上理機械結(jié)構(gòu)設(shè)計習題答案綜述

1、機械結(jié)構(gòu)設(shè)計機械結(jié)構(gòu)設(shè)計習題答案習題答案第一章第一章 機械機械結(jié)構(gòu)設(shè)計導論結(jié)構(gòu)設(shè)計導論1、機械結(jié)構(gòu)包括那幾個方面的設(shè)計？各自的設(shè)計、機械結(jié)構(gòu)包括那幾個方面的設(shè)計？各自的設(shè)計內(nèi)容和目的如何？本課程側(cè)重學習的是哪方面設(shè)計？內(nèi)容和目的如何？本課程側(cè)重學習的是哪方面設(shè)計？具體要求是什么？具體要求是什么？機械結(jié)構(gòu)設(shè)計，可分為下述三個方面：機械結(jié)構(gòu)設(shè)計，可分為下述三個方面： （1）功能設(shè)計）功能設(shè)計 為滿足主要機械功能要求而進行的設(shè)計為滿足主要機械功能要求而進行的設(shè)計 （2）質(zhì)量設(shè)計）質(zhì)量設(shè)計 兼顧各種要求和限制，提高產(chǎn)品的質(zhì)兼顧各種要求和限制，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和性能價格比量和性能價格比 （3）優(yōu)化設(shè)計和創(chuàng)

2、新設(shè)計）優(yōu)化設(shè)計和創(chuàng)新設(shè)計 用結(jié)構(gòu)設(shè)計變元等方法系統(tǒng)用結(jié)構(gòu)設(shè)計變元等方法系統(tǒng)地構(gòu)造優(yōu)化設(shè)計解空間，用創(chuàng)造性設(shè)計思維方法和其地構(gòu)造優(yōu)化設(shè)計解空間，用創(chuàng)造性設(shè)計思維方法和其他科學方法優(yōu)選和創(chuàng)新。他科學方法優(yōu)選和創(chuàng)新。本課程側(cè)重學習功能設(shè)計和質(zhì)量設(shè)計。本課程側(cè)重學習功能設(shè)計和質(zhì)量設(shè)計。具體要求：學習結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則，了解結(jié)構(gòu)設(shè)具體要求：學習結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則，了解結(jié)構(gòu)設(shè)計的步驟和方法計的步驟和方法2、結(jié)構(gòu)設(shè)計過程的基本原則是什么？結(jié)合以往做、結(jié)構(gòu)設(shè)計過程的基本原則是什么？結(jié)合以往做過的課程設(shè)計（如減速器設(shè)計等），解釋設(shè)計過程過的課程設(shè)計（如減速器設(shè)計等），解釋設(shè)計過程的原則。的原則。 從內(nèi)到外、從

3、重要到次要、從局部到整從內(nèi)到外、從重要到次要、從局部到整體、從粗略到精細、統(tǒng)籌兼顧、權(quán)衡利弊、體、從粗略到精細、統(tǒng)籌兼顧、權(quán)衡利弊、反復檢查、逐步改進。反復檢查、逐步改進。 設(shè)計基本結(jié)構(gòu)草圖，常常是先畫工作面設(shè)計基本結(jié)構(gòu)草圖，常常是先畫工作面草圖，然后在工作面之間填材料（即著手設(shè)草圖，然后在工作面之間填材料（即著手設(shè)計），逐步擴展設(shè)計，從局部到總體。在此計），逐步擴展設(shè)計，從局部到總體。在此過程中，通過改變工作面的大小、方位、數(shù)過程中，通過改變工作面的大小、方位、數(shù)量及構(gòu)件材料、表面特性、連接方式等，不量及構(gòu)件材料、表面特性、連接方式等，不斷比較各種可能的結(jié)構(gòu)，選擇最佳方案斷比較各種可能的結(jié)構(gòu)

4、，選擇最佳方案。第二章第二章 機械機械結(jié)構(gòu)設(shè)計導論結(jié)構(gòu)設(shè)計導論1、離合器的作用有哪些？離合器的分類如何？、離合器的作用有哪些？離合器的分類如何？ 離合器的作用是使同軸線的兩軸、或離合器的作用是使同軸線的兩軸、或軸與該軸上的空套傳動件，如齒輪、皮帶輪軸與該軸上的空套傳動件，如齒輪、皮帶輪等，根據(jù)工作需要隨時接通或分離，以實現(xiàn)等，根據(jù)工作需要隨時接通或分離，以實現(xiàn)設(shè)備的啟停、變速、換向及過載保護。設(shè)備的啟停、變速、換向及過載保護。按其結(jié)構(gòu)、功能的不同按其結(jié)構(gòu)、功能的不同 嚙合式離合器嚙合式離合器 摩擦式離合器摩擦式離合器 超越式離合器超越式離合器 安全離合器安全離合器 按其操作方式的不同按其操作方

5、式的不同 ：操縱式（機械、氣動、：操縱式（機械、氣動、液壓、電磁操縱式）和自動離合器液壓、電磁操縱式）和自動離合器 2、嚙合式離合器有哪些優(yōu)、缺點？應(yīng)用于哪、嚙合式離合器有哪些優(yōu)、缺點？應(yīng)用于哪些場合？些場合？ 由兩個半離合器組成，利用兩個半離由兩個半離合器組成，利用兩個半離合器的齒爪相互嚙合傳遞運動和轉(zhuǎn)矩。按合器的齒爪相互嚙合傳遞運動和轉(zhuǎn)矩。按其結(jié)構(gòu)的不同，又可分為牙嵌式和齒輪式其結(jié)構(gòu)的不同，又可分為牙嵌式和齒輪式 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，接合后不會產(chǎn)生優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，接合后不會產(chǎn)生滑動，可傳遞較大扭矩且傳動比準確滑動，可傳遞較大扭矩且傳動比準確 缺點：但齒爪不易在運動中嚙合，一般只能缺

6、點：但齒爪不易在運動中嚙合，一般只能在停轉(zhuǎn)或相對轉(zhuǎn)速較低時接合，故操作不便在停轉(zhuǎn)或相對轉(zhuǎn)速較低時接合，故操作不便 。應(yīng)用：用于要求保持嚴格運動關(guān)系，或速度應(yīng)用：用于要求保持嚴格運動關(guān)系，或速度較低的傳動鏈中。較低的傳動鏈中。3、試述摩擦式離合器的優(yōu)、缺點和使用場合？、試述摩擦式離合器的優(yōu)、缺點和使用場合？優(yōu)點：優(yōu)點：1、靠摩擦力傳遞運動和扭矩，過載、靠摩擦力傳遞運動和扭矩，過載時離合器接合面產(chǎn)生打滑，能避免損壞零件，時離合器接合面產(chǎn)生打滑，能避免損壞零件，起到安全保護作用起到安全保護作用 2、且摩擦片的接合及分離動作是逐步完成、且摩擦片的接合及分離動作是逐步完成的，連續(xù)且平穩(wěn)，無沖擊，可以在運

7、轉(zhuǎn)中的，連續(xù)且平穩(wěn)，無沖擊，可以在運轉(zhuǎn)中進行進行 缺點：因摩擦片的打滑不能保證準確的傳缺點：因摩擦片的打滑不能保證準確的傳動比，且傳遞的扭矩不可過大動比，且傳遞的扭矩不可過大 使用場合使用場合：廣泛用于需要頻繁啟動、制動或：廣泛用于需要頻繁啟動、制動或速度大小及方向頻繁變換的傳動中。速度大小及方向頻繁變換的傳動中。18、單邊撥動滑移齒輪，發(fā)生自鎖時，如何消除？、單邊撥動滑移齒輪，發(fā)生自鎖時，如何消除？為了使滑移齒輪能順利移動為了使滑移齒輪能順利移動,撥動力撥動力F必須克必須克服滑移齒輪與軸間的摩擦阻力服滑移齒輪與軸間的摩擦阻力 NBFANfGfF322B滑移齒輪長度滑移齒輪長度 A滑移齒輪中心

8、滑移齒輪中心到撥叉撥動部位的徑到撥叉撥動部位的徑向距離向距離 聯(lián)立兩方程聯(lián)立兩方程 fBAGfF31附加正壓力附加正壓力 N:在接觸長度一半上按三角形分布在接觸長度一半上按三角形分布 fBAGfF31代入代入f值后，可知值后，可知 1BA會發(fā)生自鎖會發(fā)生自鎖 因此設(shè)計時應(yīng)保證使因此設(shè)計時應(yīng)保證使A滿足下列條件滿足下列條件 1BABA 即即補充、寫出傳動路線表達式。補充、寫出傳動路線表達式。P26圖圖2-13,圖圖2-14 圖圖a是由兩個滑移齒輪變是由兩個滑移齒輪變速組組成的變速系統(tǒng)速組組成的變速系統(tǒng) ZZZZZZZZZZ5544332211傳動路線表達式：傳動路線表達式：六種轉(zhuǎn)速六種轉(zhuǎn)速運動傳

9、至運動傳至軸后，軸后，分兩條路線傳給分兩條路線傳給主軸主軸 A6644642045185020在軸在軸和軸和軸之間、軸之間、軸和軸和軸之間采用了兩之間采用了兩個三聯(lián)滑移齒輪變速組，軸個三聯(lián)滑移齒輪變速組，軸的一種轉(zhuǎn)速傳至的一種轉(zhuǎn)速傳至軸軸可變?yōu)榭勺優(yōu)?種種 軸軸到軸到軸之間的之間的機構(gòu)看成是變速級機構(gòu)看成是變速級數(shù)為數(shù)為2的變速組的變速組 軸軸到軸到軸之間之間33218級轉(zhuǎn)速級轉(zhuǎn)速 一個變速傳動系統(tǒng)一個變速傳動系統(tǒng)的變速級數(shù)等于各的變速級數(shù)等于各變速組變速級數(shù)的變速組變速級數(shù)的乘積乘積 ！第三章第三章 典型工程結(jié)構(gòu)實例典型工程結(jié)構(gòu)實例4、符合軸向靜定原則的軸向支承方式有哪三、符合軸向靜定原則的

10、軸向支承方式有哪三種？試簡述每種支承方式的特點。種？試簡述每種支承方式的特點。P63符合軸向靜定原則的常見軸承軸向支承方式有三種符合軸向靜定原則的常見軸承軸向支承方式有三種 一端定位支承方式：固定一端定位支承方式：固定-松弛支承方式松弛支承方式 兩端定位兩端定位-調(diào)隙支承方式：調(diào)隙支承方式：將兩個軸向定位約束分別安置在軸兩端的支承上，它將兩個軸向定位約束分別安置在軸兩端的支承上，它通常由兩個圓錐滾子軸承或兩個角接觸軸承組成通常由兩個圓錐滾子軸承或兩個角接觸軸承組成 裝配時用螺母或其他方法調(diào)節(jié)軸承圈，裝配時用螺母或其他方法調(diào)節(jié)軸承圈，保證所需的軸向間隙或軸向預緊保證所需的軸向間隙或軸向預緊 無軸

11、向剛體位移無軸向剛體位移 當軸的熱膨脹比支承它的殼體熱膨脹當軸的熱膨脹比支承它的殼體熱膨脹大時，會引起附加軸向力大時，會引起附加軸向力 可調(diào)節(jié)的軸承軸向間隙可調(diào)節(jié)的軸承軸向間隙 限制附加限制附加軸向力軸向力兩端定位兩端定位-游隙支承方式游隙支承方式 近似于兩端定位近似于兩端定位-調(diào)隙支承方式調(diào)隙支承方式 ：將兩個軸向約束分別：將兩個軸向約束分別安置在軸兩端的支承上，但其中一個支承的軸向止推件安置在軸兩端的支承上，但其中一個支承的軸向止推件和軸承圈和軸承圈(通常為外圈通常為外圈)之間留有一定的間隙之間留有一定的間隙S。 5、常用軸承中，哪些軸承可單獨做固定支撐？、常用軸承中，哪些軸承可單獨做固定

12、支撐？哪些必須成對用作固定支承？哪些不可用作哪些必須成對用作固定支承？哪些不可用作固定支承？固定支承？P67一端定位支承方式：由于松弛軸承在軸向完一端定位支承方式：由于松弛軸承在軸向完全自由，即不能承受任何軸向力，因此，固全自由，即不能承受任何軸向力，因此，固定支承必須要能承受正反雙向軸向力定支承必須要能承受正反雙向軸向力 能承受很小軸向力能承受很小軸向力 6、何謂松弛軸承？為什么松弛軸承最多只能、何謂松弛軸承？為什么松弛軸承最多只能一圈軸向定位？至少必須一圈軸向定位？一圈軸向定位？至少必須一圈軸向定位？在一端定位支承方式中，松弛軸承的功能在一端定位支承方式中，松弛軸承的功能是保證軸在軸向能完

13、全自由伸縮是保證軸在軸向能完全自由伸縮 松弛軸承軸向定位的原則是，在滿足軸承松弛軸承軸向定位的原則是，在滿足軸承不承受軸向力的前提下，盡量多加軸向定不承受軸向力的前提下，盡量多加軸向定位，避免軸承游動位，避免軸承游動 當滾動體和一軸承圈之間在軸向有相對移動的可能性時，當滾動體和一軸承圈之間在軸向有相對移動的可能性時，松弛軸承內(nèi)外圈松弛軸承內(nèi)外圈4個面都得軸向定位個面都得軸向定位 當滾動體和任一軸承圈之間在軸向都無相對移動的可能當滾動體和任一軸承圈之間在軸向都無相對移動的可能性時，為避免軸承游動，至少將一圈軸向定位性時，為避免軸承游動，至少將一圈軸向定位7、分析圖、分析圖6-16，圖，圖6-18

14、，圖，圖6-21，圖，圖6-22，圖圖6-24，圖，圖6-25所示主軸的支承，他們是否所示主軸的支承，他們是否符合軸向靜定原則？分別屬于哪一種軸向支符合軸向靜定原則？分別屬于哪一種軸向支承方式？承方式？一端固定一端固定-一端松弛：圖一端松弛：圖6-16,圖圖6-18,圖圖6-21,圖圖6-22兩端兩端-調(diào)隙：圖調(diào)隙：圖6-24,圖圖6-25第三章第三章 CA6140型臥式車床的結(jié)構(gòu)分析型臥式車床的結(jié)構(gòu)分析1、分析、分析CA6140車床傳動系統(tǒng)車床傳動系統(tǒng)（1）證明）證明f2=0.5f1（f1為縱向進給量，為縱向進給量，f2為為橫向進給量）。橫向進給量）。F橫橫=1*58/58*33/33*63

15、/100*100/75*25/36*u基基*25/36*36/25*u倍倍*28/56*36/32*32/56*4/29 *40/48*48/48*59/18*5=0.355*u基基*u倍倍F縱縱=1*58/58*33/33*63/100*100/75*25/36*u基基*25/36*36/25*u倍倍*28/56*36/32*32/56*4/29 *40/48*28/80*Pi*2.5*12=0.71*u基基*u倍倍f2=0.5f1（2）算出主軸的轉(zhuǎn)速級數(shù)）算出主軸的轉(zhuǎn)速級數(shù)Z、正轉(zhuǎn)最高轉(zhuǎn)速、正轉(zhuǎn)最高轉(zhuǎn)速n和反轉(zhuǎn)最低轉(zhuǎn)速和反轉(zhuǎn)最低轉(zhuǎn)速n。轉(zhuǎn)速級數(shù)轉(zhuǎn)速級數(shù)Z=2*3*（1+2*2）=304條傳

16、動路線條傳動路線: u1=28/80*20/80=1/16;u2=28/80*51/50=1/4; u3=50/50*20/80=1/4;u4=50/50*51/50=1; u2=u3，所以只有，所以只有3種傳動比種傳動比所以：所以：2*3*（4-1）=18加上高速加上高速6級，總的級，總的24級級正轉(zhuǎn)最高轉(zhuǎn)速正轉(zhuǎn)最高轉(zhuǎn)速1400轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/min，參考圖，參考圖5-16反轉(zhuǎn)最低轉(zhuǎn)速：反轉(zhuǎn)最低轉(zhuǎn)速：900*50/36*22/58*20/80*20/80*26/58=120（3）當主軸轉(zhuǎn)速分別為）當主軸轉(zhuǎn)速分別為450r/min，160r/min，40r/min時，各能實現(xiàn)擴大螺距多少倍？時，各能實現(xiàn)

17、擴大螺距多少倍？轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速20r/min,能擴大螺距能擴大螺距16倍；倍；40r/min擴大螺擴大螺距距4倍，倍，160r/min不能擴大不能擴大4倍及倍及16倍，擴大倍，擴大16倍只能是最低倍只能是最低6級轉(zhuǎn)速、擴大級轉(zhuǎn)速、擴大4倍只能是次低倍只能是次低6級轉(zhuǎn)速級轉(zhuǎn)速（4）主傳動和刀架傳動中共有幾個換向機構(gòu)？）主傳動和刀架傳動中共有幾個換向機構(gòu)？他們的作用是什么？能否互相替換？他們的作用是什么？能否互相替換？主軸的兩個換向裝置：軸主軸的兩個換向裝置：軸1正反（離合器）、軸正反（離合器）、軸IX，X實現(xiàn)左實現(xiàn)左/右旋螺紋，溜板箱換向機構(gòu)右旋螺紋，溜板箱換向機構(gòu)M6、M7實現(xiàn)進給左實現(xiàn)進給左/右換

18、向和橫向進給前后換向。右換向和橫向進給前后換向。（4）如果用光桿或絲桿既作車螺紋又作車外）如果用光桿或絲桿既作車螺紋又作車外圓的傳動機構(gòu)，有什么問題？圓的傳動機構(gòu)，有什么問題？車螺紋用絲桿精度較高，使用少磨損也少，可車螺紋用絲桿精度較高，使用少磨損也少，可確保有較高的精度。另：光桿可以實現(xiàn)多種較確保有較高的精度。另：光桿可以實現(xiàn)多種較小進給量，因此兩者均不能取而代之。小進給量，因此兩者均不能取而代之。（6）車徑節(jié)螺紋和車公制螺紋時刀架的傳動）車徑節(jié)螺紋和車公制螺紋時刀架的傳動路線有什么不同？為什么？路線有什么不同？為什么？掛輪掛輪螺紋螺紋小小蝸桿蝸桿大大路線路線公制公制M5接合接合英制英制M3

19、、M5合合（7）為了提高傳動精度，車螺紋的進給運動）為了提高傳動精度，車螺紋的進給運動傳動鏈中不應(yīng)有摩擦傳動件，而超越離合器傳動鏈中不應(yīng)有摩擦傳動件，而超越離合器卻是靠摩擦傳動的，為什么可以用于進給傳卻是靠摩擦傳動的，為什么可以用于進給傳動鏈中？動鏈中？超越離合器防止高速和低速進給發(fā)生干涉。超越離合器防止高速和低速進給發(fā)生干涉。2、分析、分析CA6140車床結(jié)構(gòu)車床結(jié)構(gòu)（1）主軸受軸向切削力作用后，如何傳到箱）主軸受軸向切削力作用后，如何傳到箱體上？體上？（2）片式摩擦離合器傳遞功率的大小與哪些）片式摩擦離合器傳遞功率的大小與哪些因素有關(guān)？如何傳遞轉(zhuǎn)矩？怎樣調(diào)整？離合因素有關(guān)？如何傳遞轉(zhuǎn)矩？怎

20、樣調(diào)整？離合器的軸向壓力是如何平衡的？工作時摩擦離器的軸向壓力是如何平衡的？工作時摩擦離合器是否會自動松開？為什么？合器是否會自動松開？為什么？P17+P78工作原理：當壓緊機構(gòu)帶動壓緊套向左移動，將內(nèi)外工作原理：當壓緊機構(gòu)帶動壓緊套向左移動，將內(nèi)外摩擦片相互壓緊時，則軸摩擦片相互壓緊時，則軸1的運動靠摩擦片之間的摩的運動靠摩擦片之間的摩擦力，通過外摩擦片傳給齒輪擦力，通過外摩擦片傳給齒輪2，將運動接通。，將運動接通。 因靠摩擦片之間的摩擦因靠摩擦片之間的摩擦力傳遞扭矩，所以離合力傳遞扭矩，所以離合器傳遞扭矩的大小取決器傳遞扭矩的大小取決于壓緊塊的壓緊力、摩于壓緊塊的壓緊力、摩擦片間的摩擦系數(shù)、摩擦片間的