机械设计基础答案文档格式.docx
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105°
位移(mm)
0
0.734
2.865
6.183
10.365
15
19.635
23.817
速度(mm/s)
19.416
36.931
50.832
59.757
62.832
加速度(mm/s2)
65.797
62.577
53.231
38.675
20.333
-20.333
-38.675
120°
135°
150°
165°
180°
195°
210°
225°
27.135
29.266
30
29.066
26.250
21.563
36.932
-25
-50
-75
-53.231
-62.577
-65.797
-83.333
240°
255°
270°
285°
300°
315°
330°
345°
8.438
3.75
0.938
-100
83.333
根据上表作图如下(注:
为了图形大小协调,将位移曲线沿纵轴放大了5倍。
):
3-6解:
图3-18题3-6图
从动件在推程及回程段运动规律的角位移方程为:
1.推程:
0°
2.回程:
计算各分点的位移值如下:
总转角(°
)
45
60
75
90
105
角位移(°
0.367
1.432
3.092
5.182
7.5
9.818
11.908
120
135
150
165
180
195
210
225
13.568
14.633
14.429
12.803
0.370
240
255
270
285
300
315
330
345
4.630
2.197
0.571
根据上表作图如下:
图3-19题3-6解图
4-1解 分度圆直径
齿顶高
齿根高
顶隙
中心距
齿顶圆直径
齿根圆直径
基圆直径
齿距
齿厚、齿槽宽
4-2解由 可得模数
分度圆直径
4-3解由 得
4-5解 正常齿制渐开线标准直齿圆柱齿轮的齿根圆直径:
基圆直径
假定则解得
故当齿数时,正常齿制渐开线标准直齿圆柱齿轮的基圆大于齿根圆;
齿数,基圆小于
齿根圆。
4-9解模数相等、压力角相等的两个齿轮,分度圆齿厚相等。
但是齿数多的齿轮分度圆直径
大,所以基圆直径就大。
根据渐开线的性质,渐开线的形状取决于基圆的大小,基圆小,则渐开线曲率
大,基圆大,则渐开线越趋于平直。
因此,齿数多的齿轮与齿数少的齿轮相比,齿顶圆齿厚和齿根圆齿
厚均为大值。
4-10解切制变位齿轮与切制标准齿轮用同一把刀具,只是刀具的位置不同。
因此,它们的模数、压
力角、齿距均分别与刀具相同,从而变位齿轮与标准齿轮的分度圆直径和基圆直径也相同。
故参数、
、、不变。
变位齿轮分度圆不变,但正变位齿轮的齿顶圆和齿根圆增大,且齿厚增大、齿槽宽变窄。
因此、
、变大,变小。
啮合角与节圆直径是一对齿轮啮合传动的范畴。
4-11解 因
螺旋角
端面模数
端面压力角
当量齿数
分度圆直径
齿顶圆直径
齿根圆直径
4-12解
(1)若采用标准直齿圆柱齿轮,则标准中心距应
说明采用标准直齿圆柱齿轮传动时,实际中心距大于标准中心距,齿轮传动有齿侧间隙,传动不
连续、传动精度低,产生振动和噪声。
(2)采用标准斜齿圆柱齿轮传动时,因
分度圆直径
节圆与分度圆重合 ,
5-3解:
秒针到分针的传递路线为:
6→5→4→3,齿轮3上带着分针,齿轮6上带着秒针,因此有:
。
分针到时针的传递路线为:
9→10→11→12,齿轮9上带着分针,齿轮12上带着时针,因此有:
图5.7 图5.8
5-4解:
从图上分析这是一个周转轮系,其中齿轮1、3为中心轮,齿轮2为行星轮,构件为行星
架。
则有:
∵
∴
当手柄转过,即时,转盘转过的角度,方向与手柄方向相同。
5-5解:
这是一个周转轮系,其中齿轮1、3为中心轮,齿轮2、2′为行星轮,构件为行星架。
∵,
传动比为10,构件与的转向相同。
图5.9 图5.10
5-6解:
这是一个周转轮系,其中齿轮1为中心轮,齿轮2为行星轮,构件为行星架。
∵,,
5-7解:
这是由四组完全一样的周转轮系组成的轮系,因此只需要计算一组即可。
取其中一组作分
析,齿轮4、3为中心轮,齿轮2为行星轮,构件1为行星架。
这里行星轮2是惰轮,因此它的齿数
与传动比大小无关,可以自由选取。
(1)
由图知
(2)
又挖叉固定在齿轮上,要使其始终保持一定的方向应有:
(3)
联立
(1)、
(2)、(3)式得:
图5.11 图5.12
5-8解:
这是一个周转轮系,其中齿轮1、3为中心轮,齿轮2、2′为行星轮,为行星架。
与方向相同
5-13解:
这是一个混合轮系。
齿轮1、2、3、4组成周转轮系,其中齿轮1、3为中心轮,齿轮2为
行星轮,齿轮4是行星架。
齿轮4、5组成定轴轮系。
在周转轮系中:
,∴
(1)
在图5.17中,当车身绕瞬时回转中心转动时,左右两轮走过的弧长与它们至点的距离
成正比,即:
(2)
联立
(1)、
(2)两式得到:
,(3)
在定轴轮系中:
则当:
时,
代入(3)式,可知汽车左右轮子的速度分别为
,
5-14解:
齿轮3、4、4′、5和行星架组成周转轮系,其中齿轮3、5为中
心轮,齿轮4、4′为行星轮。
齿轮1、2组成定轴轮系。
(2)
又因为:
,,(3)
依题意,指针转一圈即(4)
此时轮子走了一公里,即(5)
联立
(1)、
(2)、(3)、(4)、(5)可求得
图5.18 图5.19
5-15解:
这个起重机系统可以分解为3个轮系:
由齿轮3′、4组成的定轴轮系;
由蜗轮蜗杆1′和5
组成的定轴轮系;
以及由齿轮1、2、2′、3和构件组成的周转轮系,其中齿轮1、3是中心轮,齿
轮4、2′为行星轮,构件是行星架。
一般工作情况时由于蜗杆5不动,因此蜗轮也不动,即
(1)
在定轴齿轮轮系中:
,,(4)
联立式
(1)、
(2)、(3)、(4)可解得:
。
当慢速吊重时,电机刹住,即,此时是平面定轴轮系,故有:
10-3解查教材表10-1得
粗牙螺距中径小径
螺纹升角
普通螺纹的牙侧角 ,螺纹间的摩擦系数
当量摩擦角
拧紧力矩
由公式 可得预紧力
拉应力
查教材表9-1得35钢的屈服极限
拧紧所产生的拉应力已远远超过了材料的屈服极限,螺栓将损坏。
10-4解
(1)升角
当量摩擦角
工作台稳定上升时的效率:
(2)稳定上升时加于螺杆上的力矩
(3)螺杆的转速
螺杆的功率
(4)因,该梯形螺旋副不具有自锁性,欲使工作台在载荷作用下等速下降,
需制动装置。
其制动力矩为
10-5解查教材表9-1得Q235的屈服极限 ,
查教材表10-6得,当控制预紧力时,取安全系数
由许用应力
查教材表10-1得的小径
由公式 得
预紧力
由题图可知,螺钉个数,取可靠性系数
10-7解查教材表9-1得,螺栓35钢的屈服极限 ,
查教材表10-6、10-7得螺栓的许用应力
查教材表10-1得,的小径
螺栓所能承受的最大预紧力
所需的螺栓预紧拉力
则施加于杠杆端部作用力的最大值
牵曳力
10-10解
(1)每个螺栓所允许的预紧力
查教材表9-1得45钢的屈服极限,
查教材表10-6、10-7得,当不能严格控制预紧力时,碳素钢取安全系数
由许用应力
由公式 得
(2)每个螺栓所能承担的横向力
由题图可知,取可靠性系数
横向力
(4)螺栓所需承担的横向力
(5)螺栓的个数
取偶数。
在直径为155的圆周上布局14个的普通螺栓,结构位置不允许。
11-4解开式齿轮传动的主要失效形式是磨损,目前的设计方法是按弯曲强度设计,并将许用应力
降低以弥补磨损对齿轮的影响。
(1
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