机械设计基础课后习题答案Word下载.docx
- 文档编号:19182241
- 上传时间:2023-01-04
- 格式:DOCX
- 页数:14
- 大小:29.89KB
机械设计基础课后习题答案Word下载.docx
《机械设计基础课后习题答案Word下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《机械设计基础课后习题答案Word下载.docx(14页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
将△FHI看作一个构件
F3n2P5P431021402
B、C为复合铰链
原动件数目应为2
方法二:
将FI、FH、HI看作为三个独立的构件
F3n2P5P431221702B、C、F、H、I为复合铰链原动件数目应为2说明:
该机构为剪板机机构,两个剪刀刀口安装在两个滑块
上,主动件分别为构件AB和DE。
剪切时仅有一个主动件运动,用于控制两滑块的剪切运动。
而另一个主动件则用于控制剪刀的开口度,以适应不同厚度的物体。
解(d)F(31)n(21)P5(3-1)3(21)51
原动件数目应为1
该机构为全移动副机构,其公共约束数为1,即所有构件均受到不能绕垂直于图面轴线转动的约束。
解(e)F3n2P5P4332303
原动件数目应为3
该机构为机械手机构,机械手头部装有弹簧夹手,以便夹取物体。
三个构件分别
三个独立的电动机驱动,以满足弹簧夹手的位姿要求。
弹簧夹手与构件3在机构运动时无相对运动,故应为同一构件。
3-10找出图3-42所示机构在图示位置时的所有瞬心。
若已知构件1的角速度1,试求图中
机构所示位置时构件3的速度或角速度。
解(a)v3vP131lP13P14 解(b)v3vP131lP13P14
-3-一座城乱我心提供
解(c)∵vP131lP13P143lP13P34 解(d)v3vP131lP13P14
∴3lP13P141lP13P34
第六章部分题解参考
6-9试根据图6-52中注明的尺寸判断各铰链四杆机构的类型。
习题6-9图
解(a)∵lmaxlmin11040150<l其余9070160
最短杆为机架
∴该机构为双曲柄机构
-4-一座城乱我心提供
(b)∵lmaxlmin12045165<l其余10070170最短杆邻边为机架
∴该机构为曲柄摇杆机构
(c)∵lmaxlmin10050150>l其余7060130∴该机构为双摇杆机构
(d)∵lmaxlmin10050150<l其余9070160
最短杆对边为机架∴该机构为双摇杆机构
6-10在图6-53所示的四杆机构中,若a17,c8,d21。
则b在什
么范围内时机构有曲柄存在?
它是哪个构件?
解分析:
⑴根据曲柄存在条件②,若存在曲柄,则b不能小于c;
若b=c,则不满足曲柄存
在条件①。
所以b一定大于c。
⑵若b>c,则四杆中c为最短杆,若有曲柄,则一定是DC杆。
b>d:
lmaxlminbc≤l其余ad
∴b≤adc1721830b<d:
lmaxlmindc≤l其余ab
∴b≥dca2181712
结论:
12≤b≤30时机构有曲柄存在,DC杆为曲柄
6-13设计一脚踏轧棉机的曲柄摇杆机构。
AD在铅垂线上,要求踏板CD在水平位置上下各
摆动10°
,且lCD=500mm,lAD=1000mm。
试用图解法求曲柄AB和连杆BC的长度。
解lABlABm78mm
lBClBCm1115mm
-5-一座城乱我心提供
6-14设计一曲柄摇杆机构。
已知摇杆长度l4100mm,摆角450,行程速比系数K。
试根据min≥40o的条件确定其余三杆的尺寸。
解180K118020K1lABlABm28mmlBClBCmmm
min
-6-一座城乱我心提供
不满足min≥40o传力条件,重新设计
lABlABmmmlBClBCmmm
满足min≥40o传力条件
6-15设计一导杆机构。
已知机架长度l1100mm,行程速比系数K,试用图解法求曲柄的长度。
解180K118030K1
-7-一座城乱我心提供
6-16设计一曲柄滑块机构。
已知滑块的行程s50mm,偏距e10mm。
行程速比系数K。
试用作图法求出曲柄和连杆的长度。
lABlAB1mmm解180K118030K1lABlAB2mmmlBClB2C2mmm
第七章部分题解参考
7-10在图7-31所示运动规律线图中,各段运动规律未表示完全,请
根据给定部分补足其余部分。
解
-8-一座城乱我心提供
7-11一滚子对心移动从动件盘形凸轮机构,凸轮为一偏心轮,其半径R30mm,偏心距
e15mm,滚子半径rk10mm,凸轮顺时针转动,角速度为常数。
试求:
⑴画出凸轮
机构的运动简图。
⑵作出凸轮的理论廓线、基圆以及从动件位移曲线s~图。
7-12按图7-32所示位移曲线,设计尖端移动从动件盘形凸轮的廓线。
并分析最大压力角发
生在何处。
解压力角计算公式:
tan∵v2、rb、均为常数∴s0→max
v2(rbs)
-9-一座城乱我心提供
即0、300,此两位置压力角最大
7-13设计一滚子对心移动从动件盘形凸轮机构。
已知凸轮基圆半径rb40mm,滚子半径
rk10mm;
凸轮逆时针等速回转,从动件在推程中按余弦加速度规律运动,回程中按
等加-等减速规律运动,从动件行程h32mm;
凸轮在一个循环中的转角为:
60,试绘制从动件位移线图和凸轮的廓线。
t150,s30,h120,s解
-10-一座城乱我心提供
7-14将7-13题改为滚子偏置移动从动件。
偏距e20mm,试绘制其凸轮的廓线。
7-15如图7-33所示凸轮机构。
试用作图法在图上标出凸轮与滚子从动件从C点接触到D点
接触时凸轮的转角CD,并标出在D点接触时从动件的压力角D和位移sD。
-11-一座城乱我心提供
第八章部分题解参考
8-23有一对齿轮传动,m=6mm,z1=20,z2=80,b=40mm。
为了缩小中心距,要改用m=4mm
的一对齿轮来代替它。
设载荷系数K、齿数z1、z2及材料均不变。
试问为了保持原有接触疲劳强度,应取多大的齿宽b?
解接触疲劳强度:
ZZZHEHa500KT1(u1)3bu≤[H]
∵载荷系数K、齿数z1、z2及材料均不变∴abab
bm24062即b2290mm
m4
8-25一标准渐开线直齿圆柱齿轮,测得齿轮顶圆直径da=208mm,齿根圆直径df=172mm,齿
数z=24,试求该齿轮的模数m和齿顶高系数ha*。
*解∵da(z2ha)m
∴mda*z2ha*若取ha则mda2088mm*2421z2hada208mm*2422ha*则m若取ha*。
答:
该齿轮的模数m=8mm,齿顶高系数ha
8-26一对正确安装的渐开线标准直齿圆柱齿轮。
已知模数m=4mm,齿数z1=25。
z2=125。
求传动比i,中心距a。
并用作图法求实际啮合线长和重合度。
解iz2/z1125/255
-12-一座城乱我心提供
m4(z1z2)(25125)300mm22d1mz1425100mm d2mz24125500mma**da1(z12ha)m(252)4108mm da2(z22ha)m(1252)4508mm
B1B2mmmmcos4cos20
8-30一闭式单级直齿圆柱齿轮减速器。
小齿轮1的材料为40Cr,调质处理,齿面硬度250HBS;
大齿轮2的材料为45钢,调质处理,齿面硬度220HBS。
电机驱动,传递功率P10kW,n1960r/min,单向转动,载荷平稳,工作寿命为5年。
齿轮的基本参数为:
m3mm,Z125,Z275,b165mm,b260mm。
试验算齿轮的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度。
解①几何参数计算:
d1mz132575mm*da1(z12ha)m(252)381mmαa1cos1(d1cos/da1)cos1(75cos20/81)d2mz2375225mm*da2(z22ha)m(752)3231mmαa2cos1(d2cos/da2)cos1(225cos20/231)m3(z1z2)(2575)150mm221[z1(tana1tan)z2(tana2tan)]21[25(tan20)75(tan20)]uz2/z175/253an2z1n1/z225960/75320r/min
②载荷计算:
P152表8-5:
KA
vd1n1600007596060000m/s
P153表8-6:
齿轮传动精度为9级,但常用为6~8级,故取齿轮传动精度为8级P152图8-21:
Kv
-13-一座城乱我心提供
db260d175P154图8-24:
KP154图8-25:
K
KKAKvKK95509550Nmn1960
③许用应力计算:
N160n1Lh609601(53008)108N260n2Lh603201(53008)108
P164图8-34:
YN1,YN2
P165图8-35:
ZN1,ZN2
P164表8-8:
SFmin,SHminP162图8-32(c):
Flim1220MPa,Flim2270MPaP163图8-33(c):
Hlim1550MPa,Hlim2620MPa
YSTP162式8-27:
[F1][F2]Flim1YSTSFminYN12202MPaFlim2YSTSFminYN2ZN12702MPa539MPa1P162式8-28:
[H1][H2]Hlim1SHminHlim2SHminZN2620MPa1[H]{[H1],[H2]}minMPa
④验算齿轮的接触疲劳强度:
P160表8-7:
ZEMPaP161图8-31:
ZH
P160式8-26:
Z4343ZZZP160式8-25:
HEHa500KT1(u1)3
(31)3460MPa
150603H<[H]齿面接触疲劳强度足够
⑤验算齿轮的弯曲疲劳强度:
P157图8-28:
YFa1,YFa2P158图8-29:
YSa1,YSa2
MPaP158式8-22:
F1d1b1m75653P158式8-23:
YF220XXKT120XXMPad1b2m75603F1<[F1]齿轮1齿根弯曲疲劳强度足够
-14-一座城乱我心提供
F2<[F2]齿轮2齿根弯曲疲劳强度足够
第十章部分题解参考
10-4在图10-23所示的轮系中,已知各轮齿数,3为单头右旋蜗杆,求传动比i15。
解i15zzzzzzzn1306030234534590n5z1z2z3z4z1z3z420XX0
10-6图10-25所示轮系中,所有齿轮的模数相等,且均为标准齿轮,若n1=200r/min。
n3=50r/min。
求齿数z2及杆4的转速n4。
当1)n1、n3同向时;
2)n1、n3反向时。
解∵
mm(z1z2)(z3z2)22∴z2z3z1z260152520
4∵i13zzn1n42560235n3n4z1z21520∴n4(n15n3)/6
设n1为“+”
则1)n1、n3同向时:
n4(n15n3)/6(20XX50)/675r/min
2)n1、n3反向时:
n4(n15n3)/6(20XX50)/6r/min
10-8图10-27所示为卷扬机的减速器,各轮齿数在图中示出。
求传动比i17。
解1-2-3-4-7周转轮系,5-6-7定轴轮系
7∵i14n1n7zz527816924n4n7z1z3242121n5z78137n7z5183-15-一座城乱我心提供
i57n4n5
∴i17n12767
10-9图10-28所示轮系,各轮齿数如图所示。
求传动比i14。
H解∵i13zn1nH9035n3nHz118Hi43n4nHz2z3339055n3nHz4z2873658n16nHn43nH58n30
∴i1Hi4Hi14n1i1H586116
10-11图10-30示减速器中,已知蜗杆1和5的头数均为1,z1=101,z2=99,z2z4。
z4=100,z5=100,求传动比i1H。
解1-2定轴轮系,1'
-5'
-5-4定轴轮系,2'
-3-4-H周转
轮系
∵i12i14Hi24n1z299n99→n21(↓)n2z1199n1z5z410010010000101n1→n4(↑)n4z1z5101110110000n2nHz141→nH(n2n4)n4nHz22∴nH(n2n4)(i1Hn11980000nH121n1101n1n1)299100001980000
螺纹连接习题解答
11—1一牵曳钩用2个M10的普通螺钉固定于机体上,如图所示。
已知接合面间的摩擦系数f=,螺栓材料为Q235、强度级别为级,装配时控制预紧力,试求螺栓组连接允许的最大牵引力。
解题分析:
本题是螺栓组受横向载荷作用的典型例子.它是靠普通螺栓拧紧后在接合面间产生的摩擦力来传递横向外载荷FR。
解题时,要先求出螺栓组所受的预紧力,然后,以连接的接合面不滑移作为计算准则,根据接合面的静力平衡条件反推出外载荷FR。
解题要点:
求预紧力F′:
螺栓强度级别级知σS=240MPa,查教材表11—5,取S=,则许用拉应力:
[σ]=σS/S=240/MPa=178MPa,查M10螺纹小径d1=
教材式:
′/≤[σ]MPa得:
-16-一座城乱我心提供
2F′=[σ]πd1/=178×
π×
/N=7535N
求牵引力FR:
式得FR=F′fzm/Kf=7535×
×
2×
1/=N
11—2一刚性凸缘联轴器用6个M10的铰制孔用螺栓连接,结构尺寸如图所示。
两半联轴器材料为HT200,螺栓材料为Q235、性能等级级。
该螺栓组连接允许传递的最大转矩Tmax。
若传递的最大转矩Tmax不变,改用普通螺栓连接,试计算螺栓直径,并确定其公称长度,写出螺栓标记。
计算螺栓组连接允许传递的最大转矩Tmax:
该铰制孔用精制螺栓连接所能传递转矩大小受螺栓剪切强度和配合面
挤压强度的制约。
因此,可先按螺栓剪切强度来计算Tmax,然后较核配合面挤
压强度。
也可按螺栓剪切强度和配合面挤压强度分别求
出Tmax,取其值小者。
本解按第一种方法计算
1)确定铰制孔用螺栓许用应力
螺栓材料Q235、性能等级级知:
b500MPa、s300MPa被连接件材料
HT200
b200MPa。
确定许用剪应力
查表11—6,螺栓材料为Q235受剪切时S=,则螺栓材料 [τ]=s/S=300/=120MPa确定许用挤压应力
查表11—6,螺栓材料为Q235受挤压Sp1=
螺栓材料[p1]=s/S=300/=240Mpa被连接件材料为HT200受挤压时
Sp2=2~被连接件材料[p2]b/S200/MPa=80~100MPa
∵[p1]>[p2] ∴ 取[p]=[p2]=80MPa2)按剪切强度计算Tmax
式知 τ=2T/≤[τ
2]
23Dm故Tmaxd0/43×
340×
1×
11×
120/4N·
mm=Nmm
2
-17-一座城乱我心提供
3)校核螺栓与孔壁配合面间的挤压强度从式pFs/(d0h)可得
2Tmaxp[p]6Dd0hmin
式中,hmin为配合面最小接触高度,根据题11—2图结构h=hmin=mm=25mm;
2Tmax2pMPa[p]80MPa,满足挤压强度。
6Dd0hmin63401125故该螺栓组连接允许传递的最大转矩Tmax=·
mm改为普通螺栓连接,计算螺栓小径d1:
计算螺栓所需的预紧力F‘
按接合面见不发生相对滑移的条件,则有(Z=6m=1)
zfFm2KfTmax/N∴ 3fD3340计算螺栓小径d1
设螺栓直径d≥30mm,查表11-5得S=2~
则[σ]=s/S=300/MPa=150~取[σ]=150MPa
'
KfTmax
44 d1150查GB196—81,取M36螺栓
mm=
确定普通螺栓公称长度l
根据题11-2结构图可知,半联轴器凸缘厚度b=35mm查GB6170—86,得:
螺母GB6170—86M36,螺母高度mmax=31mm查GB93—87,得:
弹簧垫圈36GB93—87,弹簧垫圈厚度s=9mm
则I=2×
35+31+9+×
36mm=~mm,取l=120mm
故螺栓标记:
GB5782—86M36×
120
11—3一钢结构托架两块边板和一块承重板焊成的,两块边板各用四个螺栓与立柱相连接,其结构尺寸如图所示。
托架所受的最大载荷为20kN,载荷有较大的
-18-一座城乱我心提供
变动。
试问:
此螺栓连接采用普通螺栓连接还是铰制孔用螺栓连接为宜?
如采用铰制孔用螺栓连接,螺栓的直径应为多大?
解题要点:
采用铰制孔用螺栓连接较为合
宜。
因为如用普通
螺栓连接,为了防止边板下滑,就需在拧紧螺母时施加相当大的预紧力,以保证接合面间有足够大的摩擦力。
这样就要增大连接的结构尺寸。
确定螺栓直径
螺栓组受力分析:
题解11—3图可见,载荷作用在总体结构的对称平面内,因此每一边钢板所受载荷:
P=20/2kN=10000
将载荷P向螺栓组连接的接合面形心简化,则得横向载荷:
P=10000N
旋转力矩T=10000×
300N·
mm=3000000Nmm计算受力最大螺栓的横向载荷Fs:
在横向载荷P作用下各螺栓受的横向载荷Fsp大小相等,方向同P,即Fsp1=Fsp2=Fsp3=Fsp4=P/4=10000/4N=2500N
在旋转力矩T作用下,各螺栓受的横向载荷FST大小亦相等。
这是因为各螺栓中心至形心O点
-19-一座城乱我心提供
距离相等,方向各垂直于螺栓中心与形心O点的连心线。
图可见,螺栓中心至形心O点距离为
r=
757522mm=mm
故 FST1=FST2=FST3=FST4=T/
=3000000/N=7071N
各螺栓上所受横向载荷FSP和FST的方向如图所示。
图中可以看出螺栓1和螺栓2所受的两个力间夹角α最小,故螺栓1和螺栓2所受合力最大,根据力的合成原理,所受总的横向载荷FSmax为
FSmax=FS1=FS2= =
FSP1FST12FSP1FST1cos22
2250027071225007071cos45N=9014N
确定铰制孔用螺栓直径:
选螺栓材料的强度级别级,查教材表11—4得s=240MPa,查表11—6得S=,[τ]=s/S=240/MPa=96MPa
根据教材式,得螺栓杆危险剖面直径为
-20-一座城乱我心提供
d0≥
4FSmax/()=49014/(96)mm
=mm
手册按GB27—88查得,当螺纹公称直径为10mm时,螺杆光杆部分直径d0=11mm,符合强度要求,故选M10的铰制孔用螺栓。
11—4一方形盖板用四个螺栓与箱体连接,其结构尺寸如图所示。
盖板中心O点的吊环受拉力FQ=20XX0N,设剩余预紧力F″=,F为螺栓所受的轴向工作载荷。
螺栓所受的总拉力F。
,并计算确定螺栓直径。
如因制造误差,吊环O点移到O′点,且OO′=52mm,求受力最大螺栓所受的总拉力F。
,并校核中确定的螺栓的强度。
吊环中心在O点时:
此螺栓的受力属于既受预紧力F′作用又受轴向工作载荷F作用的情况。
根据题给条件,可求出螺栓的总拉力:
F0=F″+F=+F=
而轴向工作载荷F是轴向载荷FQ引起的,故有:
题11—4图
20XX0N5000N
44N8000N ∴F05000QFF螺栓材料45号钢、性能等级为级时,则s/S=480/3MPa=160MPa,故
s480MPa,查表11—5a取S=3。
d1448000mm160查GB196-81,取M12。
吊环中心移至O′点时:
-21-一座城乱我心提供
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 机械设计 基础 课后 习题 答案