機械設(shè)計基礎(chǔ)課后習(xí)題與答案

機械設(shè)計基礎(chǔ)課后習(xí)題與答案LT答 ） ，且最短桿為機架:a答 ） ，且最短桿為機架401101507090160因此是雙曲柄機構(gòu)。） ） 4512016510070170機架，因此是曲柄搖桿機構(gòu)。） ） 601001607062132因此是雙搖桿機構(gòu)。） ） 5010015010090190機架，因此是雙搖桿機構(gòu)。2-32-3題2-3圖解：2-52-5圖所示，要求踏板CD在水平10度，且lCD

500mm，lAD

1000mm（1）試用圖解法求曲柄AB和連桿BC（2）用式2-）和式2-計算此機構(gòu)的最小傳動角。題2-5圖CD解:（1）由題意踏板CD

在水平位置上下擺動1010尺，作出兩次極限位置ABCDABCD（11 2 22.17AC1037mmAC1

1193mm。解得：l11 2

AC1

1103778mm2l 12 2

AC1

110371115mm2由已知和上步求解可知：l78mm，l1

1115mm，l3

500mm，l4

1000mm（2）因最小傳動角位于曲柄與機架兩次共線位置，因此取0和180代入公式（計算可得：l2l2l2l

coscosBCD 2

3 1 4 142ll23=111525002782100022781000cos21115500BCD54.77或：

=0.5768l2l2l2l

coscosBCD 2

3 1 4 142ll23=111525002782100022781000s021115500

=0.2970BCD72.72代入公式（2-），可知

min

BCD54.773-1AB廓線，試在圖上標(biāo)注推程運動角。題3-1圖解3-1解圖3.10OBB點接觸時，導(dǎo)路的方向線。推程運動角如圖所示。3-2CD點與尖頂接觸時的壓力角，并作圖表示。題3-2圖解：3.12OD點作偏距圓的下切線，此D點接觸時，導(dǎo)路的方向D點接觸時的壓力角如圖所示。3-43-4針方向回轉(zhuǎn)，偏距e=10mm，凸輪基圓半徑r0

60mm，滾子半徑rT

10mm，從3-3角。題3-4圖3-33-15所示。根據(jù)(3.1)式可知，ds d2 1

取最大，同時s2s

取最小時，凸輪機構(gòu)3-15可知，這點可能在推程的開始處凸輪機構(gòu)的壓力角最大，此時

max

9.6＜

=30°。a=160mmz1

20，z 60，求模數(shù)和分度圓直徑。2解由a

1m(zz2 1 2

可得模數(shù) 2az

216020

=4mmm分度圓直徑m1

mz1

1 242080mm，d2

mz2

460240mm已知一正常齒制標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的齒數(shù)z=25，齒頂圓直徑d 135mm，a求齒輪的模數(shù)。解由d =da

+ =2h mza

+ = +得2hm mz 2m得amda

(z

=135(25

=5mm已知一正常齒制標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪20度圓、基圓、齒頂圓上漸開線齒廓的曲率半徑和壓力角。解分度圓半徑 rmz25402100mmr2rr2r2b

=34.2mm1002100293.972基圓半徑

20rrcos100cos20997mmb基圓上漸開線齒廓的曲率半徑為0為。0齒頂圓半徑rrhm1005105mma ar2rr2r2ab105293.972a

46.85mmr arccosba ra

93.97105

254-9標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，其分度圓齒厚、齒頂圓齒厚和齒根圓齒厚是否相等，哪一個較大？解模數(shù)相等、壓力角相等的兩個齒輪，分度圓sm2齒厚 相等。但是齒數(shù)多的齒輪分度圓直徑大，所以基圓直徑就大。根據(jù)漸開線的性質(zhì)，漸開線的形狀取決于基圓的大小基圓小則漸開線曲率大sm25-1I23的轉(zhuǎn)向，用箭頭表示。解：5-2圖所示輪系中，已知

題5-1圖z15,z1

25,z2

15,z3

30,z3

15,z4

30,z4

2（右旋，z5

60,z5

30（m=4m，若n1

500rmin6v的大小和方向。題5-2圖解：這是一個定軸輪系，依題意有：i z2

zzz34

25303060200，

n 500 1 2.5r/min15

z/z/z/ 1515152

5 i 2001234 156的線速度和齒輪5′分度圓上的5的轉(zhuǎn)速和齒輪5相等，因此有：vv

nr 5/

n

5/

2.53.144

10.5mm/s1 5/ 30

302

302通過箭頭法判斷得到齒輪5′的轉(zhuǎn)向順時針，齒條6方向水平向右。5-45-4zz1 2

17，z3

51。當(dāng)手柄轉(zhuǎn)過90度時，轉(zhuǎn)盤H轉(zhuǎn)過多少角度？題5-4圖1、32為行星輪，構(gòu)件為行H星架。則有：

nH nn

z 51iH 1 1 H 3 313 nH3

nn3

z 171n03

n，1 134，n

90 n1

H時，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過的角度90n H 4

，方向與手柄方向相同。在題5-8圖所示錐齒輪組成的行星輪系中，已知各輪的齒數(shù)為 z1

20、z 30z2

50z3

80，n1

50rmin，求nH

的大小及方向。題5-8圖解：這是一個周轉(zhuǎn)輪系，其中齒輪1、3為H中心輪，齒輪2為行星輪，為行星架。HnH nn zz 3080iH 1 1 H 23 13 nH3

nn3 H

zz12/

2050n0,n

50r/

50

H2.4

n 14.7r/min n n，與方3 1 0n H H 1，與方H向相同5-9z1

30z2

25z2

20、z 75，齒輪I的轉(zhuǎn)速為200rmin（箭頭向上，齒輪3的轉(zhuǎn)速為50rmin（箭3頭向下，求行星架轉(zhuǎn)速nH

的大小及方向。題5-9圖解：這是一個周轉(zhuǎn)輪系，其中齒輪1、3為中心輪，齒輪、2為行星輪，為行星架。HnH nn zz 2575iH 1 1 H 2 3

3.12513 nH3

nn3

zz 302012∵設(shè)齒輪1方向為正，則n=200rmin，n =-50rmin，與1 3，與∴200nH

=∴3.125∴

=n 10.61rmin n

方向相n50nH同。

H H 110-2M20、M20X1.5螺紋的升角，并指出哪種螺紋的自鎖性較好。10-110-2M20

P2.5mm

，中徑d2

18.376mm

arctg P2

2.53.1418.376

2.48M201.5，細(xì)牙，螺距P1.5mm，中徑d d10.02619.026mm2

arctg P2

1.53.1419.026

1.44對于相同公稱直徑的粗牙螺紋和細(xì)牙螺紋中，細(xì)牙螺紋的升角較小，更易實現(xiàn)自鎖。11-71為主動輪時和輪2為主動輪時軸向力F 和Fa1 a2

的方向。輪1主動時 輪2主動題11-7圖輪1為主動 輪2為主動時11-711-722Ft2

、軸向力F 、和徑向力Fa2 r

的作用線和方向。11-82時，按右手定則判斷其軸向力方向F ；徑向力Fa2 r2總是指向其轉(zhuǎn)動中心；圓向力方向相反。

的方向與其運動Ft2F11-8設(shè)兩級斜齒圓柱齒輪減速器的已知條件如題11-9圖所示，試問：1）級斜齒輪的螺旋線方向應(yīng)如何選擇才能使中間軸上兩齒輪的軸向力方向相反，2）應(yīng)取多大數(shù)值才能使中間軸上兩個軸向力相互抵消。11-9圖解（1）要使中間軸上兩齒輪的軸向力方向相3243旋向相反，為右旋。（2）mn2

、z2

51、

15、2m 5mm、zF22n3 3F22

17dn分度圓直徑 mdn

tansincos

a d mzn要使軸向力互相抵消，則： 即F Fa2 a32T2m zn22

sin2

2T2m zn3

sin3 3

m zn3m z

sin2

517arcsin sin158.3818/351n2212-1的蝸桿和渦輪的幾何尺寸。12-1

m4mm，d1

40mm，q10，

z 2，z1

，

a98mm ，因此可以求得有關(guān)的幾何尺寸如下：蝸輪的分度圓直徑：d mz2 2

439156mm蝸輪和蝸桿的齒頂高：ha蝸輪和蝸桿的齒根高：hf

m4mm1.2m1.24mm4.8mm

d 24248mma1蝸輪喉圓直徑：da2

mz2

242164mm蝸桿齒根圓直徑：df1

2.442.430.4mm蝸輪齒根圓直徑：df2

mz2

2.442.4146.4mm蝸桿軸向齒距和蝸輪端面齒距：P P Pm3.14412.56mma1 t2 xc0.2m0.240.8mm12-2T1

20N.m，m=4mm，z1

2，d1

50mm，渦輪齒數(shù)z250，傳動的嚙合效率0.75（）（2）桿與渦輪上的作用力的大小和方向。題12-2圖解：（1）從圖示看，這是一個左旋蝸桿，因此用右手握桿，四指

，大拇指w

，可以得到從1 2主視圖上看，蝸輪順時針旋轉(zhuǎn)。（上的轉(zhuǎn)矩為T TiTz z 200.75502375N.m2 1 1 2 1蝸桿的圓周力與蝸輪的軸向力大小相等，方向 F Ft1 a

d1

220/50103

800N蝸桿的軸向力與蝸輪的圓周力大小相等，方向 F Fa1 t

d2

2375/450103

3750N蝸桿的徑向力與蝸輪的徑向力大小相等，方向相反，即：F Fr1 r

F tan3750tan201364.89Nt212-3z4的轉(zhuǎn)向n（）（2）在圖中標(biāo)出各輪軸向力的方向。題12-3圖解：（1）先用箭頭法標(biāo)志出各輪的轉(zhuǎn)向，12.512.5螺旋線為右旋。（2）各輪軸軸向力方向如圖12.5所示。150mm和400m1000m，小輪主動、轉(zhuǎn)速為1460rmin。試求（）小輪包角（）帶的幾何長度（）不考慮帶傳動的彈性滑動時彈性滑動時大輪的轉(zhuǎn)速；（4）滑動率0.015時大輪的實際轉(zhuǎn)速。解（1

cos2

d d2 12a

40015021000

0.125

，165.632.89rad（

d d2

2

）4001502L2a2

dd 2 11 2 4a

210002

150400

41000=2879.13mm（3）n1n2

d2d115014601n d1n 547.5r/min12 d 4002（4）

0.015時，n

d21dn 15014600.0151

n d12 1n 112 d2

400 539.29r/min13-15KWf=0.3平帶每米長的質(zhì)量q=0.35kg/。試求1）帶的緊邊、松邊拉力（）（）作用在軸上的壓力。題13-1圖解（1）1000P1000P60P106 605106F v

n 11601000

dn1

1460150

436.26Nefe0.32.892.38FF ef 436.26 2.38 752.39N1 ef1 2.381FF

1 1436.26 316.13N2 ef1 2.381（2）F

1

F1752.39316.13534.26N（3）

0 2 1 2 2 165.63F 2Fsin 12532sin 1060.13NQ 0 2 214-1在題14-1圖中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ軸，是心軸、轉(zhuǎn)軸、還是傳動軸？題14-1圖解I為傳動軸，II、IV為轉(zhuǎn)軸，III為心軸。14-6P=22KW，n1

1470rmin，齒輪的模數(shù)m=4mmz1

18、z2

82，若支承間跨距l(xiāng)=180m（齒輪位于跨距中央，軸的材料用45。解 T9.551061

p=9.55106n

220001470

1.429108N/mF Fr

tan

tan1mZ11

21.429108tan201445N4181000Fl 14450.18M r 65.025NmM2M2T2165.02521060.61.4291052=M e

107.609103Nmm30.1e1bM1.076130.1e1bM1.076110530.160故d28mm故16-1說明下列型號軸承的類型、尺寸系列、結(jié)構(gòu)特點、公差等級及其適用場合。6005，N209/P6，7207C，30209/P5。解由手冊查得6005深溝球軸承，窄寬度，特輕系列，內(nèi)徑d25mm，普通精度等級（0）。主要承受徑傳動。N209/P6徑d45mm，6于支承剛度大而軸承孔又能保證嚴(yán)格對中的場合，其徑向尺寸輕緊湊。7207C角接觸球軸承，窄寬度，輕系列，內(nèi)徑1d35mm接觸角 ,鋼板沖壓保持架普通精度等級。既可承受徑向載荷，又可承受軸向載荷，適用于高速無沖擊,1d35mm向載荷。適用于剛性大和軸承孔能嚴(yán)格對中之處，成對使用，對稱布置。16-616-6圖所示。已知兩個軸承的載荷分別為Fr1

1470N，F(xiàn)r2

2650N，外加軸向力F 1000Nd=40mmn5000rmin，常溫下運轉(zhuǎn)，有中等沖擊，ALh

2000h，試選擇軸承的型號。題16-6圖解（1）按題意，外加軸向F已接近F ，暫選A r1的角接觸軸承類型70000AC。25（2）16-13力F/0.68F

0.6814701000N

，方向向左，方向向右F/0.68F 0.6826501802Nr2因FF/100018022802NF/1000N，A 2 1F軸承1被壓緊FFa1 A軸承2被放松

F/100018022802N2F F/1802Na2 2（3）計算當(dāng)量動載荷0.68eF 2802Fa114701.91Fr1

16-12

X 0.41，Y1

0.87F 1802Fa236500.68eFr2=

16-12

X 2

，Y 02PXF Y

0.4114700.8728023040N1 1 r1PXF2 2 r

1 a1YF2 a

=12650018022650N（3）16-9，常溫下工作，

f t

；查教16-10

f p

；球軸承時，3

；并取軸承1的當(dāng)量動載荷為計算依據(jù)fP60n

1

1.5304060

13C/ p

L

2000 38.46KNr f t

h 1

106

C/r

d40mm

，選用角接觸7308AC（基本額定動載荷Cr

38.5KN。機械基礎(chǔ)8.17所示平面機構(gòu)的運動簡圖。圖8.178.18所示各運動鏈的自由度（若含有復(fù)合鉸鏈、局部自由度或（圖中繪有箭頭的構(gòu)件為原動件圖8.189.20500560，又為何種機構(gòu)？圖9.20解：a為機架150500300400 且最短桿為機架，因此是雙曲柄機構(gòu)。b為機架 150500300

且最短桿的鄰邊為機架，因此是曲柄搖桿機構(gòu)。c 為機架 150500300400d為機架 150500300400

且最短桿的對邊為機且最短桿的鄰邊為機架，因此是曲柄搖桿機構(gòu)。500560560300400因此無論哪個桿為機架，都是雙搖桿機構(gòu)。在如圖9.21所示的鉸鏈四桿機構(gòu)中，已知 lBCl 30mm，AD為機架。試求：AD

50mm，lCD

35mm，若此機構(gòu)為曲柄搖桿機構(gòu)，且AB桿為曲柄，求l 的最大值；AB若此機構(gòu)為雙曲柄機構(gòu)，求l 的最小值；AB若此機構(gòu)為雙搖桿機構(gòu)，求l 的數(shù)值。AB圖9.21解：1）因為機構(gòu)為曲柄搖桿機構(gòu)，且AB桿為曲柄，所以，AB桿為曲柄必為得，最短桿，有公式lAB

503530

l 15mm。AB2）因為機構(gòu)為雙曲柄機構(gòu)，所以，AD 桿必為最短桿，有公式l 355030，l 45mm。AB AB3）若此機構(gòu)為雙搖桿機構(gòu)，求l 的數(shù)值。AB10.34運動規(guī)律有柔性沖擊？哪種運動規(guī)律沒有沖擊？如何來選擇從動件的運動規(guī)律？答：剛性沖擊：等速運動。沒有沖擊：正弦加速度運動規(guī)律?？梢愿鶕?jù)機構(gòu)所承受的載荷以及運動速度來選擇。10.810.22動線圖尚不完全，試在圖上補全各段的曲線，并指出哪些位置有剛性沖擊？那些位置有柔性沖擊？圖10.2211.322擇齒輪的旋向？圖11.32答：根據(jù)Ⅱ軸上所受的軸向力為最小來選擇齒輪的旋向。向也是左旋。試分析如圖11.33輪嚙合點作用力的方向。圖11.33如圖11.34i=5η卷筒直徑D=0.6F=200G是多少？圖11.34a=300mmZ1

=40，傳動比i=2.7及主要幾何尺寸。Z1

2

n

=20°，mn

=2mm，a=55mm。要求不用變位而湊中心距，這對斜齒輪的螺旋角應(yīng)為多少？12.112.18z1

282

56，z338z457143mm1/100。圖12.1812.512.22z1

1202

40，z3

20，z4

20。若nn1

120rmin，且n與n1 4

轉(zhuǎn)向相反，試求i 。H1圖12.22軸的功用是什么？答：軸的功用是支撐旋轉(zhuǎn)零件，以實現(xiàn)運動和動力的傳遞。Q23545,40C20CrMnTQT600-答：Q235A用于載荷不大、轉(zhuǎn)速不高的一般不重要的軸。45用于應(yīng)用于應(yīng)力集中敏感性小的場合，一般用于用途和較重要的軸。40Cr應(yīng)用于強度高而尺寸小、重量輕的重要的軸或特殊性能要求的軸。20CrMnTi用于齒輪,軸類,活塞類零配件等.用于汽車,飛機各種特殊零件部位，良好的加工性,加工變形微小,抗疲勞性能相當(dāng)好。QT600-2應(yīng)用于制作形狀復(fù)雜的軸。在齒輪減速器中，為什么低速軸的直徑要比高速軸粗得多？答：因為低速軸的扭矩大高速軸的扭矩小所以低速軸要選擇粗一些。（、軸上零件有準(zhǔn)確的位置和可靠的相對固定。、良好的制造和安裝公益性。、形狀、尺寸應(yīng)有利于減少應(yīng)力集中。15.13誤，并畫出改正圖。16.1滾動軸承一般由哪些基本元件組成？各有什么作用？動體脫落，引導(dǎo)滾動體旋轉(zhuǎn)起潤滑作用。16.5試說明下列軸承代號的含義，并說明哪個軸承不能承受徑向載荷？3308 6210 7200AC/P6 N409/P5 5307/P6答：33083——圓錐滾子軸承（0）3——寬度系列為0,3為直徑系列代號08——內(nèi)徑為40mm6210 6——深溝球軸承（0）2——寬度系列為0,2為直徑系列代號10——內(nèi)徑為50mm7200AC/P6 7——角接觸球軸承（0）2——寬度系列為0,200——內(nèi)徑為10mmAC——公稱接觸角α=25°P66級N409/P5 N——圓柱滾子軸承（0）4——寬度系列為0,4為直徑系列代號09——內(nèi)徑為45mmP5——軸承公差等級為5級5307/P6 5——推力球軸承（0）3——寬度系列為0,3為直徑系列代號07——內(nèi)徑為35mmP6——軸承公差等級為6級5307/P6不能承受徑向載荷。16.7試說明滾動軸承的基本額定壽命、基本額定動載荷、當(dāng)量動載荷的意義。答：基本額定壽命：一批同樣的軸承，在相同條件下運轉(zhuǎn)，其中百分之九十的軸承不發(fā)生疲勞點蝕時所能達到的壽命。P表示。當(dāng)量動載荷:使軸承的基本額定壽命恰好為一百萬轉(zhuǎn)時，軸承所能承受的載荷值，稱為軸承的基本額定動載荷，用CCrCa表示。16.11已知一傳動軸上的深溝球軸承，承受的徑向載荷Fr

1200N，軸向載荷F 300Nn1460rmind40mmLa

8000h，載荷有輕微沖擊，常溫下工作，試選擇軸承的型號尺寸。汽車機械基礎(chǔ)4-1軸的功用是什么？根據(jù)所受的載荷不同，軸分為哪幾種類型？各舉一例說明。轉(zhuǎn)軸：電動機的輸入軸。心軸：火車的輪軸。傳動軸：連接汽車變速器與后橋的軸。P=750Kw，轉(zhuǎn)速n400rmin45該軸所需的最小直徑是多少？4-10L=400mmd1

180mm，15P1

7KW，轉(zhuǎn)速n1

300rmin45鋼調(diào)質(zhì)。①試確定軸的危險截面上的直徑。②指出圖4-10中主動軸結(jié)構(gòu)的不合理之處，并提出改進意見。圖4-10 主動軸滾動軸承的額定動載荷和當(dāng)量動載荷有何關(guān)系？條件相一致的當(dāng)量動載荷。靜強度計算？承受正常載荷但受到短時沖擊的軸承，要考慮靜強度計算。5-10 說明以下幾個代號的含義：7210B、7210AC、N210E、51210、30316、7305B/P4。答：7210B3——角接觸球軸承（0）2——寬度系列為0,2