上理機械結(jié)構(gòu)設(shè)計習(xí)題答案解讀課件

1、機械結(jié)構(gòu)設(shè)計習(xí)題答案第1頁，共42頁。第一章 機械結(jié)構(gòu)設(shè)計導(dǎo)論1、機械結(jié)構(gòu)包括那幾個方面的設(shè)計？各自的設(shè)計內(nèi)容和目的如何？本課程側(cè)重學(xué)習(xí)的是哪方面設(shè)計？具體要求是什么？第2頁，共42頁。機械結(jié)構(gòu)設(shè)計，可分為下述三個方面： （1）功能設(shè)計 為滿足主要機械功能要求而進行的設(shè)計 （2）質(zhì)量設(shè)計 兼顧各種要求和限制，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和性能價格比 （3）優(yōu)化設(shè)計和創(chuàng)新設(shè)計 用結(jié)構(gòu)設(shè)計變元等方法系統(tǒng)地構(gòu)造優(yōu)化設(shè)計解空間，用創(chuàng)造性設(shè)計思維方法和其他科學(xué)方法優(yōu)選和創(chuàng)新。本課程側(cè)重學(xué)習(xí)功能設(shè)計和質(zhì)量設(shè)計。具體要求：學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則，了解結(jié)構(gòu)設(shè)計的步驟和方法第3頁，共42頁。2、結(jié)構(gòu)設(shè)計過程的基本原則是什么？

2、結(jié)合以往做過的課程設(shè)計（如減速器設(shè)計等），解釋設(shè)計過程的原則。第4頁，共42頁。 從內(nèi)到外、從重要到次要、從局部到整體、從粗略到精細、統(tǒng)籌兼顧、權(quán)衡利弊、反復(fù)檢查、逐步改進。 設(shè)計基本結(jié)構(gòu)草圖，常常是先畫工作面草圖，然后在工作面之間填材料（即著手設(shè)計），逐步擴展設(shè)計，從局部到總體。在此過程中，通過改變工作面的大小、方位、數(shù)量及構(gòu)件材料、表面特性、連接方式等，不斷比較各種可能的結(jié)構(gòu)，選擇最佳方案。第5頁，共42頁。第二章 機械結(jié)構(gòu)設(shè)計導(dǎo)論1、離合器的作用有哪些？離合器的分類如何？ 離合器的作用是使同軸線的兩軸、或軸與該軸上的空套傳動件，如齒輪、皮帶輪等，根據(jù)工作需要隨時接通或分離，以實現(xiàn)設(shè)備的啟

3、停、變速、換向及過載保護。第6頁，共42頁。按其結(jié)構(gòu)、功能的不同 嚙合式離合器 摩擦式離合器 超越式離合器 安全離合器 按其操作方式的不同 ：操縱式（機械、氣動、液壓、電磁操縱式）和自動離合器 第7頁，共42頁。2、嚙合式離合器有哪些優(yōu)、缺點？應(yīng)用于哪些場合？ 由兩個半離合器組成，利用兩個半離合器的齒爪相互嚙合傳遞運動和轉(zhuǎn)矩。按其結(jié)構(gòu)的不同，又可分為牙嵌式和齒輪式 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，接合后不會產(chǎn)生滑動，可傳遞較大扭矩且傳動比準(zhǔn)確 缺點：但齒爪不易在運動中嚙合，一般只能在停轉(zhuǎn)或相對轉(zhuǎn)速較低時接合，故操作不便 。應(yīng)用：用于要求保持嚴(yán)格運動關(guān)系，或速度較低的傳動鏈中。第8頁，共42頁。3、試述摩

4、擦式離合器的優(yōu)、缺點和使用場合？優(yōu)點：1、靠摩擦力傳遞運動和扭矩，過載時離合器接合面產(chǎn)生打滑，能避免損壞零件，起到安全保護作用 2、且摩擦片的接合及分離動作是逐步完成的，連續(xù)且平穩(wěn)，無沖擊，可以在運轉(zhuǎn)中進行 缺點：因摩擦片的打滑不能保證準(zhǔn)確的傳動比，且傳遞的扭矩不可過大 使用場合：廣泛用于需要頻繁啟動、制動或速度大小及方向頻繁變換的傳動中。第9頁，共42頁。18、單邊撥動滑移齒輪，發(fā)生自鎖時，如何消除？為了使滑移齒輪能順利移動,撥動力F必須克服滑移齒輪與軸間的摩擦阻力 B滑移齒輪長度 A滑移齒輪中心到撥叉撥動部位的徑向距離 聯(lián)立兩方程 附加正壓力 N:在接觸長度一半上按三角形分布 第10頁，共

5、42頁。代入f值后，可知 會發(fā)生自鎖 因此設(shè)計時應(yīng)保證使A滿足下列條件 即第11頁，共42頁。補充、寫出傳動路線表達式。P26圖2-13,圖2-14 圖a是由兩個滑移齒輪變速組組成的變速系統(tǒng) 傳動路線表達式：六種轉(zhuǎn)速第12頁，共42頁。運動傳至軸后，分兩條路線傳給主軸 在軸和軸之間、軸和軸之間采用了兩個三聯(lián)滑移齒輪變速組，軸的一種轉(zhuǎn)速傳至軸可變?yōu)?種 軸到軸之間的機構(gòu)看成是變速級數(shù)為2的變速組 第13頁，共42頁。軸到軸之間33218級轉(zhuǎn)速 一個變速傳動系統(tǒng)的變速級數(shù)等于各變速組變速級數(shù)的乘積 ！第14頁，共42頁。第三章 典型工程結(jié)構(gòu)實例4、符合軸向靜定原則的軸向支承方式有哪三種？試簡述每種

6、支承方式的特點。P63第15頁，共42頁。符合軸向靜定原則的常見軸承軸向支承方式有三種 一端定位支承方式：固定-松弛支承方式 第16頁，共42頁。兩端定位-調(diào)隙支承方式：將兩個軸向定位約束分別安置在軸兩端的支承上，它通常由兩個圓錐滾子軸承或兩個角接觸軸承組成 裝配時用螺母或其他方法調(diào)節(jié)軸承圈，保證所需的軸向間隙或軸向預(yù)緊 無軸向剛體位移 當(dāng)軸的熱膨脹比支承它的殼體熱膨脹大時，會引起附加軸向力 可調(diào)節(jié)的軸承軸向間隙 限制附加軸向力第17頁，共42頁。兩端定位-游隙支承方式 近似于兩端定位-調(diào)隙支承方式 ：將兩個軸向約束分別安置在軸兩端的支承上，但其中一個支承的軸向止推件和軸承圈(通常為外圈)之間

7、留有一定的間隙S。 第18頁，共42頁。5、常用軸承中，哪些軸承可單獨做固定支撐？哪些必須成對用作固定支承？哪些不可用作固定支承？P67一端定位支承方式：由于松弛軸承在軸向完全自由，即不能承受任何軸向力，因此，固定支承必須要能承受正反雙向軸向力 能承受很小軸向力 第19頁，共42頁。6、何謂松弛軸承？為什么松弛軸承最多只能一圈軸向定位？至少必須一圈軸向定位？在一端定位支承方式中，松弛軸承的功能是保證軸在軸向能完全自由伸縮 松弛軸承軸向定位的原則是，在滿足軸承不承受軸向力的前提下，盡量多加軸向定位，避免軸承游動 第20頁，共42頁。當(dāng)滾動體和一軸承圈之間在軸向有相對移動的可能性時，松弛軸承內(nèi)外圈

8、4個面都得軸向定位 第21頁，共42頁。當(dāng)滾動體和任一軸承圈之間在軸向都無相對移動的可能性時，為避免軸承游動，至少將一圈軸向定位第22頁，共42頁。7、分析圖6-16，圖6-18，圖6-21，圖6-22，圖6-24，圖6-25所示主軸的支承，他們是否符合軸向靜定原則？分別屬于哪一種軸向支承方式？一端固定-一端松弛：圖6-16,圖6-18,圖6-21,圖6-22兩端-調(diào)隙：圖6-24,圖6-25第23頁，共42頁。第三章 CA6140型臥式車床的結(jié)構(gòu)分析1、分析CA6140車床傳動系統(tǒng)（1）證明f2=0.5f1（f1為縱向進給量，f2為橫向進給量）。F橫=1*58/58*33/33*63/100

9、*100/75*25/36*u基*25/36*36/25*u倍*28/56*36/32*32/56*4/29 *40/48*48/48*59/18*5=0.355*u基*u倍F縱=1*58/58*33/33*63/100*100/75*25/36*u基*25/36*36/25*u倍*28/56*36/32*32/56*4/29 *40/48*28/80*Pi*2.5*12=0.71*u基*u倍f2=0.5f1第24頁，共42頁。（2）算出主軸的轉(zhuǎn)速級數(shù)Z、正轉(zhuǎn)最高轉(zhuǎn)速n和反轉(zhuǎn)最低轉(zhuǎn)速n。轉(zhuǎn)速級數(shù)Z=2*3*（1+2*2）=304條傳動路線: u1=28/80*20/80=1/16;u2=28/

10、80*51/50=1/4; u3=50/50*20/80=1/4;u4=50/50*51/50=1; u2=u3，所以只有3種傳動比所以：2*3*（4-1）=18加上高速6級，總的24級正轉(zhuǎn)最高轉(zhuǎn)速1400轉(zhuǎn)/min，參考圖5-16反轉(zhuǎn)最低轉(zhuǎn)速：900*50/36*22/58*20/80*20/80*26/58=120第25頁，共42頁。（3）當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速分別為450r/min，160r/min，40r/min時，各能實現(xiàn)擴大螺距多少倍？轉(zhuǎn)速20r/min,能擴大螺距16倍；40r/min擴大螺距4倍，160r/min不能擴大4倍及16倍，擴大16倍只能是最低6級轉(zhuǎn)速、擴大4倍只能是次低6級轉(zhuǎn)速

11、第26頁，共42頁。（4）主傳動和刀架傳動中共有幾個換向機構(gòu)？他們的作用是什么？能否互相替換？主軸的兩個換向裝置：軸1正反（離合器）、軸IX，X實現(xiàn)左/右旋螺紋，溜板箱換向機構(gòu)M6、M7實現(xiàn)進給左/右換向和橫向進給前后換向。第27頁，共42頁。（4）如果用光桿或絲桿既作車螺紋又作車外圓的傳動機構(gòu)，有什么問題？車螺紋用絲桿精度較高，使用少磨損也少，可確保有較高的精度。另：光桿可以實現(xiàn)多種較小進給量，因此兩者均不能取而代之。第28頁，共42頁。（6）車徑節(jié)螺紋和車公制螺紋時刀架的傳動路線有什么不同？為什么？掛輪螺紋小蝸桿大路線公制M5接合英制M3、M5合第29頁，共42頁。（7）為了提高傳動精度，

12、車螺紋的進給運動傳動鏈中不應(yīng)有摩擦傳動件，而超越離合器卻是靠摩擦傳動的，為什么可以用于進給傳動鏈中？超越離合器防止高速和低速進給發(fā)生干涉。第30頁，共42頁。2、分析CA6140車床結(jié)構(gòu)（1）主軸受軸向切削力作用后，如何傳到箱體上？第31頁，共42頁。（2）片式摩擦離合器傳遞功率的大小與哪些因素有關(guān)？如何傳遞轉(zhuǎn)矩？怎樣調(diào)整？離合器的軸向壓力是如何平衡的？工作時摩擦離合器是否會自動松開？為什么？P17+P78第32頁，共42頁。工作原理：當(dāng)壓緊機構(gòu)帶動壓緊套向左移動，將內(nèi)外摩擦片相互壓緊時，則軸1的運動靠摩擦片之間的摩擦力，通過外摩擦片傳給齒輪2，將運動接通。 因靠摩擦片之間的摩擦力傳遞扭矩，所以離合器傳遞扭矩的大小取決于壓緊塊的壓緊力、摩擦片間的摩擦系數(shù)、摩擦片的作用半徑以及摩擦面對數(shù)。 第33頁，共42頁。（3）對照主軸箱展開圖，說明動力由電機傳到軸1時為什么要采用卸荷帶輪？轉(zhuǎn)矩是如何傳到軸1的？試畫出軸1的有卸荷帶輪和無卸荷帶輪時的受力情況簡圖。第34頁，共42頁。第35頁，共42頁。（4）CA6140車床共有幾種離合器？說明它們各自的用途和特點。八個離合器：M1雙向多片式摩擦離合器，M2齒輪式嚙合離合器，M8:超越離合器，M3M4M5齒輪式離合器，M6M7牙嵌式離合器第36頁，共42頁。（4）溜板箱中蝸桿的轉(zhuǎn)向變不變？快速電機的轉(zhuǎn)向是否可以改變？為