机械设计基础.doc

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1、|答题：1、 此机构运动简图中无复合铰链、1 局部自由度、1 个虚约束。此机构中有 6 个自由杆件，8 个低副，1个高副。自由度 F=3n-2PL-Ph=3*6-2*8-1=12、此机构中编号 19，活动构件数 n=9，滚子与杆 3 联接有局部自由度，滚子不计入活动构件数，.B、C、D、G、H、I、6 个回转副(低副)，复合铰链 J，2 个回转副(低副)，A、K，各有 1 个回转副+1 个移动副，此两处共 4 个低副，低副总数 PL =6+2+4 =12，.两齿轮齿合处 E，有 1 个高副，滚子与凸轮联接处 F，有 1 个高副，高副总数 PH =1+1=2. 自由度 F =3n -2PL -P

2、H =3*9-2*12-2=13、此机构有 6 个自由杆件，在 C 点有 1 个复合铰链，有 1 个虚约束、9 个低副，没有高副。自由度 F=3n-2PL=3*5-2*7=1|答题：1、不具有急回特性，其极位夹角为零，即曲柄和连杆重合的两个位置的夹角为 02、(1) 有急回特性，因为 AB 可以等速圆周运动，C 块做正、反行程的往复运动，且极位夹角不为 0。（2）当 C 块向右运动时，AB 杆应做等速顺时针圆周运动，C 块加速运动；压力角趋向0，有效分力处于加大过程，驱动力与曲柄转向相反。所以，曲柄的转向错误。3、 （1）AB 杆是最短杆，即 Lab+Lbc(50mm)Lad(30mm)+Lc

3、d（35mm），Lab 最大值为15mm.（2）AD 杆是最短杆，以 AB 杆做最长杆，即 Lab+Lad(30mm)Lbc(50mm)+Lcd（35mm），Lab 最大值为 55mm.(3)满足杆长和条件下的双摇杆机构，机架应为最短杆的对边杆，显然与题设要求不符，故只能考虑不满足杆长和条件下的双摇杆机构，此时应满足条件：Lab30mm 且 Lab+4530+35 即 20mmLab30mm|作业三答：1、摆动导杆机构以导杆为输出件时存在急回特性，因为其极位夹角 = ， 为导杆的摆角。2、对于曲柄摇杆机构，当曲柄与机架出现在同一条直线上时，会出现两次最小传动角。3、（1）摆动机构有曲柄的条件:

4、Lab 为最短杆，且 Lab+eLac Lac40+10Lac 最小值为 50mm.（2）当 e=0 时，此机构成为曲柄摆动导杆机构，必有 LacLab=40mm,Lac 最大值为 40mm.(3)对于 e=0 时的摆动导杆机构，传动角=90、压力角=0均为一个常数。对于 e0 时的摆动导杆机构，其导杆上任何点的速度方向不垂直于导杆，且随曲柄的转动而变化，而滑块作用于导杆的力总是垂直于导杆，故压力角不为零，而 0传动角90且是变化的。从传力效果看，e=0 方案较好。|第四次作业：1、什么是齿轮的分度圆？它的直径如何计算？2、标准齿轮有何特点？3、已知一对渐开线外啮合直齿圆柱标准齿轮的模数 m=

5、5mm，压力角=20,中心矩 a=350mm，角速比 i12=9/5。试求两齿轮的齿数、分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、基圆直径。（教材 P113 题 4-7）答 1、分度圆是齿轮上一个认为约定的用于计算的基准圆，通常，分度圆是齿轮上具有标准模数和标准压力角的圆。其直径等于模数乘以齿数，即 d=mz2、标准齿轮的特点如下： 1）、分度圆上的齿厚与齿间距相等，均等于周节的一半，即 S=W=t/2。2）、两个标准齿轮传动时，其中心距 A0 等于两个齿轮分度圆半径之和。3）、齿轮啮合传动时节圆与分度圆重合，节圆半径等于分度圆半径。4）、两个标准齿轮啮合传动时的啮合角与分度圆的压力角相等。第五次作

6、业：1、直齿轮的正确啮合条件是什么？斜齿轮的正确啮合条件是什么？2、齿轮连续传动的条件是什么？|3、一对渐开线外啮合圆柱齿轮,已知 z1=21, z2=22, m=2mm，中心距为 44mm，若不采用变位齿轮，而用标准斜齿圆柱齿轮凑中心距，求斜齿圆柱齿轮的螺旋角 应为多少? 1、（1）两轮的模数和压力角必须分别相等。（2）两外啮合斜齿轮的螺旋角应大小相等、方向相反，若其中一轮为右旋齿轮，则另一齿轮应为左旋齿轮。2、当两齿轮开始啮合时，主动论的根部齿廓与从动轮的齿顶相接触，齿轮传动中，为了避免冲击、振动有及减少噪声，要求它们保持连续定角速比传动。M1cosa=M2cosa3、解 a=Mn/2co

7、s(Z1+Z2)=44mm=12.24斜齿圆柱齿轮的螺旋角应为 12.24作业六1、变位齿轮是通过改变标准刀具对齿轮毛坯的径向位置或改变标准刀具的齿槽宽切制出的齿形为非标准渐开线齿形的齿轮。 径向变位齿轮与标准齿轮相比，其模数、齿数、分度圆和基圆均无变化；但是正变位时分度圆齿厚增大，齿根圆和齿顶圆也相应增大；负变位时分度圆齿厚减小，齿根圆和齿顶圆也相应地减小。2、直齿圆柱齿轮啮合时，齿面的接触线均平行于齿轮的轴线。因此轮齿是沿整个齿宽同时进入啮合、同时脱离啮合的，载荷沿齿宽突然加上及卸下因此直齿圆柱齿轮传动的平稳性差，容易产生噪音和冲击，因此不适合用于高速和重载|的传动中。一对平行轴斜齿圆柱齿

8、轮啮合时，齿轮的齿阔是逐渐进入啮合、逐渐脱离啮合的，斜齿轮齿阔接触线的长度由零逐渐增加，又逐渐缩短，直至脱离接触，载荷也不是突然加上或卸下的，因此斜齿圆柱齿轮传动工作较平稳。 斜齿轮的重叠系数比直齿轮的大。由于斜齿轮的螺旋角的存在，它不仅像直齿轮一样有一个端面重叠系数，还多了一个轴面重叠系数。即斜齿轮比直齿轮在啮合时，同时参与啮合的齿数多，轮齿的承载力就被分担了，所以，斜齿轮的承载能力比直齿轮要高。七次作业：1、槽轮机构的槽数为什么应大于等于 3？2、单销外槽轮机构的运动系数为什么总是小于 0.5？3、六角自动车床的六角头外槽轮机构中，已知槽轮的槽数 z=6，一个循环中槽轮的静止时间 t2 =

9、5/6s，静止时间是运动时间的 2 倍。试求：(1) 槽轮机构的运动系数；(2) 所需的圆销数 K。（教材 P183 题 6-1）1、当主动拨盘回转一周时，槽轮的运动时间 td 与主动拨盘转一周的总时间 t 之比，称为槽轮机构的运动系数，并以 k 表示，即: k td / t1/21/z由于 k 0，故槽数 z 3。2、因上式可知， k 0.5，故单销槽轮机构的槽轮的运动时间总是小于其静止时间。3、解：因为静止时间是运动时间的 2 倍则 =t2/t1=1/3; 又因为 =K(Z-2)/2Z ; Z=6故 K=1槽轮机构的运动系数为 1/3|所需要的圆销数为 1 个第八次作业：1、静应力、对称循

10、环变应力、非对称循环变应力和脉动循环变应力的循环特征 r 各等于多少？静应力 r=+1; 对称循环变应力 r=-1非对称循环变应力 r 不定脉动循环变应力 r=02、静应力下的极限应力和变应力下的极限应力是否相同？如何确定?静应力不随时间改变或变化缓慢变应力随时间作周期性或非周期性变化两者不相同。极限静应力=最大静载荷/ 承载截面积 A。计算极限变应力时，同样使用这个公式，不过载荷变成变载荷，需要知道变载荷的值，而最大变载荷的值很难确定，采用这个公式计算：极限变应力=极限静应力 K。K 是一个大于 1 的系数。3、什么是机械零件的工作能力?常用的计算准则有哪几种? （教材 P190 题 7-答

11、：(1)零件不发生失效时的安全工作限度称为工作能力；(2)强度准则；刚度准则；寿命准则；振动稳定性准则；可靠性准则。第九次作业：1、带传动的弹性滑动产生的原因是什么？2、带传动的承载能力与哪些因素有关？|3、链传动中链轮的齿数和链条的节数怎样选取？1、由于紧边拉力大于松边拉力，所以紧边变形大于松边变形。这种由于带的弹性变形量的变化而引起带在带轮表面上产生局部、微小相对滑动的现象，称为弹性滑动。原因即两轮两边的拉力差，产生带的变形量的变化造成的。2、带长、带轮直径、带速、带轮包角、摩擦系数等参数以及带的抗拉强度和疲劳强度都与带传动的承载能力有关。3、在保证链条使用所需的中心距情况下,大、小链轮齿

12、数与链条节数之间的关系是它们两两之间互为质数，也就是说它们之间只有公约数 1.关键是齿数与链节数一定要互质。这样每个链轮齿会和每节链条啮合,磨损更加均匀作业十一1、按照轴工作时受载情况的不同，直轴可分为心轴、传动轴和转轴三类。心轴 只承受弯矩不承受转矩，如铁道车辆的轮轴、自行车轮轴、滑轮轴等；传动轴 只承受转矩不承受弯矩或弯矩很小，如汽车发动机与后桥之间的传动轴；转轴 既承受弯矩又承受转矩，减速器中的轴。2、1）轴肩（或轴环）|这种方法结构简单，定位可靠，能承受较大的轴向载荷，广泛应用于轮类零件和滚动轴承的轴向定位。缺点是轴径变化处会产生应力集中。设计时应注意：为保证定位准确，轴的过渡圆角半径

13、 r 应小于相配零件毂孔倒角 C 或圆角 R；定位轴肩或轴环的高度 h 应大于 C 或 R，通常取 h =（23 ）C或（23）R ；滚动轴承的定位轴肩高度应根据轴承标准查取相关的安装尺寸。轴环宽度 b 1.4 h。2）套筒套筒常用于相邻的两个零件之间，起定位和固定作用。但由于套筒与轴的配合较松，故不宜用于转速很高的轴。图中套筒对齿轮起固定作用，而对轴承起定位作用。此时，为保证固定牢靠，与齿轮轮毂相配的轴段长度 l 应略小于轮毂宽度 B，即 Bl23 mm。3）紧定螺钉其结构简单，但受力较小，不适于高速场合，兼作周向固定。4）圆螺母和弹性挡圈圆螺母常与止动垫圈（带翅垫片）联合使用，可承受较大的轴向力，固定可靠，但轴上需切制螺纹和退刀槽，削弱了轴的强度，因此常用于应力不大的轴端。弹性挡圈结构简单，但轴上切槽会引起应力集中，一般用于轴向力不大的零件的轴向固定。5）轴端挡圈和圆锥面用螺钉将挡圈固定在轴的端面，常与轴肩或锥面配合，固定轴端零件。这种方法固定可靠，能承受较大的轴向力。圆锥面使轴上零件装拆方便，宜用于高速、冲击载荷及对中性要求高的场合。作业十|1、齿轮传动失效的形式有：1）齿轮折断2）齿面疲劳点蚀3）齿面胶合4）齿面磨损5）齿面塑性变形2/齿形系数取决于轮齿的齿轮的压力角、齿数和变位系数。因为齿形系数与齿数成反比，所以大齿轮比小齿轮的齿形系数低。作业十二