机械设计基础习题及答案Word格式文档下载.docx

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l?

13mm/mm）题2-6如图所示，若要求四杆机构的两连架杆对应位置分别是:

?

1?

45?

?

50?

　　　　90°

45°

题2-6图50°

2?

90?

80?

3?

135?

110?

，试用解析法设计此四杆机构。

/s/blog_　　第5页共27页　　题2-7如图所示，已知滑块和摇杆的对应位置分别是S1=40mm，φ1=60°

，S2=30mm，φ2=90°

，S3=20mm，φ3=120°

。

试用解析法确定机构各构件的长度和偏心距e。

　　第三章　　凸轮机构　　题3-1欲设计图示的直动滚子从动件盘形凸轮机构,要求在凸轮转角为00～900时,推杆以余弦加速度运动规律上升h=20mm,且取r0=25mm,e=10mm,rr=5mm。

试求：

选定凸轮的转向ω,并简要说明选定的原因；

　　用反转法画出当凸轮转角φ=00～900时凸轮的工作廓线；

在图上标注出φ1=450时凸轮机构的压力角α。

　　　　（a）　　题解3-1图　　题3-1图　　（b）　　　　题3-2图示为一摆动平底推杆盘形凸轮机构，已知凸轮的轮廓是一个偏心圆，其圆心为C，试用图解法求：

　　凸轮从初始位置到达图示位置时转角φ0及推杆的角位移ψ0；

推杆的最大角位移ψmax及凸轮的推程运动角Φ；

凸轮从初始位置回转900时，推杆的角位移ψ90。

/s/blog_

　　　　　　第6页共27页　　　　题3-2图　　题解3-2图　　题3-3对于直动尖端从动件盘形凸轮机构,已知凸轮推程运动角Φ=π/2,行程h=50mm,求当凸轮转动角速度ω=10rad/s时,等加速等减速和正弦加速度这两种常用的基本运动规律的最大速度vmax、最大加速度amax以及所对应的凸轮转角?

　　题3-4根据图示已知条件作出从动件与凸轮在B点接触时的压力角?

和从动件的位移sB或?

B。

　　　　　　　　b）　　a）　　题3-4图　　　　答案参见我的新浪博客：

/s/blog_　　第7页共27页　　题3-5试用解析法求一对心直动平底从动件盘形凸轮机构的凸轮轮廓。

已知该凸轮以等角速度逆时针方向转动：

Φ=180°

，ΦS=90°

，Φ′=90°

；

从动件的行程h?

25mm，基圆半径r0?

50mm；

从动件在推程段按余弦加速度运动规律上升，在回程段按等速运动规律返回。

试以凸轮转动中心为坐标原点求解凸轮轮廓的坐标值（按凸轮转角的100间隔计算），并绘出凸轮轮廓。

　　　　　　　　　　题3-5图　　　　　　题解3-5图　　m/mm）。

圆心为O，半径R=30mm，偏心距L=10mm,r=10mm,偏距e=10mm。

题3-6图示的凸轮为偏心圆盘推杆的行程h和凸轮的基圆半径r0；

　　推程运动角Φ、远休止角ΦS、回程运动角Φ,和近休止角ΦS,；

　　　　最大压力角?

max的数值及发生的位置；

　　　　从B点接触到C点接触凸轮所转过的角度φ0和推杆的位移s；

　　题3-6图　　C点接触时凸轮机构的压力角?

C。

　　　　答案参见我的新浪博客：

/s/blog_　　第8页共27页　　第四章齿轮传动　　0题4-1已知一对齿数相等，?

?

20，模数m?

5mm的渐开线直齿圆柱齿轮。

为了提高其重合度而又不希望增加齿数，故增加主、从动轮的顶圆，使其刚好通过彼此的极限啮合点。

若要求重合度　　?

，试求：

　　两轮齿数；

　　齿廓曲线在分度圆上的曲率半径?

　　两轮的齿顶圆直径及齿厚，并检查齿顶齿厚是否变尖；

　　中心距为a?

m（Z1?

Z2）/2时,其径向间隙c?

　　　　题4-2已知一对变位直齿圆柱齿轮传动，Z1?

15，Z2?

27，m?

6mm，?

200，　　用作图法求实际啮合线AB的长度；

求重合度?

/s/blog_　　　　h*a?

1，c*?

，x1?

，x2?

0，要求无侧隙啮合和具有标准顶隙，试：

第9页共27页　　0　　题4-3有三个标准齿轮,压力角?

20，其模数和齿数分别为m1=2mm,Z1=20;

m2=2mm，Z2=50;

m3=5mm,Z3=20.问这三个齿轮的齿形有何不同?

可以用同一把成形铣刀加工吗?

可　　以用同一把滚刀加工吗?

　　0**0?

20h?

1c?

15nann　　题4-4有一标准斜齿圆柱齿轮机构,已知mn=5mm,,,,Z1=20,Z2=45,,b=50mm.试求两斜齿轮的分度圆直径d;

齿顶圆直径da;

齿根圆直径df;

法面齿距pn;

端面齿距　　pt;

当量齿数Zv;

端面啮合角　　?

t’;

中心距a及重合度?

r。

　　0h*?

20　　题4-5有一标准直齿圆柱齿轮机构,已知Z1=20,Z2=40,m=4mm,,a。

为提高齿轮机构传动的平稳性,要求在传动比i、模数m和中心距a都不变的前提下,把标准直齿圆柱齿轮机构改换成　　标准斜齿圆柱齿轮机构。

试设计这对齿轮的齿数Z1、Z2和螺旋角?

（Z1应小于20）。

　　**h?

1,c?

及两轴交角Σ=900。

求两轮的分度圆锥角δ1和δ2;

分度圆半径r1和r2;

锥距R;

齿顶角θa;

齿根角a　　题4-6已知一对等顶隙直齿锥齿轮的齿数Z1=20,Z2=40,α=20,m=5mm,　　0　　θf;

顶锥角δ　　a1　　和δa2;

齿顶圆半径ra1和ra2;

齿根圆半径rf1和rf2及当量齿数Zv1和Zv2。

　　第五章轮系　　题5-1图示轮系中，已知1轮　　1转向n1如图示。

各轮齿数为：

Z1=20，n13257题5-1图668810Z2=40，Z3=15，Z4=60，Z5=Z6=18，Z7=1，Z8=40，Z9=20。

若n1=1000r/min，齿轮9的模数　　　　9m=3mm，试求齿条10的速度v10及其移动方向。

/s/blog_　　第10页共27页　　题5-2图示轮系中，已知蜗杆1为双头左旋蜗杆，转向如图示，蜗轮2的齿数为1　　n1Z2=50；

蜗杆2′为单头右旋蜗杆，蜗轮3的齿数为Z3=40；

其余各轮齿数为；

Z3′=30，Z4=20，Z4′=26，Z5=18，Z5′=28，Z6=16，Z7=18。

要求：

（1）分别确定蜗轮2、蜗轮3的轮齿螺旋线方向及转向n2、n3；

（2）计算传动比i17，并确定齿轮7的转向n7。

　　题5-3已知轮1转速n1=140r/min，Z1=40，　　3473′题5-2图22′5　　4′6Z2=20。

求：

　　轮3齿数Z3；

　　当n3=-40r/min时，系杆H的转速　　2H1题5－3图　　nH的大小及方向；

　　　　当nH=0时齿轮3的转速n3。

　　　　答案参见我的新浪博客：

　　　　　　第11页共27页　　题5-4图示为锥齿轮组成的周转轮系。

已知：

Z1=Z2=17，Z2′=30，Z3=45，若1轮转速n1=200r/min。

确定系杆的转速nH的大小和转向；

　　试问能否用教材式求解该周转轮系中行星轮2的转速n2？

为什么？

　　12′H2题5-4图312′H223　　　　题解5-4图Z2=19Z2′=18　　　　题5-5图示万能刀具磨床工作台的进给装置中，运动经手柄输入，丝杠输出，已知单头丝扛螺距L=5mm，试计算手柄转动一周时工作台的进给量S。

　　　　Z1=19Z3=20题5-5图　　答案参见我的新浪博客：

/s/blog_　　第12页共27页　　题5-6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。

传动比i1H。

　　　　题5－6图　　　　题解5－6图　　题5-7图示轮系中,已知各轮齿数为：

Z1=Z2′=25，Z2=Z3=Z5=20,Z4=100。

试求：

传动比i15。

　　2　　4　　2′行星轮系2　　4　　2′　　1313　　题5-7图　　题解5-7图　　答案参见我的新浪博客：

/s/blog_　　　　第13页共27页　　题5-8图示轮系中。

已知各轮齿数为：

Z1=Z2=Z2′=24，Z3=72，Z4=89，Z5=95，Z6=24，Z7=30，试求：

A轴与B轴之间的传动比iAB。

　　　　AA6　　7题解5-8图45　　3H21B5　　3差动轮系H21B4　　　　6　　7题5-8图题5-9在图示轮系中，已知各轮齿数为：

Z1=Z2’=20，Z2=Z3=40，Z4=100，Z5=Z6=Z7=30，求:

传动比i17。

　　　　题5－9图　　　　答案参见我的新浪博客：

/s/blog_　　第14页共27页　　第八章回转件的平衡　　题8-1如图所示，有一盘形回转体，存在四个偏心质量，设所有不平衡质量近似分布在垂直于轴线的同一平面内，且已知m1=50kg、m2=70kg、m3=80kg、m4=100kg，r1=r4=100mm、r2=200mm、r3=150mm，各偏心质量　　题8－1图m1m4r4r1m2r3m3r2的方位如图所示。

试问应在什么位置上加上多大平衡质量？

　　题8-2图示的回转体中，具有4个不平衡质量m1=20kg、m2=25kg、m3=30kg、m4=35kg，它们的质心到回转轴的距离分别为r1=30mm、r2=30mm、r3=25mm、r4=20mm，依次夹90°

　　?

角，且各不平衡质量所在平面间距离l1=l2=l3；

现拟在平面Ⅰ和Ⅱ中添加平衡质量mc和mc，它们的质心至回转轴的距离分别为rc=rc=80mm。

mc、mc的大小、方位。

　　　　Ⅱ　　m2r2m3r1mr4r31Ⅰ　　m4　　　　题8-2图　　答案参见我的新浪博客：

/s/blog_　　第15页共27页　　第十章联接　　题10－1一螺旋拉紧装置如题10—1图所示，若按图上箭头方向旋转中间零件，能使两端螺杆A和B向中央移动，从而将两零件拉紧。

试问该装置中螺杆A和B上的螺纹旋向是右旋还是左旋？

　　题10－2为什么在重要的受拉螺栓连接中不宜采用直径小于M12～M16的螺栓？

　　题10－3一牵曳钩用2个M10的普通螺栓固定于机体上，如题10—3图所示。

已知接合面间的摩擦系数f=，螺栓材料为Q235钢、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。

　　　　题10—3图　　题10—1图　　题10—4一刚性凸缘联轴器用6个M10的铰制孔用螺栓连接，结构尺寸如题10—4图所示。

两半联轴器材料为HT200，螺栓材料为Q235钢、性能等级级。

该螺栓组连接允许传递的最大转矩Tmax；

　　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。

　　　　　　第21页共27页　　题12-5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）Ⅱ、Ⅲ轴的回转方向；

（2）若要使Ⅱ、Ⅲ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）Ⅱ、Ⅲ轴上各轮啮合点处受力方向。

　　　　　　题12-6已知一闭式单级普通蜗杆传动，蜗杆的转速n1=1440r/min，传动比i=24，Z1=2，m=10mm，q=8，蜗杆材料为45号钢表面淬火，齿面硬度为50HRC，蜗轮材料为ZCuSn10P1，砂模铸造。

若工作条件为单向运转，载荷平稳，使用寿命为24000h。

蜗杆能够传递的最大功率P1。

　　Ⅱ2n63题12-5图1ⅠⅢ645第十三章　　带传动和链传动　　题13-1简答题　　带传动的带速v为什么规定在5～25m/s范围内？

　　带传动为什么要限制最大中心距、最大传动比、最小带轮直径？

　　影响链传动动载荷的主要参数是什么？

设计中应如何选择？

/s/blog_　　第22页共27页　　i?

链传动的传动比写成　　n1z2d2?

n2z1d1是否正确？

　　题13-2单根V带传动的初拉力F0=354N，主动带轮的基准直径dd1=160mm，主动轮转速n1=1500r/min，主动带轮上的包角α1=150°

，带与带轮上的摩擦系数为f=。

　　V带紧边、松边的拉力F1和F2；

V带传动能传递的最大有效拉力Fe及最大功率P0。

　　题13-3一带传动的大、小带轮的基准直径d1=100mm，d2=400mm，小带轮转速n1=1460r/min，滑动率ε=，传递功率P=10kW。

带速V、有效拉力Fe、大带轮实际转速n2。

　　题13-4测得一普通V带传动的数据如下：

n1=1460r/min，中心距a=400mm，小带轮直径d1=140mm，大带轮直径d2=400mm，B型带共3根，传动水平布置，张紧力按标准规定，采用电动机传动，一班制工作，工作平稳，试求：

该V带传动允许传递的最大功率。

　　题13-5设计一用电动机驱动破碎机的普通V带传动。

已知电动机额定功率P=kw，转速n1=960r/mim，带传动传动比i=2，两班制工作，要求轴间中心距a＜600mm。

　　题13-6某带传动装置主动轴扭矩为T1，两轮直径d1、d2各为100mm与150mm，运转中发生了严重打滑现象，后带轮直径改为d1=150mm，d2=225mm，带长相应增加，传动正常，试问其原因何在？

题13-7一链号为16A的滚子链传动，主动轮齿数z1=17，链轮转速n1=730r/min，中心距a=600mm。

求平均链速v，瞬时链速的最大值vmax和最小值vmin。

　　题13-8某单排滚子链传动，已知主动轮转速n1=800r/min，齿数z1=19，z2=90，中心距a≈900mm，该链的极限拉伸载荷Q=55600N。

若工作情况系数KA=，求该传动能传递的功率。

　　第十四章　　轴　　题14－1简述轴的结构设计应满足的基本要求。

指出图中结构设计的错误，在错误处标出序号，并按序号一一说明理。

　　　　　　　　题14－1图　　答案参见我的新浪博客：

/s/blog_　　　　　　第23页共27页　　题14－2根据图示卷筒轴的三种设计方案填写下表：

　　方案abc轴的类型　　轴上应力　　应力循环特性　　　　题14－2图　　题14－3设计图示单级斜齿圆柱齿轮减速器低速轴的结构。

已知齿轮相对于支承为对称布置，齿轮宽度b2＝100mm，轴承为7308AC，两支承间的跨度L＝200mm，外伸端装有一个半联轴器，孔的直径在25～35mm之间，轴与孔的配合长度为L′＝60mm。

　　　　，　　　　60200150题14-3图　　答案参见我的新浪博客：

/s/blog_　　第24页共27页　　题14－4有一带式输送机的双级斜齿圆柱齿轮减速器，功率带轮输入。

已知带传动为水平布置，V带对轴的作用力为FQ＝2300N。

主动轮1的分度圆直径d1＝120mm，Ft1＝5000N，Fr1＝1800N,Fɑ1=760N。

计算输入轴的支反力，画出轴的受力图，弯矩图、转矩图、当量弯矩图。

　　第十五章滑动轴承　　题15-1简答题　　1．对滑动轴承的轴瓦材料有哪些具体要求？

如何选用?

　　2．题15-1

（2）图所示四种摩擦副中，哪些不能形成油膜压力？

　　题15-2一非液体润滑径向滑动轴承，轴颈直径d=200mm，轴承宽度B=200mm，轴承材料为ZCuAl10Fe3。

当轴转速n=120r/min时，轴承允许的最大径向载荷。

/s/blog_　　第25页共27页　　题15-3一起重机卷筒轴用非液体摩擦径向滑动轴承支承。

已知径向工作载荷F=100kN，轴承直径d=90mm，转速n=90r/min。

设计此滑动轴承。

　　第十六章滚动轴承　　题16－1根椐国家标准规范，说明下列轴承代号的含义及其主要特性　　内径d尺寸系列类型公差等级内部结构　　30209　　N2314　　7320AC　　6306／p5题16－2某传动装置，轴上装有一对6309轴承，两轴承上的径向负荷分别为：

FR1＝5600N，FR2＝2500N，Fa=1800N，轴的转速为n＝1450r/min，预期寿命为Lh′＝2500h，工作温度不超过100℃，但有中等冲击。

试校核轴承的工作能力。

若工作能力不满足要求，如何改进？

　　　　　　答案参见我的新浪博客：

/s/blog_　　12FaFa-2题16-图　　

　　　　　　第26页共27页　　题16－3在斜齿圆柱齿轮减速器的输出轴中安装有一对70000AC角接触球轴承。

已知FR1＝3500N，FR2＝1800N。

斜齿圆柱齿轮的轴向力Fa＝1000N，载荷有轻微冲击。

试分别按题16-3图中两种装配方案，计算两轴承的当量动负荷。

　　FR1FR2FaFR1Fa　　　　FR2题16-3图　　　　（a）（b）　　题16－4蜗轮轴上安装有一对30207轴承，轴承上的载荷分别为　　FR1FaFR2FR1＝5000N，FR2＝2800N，轴向载荷Fa＝1000N，工作温度低于125℃，载荷平稳，n＝720r/min。

试计算两轴承的寿命。

　　题16-4图　　题16－5下图为双级斜齿圆柱齿轮减速器输出轴的轴系结构图，齿轮用油润滑，轴承采用脂润滑。

试分析轴系结构的错误，在有错误处标明序号，说明错误原因并提出改进方法。

/s/blog_　　第27页共27页　　第十七章　　连轴器、离合器和制动器　　题17-1填空题　　1）联轴器和离合器是用来连接两轴，并传递运动和扭矩的轴系部件；

制动器是用来降低机械速度或廹使机械停止运转的装置。

　　2）用联轴器连接的两轴只有在运动停止后经过拆卸才能彼此分开；

而用离合器连接的两轴在机器工作时可随时接合或分离。

　　3）挠性联轴器按其组成中是否具有弹性元件，可分为无弹性元件的挠性联轴器和有弹性元件的挠性联轴器两大类。

　　4）两轴线易对中、无相对位移的轴宜选刚性联轴器；

两轴线不易对中、有相对位移的长轴宜选挠性联轴器；

起动频繁、正反转多变、使用寿命要求长的大功率重型机械宜选齿轮联轴器；

起动频繁、经常正反转、受较大冲击载荷的高速轴宜选有弹性元件的挠性联轴器。

　　5）牙嵌离合器只能在两轴不回转或两轴的转速差很小时进行接合。

　　6）摩擦离合器靠工作面的摩擦力来传递扭矩，两轴可在任何速度时实现接合或分离。

　　题17-2试选择一电动机输出轴用联轴器，已知：

电机功率P=11kW，转速n=1460r/min，轴径d=42mm，载荷有中等冲击。

确定联轴器的轴孔与键槽结构型式、代号及尺寸，写出联轴器的标记。

　　题17-3某离心水泵与电动机之间选用弹性柱销联轴器连接，电机功率P=22kW，转速n=970r/min，两轴轴径均为d=55mm，试选择联轴器的型号并绘制出其装配简图。