機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)(第五版)17-18章答案.doc

17-1解 1）選擇型號(hào)：因此類機(jī)組一般為中小型，所需傳遞的功率中等，直流發(fā)電機(jī)載荷平穩(wěn)，軸的彎曲變形較小，聯(lián)接之后不再拆動(dòng)，故選用傳遞轉(zhuǎn)矩大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的固定式剛性聯(lián)軸器，如凸緣聯(lián)軸器。 2）按傳遞最大功率求計(jì)算轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)矩 。 由教材表 17-1查得，當(dāng)工作機(jī)為發(fā)電機(jī)時(shí)的工作情況系數(shù)。則計(jì)算轉(zhuǎn)矩 根據(jù)計(jì)算轉(zhuǎn)矩、軸的轉(zhuǎn)速 、外伸軸直徑d=45mm查手冊(cè)，可用標(biāo)準(zhǔn)GB5843-1986鉸制孔型凸緣聯(lián)軸器 YL9。其許用轉(zhuǎn)矩為 ，許用最大轉(zhuǎn)速 。其他主要尺寸：螺栓孔中心所在圓直徑 ，6只M10 螺栓。 17-2解 （ 1）選擇型號(hào)：因汽輪發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)子較重，傳遞的轉(zhuǎn)矩特大，軸有一定的彎曲變形，工作環(huán)境為高溫高壓蒸汽，軸有伸長(zhǎng)，故選用耐溫的齒式聯(lián)軸器。 （ 2）求計(jì)算轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)矩。 由教材表 17-1,當(dāng)工作機(jī)為發(fā)電機(jī)原動(dòng)機(jī)為汽輪機(jī)時(shí)的工作情況系數(shù)仍可取 。則計(jì)算轉(zhuǎn)矩根據(jù)計(jì)算轉(zhuǎn)矩、軸的轉(zhuǎn)速 、外伸軸直徑d=120mm查手冊(cè)，可用標(biāo)準(zhǔn)ZB19012-1989GCLD型鼓型齒式聯(lián)軸器GCLD7。其許用轉(zhuǎn)矩為 ，許用最大轉(zhuǎn)速。 17-3 圖 17.2 題17-3圖 圖17.3 題17-3解圖 解 可選用一超越離合器，如圖 17.3所示。電動(dòng)機(jī)1和電動(dòng)機(jī)2的轉(zhuǎn)速是相同的，但電動(dòng)機(jī)1經(jīng)過(guò)蝸桿蝸輪傳動(dòng)后，轉(zhuǎn)速降至 ，并有 。當(dāng)兩電機(jī)同時(shí)開(kāi)動(dòng)時(shí)，因 ，超越離合器松開(kāi)， 傳不到 軸上， 軸由電機(jī)2帶動(dòng)。若電動(dòng)機(jī)1開(kāi)動(dòng)后，再停止電動(dòng)機(jī)2，那么當(dāng)電動(dòng)機(jī)2停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)， ，超越離合器被滾珠楔緊帶動(dòng) 軸旋轉(zhuǎn)。所以任何時(shí)間都不會(huì)卡死。 17-4圖 17.4 題17-4圖 解 （ 1）求計(jì)算轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)矩 。 由教材表 17-1查得，當(dāng)工作機(jī)為車床時(shí)的工作情況系數(shù) 。則計(jì)算轉(zhuǎn)矩 （ 2）求摩擦面數(shù)目 由教材式（ 17-7） 得 由教材表 17-2查得 ，并將 、 、 、 代入上式得 摩擦面數(shù)應(yīng)為 10。主動(dòng)摩擦片為6片，從動(dòng)摩擦片為5片時(shí)，摩擦面數(shù) 即可實(shí)現(xiàn)。 （ 3）驗(yàn)算壓強(qiáng) 查教材表 17-2，取 合適。 17-5 答 ：自行車從動(dòng)鏈輪與內(nèi)棘輪 3相固聯(lián)，棘爪4通過(guò)彈簧始終與棘齒嚙合。當(dāng)腳蹬踏板順時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，經(jīng)主動(dòng)鏈輪1、鏈條2帶動(dòng)從動(dòng)鏈輪3順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，再通過(guò)棘爪4使后輪軸5順時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)自行車前行。自行車前進(jìn)時(shí)，如果腳踏板不動(dòng)，從動(dòng)鏈輪（內(nèi)棘輪）不轉(zhuǎn)，后輪軸5便超越內(nèi)棘輪3而轉(zhuǎn)動(dòng)，棘爪4在棘輪齒背上滑過(guò)，從而實(shí)現(xiàn) 圖17.5 題17-5解圖不蹬腳踏板的自行滑行。 17-6 圖 17.6 題17-6圖 解 自動(dòng)離心離合器的工作原理是：活動(dòng)瓦塊在離心慣性力的作用下克服彈簧拉力壓緊鼓輪內(nèi)壁，當(dāng)輸入軸轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值時(shí)，壓緊力所產(chǎn)生的摩擦力矩克服外力矩后，離合器處于接合狀態(tài)。故離合器所能傳遞的轉(zhuǎn)矩與軸的轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系是： 則： 當(dāng)輸入軸的角速度為 時(shí)，傳遞轉(zhuǎn)矩 18-1解 1）彈簧絲最大剪應(yīng)力取 時(shí)對(duì)應(yīng)著最大工作載荷 由彈簧的材料、載荷性質(zhì)查教材表18-1得；由彈簧絲直徑 查教材表18-2得 。故 由式（ 18-2）可解得最大工作載荷 將 ，及由教材圖18-6查得 代入上式，得 在 作用下的變形量 即為最大變形量，由式（18-4）得 2）采用端部磨平結(jié)構(gòu)時(shí)，設(shè)兩端各有3/4圈并緊，其有效圈數(shù)為 圈 則其并緊高度 將 代入自由高度計(jì)算式，得其自由高度 3）驗(yàn)算穩(wěn)定性 符合穩(wěn)定性要求。 18-2解 （ 1）初選彈簧絲直徑 根據(jù)對(duì)結(jié)構(gòu)尺寸的限制條件，此彈簧的內(nèi)徑應(yīng) ，彈簧外徑應(yīng) ，故彈簧絲直徑 ，初選 （ 2）確定許用應(yīng)力 彈簧用碳素鋼絲 組制造，承受沖擊載荷，由教材表18-1、表18-2查得 （ 3）確定彈簧絲直徑 由式（ 18-2）可解得 因 ，取 ，則 ，查教材圖18-6得 ，將各值代入上式，得 說(shuō)明取 的碳素鋼絲滿足強(qiáng)度要求。 （ 4）確定彈簧有效圈數(shù) 由式（ 18-5）得 將彈簧的剛度 代入上式，得 圈，取 圈 （ 5）計(jì)算彈簧的其他尺寸 彈簧內(nèi)徑： 彈簧外徑： 彈簧間距： ， 彈簧節(jié)距： 螺旋升角： 彈簧總?cè)?shù)：兩端各并緊 3/4圈磨平，則 圈 彈簧絲的展開(kāi)長(zhǎng)度： 自由高度： 安裝高度： （ 6）驗(yàn)算彈簧的穩(wěn)定性 符合穩(wěn)定性要求。 18-3解 1）彈簧儲(chǔ)存的變形能為： 由題意可知 ， ， ，代入上式可得 則彈簧剛度： 2）由 ，查教材表18-1得 代入式（18-2）得 說(shuō)明此彈簧的強(qiáng)度足夠。 3）彈簧的有效圈數(shù)： 圈 18-4解 1）由彈簧的材料、載荷性質(zhì)查教材表18-1得 ，且 彈簧中徑 由旋繞比 ，查教材表18-1得 則極限載荷 由于 ，所以在最大工作載荷 作用時(shí)彈簧不會(huì)拉斷。 2）由式（18-5）得彈簧剛度 則彈簧的工作行程 18-5解 1）計(jì)算初拉力 由彈簧的剛度公式可得 將已知數(shù)據(jù)代入上式： 得： 2）因兩根彈簧的尺寸完全相同，故其剛度也完全相同 沒(méi)有初拉力的彈簧在 時(shí)的伸長(zhǎng)量： 故此時(shí)彈簧高度 18-6解 （1）初選彈簧絲直徑 。 （ 2）確定材料的許用應(yīng)力 由題意知彈簧材料為碳素彈簧，載荷性質(zhì)為靜載，按類載荷計(jì)算，查教材表 18-1及表18-2得 （ 3）初估彈簧中徑 ，由彈簧中徑標(biāo)準(zhǔn)系列可取 。 （ 4）根據(jù)彈簧強(qiáng)度確定彈簧絲直徑 由式（ 18-2）可解得 由 ，查教材圖18-6得 ，將各值代入上式得 說(shuō)明取 的碳素鋼絲滿足強(qiáng)度要求。 （ 5）確定彈簧有效圈數(shù) 由式（ 18-5）得 將彈簧的剛度 代入上式，得 圈 （ 5）計(jì)算彈簧的其他尺寸 彈簧內(nèi)徑： 彈簧外徑： 彈簧間距： ，取 彈簧節(jié)距： 螺旋升角： （在59之間） 彈簧總?cè)?shù)：兩端各并緊 3/4圈磨平,則 圈 彈簧絲的展開(kāi)長(zhǎng)度： 自由高度： （ 6）驗(yàn)算彈簧的穩(wěn)定性 在彈簧內(nèi)部有導(dǎo)向桿的條件下 , 雖高徑比略高出許用值,也可滿足穩(wěn)定性。 (7)討論 本解選用的材料是組碳素彈簧鋼絲,其許用應(yīng)力較小,在此條件下,設(shè)計(jì)出的彈簧體積可能不是最優(yōu)的。若選用強(qiáng)度好的或組碳素彈簧鋼絲，尺寸會(huì)更小，更符合本題意。 18-7解