的。∵2121zzma∴96.33505.295.1042221zmaz该齿轮的齿数应为整数，z1=34，计算值不是整数，因中心距测量误差引起的。mm49.212505.1292*22mmhzdmaa∴3.计算小齿轮的主要尺寸分度圆直径：d1=mz1=2.5×34=85mm齿顶圆直径:da1=m(z1+2ｈ*a)=2.5×(34+2)=90mm齿根圆直径:df1=m(z1-2ｈ*a–2c*)=2.5×(34-2-2×0.25)=78.75mm习题5-6齿轮几何尺寸计算（直圆柱齿）习题5-8齿轮传动的主要失效形式?设计准则?一．齿轮传动的失效形式1．轮齿折断——有过载折断（短时突然过载引起）、疲劳折断（循环弯应力作用引起）两种情况。轮齿轮体断齿原因——齿根弯曲应力过大，即：σF＞σFP（许用弯曲应力），齿根有应力集中。Fn2．齿面点蚀——齿面金属脱落而形成麻点状小坑，称为齿面疲劳点蚀。疲劳点蚀原因——循环变化的接触应力бH过大，即：σH＞σHP（许用接触应力）3．齿面磨损——轮齿接触表面上材料因摩擦而发生损耗的现象。其后果，使轮齿磨薄导致轮齿断裂。4．齿面胶合——是一种严重的粘着磨损现象。5．齿面塑性变形——轮齿材料因屈服产生塑性流动而形成齿面的塑性变形。其后果，使齿面失去正确的齿形，在齿面节线处产生凸棱。二.齿轮传动的计算准则•1.闭式齿轮传动•软齿面齿轮（≤350HBS）（一对或一个齿轮轮齿为软齿面）•主要失效形式：齿面点蚀，其次是轮齿折断•设计：齿面接触疲劳强度校核：轮齿弯曲疲劳强度•硬齿面齿轮（≥350HBS）（一对齿轮轮齿均为硬齿面）•主要失效形式：轮齿折断，其次是齿面点蚀•设计：轮齿弯曲疲劳强度校核：齿面接触疲劳强度•2.开式齿轮传动•主要失效形式：齿面磨损和轮齿折断•设计：轮齿弯曲疲劳强度,适当降低许用应力考虑磨损的影响5-11试画出如图5-56所示的减速器各轮圆周力、径向力及轴向力的方向（Ft、Fr、Fa）。ⅢⅠⅡ123415-11试画出如图5-56所示的减速器各轮圆周力、径向力及轴向力的方向（Ft、Fr、Fa）。输入ⅢⅠⅡnⅡnⅠnⅢ12341nⅠ输入ⅢⅠⅡnⅡnⅢ5-11试画出如图所示的减速器各轮圆周力径向力及轴向力的方向（Ft、Fr、Fa）Fa4Fr4Ft4Ft3Fr3Fa3Ft2Fr2Fa2Fa1Ft1Fr15-12图5-57为两级齿轮传动,若要求轴Ⅱ上两齿轮产生的轴向力Fa2和Fa3相互抵消，设第一对齿轮的螺旋角为β1=20°,试确定第二对齿轮螺旋角β2=？第二对齿轮的螺旋方向应如何？ⅢⅠⅡmn=10Z1=12mn=14Z3=12Z2=30Z4=45ⅢⅠⅡnⅠnⅡnⅢ输入Fa1Ft1Fr1Ft2Fr2Fa2Ft3Fr3Fa3Fa4Fr4Ft4Fa2=Ft2tanβ1Ft2=2000T2/d2d2=mn2z2/cosβ1Fa3=Ft3tanβ2=2000T3sinβ2/mn3z3Fa2=-Fa3，T2=-T3，β1=20°sinβ2=mn3z3sinβ1/mn2z2β2=11°=2000T2sinβ1/mn2z2mn2=10Z2=30mn3=14Z3=12=14×12sin20°/10×30图示蜗杆传动中，已知:蜗杆为左旋，转向如图示.试决定：1．蜗轮轮齿螺旋线方向;2．蜗轮转向ｎ23．蜗杆、蜗轮啮合点处各力(Ft、Fr、Fa)的方向.n1习题6-1因蜗杆是左旋，故蜗轮为左旋1.根据蜗杆传动正确啮合条件γ=β，确定未注明的蜗轮的螺旋线方向3.根据螺旋副的运动规律，确定未注明的蜗杆（或蜗轮）的转向。2.蜗杆、蜗轮啮合点处作用力的方向:因蜗杆为主动件，圆周力Ft1与其转向相反；径向力Fr1指向轮心O1；轴向力Fa1可用左手定则判定蜗轮所受各力根据蜗杆、蜗轮各力之间的关系来确定。n2n2n1Fa2Fr2Ft2Fr1Ft1Fa1Fr1Fr2Ft2Ft1Fa1Fa2n1习题6-2习题6-3mmmtx2121tx1=2蜗杆传动的正确啮合条件i==n2z1n1z2d1d2≠∵d1=qm≠Z1m导程角330的蜗杆具有自锁性习题6-77-9在图7-25所示的轮系中，已知各轮齿数为：Z1＝20，Z2＝40，Z2′＝20，Z3＝30，Z3′＝20，Z4＝32，Z5=40，求传动比i151.判定轮系类型——空间定轴轮系.2．分析轮系的传动关系：1→2=2′→3=3′→4→53.计算传动比i15：6202020403040432154325115zzzzzzzznnin1与n5转向相同7-10在图7-26所示的轮系中，已知各轮齿数为：Z1＝Z2＝Z3′＝Z4=20，又齿轮1、3、3′与5同轴线,求传动比i15。1.判定轮系类型——平面定轴轮系.2．分析轮系的传动关系：1→2→3=3′→4→53.计算传动比i15：920206060432154325115zzzzzzzznnin1与n5转向相同r1+r2=r3-r2z3=z1+2z2=20+2×20=60r3′+r4=r5-r4z5=z3′+2z4=20+2×20=607-11在图7-27所示的周转轮系中，已知各轮齿数为：Z1＝62，Z2＝20，Z2′＝24，Z3＝18，若已知n3=200r/min，n1=50r/min，方向如图示。求nH的大小和方向。246218202005021323113zzzznnnnnniHHHHH判定轮系类型——nH=79.22r/minnH与n1转向相同周转轮系.（题12-13）指出图示结构设计的错误，并绘出正确的结构图。错误分析图正确结构图滚动轴承轴蜗轮套筒1231——缺少键联接，齿轮未周向固定；错误原因：2——轴头配合长度等于齿轮轮毂宽度，齿轮固定不可靠；3——轴端无倒角，轴承不便安装。正确结构图错误分析图b）1——连轴齿轮两端无倒角轮廓线；齿轮连轴齿轮1223错误原因：2——齿轮左右两端均未轴向固定；3——缺少键联接，齿轮未周向固定。存在问题：1）轴右端的带轮不能通过套筒用端盖轴向定位，转动零件与固定零件不能接触。2）轴与右端盖之间不能接触，应有间隙，并有密封措施。3）齿轮两侧都是轴环，无法安装到位。(1）(2）(3）(4）(5）(7）(6）（题12-14）指出图示结构设计的错误，并绘出正确的结构图。4）齿轮上的键槽没打通，且深度不够。这样的结构，键槽无法加工，也无法装配。5）右轴承的右侧轴上应有工艺轴肩，轴承装拆路线长（精加工面长），装拆困难。6）因轴肩过高，两个轴承拆卸困难。7）轴上有两个键，两个键槽不在同一母线上。6130532207E公差等级为0级加强型轴承内径d=35mm尺寸系列：宽度系列2，直径系列2，圆锥滚子轴承解答：轴承内径d=25mm尺寸系列：宽度系列1，直径系列8，深沟球轴承公差等级为0级习题14-2试说明轴承代号61305、32207E的含义。习题14-7在图示轴上安装有一对7209C角接触球轴承。已知FR1＝8000N，FR2＝5000N。外加轴向力Fa＝2000N，载荷有轻微冲击。计算两轴承的轴向力。FR1FR2FaFS1＝0.5FR1=0.5×8000=4000NFS2=0.5FR2=0.5×5000=2500N1）求两轴承在径向载荷作用下产生的内部轴向力2）求两轴承的轴向力FA1FA2FA1=FS2＋Fa＝2500＋2000＝4500N（压紧端）所以，FA2＝FS2＝2500N（放松端）因为：SF2＋Fa＝2500＋2000＝4500N＞Fs1＝4000NFS2FS1习题14-6在图示轴上安装有一对70000AC角接触球轴承