《机械设计基础》作业3.docx

机械设计基础作业3 机械设计基础作业3 5 轮 系 思 考 题 5-1 定轴轮系与周转轮系的主要区别是什么？行星轮系和差动轮系有何区别？ 5-2 定轴轮系中传动比大小和转向的关系？ 5-3 什么是惰轮？它有何用途？ 5-4 什么是转化轮系？如何通过转化轮系计算出周转轮系的传动比？ 5-5 如何区别转化轮系的转向和周转轮系的实际转向？ 5-6 怎样求混合轮系的传动比？分解混合轮系的关键是什么？如何划分？ 5-7 观察日常生活周围的机器，各举出一个定轴轮系和周转轮系，并计算出传 动比和转向。 习 题 5-1 在图示的轮系中，已知z 1=15，z 2=23，z 2=15，z 3=31，z 3=15，z 4=33，z 4=2(右 旋)，z 5=60，z 5=20,（m =4 mm ）,若n 1 =500r/min,求齿条6线速度u 的大小和方向。 题图 5-1 题图 5-2 5-2 在图示齿轮系中，已知z 1=z 2=19，z 3=26，z 4=30，z 4=20，z 5=78，齿轮1 与齿轮3同轴线，求齿轮3的齿数及传动比i 15。 题图 5-3 题图 5-4 5-3 在图示的钟表传动示意图中，E 为擒纵轮，N 为发条盘，S ，M 及H 分别为 秒针，分针和时针。设z 1=72，z 2=12，z 3=64，z 4=8，z 5=60，z 6=8，z 7=60，z 8=6，z 9=8，z 10=24，z 11=6，z 12=24，求秒针与分针的传动比i SM 及分针与时针的传动比i MH 。 5-4 图示车床变速箱中，移动三联齿轮a 可使齿轮3和4啮合，又移动双联 齿轮b ，可使齿轮5和6啮合。已知各轮的齿数为z 1=42，z 2=58，z 3=38，z 4=42，z 5=50，z 6=48，电动机转速为1450r/min 。试求此种情况下输出轴转速的大小和方向。 5-5 在图示的行星减速装置中，已知z 1=z 2=17，z 3=15。当手柄转过90°时转盘 H 转过多少度？ 题图 5-5 题图 5-6 题图5-7 5-6 在图示的差动齿轮系中，已知各轮齿数z 1=15，z 2=25，z 2=20，z 3=60。若 n 1 = 200r/min ，n 3 = 50r/min ，且转向相同，试求行星架H 的转速n H 。 5-7 在图示的手动葫芦中，S 为手动链轮，H 为起重链轮。已知 z 1=21,z 2=29,z 2=14,z 3=55,求传动比i SH 。 5-8 在图示极大传动比减速器中，蜗杆1和齿轮1为同一构件，蜗杆5及齿 轮5也为同一构件，蜗杆1和5 均为单头右旋，z 1=101，z 2=99，z 2=z 4，z 4=100，z 5=100。求传动比i 1H 。 5-9 求图示轮系的传动比i 14，已知z 1=z 2=25，z 2=z 3=20，z H =100，z 4=20。 5-10 图示齿轮系中，动力由轴输入，轴输出。已知z 1=12，z 2=51，z 2=49， z 3=75，z 4=12，z 5=73。求1)i I II ；2)若齿轮2的齿数改为z 2=50，求i I II 。 5-11 在图示镗床镗杆进给机构中，各轮的齿数z 1=60，z 4=z 3=z 2=30，螺杆的导 程p z =6mm ，且为右旋螺纹，设所有齿轮的模数相同，当被切工件的右旋螺 纹的导程mm p z 2' 时，齿轮2和3的齿数各为多少？ 题图 5-8 题图 5-9 题图 5-10 5-12 在图示混合齿轮系中，设已知各轮的齿数，试计算其传动比i I II 。 题图 5-11 题图 5-12 6 其它常用机构 思考题 6-1 常见的棘轮机构有哪几种型式？各具有什么特点？ 6-2 观察自行车后轮轴上的棘轮机构和牛头刨床上用于进给的棘轮机构，分别说出各是哪种棘轮机构及其工作原理。 6-3 槽轮机构中槽轮槽数与拨盘上圆柱销数应满足什么关系？为什么要在拨盘上加上锁止弧？ 6-4 选定一机器，分析其中槽轮机构的槽数和圆柱销数？说明为什么在此要用槽轮机构？可否采用其它机构替换？ 6-5 举出一不完全齿轮机构实例，说明其工作原理及作用。 6-6 圆柱形凸轮间歇运动机构与蜗杆形凸轮间歇运动机构有何区别？ 6-7 凸轮间歇运动机构的运动规律如何确定？如何实现？设计运动规律时应注意哪些问题？ 6-8 棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构和凸轮间歇运动机构是常用的四种间歇运动机构，通过对比，说出在运动平稳性、加工工艺性和经济性等方面各具有哪些优缺点？各适用于什么场合？ 6-9 组合机构的组合方式有哪几种？请各举出一应用实例。 习题 6-1 已知棘轮齿数z=15，棘轮直径D=100mm，原动件摆动角为30°，每次摆动滑过棘轮上两齿，试确定棘轮机构的几何尺寸。 6-2 已知槽轮机构的槽数z=5，拨盘的圆销数K=1，转速n1=75 r/min，求槽轮的运动时间t m和静止时间t s。 7 机械的动力性能 思考题 7-1 为什么要对转子进行动平衡？ 7-2 静平衡和动平稳有何不同？各用于何种转子？ 7-3 如何进行平衡计算？如何进行平衡实验？ 7-4 从日常生活中找出两个动平衡实例。 7-5 机械的速度为什么会波动？ 7-6 机械的周期性速度波动和非周期性速度波动有何不同？可用什么方法来调节？ 7-7 如何计算简单机器的机械效率？如何计算复杂机器的机械效率？ 8 机械零件设计概论 思考题 8-1 机械零件设计的基本要求是什么？ 8-2 什么叫失效？机械零件的主要失效形式有几种？各举一例说明。 8-3 什么是设计准则？设计准则的通式是什么？ 8-4 复习材料及热处理问题。复习公差与配合问题。 8-5 什么是零件的工艺性问题？主要包含哪几方面的问题？ 8-6 什么是变应力的循环特性？对称循环应力和脉动循环应力的循环特性为多少？ 8-7 什么是疲劳强度问题？如何确定疲劳极限和安全系数？ 8-8 主要的摩擦状态有哪四种？ 8-9 磨损过程分几个阶段？常见的磨损有哪几种？ 8-10 常见的润滑油加入方法有哪种？ 9 联 接 思 考 题 9-1 螺纹的主要参数有哪些？螺距与导程有何不同？螺纹升角与哪些参数有 关？ 9-2 为什么三角形螺纹多用于联接，而矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹多用 于传动？为什么多线螺纹主要用于传动？ 9-3 螺纹副的自锁条件是什么？理由是什么？ 9-4 试说明螺纹联接的主要类型和特点。 9-5 螺纹联接为什么要预紧？预紧力如何控制？ 9-6 螺纹联接为什么要防松？常见的防松方法有哪些？ 9-7 在紧螺栓联接强度计算中，为何要把螺栓所受的载荷增加30%？ 9-8 试分析比较普通螺栓联接和铰制孔螺栓联接的特点、失效形式和设计准则。 9-9 简述受轴向工作载荷紧螺栓联接的预紧力和残余预紧力的区别，并说明螺 栓工作时所受的总拉力为什么不等于预紧力和工作载荷之和。 9-10 简述滑动螺旋传动的主要特点及其应用。 9-11 平键联接有哪些失效形式？普通平键的截面尺寸和长度如何确定？ 9-12 为什么采用两个平键时，一般布置在沿周向相隔180°的位置，采用两个 楔键时，相隔90°120°，而采用两个半圆键时，却布置在轴的同一母线上？ 9-13 试比较平键和花键的相同点和不同点。 9-14 简述销联接、焊接、粘接、过盈联接、弹性环联接和成形联接的主要特点 和应用场合。 习 题 9-1 试证明具有自锁性螺旋传动的效率恒小于50%。 9-2 试计算M24、M24×1.5螺纹的升角，并指出哪种螺纹的自锁性好。 9-3 图示为一升降机构，承受载荷F =150 kN ，采用梯形螺纹，d = 60 mm ，d 2 = 56 mm ，P = 8 mm ，线数n = 3。支撑面采用推力球轴承，升降台的上下移动处采用导向滚轮，它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（螺纹副当量摩擦系数为0.10）。 (2)稳定上升时加于螺杆上的力矩。 (3)若工作台以720 mm/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F 作用下等速下降，是否需要制动装置？加于螺杆上的制动力矩是多少？ 牵曳力F R F F 导向滚轮 齿轮 制动轮 推力球轴承 题9-3图 题9-4图 题9-5图 9-4 图示起重吊钩最大起重量F = 50 kN ，吊钩材料为35钢。试确定吊钩尾部 螺纹直径。 9-5 图示为一用两个M12螺钉固定的牵曳钩，若螺钉材料为Q235钢，装配时 控制预紧力，结合面摩擦系数f = 0.15，求其允许的最大牵曳力。 9-6 图示为一刚性凸缘联轴器，材料为Q215钢，传递的最大转矩为1400 N .m （静载荷）。联轴器用4个M16的铰制孔用螺栓联接，螺栓材料为Q235钢，试选择合适的螺栓长度，并校核该联接的强度。 题9-6图 题9-7图 9-7 图示为一用两个螺栓联接的钢制扳手。已知扳紧力F = 200 N ，有关尺寸如 图所示。试分别采用普通螺栓联接和铰制孔螺栓联接两种方案设计此螺栓组，并分析比较设计结果。 9-8 在图示夹紧螺栓中，已知螺栓数为2，螺纹为M20，螺栓材料为35钢，轴 径d =50 mm ，杆长l =300 mm ，轴与夹壳之间的摩擦系数f =0.15，试求杆端部作用力F 的最大允许值。 9-9 图示为一钢制液压油缸，采用双头螺柱联接。已知油压p = 8 MPa ，油缸内 径D = 250 mm ，为保证气密性要求，螺柱间距l 不得大于4.5d （d 为螺纹大径），试设计此双头螺柱联接。 F 题9-8图 题9-9图 9-10 受轴向载荷的紧螺栓联接，被联接件间采用橡胶垫片。已知螺栓预紧力 F = 15000 N ，当受轴向工作载荷F = 10000 N 时，求螺栓所受的总拉力及 被联接件之间的残余预紧力。 9-11 图示为一差动螺旋机构。螺杆与机架固联，其螺纹为右旋，导程S A =4 mm ， 滑块在机架上只能左右移动。差动杆内螺纹与螺杆形成螺纹副A ，外螺纹与滑块形成螺纹副B ，当沿箭头方向转动5圈时，滑块向左移动5 mm 。试求螺纹副B 的导程S B 和旋向。 题9-11图 题9-12图 9-12 图示为一小型压床，最大压力为F = 30 kN ，采用梯形螺纹，螺杆材料为 45钢正火处理，螺母材料为ZCuAl10Fe3。设压头支撑面平均直径D m 等于螺纹中径，操作时螺纹副当量摩擦系数f =0.12，压头支撑面摩擦系数f c =0.10，操作人员每只手用力约200 N ，试求该压床的螺纹参数（要求自锁）和手轮直径D 。 9-13 在题9-6中，已知轴的材料为45钢，工作时有轻微冲击。试为该联轴器 选择平键，确定键的尺寸，并校核其强度。 F 螺杆 滑块 差动杆 机架 F d