机械设计基础讲义(复习题)-12-5

1、概念题-填空20%2022-3-81练习题一：计算分析题练习题一：计算分析题 80%1.1.机构自由度计算机构自由度计算2.2.四杆机构设计四杆机构设计3.3.齿轮尺寸计算齿轮尺寸计算4.4.齿轮轴向力方向判定齿轮轴向力方向判定5.5.混合轮系传动比计算混合轮系传动比计算6.6.滚动轴承寿命计算滚动轴承寿命计算7.7.轴系结构指错轴系结构指错8.8.其他：凸轮、齿轮强度、螺栓联接等等其他：凸轮、齿轮强度、螺栓联接等等2022-3-82 设计一曲柄摇杆机构。已知摇杆设计一曲柄摇杆机构。已知摇杆L LDCDC=30mm=30mm，摇杆，摇杆的两个极限位置为的两个极限位置为1 1=50=50,2 2

2、=130=130( (与与t-tt-t线夹线夹角角),),要求行程速比系数要求行程速比系数K=1.4,K=1.4,铰链铰链A A在在t-tt-t线上。试线上。试用作图法求出曲柄用作图法求出曲柄ABAB的长度的长度L LABAB、连杆、连杆BCBC的长度的长度L LBCBC以及机架的长度以及机架的长度L LADAD。 ( (取比例尺取比例尺l l =1mm/mm)=1mm/mm)=30 =30 曲柄曲柄L LABAB=16 mm=16 mm连杆连杆L LBCBC=45 mm=45 mm机架机架L LADAD=37 mm=37 mm 问题：问题： b+a和和b-a中的中的a、b分别代表什么长度？分

3、别代表什么长度？ b+a和和b-a的夹角是什么？的夹角是什么？2022-3-832022-3-84 设计一摆动导杆机构。机架AC的长度LAC=50mm ，导杆BC的行程速比系数K=1.5，求曲柄长度LAB。 解：由行程速比系数K求极位夹角 =180 o(K1)/(K1) =180 o(1.51)/(1.51)=36o 曲柄lAB=lACsin(/2)=50sin180=15.45mm2022-3-852022-3-86也可以作图法：作角度DAB=极位夹角， =1800*(K-1)/(K+1),画出角平分线，画出机架AC，作AB的垂直线CB设计一偏置式曲柄滑块机构。已知滑块的行程长度S=60mm

4、，偏心距e=15mm，行程速比系数K=11/7，用作图法求曲柄的长度lAB和连杆的长度lBC。（取比例尺1:1）见笔记活书上练习题, =1800*(K-1)/(K+1)=4002022-3-872022-3-88E虚约束虚约束F=342 51 = 1 2022-3-89F=342 511B局部自由度局部自由度2022-3-810D局部自由度局部自由度B复合铰链复合铰链E虚约束虚约束F=362 81 = 12022-3-811F=372 91 = 2A局部局部D复合铰链复合铰链K虚约束虚约束2022-3-812 m =4 (mm)=4 (mm)r1 =60=60 r2 =80=80rb1=56.

5、38 =56.38 rb2=75.18=75.18ra1=64 =64 ra2=84=842022-3-813a=m*(z1+z2)/2, m=2a/(z1+z2)=2*140/(30+40)=4mmr1=m*z1/2=4*30/2=60mmr2=m*z2/2=4*40/2=80mmrb1=r1*cos200=60*cos200=56.38mmrb2=r2*cos200=80*cos200=75.18mmra1=m*(z1+2*ha*)/2=4*(30+2)/2=64mmra2=m*(z2+2*ha*)/2=4*(40+2)/2=84mm2022-3-814 2022-3-815a=m*(z1

6、+z2)/2, i12=n1/n2=z2/z1z1=z2/i12=60/3=20m= 2a/(z1+z2)=2*160/(20+60)=4mmr1=m*z1/2=4*20/2=40mmrb1=r1*cos200=40*cos200=37.59mms=m*/2=4*/2=6.28mma*cos200=a*cos, 所以 160* cos200=164*cos, 2022-3-816=23.540, 某标准外啮合直齿圆柱齿轮传动的Z1=40，Z2=80，=20，=5mm，ha*=1，求：重合度？如果改成内啮合直齿圆柱齿轮传动呢？ 答：=0.932022-3-81700*1111154.231402

7、0cos40arccoscosarccoscosarccosaaahZZrr00*2222286.2118020cos80arccoscosarccoscosarccosaaahZZrr22086.21802054.2340200002211tgtgtgtgtgtgZtgtgZaa解： =0.931, 不满足连续传动条件。 =0.0171, 不满足连续传动条件。 2022-3-81900*1111154.2314020cos40arccoscosarccoscosarccosaaahZZrr00*2222286.2118020cos80arccoscosarccoscosarccosaaahZ

8、Zrr22086.21802054.2340200002211tgtgtgtgtgtgZtgtgZaa内啮合时：=0.0171, 不满足连续传动条件。 2022-3-820a=mt*(z1+z2)/2, mt=2a/(z1+z2)=2*200/(30+166)=2.0408mmd1=mt*z1=2.0408*30=61.22mmd2=mt*z2=2.0408*166=338.78mmdf1=d1-2.5mn=61.22-2.5*2=56.22mmdf2=d2-2.5mn=338.78-2.5*2=333.78mmmn=mt/cos, cos=mn/mt=2/2.0408=0.98=11.479

9、0, zv1=z1/cos3=30/(cos11.4790)3=31.87zv2=z2/cos3=166/(cos11.4790)3=176.372022-3-821h=2.25*mn=2.25*2=4.5mm2022-3-8222022-3-823确定斜齿轮确定斜齿轮1 1的转动方向（已知蜗轮的转动方向（已知蜗轮4 4右旋）；右旋）；确定斜齿轮确定斜齿轮1 1、2 2的旋向的旋向；画出轮画出轮1 1、4 4的各个分力方向。的各个分力方向。2022-3-824 右图所示传动中，蜗杆(右旋)主动，转向如图。为使II轴上的轴向力能相互抵消部分，请在图上标出： 蜗轮的旋向； 蜗轮所受轴向力方向； I

10、I轴上的圆锥齿轮应如何配置？答：圆锥齿轮3应配置在右侧2022-3-8252022-3-826 齿数齿数模数模数齿宽齿宽许用接触应力许用接触应力小齿轮小齿轮Z1=21=3 mmb1=100 mmH1=480 MPa大齿轮大齿轮Z2=105=3 mmb2=95 mmH2=430 MPa 已知某单级直齿圆柱齿轮减速器中一对齿轮的参数如下表： 若工作时小齿轮转速为n1=1450rpm，并取载荷系数K=1.3，ZEZH=460，试按接触疲劳强度条件计算该减速器能够传递的最大功率P？ 解：取b=b2=95 mm H取= H2=430 MPa d1=mZ1=321=63 mm u=i=Z2/Z1=105/

11、21=5 H=ZEZH（2KT1/bd12）1/2 (i+1)/i1/2 T1=(b d12/2K) (H/ ZEZH)2i/(i+1) =(95632/2/1.3) (430/460)25/(5+1)=105602 N.mm P= T1n1/9.55/106 =1056021450/9.55/106=16kw 2022-3-827有一对标准直齿圆柱齿轮， 已知齿轮的模数m=3 mm，大小齿轮的参数为：Z1=25，Z2=60， b=150 mm；查得Fa12.72，Sa11.58，Fa22.32，Sa21.76；许用弯曲应力F1320Mpa，F2300Mpa；并且算得大齿轮的齿根弯曲应力F22

12、80Mpa。请经过计算后回答： 两个齿轮的弯曲疲劳强度是否足够？ 哪一个齿轮的弯曲疲劳强度高？2022-3-8282022-3-829221121SaFaSaFaFFYYYY76. 132. 258. 172. 22801F,所以 =294.7Mpa所以强度不够2022-3-839 被联接件用两个普通紧螺栓联接，已知被联接件被联接件用两个普通紧螺栓联接，已知被联接件所承受的横向外载荷所承受的横向外载荷F FR R=18800N=18800N，接合面间的摩擦系，接合面间的摩擦系数为数为=0.2=0.2，可靠性系数，可靠性系数C =1.2C =1.2，螺栓许用拉应力，螺栓许用拉应力 =160Mpa

13、 =160Mpa。试求所需螺栓的规格。试求所需螺栓的规格。 问题问题 将公式中的将公式中的 FR 误作误作 P/2=18800/2=9400NP/2=18800/2=9400N2022-3-8402022-3-841写出计算流体动力润滑滑动轴承的一维雷诺方程，并分析流体动力润滑（即形成动压油膜）的必要条件有哪些？3条条件。见笔记 B-15.本题图示A、B、C、D、E五种情况是否都能建立流体动力润滑？请分别简述理由？答：B可以，A、C、D不行2022-3-842结构指错练习结构指错练习 M2022-3-843结构指错练习结构指错练习 N2022-3-844结构指错练习结构指错练习 P2022-3

14、-845结构指错练习结构指错练习 Q2022-3-846下图所示某减速器主轴两端采用一对30207轴承支承。轴承上的径向载荷R11780N，轴承上的径向载荷R22300N，轴向外载F260N（方向如图）已知轴承参数如下表，轴承工作转速n=1440 rpm，fp=1.2， 要求轴承的寿命不低于20000小时，试校验该对轴承是否合用？2022-3-8472022-3-84830207型 e A/Re A/Re C寿命指数S=0.3125R0.38X=1 Y=0X=0.4 Y=1.629400 N 10/3S1 =0.3125R1= 0.31251780=556.25 N S2 =0.3125R2=

15、 0.31252300=718.75 N S1 、S2方向“面对面” 轴承1“压紧”： Fa1= max556.25,718.75+260=978.75 N轴承2“放松”： Fa2 = max718.75,556.25-260 = 718.75 N 2022-3-849Fa1/R1=978.75/1780=0.55e X1=0.4 Y1=1.6 Fa2/R2=718.75/2300=0.3125=e X2=1 Y2=0 P1= (X1 R1+ Y1Fa1)= (0.4*1780+1.6978.75)=2278 N P2= (X2 R2+ Y2 Fa2)= (12300+0)=2300 N 20

16、22-3-850Lh1=(16667/n)(C/k/P1)10/3 =(16667/1450)(29400/3417) 10/3=1500320000 不合用Lh2=(16667/1450)(29400/3450) 10/3=14529.5ee时，时，x=0.4x=0.4，y=1.6 (e=0.375) y=1.6 (e=0.375) 。 试计算：试计算： (1)(1)轴承轴承1 1和轴承和轴承2 2的轴向载荷的轴向载荷F Fa1a1和和F Fa2 a2 ； (2)(2)轴承轴承1 1和轴承和轴承2 2的当量动载荷的当量动载荷P P1 1和和P P2 2。 (3)(3)判断哪个轴承额定寿命较短

17、。判断哪个轴承额定寿命较短。F Fa1a1=1655N F=1655N Fa2a2=625N=625NP P1 1=4248N P=4248N P2 2=2000N=2000N 轴承轴承1(P1(P大大) ) 提示提示 轴承轴承1在右边（与习惯不同）在右边（与习惯不同） PxFr+yFa 错写成错写成 P xFa+yFr 2022-3-8542022-3-855手动绞车采用蜗杆传动，手动绞车采用蜗杆传动， Z1=1，Z2=40，m=8mm，q=8，卷筒直径，卷筒直径D=200mm，试，试问：问： 欲使重物上升欲使重物上升1000mm，手柄应转多，手柄应转多少转？在图上标出手柄的转向。少转？在图

18、上标出手柄的转向。 若蜗杆于蜗轮间的当量摩擦系数若蜗杆于蜗轮间的当量摩擦系数fV=0.2，该传动的啮合效率，该传动的啮合效率1为多少？该为多少？该传动是否能自锁？传动是否能自锁？ 若起重量若起重量=104N，人手推力，人手推力=200N，手柄长度是多少？手柄长度是多少？ 答：答：(1)63.7转转 (2)1=37.5 自锁自锁 (3)L=333 mm2022-3-8562022-3-857某带传动。单根带传递最大功率P=4.1kw，小带轮的直径d1=200mm，转速n1=1440rpm，包角a1=135，带与带轮间的摩擦系数f=0.32。试计算满负载工作时的紧松边拉力F1和F2以及有效拉力（有效圆周力）Fe？2022-3-8582022-3-859N