西南石油大学《机械设计基础》II48学时作业参考Word文档格式.docx
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滚子5和9处存在局部自由度,同时D’处为虚约束,无复合铰链。
(f)
凸轮连杆机构
图2-26 几种机构运动简图
2-3画出图2-27所示机构的运动简图并计算自由度F。
试找出原动件,并标以箭头。
活动构件n=3
无复合铰链,无局部自由度,无虚约束。
图2-27(a)
图2-27(b)
图2-27(c)
图2-27 几种机构运动简图
2-4试绘制图2-28所示机构的运动简图,并计算其机构的自由度F。
图2-28(a)
偏心轮机构
图2-28(b)
冲床刀架机构
图2-28 几种机构运动简图
第三章平面连杆机构
3-1试根据图3-24中所注明的尺寸判别各铰链四杆机构的类型。
图3-24 四杆机构的类型
3-2图3-25所示为一偏置曲柄滑块机构,试求以AB为曲柄的条件?
图3-25 偏置曲柄滑块机构
第四章凸轮机构
4-1试在图4-22所示的各图中标出压力角。
4-2图4-23中两图均为工作廓线为圆的偏置凸轮机构,试分别指出它们的理论廓线是圆还是非圆,运动规律是否相同。
图4-23 工作廓线为圆的偏置凸轮机构
答:
左面凸轮机构的理论廓线是圆,右面凸轮机构的理论廓线是非圆,它们的运动规律不相同。
4-3如图4-24所示的两种凸轮机构均为偏心圆盘。
圆心为O,半径为R=30mm,偏心距lOA=16mm,偏距e=6mm。
试求:
①这两种凸轮机构推杆的行程h和凸轮的基圆半径;
②这两种凸轮机构的最大压力角的数值及发生的位置(均在图上标出)。
图4-24 两种偏心圆盘凸轮机构
①基圆半径(两种凸轮机构的基圆半径相同)
推杆行程:
1)尖顶凸轮机构
2)平底凸轮机构
②右边凸轮机构即平底从动件凸轮机构在各处压力角均相等,都为零。
尖顶从动件凸轮机构最大压力角图解如下图所示。
第五章齿轮传动
5-1一渐开线标准直齿圆柱齿轮传动,其齿数z1=30,z2=93。
测得顶圆直径分别为da1=160
mm,da2=475
mm。
求此齿轮传动的模数,并计算其中心距a、齿数比u、两轮的分度圆直径d1和d2、节圆直径和及根圆直径df1和df2。
①
②
③
④
⑤
5-2已知一渐开线标准斜齿圆柱齿轮的法面模数mn=4
mm,齿数z1=33,z2=66,中心距a=200
mm,试求齿轮轮齿的螺旋角。
5-4已知一正常齿渐开线标准外啮合直齿圆柱齿轮传动,其m=5
mm,压力角=20°
,中心距a=350
mm,传动比i12=9/5,试求小齿轮的齿数、分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、基圆直径。
5-9图5-58所示为二级斜齿圆柱齿轮减速器。
已知轴I为输入轴,轴III为输出轴,齿轮1的转向及螺旋线方向如图所示。
要求轴II所受轴向力最小,①确定齿轮2、齿轮3、齿轮4的螺旋线方向;
②在图上表示出作用于各齿轮的圆周力Ft、径向力Fr和轴向力Fa的指向。
图5-58 二级斜齿圆柱齿轮减速器
第六章蜗杆传动
6-3一对阿基米德标准蜗杆蜗轮机构,z1=2,z2=50,m=8
mm,q=10,求传动比i12和中心距a、蜗杆导程角。
6-7图6-15所示为斜齿蜗杆组合传动,已知:
在斜齿轮传动中,齿数z1=23,z2=42,模数mn=3
mm,在蜗杆传动中,模数m=5
mm,蜗杆分度圆直径d3=50
mm,蜗杆头数,右旋,蜗轮齿数z4=30,蜗杆传动效率η=0.8,两级传动的中心距相同,输入功率P1=3
kW,输入轴转速n1=1430
r/min,转向如图所示。
不计斜齿轮传动及其轴承的功率损失,欲使Ⅱ轴上轮2和轮3的轴向力互相抵消一部分,试求:
①
确定轮1和轮2的螺旋线方向及轮4的转动方向;
②
在图中画出轮2所受各分力的方向;
③
求斜齿轮的螺旋角β、蜗杆导程角及作用在蜗轮上的转距T4。
①,②如图示。
图6-15 斜齿蜗杆组合传动
③:
第七章 轮系和减速器
7-1在图7-29所示的轮系中,已知z1=15,z2=25,z2′=35,z3′=15,z3=35,z4=30,z4′=2(右旋),z5=60,z5′=20(m=4
mm)。
若n1=500
r/min,求齿条6移动速度v的大小和方向。
图7-29 定轴轮系
这是一个定轴轮系
各轮转向如图示
轮1和轮5传动比大小为:
齿轮5’的分度圆直径为:
齿条6的移动速度大小为0.21m/s,方向向右。
7-6在图7-34所示的轮系中,已知z1=60,z2=40,z′2=z3=20,若n1=n3=120
r/min且n1与n3转向相反,试求nH的大小和转向。
假定各轮的转向如图示。
图7-34 周转轮系
7-8图7-36所示为卷扬机减速器。
已知各轮齿数z1=24,z2=52,z3=21,z4=78,,z6=30,z7=78,试求传动比i17。
图7-36 卷扬机减速器
卷扬机减速器为一混合轮系。
①轮2-3(行星轮)、轮1(中心轮)、轮4(中心轮)、轮7(系杆)组成周转轮系
②轮5、轮6、轮7组成一定轴轮系
联合
(1)式、
(2)式、(3)式可得:
第八章 带传动和链传动
8-2 设计鼓风机用普通V带传动。
已知电动机功率P=7.5
kW,小带轮转速n1=,风机转速n2=700
r/min,每日工作16h,要求传动中心距a≤800
解
(1)选择普通V带型号。
由表8-7查得KA=1.1,由式(8-12)得:
Pca=KAP=1.1×
7.5=8.25
kW
根据Pca和转速n1在图8-13上V带型号,选用A型V带。
(2)确定带轮基准直径。
由表8-3知,A型带小带轮最小基准直径dd1min=75
mm,则取dd1=100
故有:
由表8-3查得,取dd2=200
带速为:
带速v在5~25
m/s内,符合要求。
(3)确定带长和中心距。
由式有
0.7(100+200)
≤a0≤2(100+200)
即210≤a0≤600
题意取a0=500
由式(8-13)得:
由表(8-2)取Ld=1400
由式(8-14)得
(4)验算小带轮包角。
由式(8-15)得:
小带轮包角合适。
(5)确定带的根数。
由表8-4查得P=1.32
kW,由表8-5查得ΔP1=0.17
kW,由表8-6查得=0.98,由表8-2查得KL=0.96,Kq=0.75,由式(8-16)得:
取z=8根。
(6)计算压轴力。
由表8-1查得q=0.105
kg/m,由式(8-17)得单根V带的初拉力为:
则作用在轴上的压力由式(8-18)得:
=2×
8×
111.4sin(168.54°
÷
2)=1773.5N
(7)带轮工作图(略)。
第九章 螺纹
9-2图9-34所示弓形夹钳用Tr28×
5螺杆夹紧工件,已知压力,螺杆末端部直径,螺纹副和螺杆末端与工件间的摩擦系数。
①试分析该螺纹副是否能自锁。
②试计算拧紧扭矩T=?
解 ①分析该螺纹副是否能自锁
Tr28×
5的螺距5
mm,
中径mm。
因为
所以该螺纹能自锁。
②计算拧紧力矩T。
图9-34 弓形夹钳
9-7图9-39所示为一钢制液压缸。
已知油压P=4
MPa,液缸内径D2=160
mm,在的圆周上用8个均布的螺栓将缸盖与缸体固连,螺栓材料为35钢,安装时用定力矩扳手拧紧连接。
试计算所需螺栓的直径。
图9-39 钢制液压缸
解螺栓既受预紧力又受轴向工作载荷。
由式(9-16)可知,螺栓所受的总拉力。
故须先求出单个螺栓的工作载荷,从而求出和,然后计算所需螺栓的直径。
(1)计算螺栓的工作载荷。
液压缸盖螺栓组所受的载荷:
单个螺栓的工作载荷
(2)求螺栓的总拉力。
剩余预紧力
=1.8×
10053=18095
N
螺栓的总拉力
=10053+18095=28148
N
(3)计算所需螺栓直径。
由表9-4知,35钢材料,
由表9-7取Ss=1.5,
查表9-2,可取M18。
螺栓间距满足要求。
第十章 轴和轴毂连接
10-1略
10-2改正图10-21~图10-26中的错误结构并说明理由。
图10-21
图10-22
图10-23
图10-24
图10-25
图10-26
10-3指出图10-27与图10-28之间不同的地方,并说明理由。
参考答案:
1处和7处:
加有垫片
2处:
不需要该卡环
3处和5处:
轴肩及套筒高度高于轴承内圈厚度,改用套筒(同时兼有挡油效果)
4处:
轴段长度应短于轮毂宽度
6处:
键槽及键过长
8处:
缺少密封装置
9处:
增加一轴段,便于右端零件轴向定位
10处:
增加键槽和键,便于该轴段上的零件周向定位
11处:
轴上该零件的孔应为通孔
第十一章 轴承
11-7图11-29所示的一对7208AC轴承分别受径向力Fr1=5
500
N,Fr2=3
200
N,轴向作用力FA=18
000
N,试求两轴承的内部轴向力Fs和轴向力Fa。
图11-29 受径向力和轴向力轴系简图
解
(1)由表11-9查得,该轴承接触角,e=0.68
(2)计算轴承内部轴向力Fs:
角接触球轴承,内部轴向力
(方向向右)
(方向向左)
(3)计算轴承的轴向载荷Fa:
由于合力为:
故轴承1被“压紧”,轴承2被“放松”,则有:
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