机械设计基础答案(共26页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上11春机电专科，学号： 姓名：张新明郑州大学现代远程教育机械设计基础课程考核要求说明：本课程考核形式为撰写课程作业，完成后请保存为WORD 2003格式的文档，登陆学习平台提交，并检查和确认提交成功（能够下载，并且内容无误即为提交成功）。一 作业要求1. 作业题中涉及到的公式、符号以教材为主；2. 课程设计题按照课堂上讲的“课程设计任务与要求”完成。设计计算说明书不少于20页。二 作业内容（一）.选择题（在每小题的四个备选答案中选出一个正确的答案，并将正确答案的号码填在题干的括号内，每小题1分，共20分）1在平面机构中，每增加一个高副将引入 。 （ B ）A0个约束

2、B1个约束C2个约束 D3个约束2.无急回特性的平面四杆机构，其极位夹角为 。 ( B )A.3在圆柱凸轮机构设计中，从动件应采用 从动件。 （ B ） A尖顶 B滚子 C平底 D任意4齿轮的齿形系数只与 有关。 （ B ） A模数 B齿形 C传动比 D中心距5闭式硬齿面齿轮传动中，齿轮的主要失效形式为 。 （ C ） A齿面胶合 B齿面磨损 C齿根断裂 D齿面点蚀6在其它条件相同的蜗杆传动中，蜗杆导程角越大，传动效率 。 （ B ） A越低 B越高 C不变 D不确定7、带传动正常工作时不能保证准确的传动比是因为 _。 （ C ）A.带的材料不符合胡克定律 B.带容易变形和磨损 C.带的弹性滑

3、动. D带在带轮上打滑8、链传动设计中，当载荷大，中心距小，传动比大时，宜选用_。 （ B ）A 大节距单排链 B 小节距多排链C 小节距单排链 D 大节距多排链9、平键联接选取键的公称尺寸b h的依据是_。 （ D ）A.轮毂长 B.键长C.传递的转矩大小 D.轴段的直径10、齿轮减速器的箱体和箱盖用螺纹联接，箱体被联接处的厚度不太大，且经常拆装，一般用 联接. （ C ）A.螺栓联接 B.螺钉联接 C. 双头螺柱联接11、自行车的前轮轴是 。 （ C ）A转轴 B传动轴C心轴 D曲轴12、通常把轴设计为阶梯形的主要目的在于 。 （ C ）A加工制造方便 B满足轴的局部结构要求C便于装拆轴上

4、零件 D节省材料13、 不属于非接触式密封。 （ D ）A .间隙密封 B.曲路密封 C.挡油环密封 D.毛毡圈密封14、工程实践中见到最多的摩擦状况是_。 （ D ）A.干摩擦 B. 流体摩擦 C.边界摩擦 D.混合摩擦15、联轴器和离合器的主要作用是 。 （ A ）A.联接两轴，使其一同旋转并传递转矩 B.补偿两轴的综合位移 C.防止机器发生过载 D.缓和冲击和振动16、对于径向位移较大，转速较低，无冲击的两轴间宜选用_联轴器。 （ C ）A.弹性套柱销 B.万向 C.滑块 D.径向簧片17、采用热卷法制成的弹簧，其热处理方式为_。 （ D ）A.低温回火 B.渗碳淬火 C.淬火 D.淬火

5、后回火18、圆柱形螺旋弹簧的弹簧丝直径按弹簧的_要求计算得到。 （ A ）A.强度 B.稳定性 C.刚度 D.结构尺寸19、回转件达到动平衡的条件是 。 （ A ）A.各不平衡质量的离心惯性合力偶距为零 B.各不平衡质量的离心合力为零 C.回转件上各个质量的离心力系的合力、离心力所形成的合力偶矩为零 20、不均匀系数对机械速度的影响是_。 （ B ）A. 越小，机械速度的波动越大 B. 越小，机械速度的波动越小 C. 与机械速度的波动无关（二）.判断题（在正确的试题后面打，错误的试题后面打。每题 1 分，共 15 分）1 .零件破坏了，那么零件就一定是失效了。 （ ）2.机构具有确定运动的条件

6、是机构的自由度大于零。 （ ）3在铰链四杆机构中，若采用最短杆为曲柄，则该机构为曲柄摇杆机构。 （ ）4在结构允许范围内，凸轮基圆半径越大越好。 （ ）5渐开线上齿廓各点的压力角均相等。 （ ）6闭式齿轮传动中，齿轮的主要失效形式是齿面点蚀。 （ ）7.蜗杆传动的自锁性是指只能由蜗轮带动蜗杆，反之则不能运动。 （ ）8、带传动的打滑和弹性滑动都是其失效形式。 （ ）9、在一定转速下，要减轻链传动的运动不均匀性，设计时，应选择较小节距的链条.（ ）10、平键的工作面是两侧面。 （ ）11、为了使滚动轴承内圈轴向定位可靠，轴肩高度应大于轴承内圈高度。 （ ）12、滚动轴承的基本额定寿命是指一批相同

7、的轴承的寿命的平均值。 （ ）13、若两轴刚性较好，且安装时能精确对中，可选用刚性凸缘联轴器。 （ ）14、弹簧秤是利用弹簧的变形量与其承受的载荷成正比的原理制成的。 ()15、回转件的动平衡要在两个校正平面内加校正质量。 （ ）（三）计算分析题（共35分）1、（5分）标出下列铰链四杆机构的压力角。判定该机构是否会出现死点，为什么？解：当曲柄与连杆共线时，压力角等于90度，传动角等于0，有可能会出现死点。2、（8分）1一对外啮合标准直齿圆柱齿轮传动，正常齿制，小齿轮损坏需配制，已知：，标准中心距，试求：（1），；（2）， 。解：齿顶圆直径da2=m*（z2+2）=m*（100+2）=408 计

8、算出m=408/102=4齿顶高ha2=齿顶高系数*m=m 齿顶高系数一般为m 计算出齿顶高ha2=4mm分度圆直径d2=m*z2=4*100=400mm分度圆直径d1=2*a-d2=2*310-400=220mm齿数z1=d1/m=220/4=55所以m=4；z1=55；d1=220mm；d2=400mm3(6分)所示为一手摇提升装置,其中各轮的齿数为：z1=20, z2=50, z2=15, z3=45, 12233445z3=1，z 4= 40, z 4=17, z 5 =51。(1) 试在图上标出提升重物时手柄及各个轮的转向；（2）试求传动比i15。 解：（1）如图所示：（2）传动比i

9、15的大小12233445i15=900当提升重物时手柄的转向：从左往右看为逆时针方向。4（6分）有一组紧螺栓联接，螺栓的个数为6，受横向工作载荷R15000N的作用（如图）。已知螺栓材料为45钢，被联接件之间的摩擦系数f =0.15，C=1.2，试计算所需螺栓的最小直径 。 解：不发生滑移的条件：QP=10000N强度条件：d1=11.74mm 5（10分）根据工作条件，决定在某传动轴上安装一对角接触球轴承， 如图所示，轴承型号为7208，已知轴承的径向载荷分别为 Fr1=1470N， Fr2=2650N，作用在轴上的轴向的外载荷FA1000N，判别系数e0.7，FS0.7Fr ，试画出内部

10、轴向力FS1、FS2的方向，并计算轴承的当量动载荷P1、P2。 （注：当 时，X=0.41 , Y=0.87 ；当 时，X=1 , Y=0） 解：如图所示两个附加轴向力的方向F=0.7Fr F1=0.7Fr1=0.71470=1029NF2=0.7Fr2=0.72650=1855N又 F1+Ka=1029+1000=2029N F2=1855N轴承1被放松，轴承2压紧。轴承1的轴向力 Fa1=F1=1029N轴承2的轴向力 Fa2=F1+Ka=1029+1000=2029N又=0.7e=0.68 X=0.41 , Y=0.87P1=XFr1+YFa1=0.+0.=1497.93N又又 X=0.

11、41， Y=0.87 P2=XFr2+YFa2=0.41*2650 + 0.87*1855=2700.35N（四）课程设计题（30分）1、绘制一级直齿圆柱齿轮减速器装配图、齿轮轴零件图；2、书写设计计算说明书。 。带式运输机传动装置中的同轴式1 级圆柱齿轮减速器目录设计任务书1传动方案的拟定及说明4电动机的选择4计算传动装置的运动和动力参数5传动件的设计计算5轴的设计计算8滚动轴承的选择及计算14键联接的选择及校核计算16连轴器的选择16减速器附件的选择17润滑与密封18设计小结18参考资料目录18机械设计课程设计任务书题目􀉂设计一用于带式运输机传动装置中的同轴式二级圆柱齿轮

12、减速器一􀁅 总体布置简图1电动机􀉃2联轴器􀉃3齿轮减速器􀉃4带式运输机􀉃5鼓轮􀉃6联轴器二􀁅 工作情况􀁆载荷平稳、单向旋转三􀁅 原始数据鼓轮的扭矩T􀈽N•m􀈾􀉂850鼓轮的直径D􀈽mm􀈾􀉂350运输带速度V􀈽m/s􀈾􀉂0.7带速允许偏差􀈽

13、49148;􀈾􀉂5使用年限􀈽年􀈾􀉂5工作制度􀈽班/日􀈾􀉂2四􀁅 设计内容1. 电动机的选择与运动参数计算􀉃2. 斜齿轮传动设计计算3. 轴的设计4. 滚动轴承的选择5. 键和连轴器的选择与校核􀉃6. 装配图、零件图的绘制7. 设计计算说明书的编写五􀁅 设计任务1􀉁 减速器总装配图一张2􀉁 齿轮、轴零件图各一张3􀉁 设计说明书一份

14、六􀁅 设计进度1、 第一阶段􀉂总体计算和传动件参数计算2、 第二阶段􀉂轴与轴系零件的设计3、 第三阶段􀉂轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制4、 第四阶段􀉂装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写传动方案的拟定及说明由题目所知传动机构类型为􀉂同轴式二级圆柱齿轮减速器。故只要对本传动机构进行分析论证。本传动机构的特点是􀉂减速器横向尺寸较小􀈿两大吃论浸油深度可以大致相同。结构较复杂􀈿轴向尺寸大􀈿中间轴较长、刚度差h

15、9151;中间轴承润滑较困难。电动机的选择1􀉁电动机类型和结构的选择因为本传动的工作状况是􀉂载荷平稳、单向旋转。所以选用常用的封闭式Y􀈽IP44􀈾系列的电动机。2􀉁电动机容量的选择1􀈾 工作机所需功率PwPw􀉄3.4kW2􀈾 电动机的输出功率Pd􀉄Pw/ 􀉄 􀉄0.904Pd􀉄3.76kW3􀉁电动机转速的选择nd􀉄􀈽i1R

16、26;i2in􀈾nw初选为同步转速为1000r/min 的电动机4􀉁电动机型号的确定由表20􀉀1 查出电动机型号为Y132M1-6,其额定功率为4kW􀈿满载转速960r/min。基本符合题目所需的要求计算传动装置的运动和动力参数传动装置的总传动比及其分配􀈽3􀈾 计算齿宽b 及模数mntb=dd1t=167.85mm=67.85mmmnt= = =3.39h=2.25mnt=2.253.39mm=7.63mmb/h=67.85/7.63=8.89􀈽4􀈾

17、计算纵向重合度 = =0.3181tan14 =1.59􀈽5􀈾 计算载荷系数K已知载荷平稳􀈿所以取KA=1根据v=0.68m/s,7 级精度􀈿由图108 查得动载系数KV=1.11􀉃由表104 查的KH 的计算公式和直齿轮的相同􀈿故 KH =1.12+0.18(1+0.61 )11 +0.2310 67.85=1.42由表1013 查得KF =1.36由表103 查得KH =KH =1.4。故载荷系数K=KAKVKHKH=11.031.41.42=2.05􀈽6h

18、9150; 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径􀈿由式􀈽1010a􀈾得d1= = mm=73.6mm􀈽7􀈾 计算模数mnmn = mm=3.743􀉁按齿根弯曲强度设计由式(1017 mn1􀈾 确定计算参数􀈽1􀈾 计算载荷系数K=KAKVKFKF=11.031.41.36=1.96􀈽2􀈾 根据纵向重合度 =0.318 dz1tan =1.59􀈿从图10􀉀28查得螺旋

19、角影响系数 Y 􀉄0。88􀈽3􀈾 计算当量齿数z1=z1/cos =20/cos 14 =21.89z2=z2/cos =100/cos 14 =109.47􀈽4􀈾 查取齿型系数由表10􀉀5 查得YFa1=2.724􀉃Yfa2=2.172􀈽5􀈾 查取应力校正系数由表10􀉀5 查得Ysa1=1.569􀉃Ysa2=1.798􀈽6􀈾 计算 F F1=500Mpa F2=

20、380MPaKFN1=0.95KFN2=0.98F1=339.29MpaF2=266MPa􀈽7􀈾 计算大、小齿轮的 并加以比较= =0.0126= =0.01468大齿轮的数值大。2􀈾 设计计算mn =2.4mn=2.54􀉁几何尺寸计算1􀈾 计算中心距z1 =32.9􀈿取z1=33z2=165a =255.07mma 圆整后取255mm2􀈾 按圆整后的中心距修正螺旋角 =arcos =13 5550”3􀈾 计算大、小齿轮的分度圆直径d1 =85.00m

21、md2 =425mm4􀈾 计算齿轮宽度b=dd1b=85mmB1=90mm􀈿B2=85mm5􀈾 结构设计以大齿轮为例。因齿轮齿顶圆直径大于160mm􀈿而又小于500mm􀈿故以选用腹板式为宜。其他有关尺寸参看大齿轮零件图。轴的设计计算拟定输入轴齿轮为右旋II 轴􀉂1􀉁初步确定轴的最小直径d 􀉄 =34.2mm2􀉁求作用在齿轮上的受力Ft1= =899NFr1=Ft =337NFa1=Fttan =223N􀉃Ft2=44

22、94NFr2=1685NFa2=1115N3􀉁轴的结构设计1􀈾 拟定轴上零件的装配方案i. I-II 段轴用于安装轴承30307􀈿故取直径为35mm。ii. II-III 段轴肩用于固定轴承􀈿查手册得到直径为44mm。iii. III-IV 段为小齿轮􀈿外径90mm。iv. IV-V 段分隔两齿轮􀈿直径为55mm。v. V-VI 段安装大齿轮􀈿直径为40mm。vi. VI-VIII 段安装套筒和轴承􀈿直径为35mm。2􀈾 根据轴向定位

23、的要求确定轴的各段直径和长度1. I-II 段轴承宽度为22.75mm􀈿所以长度为22.75mm。2. II-III 段轴肩考虑到齿轮和箱体的间隙12mm􀈿轴承和箱体的间隙4mm􀈿所以长度为16mm。3. III-IV 段为小齿轮􀈿长度就等于小齿轮宽度90mm。4. IV-V 段用于隔开两个齿轮􀈿长度为120mm。5. V-VI 段用于安装大齿轮􀈿长度略小于齿轮的宽度􀈿为83mm。6. VI-VIII 长度为44mm。4􀉁 求轴上的载荷66 207.5

24、 63.5Fr1=1418.5NFr2=603.5N查得轴承30307 的Y 值为1.6Fd1=443NFd2=189N因为两个齿轮旋向都是左旋。故􀉂Fa1=638NFa2=189N5􀉁精确校核轴的疲劳强度1􀈾 判断危险截面由于截面IV 处受的载荷较大􀈿直径较小􀈿所以判断为危险截面2􀈾 截面IV 右侧的截面上的转切应力为由于轴选用40cr􀈿调质处理􀈿所以􀈽2P355 表15-1􀈾a) 综合系数的计算由 ⣻

25、51; 经直线插入􀈿知道因轴肩而形成的理论应力集中为 􀈿 􀈿􀈽2P38 附表3-2 经直线插入􀈾轴的材料敏感系数为 􀈿 􀈿􀈽2P37 附图3-1􀈾故有效应力集中系数为查得尺寸系数为 􀈿扭转尺寸系数为 􀈿􀈽2P37 附图3-2􀈾􀈽2P39 附图3-3􀈾轴采用磨削加工􀈿表面质量系数为 􀈿h

26、9149;2P40 附图3-4􀈾轴表面未经强化处理􀈿即 􀈿则综合系数值为b) 碳钢系数的确定碳钢的特性系数取为 􀈿c) 安全系数的计算轴的疲劳安全系数为故轴的选用安全。I 轴􀉂1􀉁作用在齿轮上的力FH1=FH2=337/2=168.5Fv1=Fv2=889/2=444.52􀉁初步确定轴的最小直径3􀉁轴的结构设计1􀈾 确定轴上零件的装配方案2􀈾根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度d) 由于联轴器一端连接电动机

27、049151;另一端连接输入轴􀈿所以该段直径尺寸受到电动机外伸轴直径尺寸的限制􀈿选为25mm。e) 考虑到联轴器的轴向定位可靠􀈿定位轴肩高度应达2.5mm􀈿所以该段直径选为30。f) 该段轴要安装轴承􀈿考虑到轴肩要有2mm 的圆角􀈿则轴承选用30207 型􀈿即该段直径定为35mm。g) 该段轴要安装齿轮􀈿考虑到轴肩要有2mm 的圆角􀈿经标准化􀈿定为40mm。h) 为了齿轮轴向定位可靠􀈿定位轴肩高度应

28、达5mm􀈿所以该段直径选为46mm。i) 轴肩固定轴承􀈿直径为42mm。j) 该段轴要安装轴承􀈿直径定为35mm。2􀈾 各段长度的确定各段长度的确定从左到右分述如下􀉂a) 该段轴安装轴承和挡油盘􀈿轴承宽18.25mm􀈿该段长度定为18.25mm。b) 该段为轴环􀈿宽度不小于7mm􀈿定为11mm。c) 该段安装齿轮􀈿要求长度要比轮毂短2mm􀈿齿轮宽为90mm􀈿定为88mm。d) 该段

29、综合考虑齿轮与箱体内壁的距离取13.5mm、轴承与箱体内壁距离取4mm􀈽采用油润滑􀈾􀈿轴承宽18.25mm􀈿定为41.25mm。e) 该段综合考虑箱体突缘厚度、调整垫片厚度、端盖厚度及联轴器安装尺寸􀈿定为57mm。f) 该段由联轴器孔长决定为42mm4􀉁按弯扭合成应力校核轴的强度W=62748N.mmT=39400N.mm45 钢的强度极限为 􀈿又由于轴受的载荷为脉动的􀈿所以 。III 轴1􀉁作用在齿轮上的力FH1=FH2=4494/

30、2=2247NFv1=Fv2=1685/2=842.5N2􀉁初步确定轴的最小直径3􀉁轴的结构设计1􀈾 轴上零件的装配方案2􀈾 据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度I-II II-IV IV-V V-VI VI-VII VII-VIII直径 60 70 75 87 79 70长度 105 113.75 83 9 9.5 33.255􀉁求轴上的载荷Mm=N.mmT=N.mm6. 弯扭校合滚动轴承的选择及计算I 轴􀉂1􀉁求两轴承受到的径向载荷5、 轴承30206 的校核1&

31、#1049150; 径向力2􀈾 派生力3􀈾 轴向力由于 􀈿所以轴向力为 􀈿4􀈾 当量载荷由于 􀈿 􀈿所以 􀈿 􀈿 􀈿 。由于为一般载荷􀈿所以载荷系数为 􀈿故当量载荷为5􀈾 轴承寿命的校核II 轴􀉂6、 轴承30307 的校核1􀈾 径向力2􀈾 派生力􀈿3􀈾 轴向力由于

32、49151;所以轴向力为 􀈿4􀈾 当量载荷由于 􀈿 􀈿所以 􀈿 􀈿 􀈿 。由于为一般载荷􀈿所以载荷系数为 􀈿故当量载荷为5􀈾 轴承寿命的校核III 轴􀉂7、 轴承32214 的校核1􀈾 径向力2􀈾 派生力3􀈾 轴向力由于 􀈿所以轴向力为 􀈿4􀈾 当量载荷由于 􀈿 Й

33、151;所以 􀈿 􀈿 􀈿 。由于为一般载荷􀈿所以载荷系数为 􀈿故当量载荷为5􀈾 轴承寿命的校核键连接的选择及校核计算代号 直径􀈽mm􀈾 工作长度􀈽mm􀈾 工作高度􀈽mm􀈾 转矩􀈽N•m􀈾 极限应力􀈽MPa􀈾高速轴 8760􀈽单头􀈾 25 35 3.5 39.8 2

34、6.012880􀈽单头􀈾 40 68 4 39.8 7.32中间轴 12870􀈽单头􀈾 40 58 4 191 41.2低速轴 201280􀈽单头􀈾 75 60 6 925.2 68.51811110􀈽单头􀈾 60 107 5.5 925.2 52.4由于键采用静联接􀈿冲击轻微􀈿所以许用挤压应力为 􀈿所以上述键皆安全。连轴器的选择由于弹性联轴器的诸多优点􀈿所以考虑选用它。二、高速轴

35、用联轴器的设计计算由于装置用于运输机􀈿原动机为电动机􀈿所以工作情况系数为 􀈿计算转矩为所以考虑选用弹性柱销联轴器TL4􀈽GB4323-84􀈾􀈿但由于联轴器一端与电动机相连􀈿其孔径受电动机外伸轴径限制􀈿所以选用TL5􀈽GB4323-84􀈾其主要参数如下􀉂材料HT200公称转矩轴孔直径 􀈿轴孔长 􀈿装配尺寸半联轴器厚􀈽1P163 表17-3h

36、9150;􀈽GB4323-84 三、第二个联轴器的设计计算由于装置用于运输机􀈿原动机为电动机􀈿所以工作情况系数为 􀈿计算转矩为所以选用弹性柱销联轴器TL10􀈽GB4323-84􀈾其主要参数如下􀉂材料HT200公称转矩轴孔直径轴孔长 􀈿装配尺寸半联轴器厚􀈽1P163 表17-3􀈾􀈽GB4323-84减速器附件的选择通气器由于在室内使用􀈿选通气器􀈽一次过滤Й

37、150;􀈿采用M181.5油面指示器选用游标尺M16起吊装置采用箱盖吊耳、箱座吊耳放油螺塞选用外六角油塞及垫片M161.5润滑与密封一、齿轮的润滑采用浸油润滑􀈿由于低速级周向速度为􀈿所以浸油高度约为六分之一大齿轮半径􀈿取为35mm。二、滚动轴承的润滑由于轴承周向速度为􀈿所以宜开设油沟、飞溅润滑。三、润滑油的选择齿轮与轴承用同种润滑油较为便利􀈿考虑到该装置用于小型设备􀈿选用L-AN15 润滑油。四、密封方法的选取选用凸缘式端盖易于调整􀈿采用闷盖安装骨架式

38、旋转轴唇型密封圈实现密封。密封圈型号按所装配轴的直径确定为􀈽F􀈾B25-42-7-ACM􀈿􀈽F􀈾B70-90-10-ACM。轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。设计小结由于时间紧迫􀈿所以这次的设计存在许多缺点􀈿比如说箱体结构庞大􀈿重量也很大。齿轮的计算不够精确等等缺陷􀈿我相信􀈿通过这次的实践􀈿能使我在以后的设计中避免很多不必要的工作􀈿有能力设计出结构更紧凑􀈿 传动更稳定精确的设备_专心-专注-专业