合工大機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)作業(yè)部分答案及解析

...wd......wd......wd...3凸輪機(jī)構(gòu)1．【答】根據(jù)形狀，可分為盤形凸輪、移動(dòng)凸輪和圓柱凸輪三類?；窘M成局部有凸輪、從動(dòng)件和機(jī)架三個(gè)局部。凸輪與從動(dòng)件之間的接觸可以通過(guò)彈簧力、重力或凹槽來(lái)實(shí)現(xiàn)。2．【答】從動(dòng)件采用等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，運(yùn)動(dòng)開場(chǎng)時(shí)，速度由零突變?yōu)橐怀?shù)，運(yùn)動(dòng)終止時(shí)，速度由常數(shù)突變?yōu)榱?，因此從?dòng)件加速度及慣性力在理論上為無(wú)窮大〔由于材料有彈性變形，實(shí)際上不可能到達(dá)無(wú)窮大〕，使機(jī)構(gòu)受到強(qiáng)烈的沖擊。這種由于慣性力無(wú)窮大突變而引起的沖擊，稱為剛性沖擊。從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度出現(xiàn)有限值的突然變化，產(chǎn)生慣性力的突變，但突變是有限的，其引起的沖擊也是有限的，這種由于加速度發(fā)生有限值突變而引起的沖擊稱為柔性沖擊。等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律和簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律都會(huì)產(chǎn)生柔性沖擊。3．【答】應(yīng)注意的問(wèn)題有：1〕滾子半徑：必須保證滾子半徑小于理論輪廓外凸局部的最小曲率半徑；在確保運(yùn)動(dòng)不失真的情況下，可以適當(dāng)增大滾子半徑，以減小凸輪與滾子之間的接觸應(yīng)力；2〕校核壓力角：進(jìn)展為了確保凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)性能，應(yīng)對(duì)凸輪輪廓各處的壓力角進(jìn)展校核，檢查其最大壓力角是否超過(guò)許用值。如果最大壓力角超過(guò)許用值，一般可以通過(guò)增加基圓半徑或重新選擇從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律；3〕合理選擇基圓半徑：凸輪的基圓半徑應(yīng)盡可能小些，以使所設(shè)計(jì)的凸輪機(jī)構(gòu)可能緊湊，但基圓半徑越小，凸輪推程輪廓越陡峻，壓力角也越大，致使機(jī)構(gòu)工作情況變壞。基圓半徑過(guò)小，壓力角就會(huì)超過(guò)許用值，使機(jī)構(gòu)效率太低，甚至發(fā)生自鎖。4．【答】繪制滾子從動(dòng)件凸輪輪廓時(shí)，按反轉(zhuǎn)法繪制的尖頂從動(dòng)件的凸輪輪廓曲線稱為凸輪的理論輪廓。由于滾子從動(dòng)件的中心真實(shí)反映了從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和受力狀況，因此基圓半徑和壓力角應(yīng)在理論輪廓上量取。5．【解】6．【解】選擇適宜的比例繪制從動(dòng)件位移線圖，如以以下圖以基圓半徑繪作基圓，繪制從動(dòng)件尖頂?shù)钠鹗嘉恢脤⑽灰凭€圖的推程和回程所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)角分成假設(shè)干等份按照反方向〔順時(shí)針?lè)较颉?，與從動(dòng)件位移線圖各等分相對(duì)應(yīng)，得各個(gè)點(diǎn)。連結(jié)這些點(diǎn)得到機(jī)構(gòu)反轉(zhuǎn)后從動(dòng)件導(dǎo)路的各個(gè)位置量取對(duì)應(yīng)的各位移量，得反轉(zhuǎn)后尖頂?shù)囊幌盗形恢命c(diǎn)將各個(gè)位置點(diǎn)連成光滑的曲線，得到所要求的凸輪輪廓。如以以下圖。〔注：答案中所繪制圖形不準(zhǔn)確，供參考。〕4齒輪機(jī)構(gòu)1．【答】漸開線直齒圓柱齒輪的正確嚙合條件是兩輪的模數(shù)和壓力角必須分別相等。漸開線斜齒圓柱齒輪的正確嚙合條件是兩輪的模數(shù)和壓力角必須分別相等，此外，外嚙合時(shí)螺旋角大小一樣、方向相反；內(nèi)嚙合時(shí)螺旋角大小和方向均一樣。2．【答】用范成法加工齒輪時(shí)，假設(shè)刀具的齒頂線或齒頂圓與嚙合線的交點(diǎn)超過(guò)被切齒輪的極限點(diǎn)，則刀具的齒頂將切去齒輪齒根漸開線齒廓的一局部，這種現(xiàn)象稱為根切現(xiàn)象。標(biāo)準(zhǔn)齒輪為了防止根切，其齒數(shù)z必須大于或等于不根切的最少齒數(shù)=2h*a/sin2α。標(biāo)準(zhǔn)齒輪為了防止根切，其齒數(shù)必須大于或等于不根切的最少齒數(shù)。3．【答】常見的漸開線齒廓的切齒方法有成形法和范成法兩種。成形法其方法簡(jiǎn)單，不需要專用機(jī)床，但生產(chǎn)率低，精度差，只適用于單件及精度要求不高的齒輪加工。范成法中廣泛采用齒輪滾刀，能連續(xù)切削，生產(chǎn)率較高。4．【答】沿斜齒輪分度圓上齒廓的任一點(diǎn)切齒輪的法面，該分度圓柱在切面上呈一橢圓。取標(biāo)準(zhǔn)壓力角作一直齒圓柱齒輪，其齒形即可認(rèn)為近似于斜齒輪的法向齒形。該直齒圓柱齒輪稱為斜齒輪圓柱齒輪的當(dāng)量齒輪，其齒數(shù)稱為當(dāng)量齒數(shù)，用zv表示，計(jì)算公式為5．【解】mm〔或mm〕6．【解】mmm/s7．【解】mmmmmm；mmmm；mm；mm8．【解】1〕由得2〕兩齒輪的分度圓、齒頂圓和齒根圓直徑mm；mmmm；mmmm；mmmm；mm3〕當(dāng)量齒數(shù)和；5輪系1、【答】定軸輪系傳動(dòng)時(shí)每個(gè)齒輪的幾何軸線都是固定的，周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)時(shí)至少有一個(gè)齒輪的幾何軸線繞另一齒輪的幾何軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。2、【答】一個(gè)齒輪與兩齒輪同時(shí)嚙合，對(duì)前一級(jí)齒輪傳動(dòng)來(lái)說(shuō)它是從動(dòng)輪，對(duì)后一級(jí)傳動(dòng)來(lái)說(shuō)它是主動(dòng)輪，它的齒數(shù)不影響傳動(dòng)比的大小，但卻使輪系中增加了一對(duì)外嚙合齒輪，從而改變了傳動(dòng)比的符號(hào)，即改變了最終齒輪的轉(zhuǎn)向。這種齒輪稱為惰輪。惰輪的作用為在不改變傳動(dòng)比的情況下改變齒輪的轉(zhuǎn)向。3、【答】行星輪系的自由度為1，只有一個(gè)中心輪可以轉(zhuǎn)動(dòng)，需要1個(gè)原動(dòng)件。差動(dòng)輪系的自由度為2，兩個(gè)中心輪均可轉(zhuǎn)動(dòng)，需要2個(gè)原動(dòng)件。4、【解】r/minmm齒條6線速度m/s方向向右。5、【解】從輪系構(gòu)造可以看出因此有6、【解】故而因此7、【解】解上式得r/min轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)向一樣。7機(jī)械的動(dòng)力性能1、【答】轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，如果離心力〔或力系的合力、合力偶矩〕不等于零時(shí)，其方向隨著回轉(zhuǎn)件的轉(zhuǎn)動(dòng)而發(fā)生周期性的變化，同時(shí)，離心力〔合力、合力偶矩〕對(duì)軸承施加一個(gè)附加的動(dòng)壓力，并使整個(gè)機(jī)械產(chǎn)生周期性的振動(dòng)。這種振動(dòng)往往使機(jī)械的可靠性、精度等降低，零件材料易疲勞損壞而使零件壽命縮短，振動(dòng)產(chǎn)生的噪聲對(duì)周圍的設(shè)備、建筑、環(huán)境等都有較大的影響和破壞。對(duì)于高速、重載、精細(xì)機(jī)械來(lái)說(shuō)，這個(gè)問(wèn)題更加突出。因此需要調(diào)整回轉(zhuǎn)件的質(zhì)量分布，使回轉(zhuǎn)件工作時(shí)離心力系到達(dá)平衡，以消除附加動(dòng)壓力，盡可能減輕由離心力而產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)。2、【答】靜平衡的條件是：分布于該回轉(zhuǎn)件上各個(gè)質(zhì)量的離心力〔或質(zhì)徑積〕的向量和等于零，即回轉(zhuǎn)件的質(zhì)心與回轉(zhuǎn)軸線重合。動(dòng)平衡的條件是：回轉(zhuǎn)件上各個(gè)質(zhì)量的離心力的向量和等于零，且離心力所產(chǎn)生的力偶矩的向量和也等于零。顯然動(dòng)平衡條件中包含了靜平衡條件，也就是說(shuō)動(dòng)平衡的轉(zhuǎn)子一定也是靜平衡的，但靜平衡的轉(zhuǎn)子不一定是動(dòng)平衡的。靜平衡適用于軸向尺寸較小的零件〔盤狀零件〕，如飛輪、砂輪等，其質(zhì)量分布可以近似認(rèn)為在同一回轉(zhuǎn)面內(nèi)。動(dòng)平衡適用于軸向尺寸較大的回轉(zhuǎn)件〔軸類零件〕，如電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子、機(jī)床主軸等，其質(zhì)量分布不能近似地認(rèn)為是位于同一回轉(zhuǎn)面內(nèi)。3、【答】機(jī)械在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的任一時(shí)間間隔內(nèi)，驅(qū)動(dòng)力所作的功和阻力所作的功隨時(shí)會(huì)發(fā)生變化，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力所作的功大于阻力所作的功時(shí)，機(jī)械作增速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力所作的功小于阻力所作的功時(shí)，機(jī)械作減速運(yùn)動(dòng)，致使機(jī)械速度產(chǎn)生波動(dòng)。4、【答】周期性速度波動(dòng)是周期性變化的外力引起的，非周期性速度波動(dòng)則是隨機(jī)變化、不規(guī)則、沒(méi)有一定周期性的外力引起的。周期性速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)方法是在機(jī)械中參加一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很大的回轉(zhuǎn)件〔飛輪〕，以增加系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量來(lái)減小速度變化的幅度。機(jī)械的非周期速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)方法是調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)力作功和阻力作功的比值，只能采用特殊的裝置〔調(diào)速器〕使驅(qū)動(dòng)力功隨阻力功的變化而變化，并使兩者趨于平衡，使機(jī)械平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。8機(jī)械零件設(shè)計(jì)概論1、【答】機(jī)械零件由于某種原因喪失工作能力或達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的性能稱為失效。機(jī)械零件的主要失效形式有1〕整體斷裂；2〕過(guò)大的剩余變形〔塑性變形〕；3〕零件的外表破壞，主要是腐蝕、磨損和接觸疲勞；4〕破壞正常工作條件引起的失效：有些零件只有在一定的工作條件下才能正常工作，如果破壞了這些必要的條件，則將發(fā)生不同類型的失效，如帶傳動(dòng)的打滑，高速轉(zhuǎn)子由于共振而引起斷裂，滑動(dòng)軸承由于過(guò)熱而引起的膠合等。2、【答】〔1〕理論設(shè)計(jì)：根據(jù)長(zhǎng)期總結(jié)出來(lái)的設(shè)計(jì)理論和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)所進(jìn)展的設(shè)計(jì)稱為理論設(shè)計(jì)。理論設(shè)計(jì)中常采用的處理方法有設(shè)計(jì)計(jì)算和校核計(jì)算兩種。前者是指由公式直接算出所需的零件尺寸，后者是指對(duì)初步選定的零件尺寸進(jìn)展校核計(jì)算；〔2〕經(jīng)歷設(shè)計(jì)：根據(jù)從某類零件已有的設(shè)計(jì)與使用實(shí)踐中歸納出的經(jīng)歷關(guān)系式，或根據(jù)設(shè)計(jì)者本人的工作經(jīng)歷用類比的方法所進(jìn)展的設(shè)計(jì)；〔3〕模型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：對(duì)于一些尺寸巨大而且構(gòu)造又很復(fù)雜的重要零件件，尤其是一些重型整體機(jī)械零件，為了提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，可采用模型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法。3、【答】變應(yīng)力的循環(huán)特性r是最小應(yīng)力與最大應(yīng)力的比值，即靜應(yīng)力時(shí)：對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力時(shí)：脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力時(shí)：4、【答】滑動(dòng)摩擦的四個(gè)狀態(tài)是干摩擦、邊界摩擦、混合摩擦和液體摩擦。主要特征是〔1〕干摩擦：外表間無(wú)任何潤(rùn)滑劑或保護(hù)的純金屬接觸時(shí)的摩擦；〔2〕邊界摩擦：摩擦外表被吸附的邊界膜隔開，摩擦性質(zhì)取決于邊界膜和外表的吸附性能時(shí)的摩擦；〔3〕流體摩擦：摩擦外表被流體膜隔開，摩擦性質(zhì)取決于流體內(nèi)局部子間粘性阻力的摩擦；〔4〕混合摩擦：摩擦狀態(tài)處于邊界摩擦及流體摩擦的混合狀態(tài)時(shí)的摩擦。5、【答】機(jī)械零件的一般磨損過(guò)程大致分為磨合階段、穩(wěn)定磨損階段和劇烈磨損三個(gè)階段。每個(gè)階段的特征：磨合階段：新的摩擦副外表較粗糙，在一定載荷的作用下，摩擦外表逐漸被磨平，實(shí)際接觸面積逐漸增大，磨損速度開場(chǎng)很快，然后減慢；穩(wěn)定磨損階段：經(jīng)過(guò)磨合，摩擦外表加工硬化，微觀幾何形狀改變，從而建設(shè)了彈性接觸的條件，磨損速度緩慢，處于穩(wěn)定狀態(tài)；劇烈磨損階段：經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定磨損后，因零件外表遭到破化，濕摩擦條件發(fā)生加大的變化〔如溫度的急劇升高，金屬組織的變化等〕，磨損速度急劇增加，這時(shí)機(jī)械效率下降，精度降低，出現(xiàn)異常的噪聲及振動(dòng)，最后導(dǎo)致零件失效。6、【答】潤(rùn)滑油的主要質(zhì)量指標(biāo)有：粘度、潤(rùn)滑性〔油性〕、極壓性、閃點(diǎn)、凝點(diǎn)和氧化穩(wěn)定性。潤(rùn)滑脂的主要質(zhì)量指標(biāo)有：錐〔針〕入度〔或稠度〕和滴點(diǎn)。9聯(lián)接1、【答】三角形螺紋牙型角大，故自鎖性能好，而且牙根厚、強(qiáng)度高，故多用于緊固聯(lián)接。由公式和可知，矩形螺紋、梯形螺紋和鋸齒形螺紋牙型角小，傳動(dòng)效率高，故多用于傳動(dòng)。由公式可知，螺距一樣時(shí)，多線螺紋升角大，傳動(dòng)效率較高，故主要用于傳動(dòng)。2、【答】聯(lián)接用螺紋緊固件一般都能滿足自鎖條件，并且擰緊后，螺母、螺栓頭部等承壓面處的摩擦也都有防松作用，因此在承受靜載荷和工作溫度變化不大時(shí)，螺紋聯(lián)接一般都不會(huì)自動(dòng)松脫。但在沖擊、振動(dòng)、變載荷及溫度變化較大的情況下，聯(lián)接有可能松動(dòng)，甚至松開，造成聯(lián)接失效，引起機(jī)器損壞，甚至導(dǎo)致嚴(yán)重的人身事故等。所以在設(shè)計(jì)螺紋聯(lián)接時(shí)，必須考慮防松問(wèn)題。螺紋聯(lián)接防松的基本問(wèn)題在于防止螺旋副相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。具體的防松裝置或方法很多，按工作原理可分為三類：1〕摩擦防松：采用各種構(gòu)造措施使螺旋副中保持較大的防松阻力矩。這種方法簡(jiǎn)單方便，但不十分可靠，多用于沖擊的振動(dòng)不劇烈的場(chǎng)合。2〕機(jī)械防松：利用各種止動(dòng)零件阻止擰緊的螺紋零件相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。這類防松方法相當(dāng)可靠，應(yīng)用很廣。3〕其它方法：如端面沖點(diǎn)法防松、粘合法防松，防松效果良好，但僅適用于很少拆開或不拆的聯(lián)接。3、【答】螺紋聯(lián)接的主要類型有螺栓聯(lián)接、螺釘聯(lián)接、雙頭螺柱聯(lián)接和緊定螺釘聯(lián)接四種。主要特點(diǎn)是：１、螺栓聯(lián)接：有普通螺栓聯(lián)接和鉸制孔螺栓聯(lián)接兩種。普通螺栓聯(lián)接被聯(lián)接件的通孔與螺栓桿之間有間隙，所以孔的加工精度可以低些，不需在被聯(lián)接件上切制螺紋，同時(shí)構(gòu)造簡(jiǎn)單、裝拆方便，所以應(yīng)用最廣。鉸制孔螺栓聯(lián)接螺栓桿與孔之間沒(méi)有間隙，能確定被聯(lián)接件的相對(duì)位置，并能承受橫向載荷。2、螺釘聯(lián)接：螺釘直接旋入被聯(lián)接件的螺紋孔中。適用于被聯(lián)接件之一較厚，或另一端不能裝螺母的場(chǎng)合。由于不用螺母，所以易于實(shí)現(xiàn)外觀平整、構(gòu)造緊湊；但要在被聯(lián)接件上切制螺紋，因而其構(gòu)造比螺栓聯(lián)接復(fù)雜一些。不適用于經(jīng)常拆裝的場(chǎng)合。如經(jīng)常拆裝，會(huì)使螺紋孔磨損，導(dǎo)致被聯(lián)接件過(guò)早失效。3、雙頭螺柱聯(lián)接：使用兩端均有螺紋的螺柱，一端旋入并緊定在較厚被聯(lián)接件的螺紋孔中，另一端穿過(guò)較薄被聯(lián)接件的通孔，加上墊片，旋上螺母并擰緊，即成為雙頭螺柱聯(lián)接。這種聯(lián)接在構(gòu)造上較前兩種復(fù)雜，但兼有前兩者的特點(diǎn)