机械设计基础作业讲解.pdf

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题题2-1答答:

题题1-6解：

解：

题题1-10解：

解：

题题2-3题题2-4解：

解：

题题2-6解：

解：

题3-1解：

解：

题3-2解：

解：

4-1解解:

4-3解解:

由得4-12解解:

5-1解：

解：

5-2解：

这是一个定轴轮系，依题意有：

解：

这是一个定轴轮系，依题意有：

齿条齿条6的线速度和齿轮的线速度和齿轮5分度圆上的线速度相等；而齿轮分度圆上的线速度相等；而齿轮5的转速和齿轮的转速和齿轮5的转速相等，因此有：

的转速相等，因此有：

通过箭头法判断得到齿轮通过箭头法判断得到齿轮5的转向顺时针，齿条的转向顺时针，齿条6方向水平向右。

方向水平向右。

解：

题题58在题58所示的锥齿轮组成的行星轮系中，已知各轮的齿数z1=20,z2=30,z2=50,z3=80,n1=50r/min,求nH的大小和方向。

n1与nH方向相同题510在题510图所示的机构中，已知z1=17，z2=20，z3=85，z4=18，z5=24，z6=21，z7=63，求：

（1）当n1=10001r/min、n4=10000r/min时，np=?

（2）当n1=n4时，np=?

（3）当n1=10000r/min、n4=10001r/min时，np=?

在周转轮系中：

解：

定轴轮系：

联立可得：

（1）当n1=10001r/min、n4=10000r/min时，转向与齿轮1相同

（2）当n1=n4时（3）当n1=10000r/min、n4=10001r/min时转向与齿轮1相反题104一升降机构承受载荷Fa为100kN，采用梯形螺纹，d70mm，d265mm，P10mm，线数n4。

支撑面采用推力球轴承，升降台的上下移动采用导向滚轮，他们的摩擦阻力近似为零。

试计算：

（1）工作台稳定上升时的效率，已知螺旋副当量摩擦系数为0.10；

（2）稳定上升时加于螺杆上的力矩。

（3）若工作台以800mm/min的速度上升，试按稳定运转条件求螺杆所需转速和功率。

（4）欲使工作台在载荷Fa作用下等速下降，是否需要制动装置？

驾驭螺杆上的制动力矩应为多少？

解：

（1）升角P13210-1当量摩擦角P13410-4工作台稳定上升时的效率：

P13510-8（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Fa作用下等速下降，需制动装置。

其制动力矩为

（2）稳定上升时加于螺杆上的力矩P13410-5bP13410-6b1.受横向力工作载荷的螺栓强度受横向力工作载荷的螺栓强度当用当用普通螺栓连接普通螺栓连接时，螺栓仅受预紧力F时，螺栓仅受预紧力Faa作用，靠接合面间的摩擦力来传递载荷。

因此，接合面间所产生的最大摩擦力必须大于或等于横向载荷，即：

作用，靠接合面间的摩擦力来传递载荷。

因此，接合面间所产生的最大摩擦力必须大于或等于横向载荷，即：

3.1421=dFa拉伸强度条件：

fmzCFFFCFmzfFaa=0题105用两个M10的螺钉固定一个牵拽钩，若螺钉力学性能等级为4.6级，装配时控制预紧力，接合面摩擦系数f=0.15，求其允许牵拽力。

解：

查P147表105得力学性能等级为4.6级的螺钉屈服极限：

s240MPa。

当控制预紧力时，查P148表106，取安全系数S1.3由许用应力MPaSs62.1843.1240=查P137表10-1得M10螺钉的小径：

d18.376mm4/3.121dFa=由P145公式10-12可得：

NdFa78213.14/376.862.1843.14/221=预紧力：

由题图可知接合面m1，螺钉个数z2，取可靠性系数C=1.3，根据P145公式10-13，牵曳力NCFF18053.115.0178212mfza11-2解解由公式设提高后的转矩和许用应力分别为因此，当转速不变时，转矩和功率可提高69%。

可知，由抗疲劳点蚀允许的最大扭矩的关系。

HHEHubduKTZZ=211）1（2在不改变工作条件及其它设计参数的情况下：

11-3解：

软齿面闭式齿轮传动应分别验算其接触强度和弯曲强度。

（1）许用应力查教材表11-1小齿轮45钢调质硬度：

197286HBS取220HBS，它的接触疲劳极限为Hlim1=550620MPa之间，我们取580MPa，弯曲疲劳极限410480MPa之间，我们取450MPa。

；大齿轮ZG310-570正火硬度：

163197HBS，取175HBS，它的接触疲劳极限为Hlim1=280330MPa之间，我们取300MPa，弯曲疲劳极限210250MPa之间，我们取240MPa。

查教材表11-5取接触疲劳极限的安全系数为SH=1.1，弯曲疲劳极限的安全系数SF=1.4因此：

MPaH5271.15801=MPaH2731.13002=MPaF3214.14501=MPaF1714.12402=

（2）验算接触强度，验算公式为：

HHEHubduKTZZ=211）1（2其中：

小齿轮转矩mmNnPT.5305672041055.91055.96161=载荷系数查教材表11-3得K=1.3查表11-4，确定弹性系数ZE=188.9对于标准齿轮，ZH=2.5齿宽中心距齿数比MPaubduKTZZHEH23092.210078）192.2（530563.125.29.188）1（22211=+=，能满足接触强度。

1.61=FaY2.762=FaY1.751=SaY27.22=SaY（3）验算弯曲强度其中：

齿形系数：

应力集中系数：

验算公式：

1211121120254786.176.2530563.122FSaFaFMPaYYzbmKT=2112212186.176.275.127.220FSaFaSaFaFFMPaYYYY=所以，满足弯曲强度。

122121Fa1Fa21Fa2Fa1211-72Fa2Fr2Ft211-81211-16解解见题11-16解图。

径向力总是指向其转动中心；对于锥齿轮2圆周力与其转动方向相同，对于斜齿轮3与其圆周力方向相反。

Ft3Fa2Fr2Ft2Fa3Fr332n2n11Ft2Fa1Fr1Fr2n2Ft2Fa1Fa2Ft112-2解解：

（1）如图所示：

（2）由题意，根据已知条件，可以得到蜗轮上的转矩为蜗杆的圆周力与蜗轮的轴向力大小相等，方向相反，即：

蜗杆的轴向力与蜗轮的圆周力大小相等，方向相反，即：

蜗杆的径向力与蜗轮的径向力大小相等，方向相反，即：

12-3解解：

（1）先用箭头法标志出各轮的转向，如图所示。

由于锥齿轮轴向力指向大端，因此可以判断出蜗轮轴向力水平向右，从而判断出蜗杆的转向为顺时针。

因此根据蜗轮和蜗杆的转向，用手握法可以判定蜗杆螺旋线为右旋。

Fa1Fa2Fa3Fa4n113-2解（解

（1）

（2）=（3）=14-1解解I为传动轴，II、IV为转轴，III为心轴。

14-2解解圆整后取d=37mm。

计算图示机构的自由度，并判定其是否具有确定的运动。

计算图示机构的自由度，并判定其是否具有确定的运动。

219273=F1111283=F例图示轮系中，已知各轮齿数为：

Z1=20，Z2=34，Z3=18，Z4=36，Z5=78，Z6=Z7=26。

试求：

传动比i1H。

解：

1判定轮系类型：

因齿轮6的轴线绕别的齿轮轴线作圆周运动，轮系中有周转轮系存在，故该轮系为复合轮系。

2正确划分各基本轮系：

由齿轮1-2-3-4组成的定轴轮系；由齿轮5-6-7-H组成的差动轮系定轴轮系1-2-3-4传动比计算式：

（）4.3182036341314224114=zzzznni差动轮系5-6-7-H转化轮系传动比计算式：

（）31782665761757557=zzzznnnnnniHHHHH例：

在图示传动系统中，1为蜗杆，2为蜗轮，3和4为斜齿圆柱齿轮，5和6为直齿锥齿轮。

若蜗杆主动，要求输出齿轮6的回转方向如图所示。

试决定：

（1）、轴的回转方向（并在图中标示）；

（2）若要使、轴上所受轴向力互相抵消一部分，蜗杆、蜗轮及斜齿轮3和4的螺旋线方向；（3）、轴上各轮啮合点处受力方向（Ft、Fr、Fa在图中画出）。

例：

找出错误并改正1、键无法装上3、运动件不能与静止件接触14、轴承盖不能与轴直接接触，缺少密封5、缺少密封和调节垫6、轴颈该段长度太长13、套筒外径太大，不好卸轴承7、齿轮轴向定不住位12、键太长，且与另一键不在同一侧面11轴肩太高8、缺少密封和调节垫9、多余10、轴不能与轴承盖接触2、无法定位4、箱体外面加工面与非加工面未分开例：

一轴由一对7211AC的轴承支承，Fr1=3300N,Fr2=1000N,FA=900N,如图。

试求两轴承的当量动载荷P。

解：

Fs=0.68FrFs1=0.68Fr1=0.68*3300N=2244NFs2=0.68Fr2=0.68*1000N=680NFs2+FA=680+900=1580NeP1=3300NP2=0.41*1000+0.87*1344=1579N