15春鄭大機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)概要

#TOC\o"1-5"\h\z18、其他條件相同時(shí)，旋繞比C若選擇過(guò)小會(huì)有缺點(diǎn)。 （C）A.彈簧易產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象 B.簧絲長(zhǎng)度和重量過(guò)大C.卷繞彈簧困難19、造成回轉(zhuǎn)件不平衡的原因是 。 （B）A.回轉(zhuǎn)件轉(zhuǎn)速過(guò)高 B.回轉(zhuǎn)件質(zhì)心偏離其回轉(zhuǎn)軸線(xiàn)C.回轉(zhuǎn)件形狀不規(guī)則20、在正常條件下，滾動(dòng)軸承的主要失效形式是 。 （B）A.工作表面疲勞點(diǎn)蝕 B.滾動(dòng)體破裂C.滾道磨損（二）判斷題（在正確的試題后面打J,錯(cuò)誤的試題后面打X。每題1分，共15分）機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是機(jī)構(gòu)的自由度大于零。 （V）2．當(dāng)曲柄為主動(dòng)件時(shí)，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)存在死點(diǎn)和急回特性。 （X）3.直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)可以用減小基圓半徑的方法減小其推程壓力角。 （V）4．斜齒圓柱齒輪的螺旋角越大越好。 （X）5．一對(duì)能正確嚙合傳動(dòng)的漸開(kāi)線(xiàn)直齒圓柱齒輪，其嚙合角一定為20度。 （X）6．所謂過(guò)橋齒輪就是在輪系中不起作用的齒輪。 （V）7、設(shè)計(jì)V帶傳動(dòng)時(shí)，可以通過(guò)增大傳動(dòng)中心距來(lái)增大小帶輪的包角。 （V）8、帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)是可以避免的。 （V）9、滾子鏈設(shè)計(jì)中，由于鏈節(jié)數(shù)一般選用偶數(shù)，考慮到均勻磨損，鏈輪齒數(shù)也最好采用偶數(shù)。（X）10、選擇鏈條型號(hào)時(shí)，依據(jù)的參數(shù)是傳遞的功率。 （X）11、設(shè)計(jì)鍵聯(lián)接時(shí)，鍵的截面尺寸通常根據(jù)傳遞轉(zhuǎn)矩的大小來(lái)確定。 （X）12、軸的各段長(zhǎng)度取決于軸上零件的軸向尺寸。為防止零件的竄動(dòng)，一般軸頭長(zhǎng)度應(yīng)稍大于輪轂的長(zhǎng)度。 （V）13、選用滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑劑和潤(rùn)滑方式的主要依據(jù)是載荷大小。 （X）14、若兩軸剛性較好，且安裝時(shí)能精確對(duì)中，可選用剛性凸緣聯(lián)軸器。 （V）15、機(jī)械式鐘表中的發(fā)條屬于環(huán)形彈簧。 （V）（三）計(jì)算分析題（共35分）1．（7分）計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度，若有復(fù)合鉸鏈、局部自由度、虛約束必須指出。解：局部自由度F虛約束：、中有一個(gè)為虛約束解：局部自由度F虛約束：、中有一個(gè)為虛約束活動(dòng)構(gòu)件數(shù)：4個(gè)低副：AC高副：、自由度：=2．（8分）一對(duì)外嚙合標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，正常齒制，小齒輪損壞需配制，已知：d=408mm,z=100,標(biāo)準(zhǔn)中心距a=310mm,試求：（i）m,z；（2）d,d1 fz；（2）d,d1 f1a1解：齒頂圓直徑（ ） （ ）頂高系數(shù) 齒頂高系數(shù)一般為分度圓直徑所以計(jì)算出計(jì)算出齒頂高1齒0數(shù)齒頂高齒分度圓直徑是齒頂高，就是分度圓到齒頂圓的距離公式為（da）-3（分）有一個(gè)鋼制液壓油缸（如圖），缸體內(nèi)油壓為p=2N/mm2，缸徑為D=200mm，缸蓋上聯(lián)接螺栓共有個(gè)（扳手空間滿(mǎn)足要求）。已知螺栓材料為5鋼[j]=120N/mm2，試計(jì)算所需螺栓的最小直徑4。解：1）每個(gè)螺栓承受的橫向工作載荷為：Fs=4R與二4K一一，一、、?，，八―，一「、CF 1.2x4 “小,2）每個(gè)螺栓要想承受這種橫向載荷需要的軸向預(yù)緊力為：F'N京"2X015二16K3）1.3F'承受軸向預(yù)緊力的螺栓強(qiáng)度條件為：訴＜[°]14）：4x1.3F .'4X13X16000\KX120=14.86mm4．（10分）根據(jù)工作條件，決定在某傳動(dòng)軸上安裝一對(duì)角接觸球軸承，如圖所示，軸承型號(hào)為7208，已知軸承的徑向載荷分別為Fri=2200N，F(xiàn)r2=2000N,作用在軸上的軸向的外載荷FA=1000N,判別系數(shù)e=0.7,FS=0.7Fr計(jì)算軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷匕、P2。試畫(huà)出內(nèi)部軸向力FS1、FS2的方向，并F(注：當(dāng)a>e時(shí)，x=0.41,Y=0.87；當(dāng)FrFa<e時(shí)，X=1,Y=0)Fr解：（1）如圖所示兩個(gè)附加軸向力的方向(2)VF'=0.7Fr.\F=0.7F=0.7x2200=1540NTOC\o"1-5"\h\z1 r1F=0.7F=0.7x2000=1400N2 r2又?:F'+K=1544)100=0254N>F'=140N1a 2???軸承1被放松，軸承2壓緊。???軸承1的軸向力F=F'=1540Na1 1軸承2的軸向力F=F'4K=15440100=0254N0a2 1aF又F又???言Fr1 =0.7>e=0.68 AX=0.41,Y=0.872200：.P1=XFr1+YFa1=0.41*2200+0.87*1540=2241.8NF又F又?北Fr2 =1.27>e=0.68AX=0.41,Y=0.872000二P2=XFr2+YFa2=0.41*2000+0.87*2540=3029.8（四）課程設(shè)計(jì)題（30分）1、繪制一級(jí)直齒圓柱齒輪減速器裝配圖、齒輪軸零件圖；2、書(shū)寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置中的同軸式1級(jí)圓柱齒輪減速器目錄設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)????????????????????1傳動(dòng)方案的擬定及說(shuō)明???????????????7電動(dòng)機(jī)的選擇???????????????????7計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)???????????7傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算?????????????????8軸的設(shè)計(jì)計(jì)算???????????????????9滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算???????????????11鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算??????????????12連軸器的選擇???????????????????13減速器附件的選擇?????????????????13潤(rùn)滑與密封????????????????????13設(shè)計(jì)小結(jié)?????????????????????14參考資料目錄???????????????????14機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)題目設(shè)計(jì)一用于帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置中的同軸式二級(jí)圓柱齒輪減速器一總體布置簡(jiǎn)圖1—電動(dòng)機(jī)2—聯(lián)軸器3—齒輪減速器4—帶式運(yùn)輸機(jī)5—鼓輪6—聯(lián)軸器二工作情況載荷平穩(wěn)、單向旋轉(zhuǎn)三原始數(shù)據(jù)鼓輪的扭矩TN•m850鼓輪的直徑Dmm350運(yùn)輸帶速度Vm/s0.7帶速允許偏差5使用年限年5工作制度班/日2四設(shè)計(jì)內(nèi)容電動(dòng)機(jī)的選擇與運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算斜齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算軸的設(shè)計(jì)滾動(dòng)軸承的選擇鍵和連軸器的選擇與校核裝配圖、零件圖的繪制設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)的編寫(xiě)五設(shè)計(jì)任務(wù)減速器總裝配圖一張齒輪、軸零件圖各一張?jiān)O(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份六設(shè)計(jì)進(jìn)度第一階段總體計(jì)算和傳動(dòng)件參數(shù)計(jì)算第二階段軸與軸系零件的設(shè)計(jì)第三階段軸、軸承、聯(lián)軸器、鍵的校核及草圖繪制第四階段裝配圖、零件圖的繪制及計(jì)算說(shuō)明書(shū)的編寫(xiě)傳動(dòng)方案的擬定及說(shuō)明由題目所知傳動(dòng)機(jī)構(gòu)類(lèi)型為同軸式二級(jí)圓柱齒輪減速器。故只要對(duì)本傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析論證。本傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是減速器橫向尺寸較小兩大吃論浸油深度可以大致相同。結(jié)構(gòu)較復(fù)雜軸向尺寸大中間軸較長(zhǎng)、剛度差中間軸承潤(rùn)滑較困難。電動(dòng)機(jī)的選擇1電動(dòng)機(jī)類(lèi)型和結(jié)構(gòu)的選擇因?yàn)楸緜鲃?dòng)的工作狀況是載荷平穩(wěn)、單向旋轉(zhuǎn)。所以選用常用的封閉式Y(jié)IP44系列的電動(dòng)機(jī)。2電動(dòng)機(jī)容量的選擇1工作機(jī)所需功率PwPw3.4kW2電動(dòng)機(jī)的輸出功率PdP/n0.904Pd3.76kW3電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇ndi1’•i2’?in’nw初選為同步轉(zhuǎn)速為1000r/min的電動(dòng)機(jī)4電動(dòng)機(jī)型號(hào)的確定由表201查出電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132M1-6,其額定功率為4kW滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速960r/min?；痉项}目所需的要求計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比及其分配3計(jì)算齒寬b及模數(shù)mntb=dd1t=1x67.85mm=67.85mmmnt===3.39h=2.25mnt=2.25x3.39mm=7.63mmb/h=67.85/7.63=8.894計(jì)算縱向重合度8B￡B==0.318x1xtan14=1.595計(jì)算載荷系數(shù)K已知載荷平穩(wěn)所以取KA=1根據(jù)v=0.68m/s,7級(jí)精度由圖10—8查得動(dòng)載系數(shù)KV=1.11由表10—4查的KHB的計(jì)算公式和直齒輪的相同故KH0=1.12+0.18（1+0.6X1）1X1+0.23X1067.85=1.42由表10—13查得KF0=1.36由表10—3查得KHa=KHa=1.4。故載荷系數(shù)K=KAKVKHKH=1x1.03x1.4x1.42=2.056按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑由式10—10a得d1==mm=73.6mm7計(jì)算模數(shù)mnmn=mm=3.743按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由式（10—17mn三1確定計(jì)算參數(shù)1）算載荷系數(shù)K=KAKVKFKF=1x1.03x1.4x1.36=1.962）根據(jù)縱向重合度￡B=0.3185dz1tanB=1.59從圖1028查得螺旋角影響系數(shù)YB0。883）算當(dāng)量齒數(shù)z1=z1/cos=20/cos14=21.89z2=z2/cos=100/os14=109.474）查取齒型系數(shù)由表105查得YFa1=2.724Yfa2=2.1725）查取應(yīng)力校正系數(shù)由表105查得Ysa1=1.569Ysa2=1.7986）算。F]aF1=500MpaaF2=380MPaKFN1=0.95KFN2=0.98[F1]=339.29Mpa[F2]=266MPa7）計(jì)算大、小齒輪的并加以比較==0.0126==0.01468大齒輪的數(shù)值大。2設(shè)計(jì)計(jì)算mn三二2.4mn=2.54幾何尺寸計(jì)算）算中心距z1=32.9取z1=33z2=165a=255.07mma圓整后取255mm）圓整后的中心距修正螺旋角B=ar s=135550）算大、小齒輪的分度圓直徑d1=85.00mmd2=425mm）算齒輪寬度b=dd1b=85mmB1=90mmB2=85mm5）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以大齒輪為例。因齒輪齒頂圓直徑大于160mm而又小于500mm故以選用腹板式為宜。其他有關(guān)尺寸參看大齒輪零件圖。軸的設(shè)計(jì)計(jì)算擬定輸入軸齒輪為右旋II軸1初步確定軸的最小直徑d三二34.2mm2求作用在齒輪上的受力Ft1==899NFr1=Ft=337NFa1二Fttan=223NFt2=4494NFr2=1685NFa2=1115N3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1擬定軸上零件的裝配方案I-II段軸用于安裝軸承30307故取直徑為35mm。II-III段軸肩用于固定軸承查手冊(cè)得到直徑為44mm。III-IV段為小齒輪外徑90mm。IV-V段分隔兩齒輪直徑為55mm。V-VI段安裝大齒輪直徑為40mm。VI-VIII段安裝套筒和軸承直徑為35mm。2根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度I-II段軸承寬度為22.75mm所以長(zhǎng)度為22.75mm。II-III段軸肩考慮到齒輪和箱體的間隙12mm軸承和箱體的間隙4mm所以長(zhǎng)度為16mm。III-IV段為小齒輪長(zhǎng)度就等于小齒輪寬度90mm。IV-V段用于隔開(kāi)兩個(gè)齒輪長(zhǎng)度為120mm。V-VI段用于安裝大齒輪長(zhǎng)度略小于齒輪的寬度為83mm。VI-VIII長(zhǎng)度為44mm。4求軸上的載荷66207.563.5Fr1=1418.5NFr2=603.5N查得軸承30307的Y值為1.6Fd1=443NFd2=189N因?yàn)閮蓚€(gè)齒輪旋向都是左旋。故Fa1=638NFa2=189N5精確校核軸的疲勞強(qiáng)度判斷危險(xiǎn)截面由于截面IV處受的載荷較大直徑較小所以判斷為危險(xiǎn)截面2截面IV右側(cè)的截面上的轉(zhuǎn)切應(yīng)力為由于軸選用40cr調(diào)質(zhì)處理所以[2]P355表15-1綜合系數(shù)的計(jì)算由經(jīng)直線(xiàn)插入知道因軸肩而形成的理論應(yīng)力集中為[2]P38附表3-2經(jīng)直線(xiàn)插入軸的材料敏感系數(shù)為[2]P37附圖3-1故有效應(yīng)力集中系數(shù)為查得尺寸系數(shù)為扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)為[2]P37附圖3-2[2]P39附圖3-3軸采用磨削加工表面質(zhì)量系數(shù)為[2]P40附圖3-4軸表面未經(jīng)強(qiáng)化處理即則綜合系數(shù)值為碳鋼系數(shù)的確定碳鋼的特性系數(shù)取為安全系數(shù)的計(jì)算軸的疲勞安全系數(shù)為故軸的選用安全。I軸1作用在齒輪上的力FH1=FH2=337/2=168.5Fv1=Fv2=889/2=444.52初步確定軸的最小直徑3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定軸上零件的裝配方案2根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度由于聯(lián)軸器一端連接電動(dòng)機(jī)另一端連接輸入軸所以該段直徑尺寸受到電動(dòng)機(jī)外伸軸直徑尺寸的限制選為25mm。e）考慮到聯(lián)軸器的軸向定位可靠定位軸肩高度應(yīng)達(dá)2.5mm所以該段直徑選為30。f）該段軸要安裝軸承考慮到軸肩要有2mm的圓角則軸承選用30207型即該段直徑定為35mm。g）該段軸要安裝齒輪考慮到軸肩要有2mm的圓角經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化定為40mm。h）為了齒輪軸向定位可靠定位軸肩高度應(yīng)達(dá)5mm所以該段直徑選為46mm。i）軸肩固定軸承直徑為42mm。j）該段軸要安裝軸承直徑定為35mm。各段長(zhǎng)度的確定各段長(zhǎng)度的確定從左到右分述如下a）該段軸安裝軸承和擋油盤(pán)軸承寬18.25mm該段長(zhǎng)度定為8.25mm。b）該段為軸環(huán)寬度不小于7mm定為11mm。c）該段安裝齒輪要求長(zhǎng)度要比輪轂短2mm齒輪寬為90mm定為88mm。d）該段綜合考慮齒輪與箱體內(nèi)壁的距離取13.5mm、軸承與箱體內(nèi)壁距離取4mm采用油潤(rùn)滑軸承寬18.25mm定為41.25mm。e）該段綜合考慮箱體突緣厚度、調(diào)整墊片厚度、端蓋厚度及聯(lián)軸器安裝尺寸定為57mm。f）該段由聯(lián)軸器孔長(zhǎng)決定為42mm4按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度W=62748N.mmT=39400N.mm45鋼的強(qiáng)度極限為又由于軸受的載荷為脈動(dòng)的所以。III軸1作用在齒輪上的力FH1=FH2=4494/2=2247NFv1=Fv2=1685/2=842.5N2初步確定軸的最小直徑3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸上零件的裝配方案據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度I-IIII-IVIV-VV-VIVI-VIIVII-VIII直徑607075877970長(zhǎng)度105113.758399.533.255求軸上的載荷Mm=316767N.mmT=925200N.mm6.彎扭校合滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算I軸1求兩軸承受到的徑向載荷軸承30206的校核徑向力派生力軸向力由于所以軸向力為當(dāng)量載荷由于所以。由于為一般載荷所以載荷系數(shù)為故當(dāng)量載荷為軸承壽命的校核II軸軸承30307的校核徑向力派生力軸向力由于所以軸向力為當(dāng)量載荷由于所以。由于為一般載荷所以載荷系數(shù)為故當(dāng)量載荷為軸承壽命的校核III軸軸承32214的校核徑向力派生力軸向力由于所以軸向力為當(dāng)量載荷由于所以。由于為一般載荷所以載荷系數(shù)為故當(dāng)量載荷為軸承壽命的校核鍵連接的選擇及校核計(jì)算代號(hào)直徑mm工作長(zhǎng)度mm工作高度mm轉(zhuǎn)矩N•m極限應(yīng)力MPa高速軸8X7X60單頭25353.539.826.012X8X80單頭4068439.87.32中間軸12X8X70單頭4058419141.2低速軸20X12X80單頭75606925.268.518X11X110單頭601075.5925.252.4由于鍵采用靜聯(lián)接沖擊輕微所以許用擠壓應(yīng)力為所以上述鍵皆安全。連軸器的選擇由于彈性聯(lián)軸器的諸多優(yōu)點(diǎn)所以考慮選用它。二、高速軸用聯(lián)