機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)期末復(fù)習(xí)知識(shí)二

1、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)期末復(fù)習(xí)知識(shí)（二）*經(jīng)典綜合題目1.計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度，若含有復(fù)合鉸鏈，局部自由度和虛約束請明確指出。解.(1)F處為復(fù)合鉸鏈，H處(或I處)為虛約束，應(yīng)除去 (2)計(jì)算自由度： n=6, PL=8, PA=1 F=3n-2P1PH=3×6-2×8-1 =12.已知一對外嚙合標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)中心距a=108mm,傳動(dòng)比i12=3,小齒輪的齒數(shù)z1=18。試確定大齒輪的齒數(shù)z2、齒輪的模數(shù)m和兩輪的分度圓直徑、齒頂圓直徑。解：i12=3 Z2=i12Z1=3×18=54 a=(z1+z2) m= =3mm d1=mz1=3×18=5

2、4mm d2=mz2=3×54=162mm da1=d1+2ha*m=54+6=60mm da2=d2+2ha*m=162+6=168nn3. 在圖示傳動(dòng)裝置中，已知各輪齒數(shù)為：z1=20, z2=40, z3=20, z4=30, z5=80，運(yùn)動(dòng)從軸輸入，軸輸出，n=1000r/min,轉(zhuǎn)動(dòng)方向如圖所示。試求輸出軸的轉(zhuǎn)速n及轉(zhuǎn)動(dòng)方向。 解：這是一個(gè)混合輪系：齒輪3、4、5和系桿H組成一個(gè)行星輪系；齒輪1、2組成一個(gè)定軸輪系。 對于3、4、5、H組成的行星輪系，有 i 將n5=0代入上式得 即 =1+4=5 (1) 對于1、2齒輪組成的定軸輪系，有 i 即=-2(2) 聯(lián)立解(1)

3、、(2)式，并考慮到n=n1, n2=nH,n3=n得 將n=1000r/min代入，得n=-2500r/min 負(fù)號(hào)說明n轉(zhuǎn)向與n轉(zhuǎn)向相反。4. 計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度。如有復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束，應(yīng)指出。解： B處存在局部自由度。5. 一對外嚙合標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，已知模數(shù)m=2mm，齒數(shù)z1=25，z2=75。求齒距p，全齒高h(yuǎn)，分度圓直徑d1，d2，齒頂圓直徑da1，齒根圓直徑df2，標(biāo)準(zhǔn)中心距a和傳動(dòng)比i。解：由已知條件齒距 p=m=3.14×2=6.28mm 全齒高 h=2.25m=2.25×2=4.5mm分度圓直徑 d1=m z1=2×25=50m

4、m d2=m z2=2×75=150mm齒頂圓直徑 da1= d1+2m=50+2×2=54mm 齒根圓直徑 df2= d2-2.5m=150-2.5×2=145mm標(biāo)準(zhǔn)中心距 a=( d1+ d2)/2=(50+150)/2=100mm 傳動(dòng)比 i= z2/ z1=75/25=36.計(jì)算下列結(jié)構(gòu)的自由度，并指出機(jī)構(gòu)中的復(fù)合鉸鏈、虛約束。解： 活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n=5，低副數(shù) PL =7，高副數(shù)PH =0 因此自由度數(shù) F=3n-2PL-PH=3*5-2*7=1 C為復(fù)合鉸鏈 活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n=5，低副數(shù) PL =7，高副數(shù)PH =0 因此自由度數(shù) F=3n-2PL-PH=3

5、*5-2*7=1 F、G為同一個(gè)移動(dòng)副，存在一個(gè)虛約束。7. 在圖示錐齒輪組成的行星輪系中，各齒輪數(shù)，Z2=27，Z2=45，已知齒輪1的轉(zhuǎn)速=330r/min，試求轉(zhuǎn)臂H的轉(zhuǎn)速nH(大小與方向)。解：（1）判斷轉(zhuǎn)化輪系齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。由畫箭頭法可知，齒輪1與齒輪3的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反。 （2）轉(zhuǎn)化輪系傳動(dòng)比關(guān)系式 （3）計(jì)算轉(zhuǎn)臂H的轉(zhuǎn)速 。代入及各輪齒數(shù) 2213H 轉(zhuǎn)臂H的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與齒輪1相同。8.如圖所示的輪系中，已知z1 =z2 =z4 =z5 =20，z3 =z6 =60，齒輪1的轉(zhuǎn)速n1 =1440(r/min),求齒輪6的轉(zhuǎn)速（大小及方向）（方向用箭頭表示）。本題所示為一個(gè)定軸輪系。其

6、轉(zhuǎn)動(dòng)比=(-1) 齒輪6的轉(zhuǎn)向與齒輪1的轉(zhuǎn)向相同。如圖所示。9. 已知一正常齒制的標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，齒數(shù)z1=20，模數(shù)m = 2mm，擬將該齒輪作某外嚙合傳動(dòng)的主動(dòng)齒輪，現(xiàn)須配一從動(dòng)齒輪，要求傳動(dòng)比i=3.5，試計(jì)算從動(dòng)齒輪的幾何尺寸及兩輪的中心距。解：根據(jù)給定的傳動(dòng)比i，可計(jì)算從動(dòng)輪的齒數(shù)z2 = iz1 =3.5× 20 = 70已知齒輪的齒數(shù)z2及模數(shù)m，由表5-2所列公式可以計(jì)算從動(dòng)輪各部分尺寸。分度圓直徑 d2 = mz2 = 2×70 = 140 mm齒頂圓直徑 da2 = (z2 + 2ha*) m = (70+2×1)2=144 mm齒根圓直徑

7、df = (z2 - 2ha*- 2c*) m = (70-2×1-2×0.25)2=135mm全齒高 h=(2ha*+c*)m = ( 2×1 + 0.25) 2= 4.5 mm中心距 mm10、計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度，并判定其是否具有確定的運(yùn)動(dòng)。F=1 具有確定運(yùn)動(dòng) n=8 Pl=11 Ph=111、圖示輪系，已知：Z1=20，Z2=40，Z3=80，Z4=Z5=30，Z6=90。求i16=? n3=n4      (n4/n6)=(z6/z4)=3      nH=n6 

8、  (n1-n6)/(n3-n6)=-(z3/z1)=-4      i16=-712、一隊(duì)外嚙合齒輪標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱掛齒輪傳動(dòng)，測得其中心距為160mm.兩齒輪的齒數(shù)分別為Z1=20，Z2=44，求兩齒輪的主要幾何尺寸。m=5  d1=100 d2=220 da1=100+10=110  da2=220+10=230 df1=100-12.5=87.5 df2=220-12.5=207.5  p=3.14*5=15.7 s=e=7.8513、計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度，并判定其是否具有確定運(yùn)動(dòng)。 F=1 

9、; 具有確定運(yùn)動(dòng)n=9 Pl=12 Ph=214、設(shè)計(jì)一鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，已知其搖桿CD的長度為50mm，行程速比系數(shù)K=1.3。15、圖示的輪系中，各齒輪均為標(biāo)準(zhǔn)齒輪，且其模數(shù)均相等，若已知各齒輪的齒數(shù)分別為：Z1=20、Z2=48、Z2'=20。試求齒數(shù)Z3及傳動(dòng)比i1H。   z2-z1=z3-z2'   z3=z2-z1+z2'=48-20+20=48              (n1-nH)/(n3-nH)

10、=z2z3/z1z2                n3=0              i1H=1-48*48/20*20=-4.7616、圖示輪系，已知Z1=18、Z2=20、Z2'=25、Z3=25、Z3'=2（右），當(dāng)a軸旋轉(zhuǎn)100圈時(shí)，b軸轉(zhuǎn)4.5圈，求Z4=？ i16=(20*25*z4)/(18*25

11、*2)=100/4.5   z4=4017、有一對標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，m=2mm，=200，Z=25，Z2=50，求（1）如果n1=960r/min，n2=？ （2）中心距a=？ （3）齒距p=？n2=480   a=75   p=6.2818、Z1=15，Z2=25，Z3=20，Z4=60。n1 =200r/min（順時(shí)針）n4=50r/min（順時(shí)針）試求H的轉(zhuǎn)速。 (200-nH)/(50-nH)=-25*60/15*20    nH=7518、計(jì)算此機(jī)構(gòu)的自由度。 F=3*5-2*7=119、一對標(biāo)

12、準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，已知兩齒輪齒數(shù)分別為40和80，并且測得小齒輪的齒頂圓直徑為420mm，求兩齒輪的主要幾何尺寸。m=420/(40+2)=10        d1=400  d2= 800  da2=800+20=820    df1=400-2*1.25m=375      df2=800-2*1.25m=775    a=10/2(40+80)=600      p=3

13、.14*m=31.420、圖示輪系，已知各輪齒數(shù)Z1=Z2'=41，Z2=Z3=39,求手柄H與輪1的傳動(dòng)比i1H。 (n1-nH)/(0-nH)=z2 z3/z1 z2'             (- n1/nH)+1=z2 z3/z1 z2'              i1H=1-(39*39/41*41)=0.09521、計(jì)算自由度。F=

14、122、某傳動(dòng)裝置中有一對漸開線。標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪（正常齒），大齒輪已損壞，小齒輪的齒數(shù)zz1=24， 齒頂圓直徑da1=78mm, 中心距a=135mm, 試計(jì)算大齒輪的主要幾何尺寸及這對齒輪的傳動(dòng)比。78=m(24+2)           m=3          a=m/2(z1+z2)          135=3/2(24+z2)

15、60;       z2  =66            da2=3*66+2*3=204     df2=3*66-2*1.25*3=190.5      i=66/24=2.75    23、在圖示輪系中，已知z1、z2、z2'、z3、z4、 z 4'、 z5、 z5'、z6。 求

16、傳動(dòng)比i16 i16=z2z4z5z6/z1z2'z4'z524在圖示輪系中，各齒輪均為標(biāo)準(zhǔn)齒輪，已知z1=20， z2=48, z2'=20 。試求z3及傳動(dòng)比i1H。 z2-z1=z3-z2'   z3=z2-z1+z2'=48-20+20=48              (n1-nH)/(n3-nH)=z2z3/z1z2       

17、0;        n3=0              i1H=1-48*48/20*20=-4.7625、計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度，并判定其是否具有確定的運(yùn)動(dòng)。、F=2    不具有確定的運(yùn)動(dòng)26、已知一對正確安裝的標(biāo)準(zhǔn)漸開線正常齒輪的=200，m=4mm，傳動(dòng)比i12=3，中心距a=144mm。試求兩齒輪的齒數(shù)、分度圓半徑、齒頂圓半徑、齒根圓半徑。 144=4/2(Z1+iZ1

18、)       Z1=18        Z2=3*18=54           d1=4*18 =72           d2=4*54 =216           da1

19、=72+2*4=80    ra1=(72+2*4)/2=40           da2=216+2*4=224       ra2=(216+2*4)/2=112                df1=72-2*1,25*4=62  &

20、#160;      rf1=(72-2*1,25*4)/2=31                      df2=216-2*1,25*4=206         rf2=(216-2*1,25*4)/2=103 27、圖示輪系，已知Z1=20、

21、 Z1'=24、 Z2=30、Z2'=Z3 = Z4=25、Z5=74，且已知nH1=100轉(zhuǎn)/分。 求nH2。 (n2-nH1)/(n5-nH1)=-Z1Z5/Z2Z1'         n5=0   n2/nH1=1+Z1Z5/Z2Z1'     nH1=100  求出n2=305.6        (n2-nH2)/(n

22、4-nH2)=-Z4/Z2'           n2/nH2=1+Z4/Z2'         305.6/nH2=1+25/25   nH2=152.827、.計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度。F=128、設(shè)計(jì)一鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。已知搖桿CD的長度為75mm,行程速比系數(shù)K=1.5,機(jī)架長度為100mm,搖桿的一個(gè)極限位置與機(jī)架的夾角為450。29、已知輪系中各齒輪的齒數(shù)分別為Z1=

23、20、Z2=18、 Z3=56。求傳動(dòng)比i1H。(n1-nH)/(n3-nH)=-Z3/Z1    n3=0 i1H=1+Z3/Z1=1+56/20=3.830、計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度，并判定其是否具有確定的運(yùn)動(dòng)。F=2 具有確定的運(yùn)動(dòng)31、圖示輪系，已知Z1=30，Z2=20，Z2=30，Z3=74，且已知n1=100轉(zhuǎn)/分。試求nH。 n3=0 (n1-nH)/(-nH)=-Z2Z3/Z1Z2' n1/nH=2.64 nH=37.8832、計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度。 F=133、已知一對外嚙合標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)中心距a150mm，傳動(dòng)比i12=4, 小齒輪齒數(shù)Z1

24、=20。試確定這對齒輪的模數(shù)m和大齒輪的齒數(shù)Z2、分度圓直徑d2、齒頂圓直徑da2、齒根圓直徑df2。Z2=iZ1=4*20=80    m=2a/(z1+z2)=2*150/120=2.5   da2=mZ2=200   da2=200+2*2.5=205   df2=200-2*1.25*2.5=193.534、圖示輪系中蝸桿1為雙頭左旋蝸桿Z1=2，轉(zhuǎn)向如圖所示。蝸輪的齒數(shù)為Z2=50，蝸桿2為單頭右旋蝸桿Z2=1, 蝸輪3的齒數(shù)為Z3=40, 其余各輪齒數(shù)為Z3=30, Z4=20, Z4=26, Z5=1

25、8, Z5=46, Z6=16, Z7=22。求i17。 i17=Z2Z3Z4Z5Z6Z7/Z1Z2'Z3'Z4'Z5'Z6=50*40*20*18*22/2*1*30*26*46= 220.735、計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度，并判定其是否具有確定運(yùn)動(dòng)。 n=5 Pl=7 Ph=036、計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度，并判定其是否具有確定運(yùn)動(dòng)。 n=6 Pl=7 Ph=237、設(shè)計(jì)一偏置式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，已知行程速比系數(shù)K=1.4，滑塊的形程h=60mm，偏距e=10mm。求曲柄長度AB ，連桿長度BC。解：選擇合適的作圖比例1.滑塊C的兩個(gè)極限位置C1、C2，C1C2=60mm

26、。2.計(jì)算極位夾角3.連接C1C2，作C1C2O=C2C1O=900-=600，C1O和 C2O相交于O點(diǎn)，C1O C22=600。以O(shè)為圓心，OC1為半徑作輔助圓L。4.作C1C2的平行線，距離為e=20mm，與圓周的交點(diǎn)即為A點(diǎn)。5.聯(lián)接AC1、AC2，計(jì)算AB、BC的長度38、一對外嚙合齒輪標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，測得其中心距為300mm，兩齒輪的齒數(shù)分別為Z1=20，Z2=40，求兩齒輪的模數(shù)，分度圓直徑、齒頂圓直徑、齒根圓直徑、齒距。d=1/2*m (Z1+Z2)=40 m=10mm p=3.14*10=31.4 d1=200 d2=400 da1=200+20=220 da2=400

27、+20=420 df1=200-25=175 df2=400-25=37539、如圖所示的輪系中，設(shè)蝸桿1為右旋，轉(zhuǎn)向如圖所示，Z1=2，Z2=40，Z2=18，Z3=36，Z3=20，Z4=40，Z4=18，Z5=45。若蝸桿轉(zhuǎn)速n1=1000r/min,求內(nèi)齒輪5的轉(zhuǎn)速n5和轉(zhuǎn)向。解：輪系傳動(dòng)比的大小40、Z1=15，Z2=25，Z3=20，Z4=60。n1 =200r/min（順時(shí)針），n4=50r/min（順時(shí)針），試求H的轉(zhuǎn)速。41、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，已知LBC=50 mm，LCD=35 mm，LAD=30 mm，AD為機(jī)架，求此機(jī)構(gòu)分別為（1）曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；（2）雙搖桿機(jī)構(gòu)；（3）雙

28、曲柄機(jī)構(gòu)時(shí)，LAB的取值范圍。解：1.若機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，則lmin+lmax1'+1''，且取與最短構(gòu)件相鄰的構(gòu)件為機(jī)架。lAD=30為機(jī)架，其應(yīng)為最短構(gòu)件相鄰的構(gòu)件，因此lAB應(yīng)為lmin。所以LAB+5030+35，LAB15mm。 2.若機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)，則可能為兩種情況：（1）lmin+lmax1'+1''，且取與最短構(gòu)件相對的構(gòu)件為機(jī)架；機(jī)架相對的構(gòu)件為LCB=50mmlmin，將（1）排除。（2）lmin+lmax1'+1''。lmin+lmax1'+1''，則LAB可能是lmin，

29、lmax或1'、1''。1）LAB= lmin，則lAB+5030+35且lAB30，所以 15lAB30。2）LAB= lmax，則lAB+3050+35且lAB50，所以 lAB55。3）LAB= 1'，則30+50LAB +35且30lAB50，所以 30lAB45。3.若機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)，則lmin+lmax1'+1''，且取與最短構(gòu)件為機(jī)架。AD為機(jī)架，其應(yīng)為最短構(gòu)件，所以LAB可能是lmax或1'、1''。（1） LAB=lmax，則30+lAB1'+1''且lAB50，所以 5

30、0lAB55。（2）LAB= 1'，則30+50LAB +35且35lAB50，所以 45LAB 50 42、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，已知LBC=500 mm，LCD=35 0mm，LAD=300 mm，AD為機(jī)架，求此機(jī)構(gòu)分別為（1）曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；（2）雙搖桿機(jī)構(gòu)；（3）雙曲柄機(jī)構(gòu)時(shí)，LAB的取值范圍。43、一軸由一對7211AC的軸承支承，F(xiàn)r1=3300N, Fr2=1000N, Fx=900N, 如圖。試求兩軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷P。 (S=0.68Fr e=0.68 X=0.41,Y=0.87)S=0.68Fr       

31、60; S1=0.68Fr1=0.68*3300N=2244N         S2=0.68Fr2=0.68*1000N=680N         S2+Fx=680+900=1580N<S1           Fa1=S1=2244N      Fa2=S1-Fx=2244-9

32、00=1344N       Fa1/Fr1=2244/3300=0.68=e       Fa2/Fr2=1340/1000=1.344>e       P1=3300N       P2= 0.41*1000+0.87*1344=1579N44、齒輪軸由一對7206軸承支承，F(xiàn)r1=5200N，F(xiàn)r2=3800N，F(xiàn)x=2200N，方向如圖所示，試

33、求兩軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷。S1=Fr1/2Y=5200/2*0.4ctg140=1620      S2=Fr2/2Y=3800/2*0.4ctg140=1184    S1+Fx>S2    1620+2200>1184       Fa2=S2=1184     Fa1= S1+Fx=3820    Fa1/Fr1=3800/5200=0.73>e=0.37&

34、#160;   Fa2/Fr2=1184/3800=0.31<e=0.37     P1=0.4*5200+0.4ctg140*3820=8208    P2=Fr2=380045、根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在某一軸上安裝一對7000AC軸承（如圖所示），已知兩個(gè)軸承的徑向載荷分別是：Fr1=1000N，F(xiàn)r2=2060N，外加軸向力Fa=880N，軸頸d=40mm，轉(zhuǎn)速n =5000r/min，常溫下運(yùn)轉(zhuǎn)，有中等沖擊，預(yù)期壽命Lh=2000小時(shí)，試選擇軸承型號(hào)。解：1）計(jì)算軸承得軸向力， 由表16.7查得內(nèi)部軸力， 故軸有向左移動(dòng)的趨勢 1 “放松”