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机械设计基础课程练习题第一章练习题1.3、计算图示机构的自由度。题1.3图解：F=3n-2PL-PH=1 F=3n-2PL-PH=3X5-2X7-0=1F=3n-2PL-PH=3X7-2X10-0=1 F=3n-2pl-ph=11.4、计算图示机构的自由度。题1.4图解：自由度F=3n-2PL-PH=37-29-1=2。 F=3n-2PL-PH=1F=3n-2pl-ph=1 F=3n-2PL-PH=11.5、计算图示机构的自由度。题1.5图解：自由度 F=34-25-1=1 自由度 F=35-27-0=1第三章练习题3.1、试根据图中的尺寸判断下列铰链四杆机构是曲柄摇杆结构、双曲柄机构，还是双摇杆结构。题3.1图解：a): 因40+110=15062+70， 为双摇杆机构。d)：50+10070+90，最短杆为连杆，为双摇杆机构3.3、图示为压力机机构，试绘制其机构简图并分析其属于何种机构？题3.3图第四章练习题4.10、图示为从动件在推程时的部分运动线图，其远、近休止角均不等于零，试根据s、v和a之间的关系定性地补全该运动线图，并指出何处存在刚性冲击、何处存在柔性冲击。题4.10图解：补全后的从动件推程运动线图如图所示。由图可知在A处加速度有无穷大突变，存在刚性冲击，在BCD处加速有限值突变，存在柔性冲击4.14、设计一偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构，凸轮转向及从动件初始位置如图所示。已知偏距e=10mm，基圆半径r0=40mm，滚子半径rT=10mm。从动件运动规律=150，s=30，=120，s=60。从动件推程以简谐运动规律上升，行程h=20mm，回程以等加速等减速运动规律返回原处。试绘制从动件位移线图及凸轮轮廓曲线。题4.14图4.17、画出图示凸轮机构中凸轮的基圆，并在图上标出凸轮由图示位置转过45时凸轮轮廓上的接触点位置及凸轮机构的压力角。题4.17图解：第五章练习题5.5、已知一对渐开线外啮合直齿圆柱标准齿轮的模数m=5mm，压力角=20，中心距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。解：a=(d1=d2)/2(mz1+mz2)/2=m(z1+z2)/2 i12=z2/z1350=5(z1+z2)/2- 9/5=z2/z1-1+2得z1、z2则：d1=mz1+ ; d2=mz2da1=d1+mha* da2=d2+mha* db1=d1Cos20 db2=d2Cos20m=p/5.6、一对渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，测得其中心距为60mm，小齿轮的齿数为20，传动比为2，试设计该对齿轮的其他参数。5.14、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？解：a=Mn/2cos(z1+z2)=44mm=12.24度第六章练习题6.1、某手摇卷扬机传动系统如图所示，各齿轮的齿数均为已知，试求传动比i15的大小和提升重物时手柄的转向。题6.1图解：传动比i15的大小i15= Z2Z3Z4Z5/Z1Z2Z3Z4=5200/9577.78当提升重物时手柄的转向：从左向右看为逆时针方向。6.4、如图所示轮系a、b中，z1=20，z2=24，z2=36，z3=40，1=200rad/s，3=100rad/s，求两轮系系杆的角速度H=？题6.4图6.9、在图示轮系中，已知n1=50r/min，z1=20，z2=30，z2=50，z3=80，求nH的大小和方向。题6.9图解： ， n1/nH=1+2.4=3.4 ， nH=n1/3.4=50/3.4=14.7r/min第十章练习题10.11、用两个M10的螺钉固定一牵引钩，若螺钉材料为Q235，安装时控制预紧力，被联接件接合面摩擦系数f=0.15，求其允许的牵引力F。题10.11图解：1.Q235的屈服极限s=235MPa,由表10-6，取S=1.2,则sS2351.2196MPa由表10-1的M10螺钉d1=8.376mm2.设单个螺栓能承受的最大轴向力Fa，则：3.设单个螺栓能承受的最大横向力F，则其中m=1，f=0.15，取C=1.2 4. 两个螺栓能承受的最大横向力F总2F210382076N因此该联接允许的牵曳力应小于等于2076N10.12、图示凸缘联轴器允许传递的最大转矩T=1500Nm（静载荷），材料为HT250，联轴器用4个M16铰制孔用螺栓联成一体，螺栓材料为35钢。试选取合适的螺栓长度，并校核其剪切和挤压强度。题10.12图解：1.由表9-1得：35钢，s=315MPa, B=530MPa;HT250 B=240MPa，由表10-6得， = s / 2.5=315/2.5=126MPapB2.52402.596MPa2.单个螺栓所受剪力：F(T/4)(D0/2)=4.84KN3.螺栓抗剪强度校核：查手册的d0=17mm 4.抗挤压强度校核，查手册，暂取L70的螺栓，螺纹长度28，因此最小挤压长度Lmin70282319mm,铰制孔抗压强度为：5. 查表得，螺母厚度m15mm，螺纹伸出长度a7046-159因此选择长度为65的铰制孔用螺栓满足使用要求10.13、题10.12中凸缘联轴器若采用M16螺栓联成一体，以摩擦力来传递转矩，螺栓材料为45钢，联轴器材料为25钢，接合面摩擦系数f=0.15，安装时不要求严格控制预紧力，试决定螺栓数。解：1.Q235的屈服极限s=235MPa,由表10-12，取S=1.2,则sS2351.2196MPa由表10-1的M10螺钉d1=8.376mm2.设单个螺栓能承受的最大轴向力Fa，则：3.设单个螺栓能承受的最大横向力F，则其中m=1，f=0.15，取C=1.2 4. 两个螺栓能承受的最大横向力F总2F210382076N因此该联接允许的牵曳力应小于等于2076N第十一章练习题11.7、设两级斜齿圆柱齿轮减速器的已知条件如图所示，问：（1）3、4轮的螺旋线方向应如何选择才能使中间轴上两齿轮的轴向力可以抵消一部分；（2）3、4轮的螺旋角应取多大才能使中间轴上两齿轮的轴向力可以完全抵消？题11.7图解：（1）由于中间轴上两齿轮分别为主动和从动轮，且旋转方向相同，因此为使轴向力方向相反，必须使齿轮3的螺旋方向与齿轮2的相同。齿轮2为左旋，故齿轮3必须左旋，齿轮4右旋。（2）使中间轴上轮2和轮3的轴向力互相完全抵消，需要满足。因齿轮2和齿轮3传递的转矩相同 ，且整理后可得因此 11.9、试设计提升机构上用的闭式直齿圆柱齿轮传动，已知传动比i=4.6，转速n1=730r/min，传递功率P1=10kW，双向传动，每天工作16h，对称布置，原动机为电动机，载荷为中等冲击，z1=25，大小齿轮材料均为45钢，调质处理，齿轮精度等级为8级。第十二章练习题12.2、如图所示，蜗杆主动，T1=20Nmm，m=4mm，z1=2，d1=50mm，蜗轮齿数z2=50，传动的啮合效率=0.75。试确定：（1）蜗轮的转向；（2）蜗杆与蜗轮上作用力的大小和方向。题12.2图解：（1）由图12.2（a）可知蜗杆为左旋蜗杆，根据左手定则判断出Fa1的方向，如图11.3（b）所示。由于Ft2的方向与Fa1相反，因此n2为顺时针转向。（2）蜗杆和蜗轮上作用力的方向如图11.3（b）所示。各力的大小为12.3、如图所示，1、2是一对蜗杆蜗轮传动，3、4是一对斜齿轮传动。已知1为原动件，4为输出件，各轮转向如图所示。为了使中间轴上蜗轮2和斜齿轮3上的轴向力互相抵消一部分，试确定1、2、3、4各轮的旋向，并在图上标出2和3所受力的方向。题12.3图解：1、2、3轮左旋，4轮右旋12.5、图示为一手动提升机构，1、2为斜齿轮，3、4为一对蜗轮蜗杆。已知1、2轮齿数z1=20，z2=30，蜗杆头数z3=1，蜗轮齿数z4=100，试求：（1）手轮按图示方向转动提升重物Q时，蜗杆、蜗轮是左旋还是右旋；（2）为使蜗杆轴上轴向力抵消一部分，试确定斜齿轮的旋向；（3）与蜗轮固联的鼓轮直径dw=0.2m，需要将重物提升1m时，手轮应该转几圈？解：（1）、按图要使4右旋提升Q重物，蜗杆3应为右旋正转或左旋反转，但斜齿轮1（手轮）顺时针旋转，则2为逆时针旋转，所以蜗杆3左旋正解； （2）、蜗杆3左旋反转，轴向力往左，所以斜齿轮2轴向力应往右进行抵消，斜齿轮逆时针旋转选右旋才满足； （3）、你传动比是：（100/1）*（30/20）=150:1（就是说：斜齿轮1（手轮）摇150圈，输出是1圈），鼓轮直径dw=0.2m，那么周长应为*dw=0.6283m,你要提升1米，那么应该手轮摇：150/0.6283=238.74圈。题12.5图第十三章练习题13.14、有一带式输送装置，其异步电动机与齿轮减速其之间用普通V带传动，电动机功率P=7kW，转速n1=960r/min，减速器输入轴的转速n2=330r/min，允许误差为5%，运输装置工作时有轻度冲击，两班制工作，试设计此带传动。解：一.定带型号 选B型二.定带轮基准直径 取 取三.校核带轮转速实际转速转速误差在5%允许范围内四.计算带轮转速 五.计算中心距和带长1.初定中心距 取2.初算带长 取3.确定中心距六.验算小轮包角七.计算带根数 取Z=5式中： 八.计算预紧力九.计算压轴力第十四章练习题14.7、标出图中结构不合理之处，并将其修改正确。题14.7图解：A、1无倒角，轴承装拆不方便2轴肩过高，轴承无法拆卸；3轮毂与轴无键联接，周向固定不可靠；4套筒与轴肩平齐，右轴承定位固定不可靠，套筒外径过大，轴承无法拆卸；5轴头过长，齿轮装拆不便；6精加工面过长，也不利于轴承拆卸；7轴与轴承盖无密封件，盖孔与轴间无间隙，动静件未分开，工作时会干涉；8联轴器与轴间无键联接，周向固定不可靠，不利于装拆轴上零件B、1联轴器上应为通孔2联轴器无轴向定位3键槽位置错误4动静件之间应有间隙5轴承盖处应设密封装置6应有调整垫片7轴承内圈定位过高8与轮毂相配的轴段长度应短于轮毂长度9轴段过长，不利于轴承安装，应设计为阶梯轴轴承内圈无定位第十五章练习题15.6、如图所示，某转轴上安装有两个斜齿圆柱齿轮，工作时齿轮产生的轴向力分别为Fx1=3000N和Fx2=5000N。若选择一对7210B型轴承支承转轴，轴承所受的径向载荷分别为Fr1=8600N，Fr2=12500N，求两轴承的轴向载荷Fa1和Fa2。题15.6图解：（1）求轴承的内部轴向力Fs：Fs1=0.68Fr1=0.688600=5848N