机械制造装备设计习题解答

习题解答第二章传动系统设计2.4拟订转速图时,何谓”前密后疏”、“前多后少”、“前缓后急”的原则。答：“前密后疏”是针对传动系统变化范围的大小情况而提出的设计原则，即设计时应使前面的升、降变速范围小（密），后面的逐步增大（疏）。原理：在处于同一高速转动情况下时，升降变速范围增大，低转速传动件尺寸增大，高转速件的噪声增大。答：“前多后少”是针对传动副所提出对传动系统的设计原则，即设计时将传动副多的传动组安排在前、传动副少的传动组安排在后。原理：根据传动件传递的功率一定时，其转速高所传递的扭拒小，传动件尺寸可相应减少，实现节材、减轻重量的目的。习题解答答：“前缓后急”是针对传动系统变化速度的快慢情况而提出的设计原则，即设计时应使前面的升降变速变化慢（缓），后面的变化逐步加快（急）。原因同前。2.5拟订转速图的五项原则是什么？1、每一变速组内的传动副数目一般取2～3个。2、传动顺序采用“前多后少”的原则。3、扩大顺序与传动顺序一致，即采用“前密后疏”原则。4、各变速组变速范围不超过最大变速范围，即umin≥1/4，umax≤2～2.55、合理分配传动比，使中间轴有较高的转速。习题解答2.9已知某卧式车床的nmax=1600r/min,nmin=31.5r/min,φ=1.26,n电=1440r/min，试拟订转速图；确定齿轮齿数、带轮直径，验算转速误差，画出传动系统图。解：1、拟订转速图：1minmaxznnnR18lglg1nRz根据得（2）根据nmax、nmin和Z值从机床专业标准中查到各级转速值分别为：31.5、40、50、63、80、100、125、160、200、250、315、400、500、630、800、1000、1250、1600。（1）计算主轴总变速级数：习题解答（3）选择结构式：18=30×31×22（4）分配各变速组的最小传动比，画出转速图A1440315125E31.51600取主轴最小降速传动比为1/4，由1.266=4得D点.D630CB根据“前缓后急”原则，再依次确定出C、B点，拟出转速图。习题解答2、确定齿轮齿数：21:58.11:26.111:1:1::32321aaa根据得Zmin=72，查基本组各齿轮齿数：32/40，28/44，24/4816.31:58.11:26.11:1:::52321bbb根据得Zmin=91，查基本组各齿轮齿数：51/40，35/56，22/6998.31:21::6321cc根据得Zmin=110，查基本组各齿轮齿数：73/37，23/87习题解答3、确定带轮直径：（1）选择三角带型号：根据电机转速（1440r/min)和额定功率(按3.5kW计）查相关资料可知，其三角带型号应选择B型（三角带按断面尺寸可分为O、A、B、C、D、E、F共七种型号）。（2）确定带轮的最小直径Dmin：根据三角带型号B查表得：Dmin=140mm，即小带轮直径≥Dmin。（3）计算大带轮直径D大：D大=D小×1/u×（1-ε）=140×2.5×(1-0.02)=340(mm)习题解答4、验算转速误差：主轴转速在使用上并不要求十分准确，转速稍高或稍低并无太大影响。但标牌上标准数列的数值一般也不允许与实际转速相差太大，因此，需要进行转速误差的验算验算时，将所确定的齿轮齿数所得实际转速值与传动设计时的计算转速值进行比较，若两值的最大误差值不超过±10（u-1）%即可。故有：)%110unnnn（计算计算实际时为合理。否则，需要根据误差的正负以及引起误差的主要环节重新调整齿轮齿数。习题解答5、画出传动系统图：Φ340Φ140322428404844355122694056732337871440r/min习题解答2.11设计Z=12级转速的主传动系统，采用双速电动机，若公比φ=1.41时，能否采用φ电=2的双速交流异步电动机？它的基本组的传动副是多少？为什么？解：1、根据φ=1.41为φ电=2的公比可知，在设计Z=12级转速的主传动系统时，可采用该双速交流异步电动机。2、其基本组的传动副为2，因为在该传动系统中，首先通过所采用的双速交流异步电动机进行了第一次变速的扩大。其结构式为：Z=p1q0r2=21×20×32习题解答φ电=2φ=1.41Z=12注：在结构式Z=p1q0r2=21×20×32中。基本组的传动副只能为2，否则就不能满足使主轴各转速间相差一个φ倍的要求。习题解答答：1、作为变速系统传动件动力计算时所采用的速度，即传动件的计算转速。该速度为该轴上能传递全部功率的最低转速。2.18什么是传动件的计算转速？确定计算转速有何意义？答：2、确定计算转速的意义在于减小变速系统中各传动件的尺寸，降低功率的无谓消耗，使传动系统中传动件的尺寸设计更为经济和合理。习题解答6.1为什么要规定铸件的最小壁厚？壁厚过大有什么缺点？壁厚不均匀又有什么缺点？第六章结构工艺性答：1、铸件壁厚如果过小，将使铸造时金属液流动的阻力增大、金属难以充满行腔，从而使铸件的形状和尺寸的铸造质量下降。答：2、铸件壁厚如果过大，则金属液的冷却速度变小，铸件芯部容易得到粗大的晶粒，从而降低铸造合金的力学性能，使铸件的力学性能下降。习题解答答：3、当铸件的壁厚不均匀时，将导致铸造时冷却速度不均匀，从而使铸件铸造过程中产生热节，形成缩孔、缩松、晶粒粗大等缺陷，铸造出来后的铸件产生较大的残余应力等，使铸件的物理机械性能方面的质量下降。6.5什么是零件结构工艺性？试分析图中所示设计的结构工艺有哪些不足，应如何改进？零件在设计时，所设计的零件在满足使用要求的前提下，其制造的可行性和经济性被称为结构工艺性。图6.5中所示零件在结构工艺性上的不足之处可参见表6.4。习题解答13.4采用“一面两销”定位时，为什么其中一个应为“削边销”？怎样确定削边销的安装方向、双销直径尺寸和公差？第十三章工件的定位答：1、当工件采用“一面两孔”的组合表面定位时，相应的在夹具上应采用“一面两销”的定位元件。如图所示为一长方体工件在一面两销上定位的情况。由于所采用的销为短销，故，此处工件的底面1为第一定位基准，工件上的内孔O1、O2分别为第二和第三定位基准。习题解答第1定位面限制了工件的三个自由度：第2定位短圆柱销1限制了工件的两个自由度：的自由度被重复限制。故：若孔O2仍然采用短圆柱销定位，则限制的自由度为：Zyx由于工件孔心距的误差和两定位销中心距的误差，可能导致两定位销无法同时进入工件孔内。为此，两定位销之一必须在定位干涉方向（X向）上削边，做成菱形销才可使工件都能装入两定位销中。习题解答答：2、削边的方向为发生定位干涉的方向。具体为在两定位销轴心连线的垂直方向上。答：3、双销的直径尺寸和公差为：（1）圆柱销的直径尺寸和公差为：圆柱销与定位孔采用基孔制配合，其配合精度通常采用H7/g6或H7/f6（2）削边销的直径尺寸、宽度和公差：可根据孔D2的直径查表得到宽度尺寸后，计算出销与孔的配合间歇和削边销直径。习题解答13.8如图所示阶梯形工件，B和C面已加工合格。今采用如图所示两种定位方案加工A面，要求保证A对B面的平行度为。已知L=100mm，B面与C面之间的高度h=15+0.5mm。试分析这两种定位方案的定位误差，并比较它们的优劣。02解：定位方案1以B面为定位基面加工A面，由于定位基准与工序基准重合，且B面已经加工过，而为保证A面加工时稳定可靠所采用的C面只是辅助定位基面，故既无基准不重合误差又无基准位移误差。定位方案2以B面和C面为定位基面加工A面时，无基准不重合误差，但由于B面与C面的加工尺寸存在着加工误差，将产生基准位移误差。习题解答定位方案2的基准位移误差为：L=100mmH=15+0.5mmatga=0.5/100=0.005a≈18’根据计算结果可以发现，方案2由于其产生的基准位移误差超过了设计要求的公差。因此，方案2不如方案1好。习题解答(2)第二定位基准面B的定位误差：13.9如图所示为镗削Φ30H7孔的定位，试计算定位误差。解：1、定位误差的分析:(1)第一定位基准面A的定位误差:工件上第一定位面A为平面且已经过加工，因此,以该面定位时无基准位移误差;根据孔Φ30H7在高度方向的设计基准为中间台阶面,而定位基准面为底面A,故存在基准不重合误差。即Δd(A)=Δjb(A)第二定位基准面B仍为平面且同样已加工,加之定位面B与设计基准B面重合,故就B面定位本身而言，既无基准位移误差也无基准不重合误差。即Δd(B)=0习题解答根据前述可知，基准不重合误差值的大小为定位基准与工序基准之间所联系尺寸的公差值。（1）建立尺寸链：A0=32±0.05A1=30+0.01A2=100±0.02A3定位平面B相对定位平面A而言，因有B面相对与A面的角度偏差±Δα（不垂直度0.03），因此，该角度偏差±Δα将造成B面的基准位移误差Δjy（BA）=0.03mm。(3)第一、二定位基准面的定位误差：2、A定位误差的计算:（2）根据尺寸链计算：A3=102+0.02-0.03（3）基准不重合误差：A4=70+0.02-0.03，故Δjb（A）=0.05A4=70+0.02-0.03习题解答13.10如图13.10所示要求，试作镗削Φ20+0.023mm孔的定位方案设计。解：1、孔Φ20+0.023的工序基准分析:由图可知，要求被加工孔轴线与基准面A保证距离15±0.05mm及平行度0.015。因此，本工序工序基准为A面。根据被加工为两个Φ20+0.023，所以，需要确定工件的6个自由度。2、加工孔Φ20+0.023的定位方案分析:根据本工序的工序基准为A面，故选择A面为第一定位基准，采用基准重合原则以更好的保证被加工孔与A面的平行度要求；第二定位基准选择Φ10H7孔，限制两个移动自由度；第三定位基准选择与被加工孔对应面的圆弧曲线（尽量远离Φ10H7孔轴线），以限制工件的最后一个转动自由度。