机械设计基础习题及答案.docx
- 文档编号:5514028
- 上传时间:2023-05-08
- 格式:DOCX
- 页数:8
- 大小:24.29KB
机械设计基础习题及答案.docx
《机械设计基础习题及答案.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《机械设计基础习题及答案.docx(8页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
机械设计基础习题及答案
机械设计基础习题及答案
第1页共27页 第一章 平面机构的自度和速度分析 题1-1在图示偏心轮机构中,1为机架,2为偏心轮,3为滑块,4为摆轮。
试绘制该机构的运动简图,并计算其自度。
题1—2图示为冲床刀架机构,当偏心轮1绕固定中心A转动时,构件2绕活动中心C摆动,同时带动刀架3上下移动。
B点为偏心轮的几何中心,构件4为机架。
试绘制该机构的机构运动简图,并计算其自度。
B3C4 答案参见我的新浪博客:
/s/blog_ 2A1C4B32A1 b)摆动导杆机构题解1-1图a)曲柄摇块机构第2页共27页 题1—3计算题1-3图a)与图b)所示机构的自度。
题1-3图a) 题1-3图b) 题1—4计算题1—4图a、图b所示机构的自度,并判断机构的运动是否确定,图中画有箭头的构件为原动件。
题1—5计算题1—5图所示机构的自度,并标出原动件。
答案参见我的新浪博客:
/s/blog_ 第3页共27页 题1—5图 题解1—5图 题1-6求出图示的各四杆机构在图示位置时的全部瞬心。
第二章 题2-1在图示铰链四杆机构中,已知lBC=100mm,lCD=70mm,lAD=60mm,AD为机架。
试问:
C若此机构为曲柄摇杆机构,且AB为曲柄, B求lAB的最大值; 若此机构为双曲柄机构,求lADAB最小值;题2-1图 若此机构为双摇杆机构,求lAB的取值范围。
题2-2如图所示的曲柄滑块机构:
曲柄为主动件,滑块朝右运动为工作行程,试确定曲柄的合理转向,并简述其理; 当曲柄为主动件时,画出极位夹角θ,最小传动角gmin;设滑块为主动件,试用作图法确定该机构的死点位置。
答案参见我的新浪博客:
/s/blog_ 连杆机构 第4页共27页 题2-3图示为偏置曲柄滑块机构,当以曲柄为原动件时,在图中标出传动角的位置,并给出机构传动角的表达式,分析机构的各参数对最小传动角的影响。
题2-3图题解2-3图l1φl21l1φ1l2γα 题2-4设计一曲柄摇杆机构,已知机构的摇杆DC长度为150mm,摇杆的两极限位置的夹角为45°,行程速比系数K=,机架长度取90mm。
解答:
题解2-4图 题2-5设计一摆动导杆机构,已知摆动导杆机构的机架长度d=450mm,行程速比系数K=。
(比例尺?
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?
?
1?
50?
90°45°题2-6图50°?
2?
90?
?
2?
80?
?
3?
135?
?
3?
110?
,试用解析法设计此四杆机构。
答案参见我的新浪博客:
/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。
答案参见我的新浪博客:
/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。
试求:
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?
。
答案参见我的新浪博客:
/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*?
1?
?
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。
答案参见我的新浪博客:
/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:
/s/blog_
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。
试求:
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。
试求:
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。
试求:
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。
。
答案参见我的新浪博客:
/s/blog_
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。
试求:
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?
答案参见我的新浪博客:
/s/blog_ 第22页共27页 i?
链传动的传动比写成 n1z2d2?
?
n2z1d1是否正确?
为什么?
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=。
试求:
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。
求:
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?
为什么?
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。
试求:
当轴转速n=120r/min时,轴承允许的最大径向载荷。
答案参见我的新浪博客:
/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。
答案参见我的新浪博客:
/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。
答案参见我的新浪博客:
/s/blog_
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 机械设计 基础 习题 答案