be计基础思考题习题及答案南京职院Word文档下载推荐.docx
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b)B、B'
处有一处为虚约束,D处有局部自由度,机构自由度为
4-2×
4-2=2
c)B处有一处有局部自由度,机构自由度为
5-1=1
d)C处有复合铰链,机构自由度为
7-2×
10-0=1
以上四种情况,自由度等于主动构件数,故都有确定的运动。
10-4a)机构自由度为
5-2×
7-1=0
因自由度为零,故该机构不能运动,设计方案有错误。
设计中D点的运动无法实现,可考虑在D点处增加一构件(杆件或滑块均可),带一移动副或转动副,使机构自由度为1,此时,机构就能运动。
b)机构自由度为
11-1铰链四杆机构有哪几种类型,如何判别?
它们各有什么运动特点?
11-2下列概念是否正确,若不正确,请订正。
(1)极位夹角就是从动件在两个极限位置的夹角;
(2)压力角就是作用于构件上的力和速度的夹角;
(3)传动角就是连杆与从动件的夹角。
11-3加大四杆机构原动件的驱动力,能否使该机构越过死点位置?
应采用什么方法越过死点位置?
11-1根据图中注明的尺寸,判别各四杆机构的类型。
题11-1图
11-2图示各四杆机构中,原动件1作匀速顺时针转动,从动件3由左向右运动时,要求
(1)各机构的极限位置图,并量出从动件的行程;
(2)计算各机构行程速度变化系数;
(3)作出各机构出现最小传动角(或最大压力角)时的位置图,并量出其大小。
11-3若题11-2图所示各四杆机构中,构件3为原动件、构件1为从动件,试作出该机构的死点位置。
题11-2图
11-4图示铰链四杆机构ABCD中,AB长为a,欲使该机构成为曲柄摇杆机构、双摇杆机构,a的取值范围分别为多少?
题11-4图题11-5图
11-5如图所示的偏置曲柄滑块机构,已知行程速度变化系数K=1.5mm,滑块行程H=50mm,偏距e=20mm,试用图解法求:
(1)曲柄长度和连杆长度;
(2)曲柄为主动件时机构的最大压力角和最大传动角;
(3)滑块为主动件时机构的死点位置。
11-6已知铰链四杆机构(如图所示)各构件的长度,试问:
(1)这是铰链四杆机构基本型式中的何种机构?
题11-6图
(2)若以AB为主动件,此机构有无急回特性?
为什么?
(3)当以AB为主动件时,此机构的最小传动角出现在机构何位置(在图上标出)?
11-7参照图设计一加热炉门启闭机构。
已知炉门上两活动铰链中心距为500mm,炉门打开时,门面朝上,固定铰链设在垂直线yy上,其余尺寸如图示。
11-8参照图设计一牛头刨床刨刀驱动机构。
已知lAC=300mm,行程H=450mm,行程速度变化系数K=2。
题11-7图题11-8图
第11章答案
11-1铰链四杆机构有3种类型,一般根据连架杆的类型来判断。
当两连架杆均能转整周时,为双曲柄机构。
只有一连架杆能转整周时,为曲柄摇杆机构。
两连架杆均不能转整周时,则为双摇杆机构。
11-2不准确。
极位夹角指的是曲柄在摇杆处于两极位时的对应位置所夹的锐角
(4)不准确。
从动件上受力点的速度方向与所受作用力方向之间所夹的锐角,称为机构的压力角,
(5)不准确。
传动角应为压力角的余角,对铰连四杆机构面言,传动角是连杆与从动件所夹锐角。
11-3加大四杆机构原动件的驱动力,不能使该机构越过死点位置?
对运转中的四杆机构,可利用从动件的惯性或于其他构件上的惯性越过死点位置。
11-4a)40+110<70+90
由计算可知,最短杆与最长杆之和小于另外两杆之和,且最短杆为机架,故该机构为双曲柄机构。
b)45+120<100+70
由计算可知,最短杆与最长杆之和小于另外两杆之和,且最短杆为连架杆,故该机构为曲柄摇杆机构。
c)50+100>70+60
由计算可知,最短杆与最长杆之和大于另外两杆之和,故该机构为双摇杆机构。
d)50+100<90+70
由计算可知,最短杆与最长杆之和小于另外两杆之和,但因最短杆为连杆,故该机构为双摇杆机构。
e)因机架最短,故为转动导杆机构。
f)因机架不是最短,故为摆动导杆机构。
11-5略
11-61)如果此机构为曲柄摇杆机构,且AB为最短杆,则有
lAB+50≤45+40
即lAB≤35mm
2)如果此机构为双摇杆机构,有两种情况
(1)满足杆长之和条件,但最短杆的相对杆为机架,此题这种情况不存在。
(2)不满足杆长之和条件,则有
a)lAD最长,lAB最短时,
lAB+50>45+40
即40≥lAB>35mm
b)lAD最长,lCD最短时,
40+50>45+lAB
即40≤lAB<45mm
c)lAB最长,lCD最短时,
lAB+40>45+50
即lAB>55mm
另外,应考虑应有最大值限制,BC与CD延长共线时,需构成三角形的边长关系,即lAB<lAD+lCD+lBC=135mm
所以,当35>lAB<45mm或135>lAB>55mm时,机构为双摇杆机构。
11-7略
11-8略
12-1为什么凸轮机构广泛应用于自动、半自动机械的控制装置中?
12-2凸轮轮廓的反转法设计依据的是什么原理?
12-1试标出图示位移线图中的行程h、推程运动角o、远停程角s、回程角o、近停程角s。
12-2试写出图示凸轮机构的名称,并在图上作出行程h,基圆半径rb,凸轮转角o、s、o、s以及A、B两处的压力角。
12-3如图所示是一偏心圆凸轮机构,O为偏心圆的几何中心,偏心距e=15mm,d=60mm,试在图中标出:
(1)凸轮的基圆半径、从动件的最大位移H和推程运动角的值;
(2)凸轮转过90°
时从动件的位移s。
12-4图示为一滚子对心直动从动件盘形凸轮机构。
试在图中画出该凸轮的理论轮廓曲线、基圆半径、推程最大位移H和图示位置的凸轮机构压力角。
题12-1图题12-2图
题12-3图题12-4图
12-5标出图中各凸轮机构图示A位置的压力角和再转过45°
时的压力角。
题12-5图
12-6设计一尖顶对心直动从动件盘形凸轮机构。
凸轮顺时针匀速转动,基圆半径rb=40mm,h=30mm,从动件的运动规律为
0~90°
90°
~180°
180°
~240°
240°
~360°
运动规律
等速上升
停止
等加速等减速下降
12-7若将上题改为滚子从动件,设已知滚子半径rT=10mm,试设计其凸轮的实际轮廓曲线。
第12章答案
12-1由于凸轮机构只要设计出适当的凸轮轮廓曲线,就可以使从动件实现任意的运动规律,因此,大量应用于各种自动机械中。
12-2凸轮轮廓的反转法设计依据的是相对运动原理,使凸轮成为一个不动的构件,从而便于凸轮轮廓曲线的设计。
习题:
略
13-1什么是分度圆?
标准齿轮的分度圆在什么位置上?
13-2一渐开线,其基圆半径rb=40mm,试求此渐开线压力角=20°
处的半径r和曲率半径ρ的大小。
13-3有一个标准渐开线直齿圆柱齿轮,测量其齿顶圆直径da=106.40mm,齿数z=25,问是哪一种齿制的齿轮,基本参数是多少?
13-4两个标准直齿圆柱齿轮,已测得齿数zl=22、z2=98,小齿轮齿顶圆直径dal=240mm,大齿轮全齿高h=22.5mm,试判断这两个齿轮能否正确啮合传动?
13-5有一对正常齿制渐开线标准直齿圆柱齿轮,它们的齿数为z1=19、z2=81,模数m=5mm,压力角
=20°
。
若将其安装成a′=250mm的齿轮传动,问能否实现无侧隙啮合?
此时的顶隙(径向间隙)C是多少?
13-6已知C6150车床主轴箱内一对外啮合标准直齿圆柱齿轮,其齿数z1=21、z2=66,模数m=3.5mm,压力角=20°
,正常齿。
试确定这对齿轮的传动比、分度圆直径、齿顶圆直径、全齿高、中心距、分度圆齿厚和分度圆齿槽宽。
13-7已知一标准渐开线直齿圆柱齿轮,其齿顶圆直径dal=77.5mm,齿数z1=29。
现要求设计一个大齿轮与其相啮合,传动的安装中心距a=145mm,试计算这对齿轮的主要参数及大齿轮的主要尺寸。
13-8某标准直齿圆柱齿轮,已知齿距p=12.566mm,齿数z=25,正常齿制。
求该齿轮的分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、基圆直径、齿高以及齿厚。
13-9当用滚刀或齿条插刀加工标准齿轮时,其不产生根切的最少齿数怎样确定?
当被加工标准齿轮的压力角
、齿顶高因数ha*=0.8时,不产生根切的最少齿数为多少?
13-10变位齿轮的模数、压力角、分度圆直径、齿数、基圆直径与标准齿轮是否一样?
13-11设计用于螺旋输送机的减速器中的一对直齿圆柱齿轮。
已知传递的功率P=10kW,小齿轮由电动机驱动,其转速nl=960r/min,n2=240r/min。
单向传动,载荷比较平稳。
13-12单级直齿圆柱齿轮减速器中,两齿轮的齿数z1=35、z2=97,模数m=3mm,压力=20°
,齿宽bl=110mm、b2=105mm,转速n1=720r/min,单向传动,载荷中等冲击。
减速器由电动机驱动。
两齿轮均用45钢,小齿轮调质处理,齿面硬度为220-250HBS,大齿轮正火处理,齿面硬度180~200HBS。
试确定这对齿轮允许传递的功率。
13-13已知一对正常齿标准斜齿圆柱齿轮的模数m=3mm,齿数z1=23、z2=76,分度圆螺旋角β=8°
6´
34″。
试求其中心距、端面压力角、当量齿数、分度圆直径、齿顶圆直径和齿根圆直径。
13-14图示为斜齿圆柱齿轮减速器
1)已知主动轮1的螺旋角旋向及转向,为了使轮2和轮3的中间轴的轴向力最小,试确定轮2、3、4的螺旋角旋向和各轮产生的轴向力方向。
2)已知mn2=3mm,z2=57,β2=18°
,mn3=4mm,z3=20,β3应为多少时,才能使中间轴上两齿轮产生的轴向力互相抵消?
题13-14图题13-15图
13-15如图所示的传动简图中,采用斜齿圆柱齿轮与圆锥齿轮传动,当要求中间轴的轴向力最小时,斜齿轮的旋向应如何?
13-16一直齿锥—斜齿圆柱齿轮减速器(题图13-16),主动轴1的转向如图所示,已知锥齿轮m=5mm,z1=20,z2=60,b=50mm。
斜齿轮mn=6mm,z3=20,z4=80试问:
(1)当斜齿轮的螺旋角为何旋向及多少度时才能使中间轴上的轴向力为零?
(2)图b表示中间轴,试在两个齿轮的力作用点上分别画出三个分力。
题13-16图
13-17在一般传动中,如果同时有圆锥齿轮传动和圆柱齿轮传动,圆锥齿轮传动应放在高速级还是低速级?
13-18试设计斜齿圆柱齿轮减速器中的一对斜齿轮。
已知两齿轮的转速nl=720r/min,n2=200r/min,传递的功率P=10kW,单向传动,载荷有中等冲击,由电动机驱动。
第13章答案
13-1齿轮上作为齿轮尺寸基准的圆称为分度圆。
13-2r=42.57mmρ=14.4mm
13-3短齿制,m=4mm
13-4m=10mm
13-5C=1.25mm
13-6i=3.14d1=73.5mmd2=231mm
13-7m=2.5mmz2=87
13-8m=4mm
13-9
Zmin=14
13-10一样
13-11略
13-12略
13-13a=150mm
13-14β3=8.31°
13-15略
13-16略
13-17高速级。
圆锥齿轮传动传动平稳,承载能力强
13-18略
14-1设计一混料机的闭式蜗杆传动。
已知∶蜗杆输入的传递功率P1=7.5kW、转速n1=1450r/min、传动比i=20、载荷稳定。
14-2测得一双头蜗杆的轴向模数是2mm,da1=28mm,求蜗杆的直经系数、导程角和分度圆直径。
14-3有一标准圆柱蜗杆传动,已知模数m=8mm,传动比i=20,蜗杆分度圆直径d=80mm,蜗杆头数z=2。
试计算该蜗杆传动的主要几何尺寸。
第14章答案
14-11.蜗杆传动的主要失效形式有胶合、疲劳点蚀和磨损。
2.基于蜗杆传动的失效特点,选择蜗杆和蜗轮材料组合时,不但要求有足够的强度,而且要有良好的减摩、耐磨和抗胶合的能力。
实践表明,较理想的蜗杆副材料是:
青铜蜗轮齿圈匹配淬硬磨削的钢制蜗杆。
14-21)传动平稳因蜗杆的齿是一条连续的螺旋线,传动连续,因此它的传动平稳,噪声小。
2)传动比大单级蜗杆传动在传递动力时,传动比i=5~80,常用的为i=15~50。
分度传动时i可达1000,与齿轮传动相比则结构紧凑。
3)具有自锁性当蜗杆的导程角小于轮齿间的当量摩擦角时,可实现自锁。
即蜗杆能带动蜗轮旋转,而蜗轮不能带动蜗杆。
4)传动效率低蜗杆传动由于齿面间相对滑动速度大,齿面摩擦严重,故在制造精度和传动比相同的条件下,蜗杆传动的效率比齿轮传动低,一般只有0.7~0.8。
具有自锁功能的蜗杆机构,它的效率一般不大于0.5。
5)制造成本高为了降低摩擦,减小磨损,提高齿面抗胶合能力,蜗轮齿圈常用贵重的铜合金制造,成本较高。
14-3我们将通过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂直的平面定义为中间平面,如图14-4所示。
在此平面内,它们的传动相当于齿轮齿条传动。
因此这个面内的参数均是标准值,计算公式与圆柱齿轮相同。
14-4蜗杆传动广泛应用于机床、汽车、仪器、起重运输机械、冶金机械以及其他机械制造工业中,其最大传动功率可达750kW,但通常用在50kW以下。
14-5由于蜗杆传动的效率低,因而发热量大,在闭式传动中,如果不及时散热,将使润滑油温度升高、粘度降低,油被挤出、加剧齿面磨损,甚至引起胶合。
因此,对闭式蜗杆传动要进行热平衡计算,以便在油的工作温度超过许可值时,采取有效的散热方法。
蜗杆传动机构的散热目的是保证油的温度在安全范围内,以提高传动能力。
常用下面几种散热措施∶
1)在箱体外壁加散热片以增大散热面积;
2)在蜗杆轴上装置风扇;
3)采用上述方法后,如散热能力还不够,可在箱体油池内铺设冷却水管,用循环水冷却;
4)采用压力喷油循环润滑。
油泵将高温的润滑油抽到箱体外,经过滤器、冷却器冷却后,喷射到传动的啮合部位。
14-6蜗杆传动广泛应用于机床、汽车、仪器、起重运输机械、冶金机械以及其他机械制造工业中,铣床中有。
14-7(a)蜗轮逆时针转动。
蜗杆受力方向:
轴向力Fa1的方向向右;
圆周力Ft1,与主动蜗杆转向相反;
径向力Fr1,指向蜗杆中心。
蜗轮受力方向:
因为Fa1与Ft2、Ft1与Fa2、Frl与Fr2是作用力与反作用力关系,所以蜗轮上的三个分力方向,其中圆周力Ft2向左。
(b)蜗轮逆时针转动。
轴向力Fa1的方向向上;
因为Fa1与Ft2、Ft1与Fa2、Frl与Fr2是作用力与反作用力关系,所以蜗轮上的三个分力方向,其中圆周力Ft2向下。
14-8略
14-9蜗杆的直经系数q=12
蜗杆分度圆柱的导程角=9.46°
蜗杆分度圆直径d1=mq=24mm
14-10
蜗杆
蜗轮
分度圆直径(mm)
d1=mq=80
d2=mz2=320
齿顶圆直径(mm)
da1=m(q+2)=96
da2=m(z2+2)=338
齿根圆直径(mm)
df1=m(q–2.4)=60.8
df2=m(z2–2.4)=300.8
蜗杆的直经系数q=10
蜗杆分度圆柱的导程角=11.3°
15-1下图所示为一电动提升装置,其中各轮齿数均为已知,试求传动比i15,并画出当提升重物时电动机的转向。
题15-1图
15-2在下图所示的轮系中,各轮齿数z1=32,z2=34,z2'
=36,z3=64,z4=32,z5=17,z6=24,均为标准齿轮传动。
轴1按图示方向以1250r/min的转速回转,而轴Ⅵ按图示方向以600r/min的转速回转。
求轮3的转速n3。
15-3如图所示为驱动输送带的行星减速器,动力由电动机输给轮1,由轮4输出。
已知z1=18、z2=36、z2'
=33、z3=90、z4=87,求传动比il4。
题15-2图题15-3图
15-4在图15-12所示的齿轮系中,设已知z1=15,z2=12,C、B两轮的模数相等,均为标准齿轮传动。
试求C、B两轮的齿数。
15-5在图15-13所示的机构,它利用差动轮系,由轮1、轮3输入两个运动,合成轮5的一个运动输出。
已知zl=z3、z4=2z5,试求转速nl、n3、n5的关系式。
第15章答案
15-1由单对齿轮组成的齿轮机构功能单一,不能满足工程上的复杂要求,故常采用若干对齿轮,组成轮系来完成传动要求。
轮系广泛用于各种机械设备中,其功用如下:
1.传递相距较远的两轴间的运动和动力
2.可获得大的传动比
3.可实现变速传动
4.变向传动
5.运动合成、分解
15-2传动比为正号,它表示轮系的首轮与末轮的转向相同。
外啮合齿轮为奇数对时,传动比为负号,它表示首轮与末轮的转向相反。
对于平行轴定轴轮系,其转向关系用正、负号表示:
转向相同用正号,相反用负号。
对于非平行轴定轴轮系,各轮转动方向用箭头表示。
15-3假定行星齿轮系各齿轮和行星架H的转速分别为:
n1、n2、n3、nH。
现在在整个行星齿轮系上加上一个与行星架转速大小相等、方向相反的公共转速(-nH)将行星齿轮系转化成一假想的定轴齿轮系,此定轴轮系称行星齿轮系的反转轮系。
定轴轮系中齿轮的转向是绝对转向,传动比是绝对传动比。
反转轮系中齿轮的转向是相对于行星架H的转向,传动比是相对于行星架H的传动比。
15-4i13表示定轴齿轮系中轮l与轮3的传动比。
i13H表示反转机构中轮l与轮3相对于行星架H的传动比。
15-5人站在电动机的左侧看:
电动机的转向为逆时针。
传动比i15=577.8
15-6n3=26.47
15-7il4=116
15-8齿轮B齿数=48;
齿轮C齿数=45
15-9n5=nl+n3
思考题
16-1带传动有哪些应用,请举例。
16-2与平带相比,普通V带传动有何优点?
16-3带传动中的打滑与弹性滑动有何区别?
它们对传动有何影响?
16-4V带传动的主要失效形式有哪些?
16-5V带传动张紧的目的是什么?
常用的张紧方法有哪些?
16-6带速超出推荐范围有何不好?
并谈谈解决方法。
16-7带轮及传动带是怎么安装的,要注意些什么?
16-8带的根数太多有何不好?
怎么解决?
16-9包角过小有何不好?
16-10自行车用带传动,会出现什么现象?
第16章答案
16-1摩擦带传动适用于要求传动平稳,但传动比不严格的场合。
(1)同步带传动
它常用于数控机床、纺织机械、收录机等需要速度同步的场合。
(2)齿孔带传动
放映机、部分打印机等采用的是齿孔带传动,被输送的胶带和纸张也是齿孔带。
16-2V带与平带相比,由于正压力作用在楔形面上,当量摩擦系数大,能传递较大的功率,结构也紧凑,故应用最广,如双缸洗衣机等。
16-31.打滑
带与轮是靠摩擦力来传递运动与动力的,因此需要传递的力若大于所能提供的摩擦力时,就会出现主动轮转动,而带不随之转动的打滑现象,使传动失效。
2.由于带是柔性带,它在传动过程中会拉长和缩短,导致带沿着带轮的表面向前爬行或向后爬行,这种现象称弹性滑动。
只要带在工作,弹性滑动就存在。
带与轮之间的这种弹性滑动,导致速度损失,不能保证传动比恒定。
16-41.打滑;
2.带的疲劳损坏
16-5V带工作一段时间后,就会由于塑性变形而松弛,有效拉力降低。
为了保证带传动的正常工作,应定期张紧带。
常见的张紧装置参看图16-6。
16-6一般v≤25m/s。
若速度过大,则会因离心力过大而降低带和带轮间的正压力,从而降低摩擦力和传动的工作能力,同时离心力过大又降低了带的疲劳强度。
带速v也不能过小(一般不应小于5m/s)。
带速太小说明所选的ddl太小,这将使所需的圆周力过大,从而使所需的胶带根数过多。
16-7V带传动的安装和维护需注意以下几点:
1.安装时,为避免带的磨损,两带轮轴必须平行,两轮轮槽必须对齐,否则将降低带的使用寿命,甚至使带从带轮上脱落,如
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