機械設(shè)計基礎(chǔ)講義(復(fù)習(xí)題)-12-5課件

概念題---填空20%2022/11/141練習(xí)題一：計算分析題80%1.機構(gòu)自由度計算2.四桿機構(gòu)設(shè)計3.齒輪尺寸計算4.齒輪軸向力方向判定5.混合輪系傳動比計算6.滾動軸承壽命計算7.軸系結(jié)構(gòu)指錯8.其他：凸輪、齒輪強度、螺栓聯(lián)接等等2022/11/142

設(shè)計一曲柄搖桿機構(gòu)。已知搖桿LDC=30mm，搖桿的兩個極限位置為ψ1=50°,ψ2=130°(與t-t線夾角),要求行程速比系數(shù)K=1.4,鉸鏈A在t-t線上。試用作圖法求出曲柄AB的長度LAB、連桿BC的長度LBC以及機架的長度LAD。

(取比例尺μl=1mm/mm)Θ=30°曲柄LAB=16mm連桿LBC=45mm機架LAD=37mm

問題：

b+a和b-a中的a、b分別代表什么長度？

b+a和b-a的夾角是什么？2022/11/143設(shè)計一擺動導(dǎo)桿機構(gòu)。機架AC的長度LAC=50mm，導(dǎo)桿BC的行程速比系數(shù)K=1.5，求曲柄長度LAB。解：由行程速比系數(shù)K求極位夾角θ

θ=180o×(K－1)/(K＋1)=180o×(1.5－1)/(1.5＋1)=36o曲柄lAB=lACsin(ψ/2)=50sin180=15.45mm2022/11/1452022/11/146也可以作圖法：作角度∠DAB=極位夾角θ，θ=1800*(K-1)/(K+1),畫出角平分線，畫出機架AC，作AB的垂直線CB設(shè)計一偏置式曲柄滑塊機構(gòu)。已知滑塊的行程長度S=60mm，偏心距e=15mm，行程速比系數(shù)K=11/7，用作圖法求曲柄的長度lAB和連桿的長度lBC。（取比例尺1:1）見筆記活書上練習(xí)題,θ=1800*(K-1)/(K+1)=4002022/11/1472022/11/148計算圖示機構(gòu)的自由度。

若圖中含有局部自由度、復(fù)合鉸鏈及虛約束等情況請具體指出F=3×4－2×5－1＝1B局部自由度2022/11/1410計算圖示機構(gòu)的自由度。

指出圖中含有局部自由度、復(fù)合鉸鏈及虛約束等情況F=3×7－2×9－1=2A局部D復(fù)合鉸鏈K虛約束2022/11/1412a=m*(z1+z2)/2,m=2a/(z1+z2)=2*140/(30+40)=4mmr1=m*z1/2=4*30/2=60mmr2=m*z2/2=4*40/2=80mmrb1=r1*cos200=60*cos200=56.38mmrb2=r2*cos200=80*cos200=75.18mmra1=m*(z1+2*ha*)/2=4*(30+2)/2=64mmra2=m*(z2+2*ha*)/2=4*(40+2)/2=84mm2022/11/1414

一對標(biāo)準(zhǔn)漸開線直齒圓柱齒輪外嚙合傳動，已知標(biāo)準(zhǔn)中心距a=160mm，傳動比i12=3，大齒輪齒數(shù)z2=60，齒頂高系數(shù)ha*=1，徑向間隙系數(shù)C*=0.25，分度圓壓力角α=200。試求出：(1)齒輪的模數(shù)m；小齒輪分度圓半徑r1；基圓半徑rb1；分度圓上的齒厚s。(2)若實際安裝中心距a’=164mm時，計算嚙合角α'及小齒輪的節(jié)圓半徑r1'。

2022/11/1415a=m*(z1+z2)/2,i12=n1/n2=z2/z1z1=z2/i12=60/3=20m=2a/(z1+z2)=2*160/(20+60)=4mmr1=m*z1/2=4*20/2=40mmrb1=r1*cos200=40*cos200=37.59mms=m*π/2=4*π/2=6.28mma*cos200=a’*cosα’,所以160*cos200=164*cosα’,2022/11/1416α’=23.540,某標(biāo)準(zhǔn)外嚙合直齒圓柱齒輪傳動的Z1=40，Z2=80，α=20°，ｍ=5mm，ha*=1，求：重合度ε？如果改成內(nèi)嚙合直齒圓柱齒輪傳動呢？

答：ε=0.932022/11/14172022/11/1418解：=0.93<1,不滿足連續(xù)傳動條件。=0.017<1,不滿足連續(xù)傳動條件。

一對外嚙合正常齒標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動的中心距a=200mm，齒數(shù)z1=30，z2=166，法向模數(shù)mn=2mm，法向壓力角αn=200。試計算：(1)齒輪的端面模數(shù)mt；(2)分度圓直徑d1和d2；(3)齒根圓直徑df1和df2；(4)螺旋角β；(5)當(dāng)量齒數(shù)zV1和zV2(6)全齒高h(yuǎn)mt=2.0408(長度:mm)d1=61.22d2=338.78df1=56.22df2=333.78β=11.479°zV1=31.87zV2=176.37h=4.5

注意：斜齒輪的齒根圓和齒頂圓

df=d－2hf=d－2.5mn=Zmt－2.5mn

≠(Z－2.5)mt2022/11/1420a=mt*(z1+z2)/2,mt=2a/(z1+z2)=2*200/(30+166)=2.0408mmd1=mt*z1=2.0408*30=61.22mmd2=mt*z2=2.0408*166=338.78mmdf1=d1-2.5mn=61.22-2.5*2=56.22mmdf2=d2-2.5mn=338.78-2.5*2=333.78mmmn=mt/cosβ,cosβ=mn/mt=2/2.0408=0.98β=11.4790,zv1=z1/cos3β=30/(cos11.4790)3=31.87zv2=z2/cos3β=166/(cos11.4790)3=176.372022/11/1421蝸桿主動，右旋，轉(zhuǎn)向如圖。請確定：輪2、3、4的輪齒旋向(使中間軸II上軸向力部分抵消)；在主視圖上畫出Ft2、Fr2、Ft3、Fr3的方向；在左視圖上畫出Fa2、Fa3的方向。2022/11/1423確定斜齒輪1的轉(zhuǎn)動方向（已知蝸輪4右旋）；確定斜齒輪1、2的旋向(使中間軸上的軸向力部分抵消)；畫出輪1、4的各個分力方向。2022/11/14242022/11/1426

齒數(shù)模數(shù)齒寬許用接觸應(yīng)力小齒輪Z1=21ｍ=3mmb1=100mm[σ]H1=480MPa大齒輪Z2=105ｍ=3mmb2=95mm[σ]H2=430MPa

已知某單級直齒圓柱齒輪減速器中一對齒輪的參數(shù)如下表：

若工作時小齒輪轉(zhuǎn)速為n1=1450rpm，并取載荷系數(shù)K=1.3，ZEZH=460，試按接觸疲勞強度條件計算該減速器能夠傳遞的最大功率P？解：取b=b2=95mm[σH]取=[σH]2=430MPad1=mZ1=3×21=63mmu=i=Z2/Z1=105/21=5σH=ZEZH（2KT1/bd12）1/2

×[(i+1)/i]1/2

∴T1=(bd12/2K)([σH]/ZEZH)2×i/(i+1)=(95×632/2/1.3)×(430/460)2×5/(5+1)=105602N.mmP=T1×n1/9.55/106

=105602×1450/9.55/106=16kw2022/11/1427有一對標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，已知齒輪的模數(shù)m=3mm，大小齒輪的參數(shù)為：Z1=25，Z2=60，b=150mm；查得ＹFa1＝2.72，ＹSa1＝1.58，ＹFa2＝2.32，ＹSa2＝1.76；許用彎曲應(yīng)力[σ]F1＝320Mpa，[σ]F2＝300Mpa；并且算得大齒輪的齒根彎曲應(yīng)力σF2＝280Mpa。請經(jīng)過計算后回答：兩個齒輪的彎曲疲勞強度是否足夠？哪一個齒輪的彎曲疲勞強度高？2022/11/1428區(qū)別輪系2022/11/14302022/11/1431圖示輪系中，各齒輪均為標(biāo)準(zhǔn)齒輪，且模數(shù)相同。輸入轉(zhuǎn)速=1140rpm。（方向圖示）已知各齒輪的齒數(shù)分別為Z1=18，Z2=27，Z3=20，Z5=56，求：傳動比i1H、齒數(shù)Z4、輸出轉(zhuǎn)速nH及nH的方向（方向在圖上標(biāo)出）。

答：i1H=-5.7Z4=27nH=-200rpmnH與n1反向2022/11/1432解：

根據(jù)齒輪的正確嚙合條件,齒輪3、4、5的模數(shù)應(yīng)相等。

根據(jù)幾何條件，d5=d3+2d4，即：Z5=Z3+2Z4

所以：Z4=18

齒輪z1、z2組成定軸輪系：

ｎ1/ｎ2=-z2/z1

即：1140/ｎ2=-27/18，解出ｎ2=-760rpm，

ｎ3=ｎ2=-760rpm(與ｎ1轉(zhuǎn)向相反)齒輪z3、z4、z5、H桿組成周轉(zhuǎn)輪系，即：(ｎ3-ｎH)/(ｎ5-ｎH)=-z4z5/z3z4

所以：(-760-ｎH)/(0-ｎH)=-56/20

解方程得：ｎH=-200(r/min),

ｎH與ｎ1轉(zhuǎn)向相反。

i1H=ｎ1/ｎH=1140/(-200)=-5.7圖示輪系中各齒輪的齒數(shù)為：

z1=20，z2=40，z2'=20，z3=80。

試求輪系的傳動比i1H。

2022/11/1433(n1-nh)/(n3-nh)=-(z2*z3)/(z1*z2’)(n1-nh)/(0-nh)=-(40*80)/(20*20’)分子分母同除以nh，得到：n1/nh-1=2*4=8i1H=n1/nh=8+1=92022/11/1434所示混合輪系中，已知各齒輪的齒數(shù)為：z1=20，z2=30，z2‘=25，z3=30，z3’=20，z4=75。試求：

⑴輪系的傳動比i1H；

⑵齒輪1的轉(zhuǎn)速n1=1000r/min時，轉(zhuǎn)臂H轉(zhuǎn)速nH。2022/11/1435nH=-121.2r/min

與n1反向在下圖所示的周轉(zhuǎn)輪系中，已知z1=60,z2=40,

z2’=z3=20,若n1=140rpm(方向如圖所示),n3=100rpm,并設(shè)n1與n3轉(zhuǎn)向相同，求nH的大小及方向(在圖上標(biāo)出)。

ｎH=220(r/min)ｎH與ｎ1轉(zhuǎn)向相同2022/11/1436解：（1）齒輪1、2、2’、3、H桿組成周轉(zhuǎn)輪系（2）根據(jù)已知條件ｎ1與ｎ3轉(zhuǎn)向相同，所以:ｎ1=140r/min，ｎ3=100r/min

代入（1）式：(ｎ1－ｎH)/(ｎ3－ｎH)=z2z3/z1z2’

所以：(140－ｎH)/(100－ｎH)=40X20/60X20

解方程，可求得：

ｎH=220(r/min)，ｎH與ｎ1轉(zhuǎn)向相同。2022/11/1437

某壓力容器端蓋使用螺拴與缸體聯(lián)接。螺栓數(shù)目Z=12，螺栓選用M10(其危險截面面積55mm2，許用應(yīng)力[σ]=156MPa)，壓力容器內(nèi)徑D=200mm，缸內(nèi)工作壓力P=1MPa。根據(jù)緊密性要求，取緊固系數(shù)K=2.8。請校驗螺栓強度是否足夠？

問題漏掉1.3(1.3的含意是什么？)。許用應(yīng)力計算知道嗎？2022/11/1438Q=p*πD2/4=1*π*2002/4=31416(N)F=Q/Z=31416/12=2618(N)F∑=K*F=2.8*2618=7330.4(N)σ=1.3*F∑/（πd12/4）=1.3*7330.4/55=173.3MPa>[σ]所以強度不夠2022/11/1439

被聯(lián)接件用兩個普通緊螺栓聯(lián)接，已知被聯(lián)接件所承受的橫向外載荷FR=18800N，接合面間的摩擦系數(shù)為μ=0.2，可靠性系數(shù)C=1.2，螺栓許用拉應(yīng)力[σ]=160Mpa。試求所需螺栓的規(guī)格。

問題

將公式中的FR誤作P/2=18800/2=9400N2022/11/14402022/11/1441寫出計算流體動力潤滑滑動軸承的一維雷諾方程，并分析流體動力潤滑（即形成動壓油膜）的必要條件有哪些？3條條件。見筆記B-15.本題圖示A、B、C、D、E五種情況是否都能建立流體動力潤滑？請分別簡述理由？答：B可以，A、C、D不行2022/11/1442結(jié)構(gòu)指錯練習(xí)M2022/11/1443結(jié)構(gòu)指錯練習(xí)N2022/11/1444結(jié)構(gòu)指錯練習(xí)P2022/11/1445結(jié)構(gòu)指錯練習(xí)Q2022/11/1446下圖所示某減速器主軸兩端采用一對30207軸承支承。軸承１上的徑向載荷R1＝1780N，軸承２上的徑向載荷R2＝2300N，軸向外載FＡ＝260N（方向如圖）．已知軸承參數(shù)如下表，軸承工作轉(zhuǎn)速n=1440rpm，fp=1.2，要求軸承的壽命不低于20000小時，試校驗該對軸承是否合用？2022/11/14472022/11/144830207型eA/R≤eA/R>eC壽命指數(shù)S=0.3125R0.38X=1Y=0X=0.4Y=1.629400N10/3S1=0.3125×R1=0.3125×1780=556.25NS2=0.3125×R2=0.3125×2300=718.75NS1

、S2方向“面對面”

軸承1“壓緊”：

Fa1=max{556.25,718.75+260}=978.75N軸承2“放松”：Fa2=max{718.75,556.25-260}=718.75N

2022/11/1449Fa1/R1=978.75/1780=0.55>eX1=0.4Y1=1.6Fa2/R2=718.75/2300=0.3125=eX2=1Y2=0

P1=(X1R1+Y1Fa1)=(0.4*1780+1.6×978.75)=2278NP2=(X2R2+Y2Fa2)=(1×2300+0)=2300N

2022/11/1450Lh1=(16667/n)×(C/k/P1)10/3=(16667/1450)×(29400/3417)10/3=15003<20000不合用Lh2=(16667/1450)×(29400/3450)10/3=14529.5<20000不合用2022/11/1451

一對7210AC型角接觸球軸承背對背反安裝，軸承1的徑向載荷Fr1=2000N，軸承2的徑向載荷Fr2=4000N，軸上作用的軸向外載荷FA=800N，軸承內(nèi)部軸向力S的計算式為S=0.68Fr。求：軸向載荷Fa1和Fa2。Fa1=3520NFa2=2720N注意：

S的方向2022/11/1452S1=0.68*2000=1360NS2=0.68*4000=2720NFa1=max{1360,800+2720}=3520NFa2=max{1360-800,2720}=2720N軸承1壓緊2022/11/1453

一對代號3208圓錐滾子軸承背對背安裝。已知徑向載荷Fr1=4000N，F(xiàn)r2=2000N，軸向外載荷FA=1030N；軸承載荷平穩(wěn)，載荷系數(shù)fd=1，工作溫度小于120oC，軸承派生軸向力S=Fr/2Y，當(dāng)Fa/Fr≤e時，x=1，y=0，F(xiàn)a/Fr>e時，x=0.4，y=1.6(e=0.375)。

試計算：

(1)軸承1和軸承2的軸向載荷Fa1和Fa2；

(2)軸承1和軸承2的當(dāng)量動載荷P1和P2。

(3)判斷哪個軸承額定壽命較短。Fa1=1655NFa2=625NP1=4248NP2=2000N

軸承1(P大)

提示軸承1在右邊（與習(xí)慣不同）

P＝