机械设计基础答案

1、11春机电专科，学号：11112187001姓名：张新明郑州大学现代远程教育机械设计基础课程考核要求说明：本课程考核忘式为撰写课程作业,完成后请保存为 WORD 2003 格式 的文档，登陆学习平台提交，并检査和确认提交成功（能够下载,并且内容无误 即为提交成功一. 作业要求1.作业题屮涉及到的公式、符号以教材为主；2.课程设计题按照课堂上讲的“课程设计任务与要求”完成。设 计计算说明书不少于20页。二. 作业内容（一） 选择题（在每小题的四个备选答案中选出一个正确的答案， 并将正确答案的号 码填在题干的括号内，每小题丄分，共20分）1.在平面机构中，每增加一个高副将引入_（B）A. 0个约束

2、B. 1个约束C. 2个约束D. 3个约束2._无急回特性的平面四杆机构， 其极位夹角为_o（ B）A.0O3.在圆柱凸轮机构设计中，从动件应采用_从动件。（B）A.尖顶B.滚子C.平底D.任意4.齿轮的齿形系数片只与_ 有关。（B）11春机电专科，学号：11112187001姓名：张新明A.模数B.齿形C.传动比D.中心距5._闭式硕齿面齿轮传动中， 齿轮的主要失效形式为_ 。（C）C.滑块D.径向簧片A.齿面胶合C.齿根断裂6.在其它条件相同的蜗杆传动中,A.越低C.不变B.齿面磨损D.齿面点蚀蜗杆导程角越人，传动效率_B.越高D.不确定7、带传动正常工作时不能保证准确的传动比是因为 _

3、( C )A.带的材料不符合胡克定律B.带容易变形和磨损C带的弹性滑动.D带在带轮上打滑8、链传动设计中当載荷人，中心距小，传动比人时，宜选用A人节距单排链B小节距多排链C小节距单排链D大节距藝排链9、平键联接选取键的公称尺寸b X h的依据是A.轮毂长B键长C传递的转矩大小D轴段的宜径10.齿轮减速器的箱体和箱盖用螺纹联接.箱体被联接处的厚度不太人且经常拆装.一般联接.A.螺栓联接B螺钉联接C.双头螺柱联接11.自行车的前轮轴是A.转轴B.传动轴C.心轴D.曲轴12、通常把轴设计为阶梯形的主要目的在于_ A.加工制造方便B.满足轴的局部结构要求C.便于装拆轴上零件D.节省材料13. _不属于

4、非接触式密封。A间隙密封B曲路密封C挡油坏密封D毛毡圈密封14、工程实践中见到最多的縻擦状况是_A.干摩擦B.流体摩擦C边界摩擦D混合摩擦15、联轴器和离合器的主要作用是_ =.(A )A.联接两轴，使其一同旋转并传递转矩B.补偿两轴的综合位移C防止机器发生过载D缓和冲击和振动16、对于径向位移较大，转速较低，无冲击的两轴间宜选用_联轴器。(C )A弹性套柱销B万向C.滑块D.径向簧片17、_采用热卷法制成的弹簧，其热处理方式为。_（D）A.低温回火B.渗碳淬火C.淬火D.淬火后回火18、圆柱形螺旋弹簧的弹簧丝直径按弹簧的要求计算得到。（A）A.强度B.稳定性C.刚度D.结构尺寸19、_回转件

5、达到动平衡的条件是o（A）A.各不平衡质量的离心惯性合力偶距为零B.齐不平衡质量的离心合力为零C.回转件上各个质量的离心力系的合力、离心力所形成的介力偶矩为零20、_不均匀系数对机械速度的影响是o（B）A. 6越小，机械速度的波动越人B.越小，机械速度的波动越小C.与机械速度的波动无关（二）.判断题（在正确的试题后面打山错误的试题后面打X每题1分，共15分）1零件破坏了，那么零件就一定是失效了。（V）2、 机构具有确定运动的条件是机构的自由度大于零。（V）3、在 较 链 四杆机构中，若釆用故短杆为曲柄，则该机构为曲柄摇杆机构。（V）4、 在结构允许范围内，凸轮基圆半径越大越好。（V）5、 渐开

6、线上齿廓各点的压力角均相等。（X）6、 闭式齿轮传动中，齿轮的主要失效形式是齿面点蚀，（V）7、 蜗杆传动的自锁性是指只能由蜗轮带动蜗杆，反之则不能运动。（X）8、带 传 动 的打滑和弹性滑动都是其失效形式。（X）9、 在一定转速卜， 要减轻链传动的运动不均匀性， 设计时， 应选择较小节距的链条. （V）10、平键的工作面是两侧面。（V）11、为了使滚动轴承内圈轴向定位可靠，轴肩高度应人于轴承内圈高度。（X）12、滚动轴承的基本额定卷命是指一批相同的轴承的卷命的平均值。（X）13、若 两 轴 刚性较好，且安装时能精确对中，可选用刚性凸缘联轴器。（V）14、弹簧秤是利用弹簧的变形量与其承受的截荷

7、成正比的原理制成的。（J）15、回 转 件 的动平衡要在两个校正平面内加校正质屋。（V）（三）计算分析题（共35分）1、（5分）标出卜列较链四杆机构的压力角a。判定该机构是否会出现死点，为什么？C.滑块D.径向簧片半曲柄与连杆共线时，压力角等于90度，传动角等于0,冇町能会出现死点。2、（8分）1.对外啮合标准直齿圆柱齿轮传动，正常齿制，小齿轮损坏需配制，己知：da2= 408/V?/, 6=100，标准中心距a = 310/77/7?试求：（1） m ,（2）心，d：。解：齿顶圆直径 da2=m* （z2+2） =m* （100+2） =408 计算出 m=408/102=4齿顶高 ha2

8、二齿顶高系数齿顶高系数一般为 m 计算出齿顶高ha2=4mm分度圆直径 d2=m*z2=4*100=400mm分度圆直径 d 仁 2*a-d2=2*310-400=220mm齿数 z1=d1/m=220/4=55所以 m=4；z1=55；d1=220mm：d2=400mm解:3. （6分）所示为一于摇提升装豐，其中各轮的齿数为：zIO, z严50, 2： =15,23=45,Zj =1, z 4 40, z 4 =17, z 5=51 o（1）试在图上标出提升重物时手柄及齐个轮的转向：21/（2）试求传动比盯5。解：（1）如图所示：（2）传动比 G 的大小- Z2Z3Z4Z5 50 x45x4

9、0 x51nnnZ1Z2Z3Z420 x15x1x17比捉升巫物时乎柄的转向：从左往右看为逆时针方向。1.（6分） 冇一组紧螺栓联接， 螺栓的个数为6,受横向工作载荷R=15000N的作用 （如图） 。已知螺栓材料为45钢，b=120N/w沪，被联接件之仙的摩擦系数/=0. 15, 01.2,试 计算所需螺栓的最小直径山。解：不发生滑移的条件：n. KnR 1.2x15000QPN一 二- 二10000Nfyn 0.15x6x2强度条件：113x4x10000V3.14x120=11.71mm5. （10分）根据工作条件，决定在某传动轴上安装-对角接触球轴承，如图所示，轴承型 号为7208,已

10、知轴承的径向栽荷分别为Frl=1470N,斤严2650N,作用在轴上的轴向的外 載荷FA=1000N,判别系数e=0.7,尺=0.7几，试画出内部轴向力Fs】、FSJ的方向，并计 算轴承的为量动载荷Pi、P：o解：如图所示两个附加轴向力的方向F2 =0. 7Fr2=0. 7x 2650=1855N又O Fl +Ka二1029+1000二2029N F2 =1855N.轴承1被放松，轴承2压紧。轴承1的轴向力Fal=Fr =1029N轴承2的轴向力Fa2=Fr +Ka=1029+1000=2029N(注:0时，X-0.41,Y-0.8当寶e=0. 68 X=0.41 ,Y=0.87Frl 147

11、0Pl=XFrl+YFal=0. 41x1170+0. 87x 1029=1497. 93Np 1855又又T =-= 0.7 = 0.68AX=0.41, Y=0.87F. 2650P2=XFr2+YFa2=0.41*2650 + 0.87*1855=2700.35N（四）课程设计题（30分）1、绘制一级直齿圆柱齿轮减速器装配图、齿轮轴冬件图:2、书写设计计算说明书。带式运输机传动装置中的同轴式1级圆柱齿轮减速器目录传动方案的拟定及说明”,” ”计算传动装置的运动和动力参数”轴的设计计算” ” 滚动轴承的选择及计算键联接的选择及校核计算”润滑与密封 I J I M J ULJ 亠 J ” ”

12、 ” ” ” ” ” ” ”电动机的选择”4传动件的” ”连轴器的” ”减速器附17”18设计小结V I J I ” ” ” ” ” ” ” ” ” ” ” ” ” V.机械设计课程设计任务书题目设计一用于带式运输机传动裝置中的同轴式二级圆柱齿轮 减速器L 电动机口2-联轴器口3-齿轮减速器口4-带式运输机口5-鼓轮口6-联轴器二口工仔伟况匚载荷平稳、单向旋转三口岳能敖薦鼓轮的扭矩TLIN&#8226：口口口850鼓轮的直径DDmmDD350运输带速度vDm/snno.?带速允许偏差口口口5使用年限年口口5工作制度班/日口口2国口後讨内穿1.电动机的选择与运动参数计算口2.斜齿轮传动设

13、计计算3.轴的设计4滚动轴承的选择5.键和连轴器的选择与校核口6.装配图、零件图的绘制7.设计计算说明书的编写iU谡诂存务1口减速器总装配图一张2口齿轮、轴零件图各一张3口设计说明书一份1、第一阶段总体计算和传动件参数计算2、第二阶段轴与轴系零件的设计3、第三阶段轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制4、第四阶段装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写传动方案的拟定及说明由题目所知传动机构类型为同轴式二级圆柱齿轮减速器。故只 要对本传动机构进行分析论证。本传动机构的特点是减速器横向尺寸较小两大吃论浸油深度可以大致相同。结构较复杂轴向尺寸大中间轴较长、刚度差中 间轴承润滑较困难。电动机的il播1电动

14、机类型和结构的选择因为本传动的工作状况是载荷平稳、单向旋转。所以选用常用的封闭式丫口尸44系列的电动机。2电动机容量的选择iQ工作机所需功率PwPwO3.4kW2口电动机的输出功率Pd P w/ T7) 0.904PdD3.76kW 3电动机转速的选择ndDiV •i2 ”in Driw初选为同步转速为1000r/min的电动机4电动机型号的确定由表20口1查出电动机型号为Y132M1-6,其额定功率为4kW3满 载转速960r/mino基本符合题目所需的要求 计算传动装置的运动和动力参数 传动装置的总传动比及其分配口3口计算齿宽b及模数m毗b= 4)dd1t=ix67.8

15、5mm=67.85mm mnt= = =3.39 h=2.25mnt=2.25x3.39mm=7.63mmb/h=67.85/7.63=8.894口计算纵向重合度B8 B = =o.318xlxtan14 =1.595口计算载荷系数K已知载荷平稳所以取KA=1根据v=068m/s.7级精度由图108查得动载系数KV=1.1lD由表10-4查的KHB的计算公式和直齿轮的相同口故KHB =1.12+0.18(14-0.6 X 1 )1 X 1 +0.23 X 10 67.85=1.42由表10-13查得KFB =1.36由表10-3査得KHa =KHa =1.4。故载荷系数K=KAKVKH a K

16、H 3 =1X1.03X1.4X1.42=2.056口按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径由式口10-10aQ得d1= = mm=73.6mm计算模数 ECmn = mm=3.743按齿根弯曲强度设计由式(10-17 mn1口确定计算参数1口计算载荷系数K=KAKVKF a KF 3 =1X1.03X1.4X1.36=1.962D根据纵向重合度B =0.318 4)dzltan 3 =1.59从图10口28查得螺旋角影响系数YB口0。8830计算当量齿数z1=zl/cos B =20/cos 14 =21.89Z2=Z2/COS B =100/cos 14 =109.474口查取齿型系数由表1

17、0口5查得作01=2724口丫刊2=21725口查取应力校正系数由表10口5 g#Ysa1=1.569 Ysa2=1.7936口 计算bFa F1=500Mpaa F2=380MPaKFN1=0.95KFN2=098(rFl=339.29Mpaa F2=266MPa计算大、小齿轮的并加以比较=0.0126=0.01468大齿轮的数值大。2口设计计算mn =2.4mn=2.54几何尺寸计算1口计算中心距Z1 =32.9取Z1=33Z2=165a =255.07mm a圆整后取255mm2口按圆整后的中心距修正螺旋角B =arcos =13 55 50”3口计算大、小齿轮的分度圆直径d1 =85.

18、00mmd2 =425mm4口计算齿轮宽度b=d)ddlb=85mmB1=90mm B2=85mm5口结构设计以大齿轮为例。因齿轮齿顶圆直径大于160mm而又小于500mm故以选用腹板式为宜。其他有关尺寸参看大齿轮零件图。拟定输入轴齿轮为右旋II轴口1初步确定轴的最小直径d =34.2mm2求作用在齿轮上的受力Ft1= =899NFr1=Ft =337NFa1=Fttan 3 =223NDFt2=4494NFr2=1685NFa2=1115N3轴的结构设计1口拟定轴上零件的装配方案iITI段轴用于安装轴承30307故取直径为35mm。iiIITI段轴肩用于固定轴承查手册得到直径为44mm。ii

19、i. III-IV段为小齿轮外径90mmoiv. IV-V段分隔两齿轮直径为55mmov.V-VI段安装大齿轮直径为40mmovi. VI-VIII段安装套筒和轴承直径为35mm02口根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1. HII段轴承宽度为22.75mm所以长度为22.75mmo2. II-III段轴肩考虑到齿轮和箱体的间隙12mm口轴承和箱体的间隙4mm所以长度为16mmo3. III-IV段为小齿轮长度就等于小齿轮宽度90mm。4. IV-V段用于隔开两个齿轮长度为120mmo5. V-VI段用于安装大齿轮长度略小于齿轮的宽度为83mm。6. VI-VIII长度为44mm。4口求轴

20、上的载荷66 207.5 63.5Fr1=1418.5NFr2=603.5N查得轴承30307的Y值为16Fd1=443NFd2=189N因为两个齿轮旋向都是左旋。故FO1=638NFa2=189N5精确校核轴的疲劳强度1口判断危险截面由干截面 2 处受的载荷较大直径较小所以判断为危险截面2口截面 2 右侧的截面上的转切应力为由干轴选用40C厂调质处理所以2P355表15-1口a）综合系数的计算由口经直线插入知道因轴肩而形成的理论应力集中为口 口2P38附表3-2经直线插入口轴的材料敏感系数为口 口2P37附图3-1 故有效应力集中系数为查得尺寸系数为扭转尺寸系数为口2P37附图3-2口口2卩

21、39附图3-3口轴采用磨削加工表面质量系数为口 2P40附图3-4口轴表面未经强化处理即则综合系数值为b）碳钢系数的确定碳钢的特性系数取为口0安全系数的计算轴的疲劳安全系数为故轴的选用安全。I轴口1作用在齿轮上的力FH1=FH2=337/2=168.5Fv1=Fv2=889/2=444.52初步确定轴的最小直径3轴的结构设计1口确定轴上零件的装配方案2根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度d）由于联轴器一端连接电动机另一端连接输入轴所以该段 直径尺寸受到电动机外伸轴直径尺寸的限制选为25mmoe）考虑到联轴器的轴向定位可靠定位轴肩高度应达2.5mmn所以该段直径选为30。f）该段轴要安装轴承

22、考虑到轴肩要有2mm的圆角则轴承选用30207型即该段直径定为35mm。g）该段轴要安装齿轮考虑到轴肩要有2mm的圆角经标准化口 定为40mm。h）为了齿轮轴向定位可靠定位轴肩高度应达5mm所以该段直径选为46mmoj）该段轴要安装轴承直径定为35mm。2口各段长度的确定各段长度的确定从左到右分述如下口a）该段轴安装轴承和挡油盘轴承宽1825mrri该段氏度定为18.25mmob）该段为轴环宽度不小于7mm定为mm。c）该段安装齿轮要求长度要比轮毂短2mm齿轮宽为90mmD定为88mmod）该段综合考虑齿轮与箱体内壁的距离取13.5mm.轴承与箱体 内壁距离取4mrrO采用油润滑轴承宽18.2

23、5mm定为41.25mmoe）该段综合考虑箱体突缘厚度、调整垫片厚度、端盖厚度及联 轴器安装尺寸定为57mm。f）该段由联轴器孔长决定为42mm4按弯扭合成应力校核轴的强度W=62748N.mmT=39400N.mm 45钢的强度极限为又由于轴受的载荷为脉动的所以。Ill轴1作用在齿轮上的力I）轴肩定轴承直径为42mmoFH1=FH2=4494/2=2247NFv1=Fv2=1685/2=842.5N2初步确定轴的最小直径3轴的结构设计1口轴上零件的装配方案20据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度I-II ll-IV IV-V V-VI VI-VII VII-VIII直径60 70 75 8

24、7 79 70长度105 113.75 83 9 9.5 33.255求轴上的载荷Mm=316767N.mmT=925200N.mm6.弯扭校合滚动轴承的选择及计算I轴口1求两轴承受到的径向载荷5、轴承30206的校核1口径向力20派生力3口轴向力由于口所以轴向力为口4口当量载荷由于口所以 。由干为一般载荷所以载荷系数为故当量载荷为5口轴承寿命的校核II轴口6、轴承30307的校核1口径向力2口派生力3口轴向力由干口所以轴向力为口4口当量载荷由干口所以 。由于为一般载荷所以载荷系数为故当量载荷为5口轴承寿命的校核III轴口7、轴承32214的校核!径向力2口派生力3口轴向力由于口所以轴向力为口4口当量载荷由干口所以 。由干为一般载荷所以载荷系数为故当量载荷为5口轴承寿命的校核键连接的选择及校核计算代号直径mm口工作长度mmD工作高度mmD转矩N&#8226；mn极限应力MPQD高速轴8X7X60单头25 35 3.5 39.8 26.012X8X80单头40 68 4 39.8 7.32中间轴12X8X70单头40 58 4 191 41.2低速轴20X12X80单头75 60 6 925.2 68.518X11