機(jī)械設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)分析基礎(chǔ)課后答案

產(chǎn)品規(guī)劃方案設(shè)計(jì)在滿(mǎn)足設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中設(shè)計(jì)具體要求的前提下，由設(shè)計(jì)人員構(gòu)思出多種可O形密封圈，J形、U形、V形、Y形、L形密封圈，答:第3章平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是什么答：機(jī)構(gòu)的主動(dòng)件數(shù)等于自由度數(shù)時(shí),（2）Ⅰ3.43.4F3n2PLPH392130入式（3.1）F3n2PLPH33232F3n2PLPH352703.53.53.5a)n3，PL4，PH0F3n2PLPH3.6圖所示機(jī)構(gòu)的自由度，并判斷該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)是否確定（圖中繪3.6F3n2PLPH37210F3n2PLPH3527F3n2PLPH37210F3n2PLPH34242F3n2PLPH3324F3n2PLPH3527F3n2PLPH392122F3n2PLPH392123.73.73.7aD3.7a3.7b43.7b所示；或在構(gòu)4D3.7c所示。3.7第4章答：（1）（2）總反力與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向成一鈍角90oφ，據(jù)此來(lái)確定總答：（1）P(Prf0 答：機(jī)械自鎖的條件為η0。K來(lái)表示這種特性。（2）當(dāng)θ0K1（2）4.91以等角速度ω1逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，CD2的角速度和角加速度。4.94.9a4.9解：（1）Ⅰ求vB.vBω1ABAB，指向與ω1Ⅰ求vC.BC2v

v

vC大

方 水

取速度比例尺μv（m/smm）,4.9bpc代表vC代表vCB，其大小為vCμvpcvCBμvbcⅠ求ω2。因vCBω2lBCωⅠ求vDB、C、Dd點(diǎn)，連pd代表vD4.9b所示，其大小為vDμvpdpd。（2）Ⅰ

。由已知條件可知：anω2

0 ⅠaC a aω Cω大

ωω

方 水

B

C

取加速度比例尺μ ，作加速度矢量如題4.9答案圖c，則bc代表ancc代表at由圖可知，aμpc方向同pc（水平向左； μcc，方向同cc α ， 2a μαCB （方向?yàn)槟鏁r(shí)針）

ⅠaD a a a aωω D D ωω大

ωω

方

B

D

D

作矢量圖，如4.9答案cpdaD。aDμapdpd。4.10lAB30mmlBC75mmlCD32mmlAD80mm1以等角速度ω110rad/s順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)?，F(xiàn)已作出該瞬時(shí)的速度多邊形（4.10b）和加速度多邊形（4.10c。試用圖解法求：（1）構(gòu)注相應(yīng)符號(hào)：（3）2a24.10解：取μL0.01mmm4.10a2EEaE4.10Ⅰ求vB。vBω1lAB100.030.3ms4.10a所示，且ABⅠ求vCv

v

vC0.3m大 0.3m方 水

取μv0.01m/smm4.10b因vE0，故在速度圖中，ep相重合，即三角符號(hào)Δpbc為ΔBCEBBEpbC點(diǎn)作CEpcE4.10答案a所示。vCBμvbc0.01330.33msvCμvpc0.01380.38ms又因vCBω2lBCvCω3 ωvCB

4.4

ω

11.88

a a a a a aCCBC

取μa0.1ms24.10答案圖cpcaCⅠ求aE

BCEcbeBCEcbeCBE，其交點(diǎn)即為epeaE4.10c由圖可知， μcc0.168.56.85

2

α

2α CB

6.85

s2 4.11圖所示為一四桿機(jī)構(gòu)，設(shè)已知lOB2lOA400mmlBC650mm lAB350mm,ω1120radmin，求當(dāng)O1A平行于O2B且垂直于A(yíng)B時(shí)的vC和aC4.11解：取μL0.01mmm4.11a4.11Ⅰ求vA

vA

1200.20.4m

，方向垂直于O1AⅠ求vBBA2v

v

vB大 方

取速度比例尺μv0.01m/smm4.11bvBvApaⅠ求vC。因?yàn)関AvB2在此瞬時(shí)作平動(dòng)，即vCvAvBωvBAω

pb

400.01 lO lO

①

。由已知條件可知：anω2 )0.2

AO120 120

t0ⅠaB ana a a B B大

ω ω

方

B

B

取μa0.025ms24.11cpbaBⅠaCBA:ACbaac4.11c所示，pcaC。aCμapc0.025471.18ms24.12圖所示為擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，設(shè)已知lAB60mm,lAC120mm,AB以等角速度ω30rads順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。求：（1）當(dāng)BAC90o3的角速度ω和 角加速度a3（2）ABC903的角速度ω和角加速度；（3）ABC180o（BAC之間）3的角速度ωa 4.12解：（1）當(dāng)BAC90o時(shí)，取μ0.003m

,4.12案圖（一）a4.12答案圖（一

v

大

方

取μv0.06msmm4.12答案圖（一）bpb3代表vB3，則ωvB3

12

5.33 45 aB

a

aB

B3B

B3B

ω大 ω

ωω

方 B

B

5.33450.037.20mB B

3020.0654

，將b3bB bb αB33 222.6 BC 45 當(dāng)ABC90o時(shí)，取μ0.003m

4.12答案圖（二Ⅰ求ω3。依據(jù)矢量方程（1）4.12答案圖（）b

b2b3代表vB

3Ⅰ求α3。依據(jù)矢量方程（2，作加速度矢量圖如題4.12答案圖（二）c3μ1

bbat

3 bb

37αB33 a 35當(dāng)ABC180o時(shí)，取μ0.003m

4.12 4.1233①求ω3。依據(jù)矢量方程（1），作速度矢量圖如題4.12答案圖（）33

b2b3代表vB

b2、b3vB

0pb3代表vBωvB3

pb3μv

30

30 20Ⅰ求α3。依據(jù)矢量方程（2），作加速度矢量如題4.12答案圖（）cμμ

。由圖可知：因b、bvt0，則α0 4.13lOA200mm構(gòu)件逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，ω130radminvBaB4.13解：取μL0.005mmm4.13答案圖a4.13(1)速度分析（求vBvA1vA2,即vA1vA2ω1lOA 0.20.1ms，方向垂直于O1A v

vA

vBA大 方 水

取μv0.005smm，作速度矢量圖如題4.13b所示，由圖可知：pb代表vBa2b代表vBA,vBpbμv14.50.0050.073m（2）加速度分析（aB

A

BA

BA大

ωω

方 水

A

水平向 垂

30lOA60

0.20.05m

23080.0050.04 取μa0.00125smm4.13cpb代aB，則aBμapb0.0012550.00625m4.14圖所示為一機(jī)床的矩形-V1的運(yùn)動(dòng)方向垂直于紙面，重心Sf0.1V形導(dǎo)軌處的當(dāng)量摩fv4.14WW1FfW1 F2

f

fFv

4.15x250mm,y200mm,FdFrA、Brfof，忽略各構(gòu)件的重力4.15FR32FR12應(yīng)等值、共線(xiàn)、反向。當(dāng)考慮摩擦后，該二力不通過(guò)鉸鏈中心，而與32與垂直導(dǎo)路的夾角α23的轉(zhuǎn)速ω23FR32FR32應(yīng)切FR12FR12FR32應(yīng)共線(xiàn)，因此，它們A、B4.15答案圖所示。4.15FR433FdFR23FR43

3的速度

的夾角大于90o4.15FR411FrFR23FR41

與

的夾角大于90o4.15一鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，已知lBC500mm,lCD350mmlAD300mm,AD為機(jī)架。試AB為曲柄，求lAB若此機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)，求lAB若此機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)，求lAB的取值范圍。4.16答案圖所示。AB為最短，且lABlBClAD代入已知量求解得lAB150mm，則lAB150mmAD①AB為最長(zhǎng)時(shí)，由于lADlABlBClCD，可得出lAB550mmⅠAB不是最長(zhǎng)時(shí)，由于lADlBClABlCD，可得出lABlAB450mmⅠ當(dāng)lAB為最短時(shí)，由于lABlBClADlCD，可得出lAB150mmⅠlABlABlBClADlCDlAB150mmlABlBClCDlAD，可得出lAB1150mmⅠ當(dāng)lADlABlBC時(shí)，由于lADlBClABlCD，可得出lAB550mmlAB1150mm

lAB

150mmlAB450mm已知鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)（4.17圖所示）ABAB為原動(dòng)件時(shí)，此機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角出現(xiàn)在機(jī)構(gòu)何位置（在圖上標(biāo)出4.17答：（1）因?yàn)閘ABlBClADlCDAB的鄰邊為機(jī)架，則此機(jī)構(gòu)為曲柄ABνmin出現(xiàn)在曲柄與機(jī)架共線(xiàn)時(shí)的位置，如題4.17答案圖所示，取比例尺μ

180oδ或者

4.174.18K=1.5，滑塊行程h=50mme=20mm，試用圖解法求：曲柄長(zhǎng)度lAB和連桿長(zhǎng)度lBC曲柄為原動(dòng)件時(shí)機(jī)構(gòu)的最大壓力角amaxrmax4.18解：（1）求lAB、lBC板位夾角θ180oK1KAC127mmAC270mmabAC2;baAC1AC1AC2值后，聯(lián)立求a21.5mm,b48.5mm。（ABaBCb。將原位置圖旋轉(zhuǎn)180o后作圖4.18答案圖lABμLa121.521.5mmlBCμLb148.5

。由圖可知：αarcsinelAB

e sin

20

e sin

120

90oα=90o1.77o 設(shè)計(jì)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)（4.19圖所示，已知機(jī)架長(zhǎng)lAD600mm,要求兩連架桿的三組對(duì)應(yīng)位置為：φ130o和ψ110o、φ80o和ψ70o、φ45o和ψ30o， AB的長(zhǎng)度lAB200mm,CDDE的長(zhǎng)度可取為lDE400mm，4.19解：（1）取μL0.01mmmAB、DEDB2DB3DBDBD點(diǎn)反轉(zhuǎn)ψψ40o,ψψ80oB B1BBB2B垂直平分線(xiàn)b12、b23交于C1AB1C1D14.194.194.19B1C170mm,C1D25mmBC、CD的長(zhǎng)度lBC、lCD為lBCB1C1μL7010lCDC1DμL25104.20DE操縱雙聯(lián)齒輪移動(dòng)?，F(xiàn)擬ABCD操縱拔叉的擺動(dòng)。已知條件是：機(jī)架lAD100mmA、D的4.2030mm，拔叉尺寸lEDLDC40mmABCDAB 4.204.20μL0.002mmmAC2A點(diǎn)反轉(zhuǎn)θ角得C2點(diǎn)，作C1C1B1AB1C1E1即為該4.20lABμLAB1211lBCμLBC2524.20第5章答：（1）（2）答：先根據(jù)結(jié)構(gòu)條件初定基圓半徑ro。若出現(xiàn)αα，則需增大基圓半徑ro，再重新5.55.5給出的運(yùn)5.5答：（1）5.5（2）O、b、c、ea、d5.5r15mm，凸輪順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過(guò)120o時(shí)，從動(dòng)件以等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律5.6b5.6止角90o6等份，得分點(diǎn)C、

、

……過(guò)各分點(diǎn)作徑向線(xiàn)，并從基圓上的點(diǎn)C1、C2、C3……以η上各點(diǎn)為圓心，rT為半徑作一系列圓，此圓的包絡(luò)線(xiàn)為凸輪的實(shí)際輪廊η，5.6b所示。5.7B點(diǎn)而與從動(dòng)件接觸時(shí)凸輪的轉(zhuǎn)角φ（5.7圖上標(biāo)出來(lái)。5.75.75.8圖所示位置轉(zhuǎn)過(guò)45o后機(jī)構(gòu)的壓力角a（可在5.8圖上標(biāo)出來(lái)）5.85.85.9R轉(zhuǎn)軸中心間的距離OAR/2，偏距eOA 5.9解：（1）OB與vC方向一致，故α0（2）5.9答案圖所示，設(shè)在某瞬時(shí)，從動(dòng)件占據(jù)位置。由圖可知。αOOP當(dāng)vTO點(diǎn)上移至O使得α角減小；eOOP增大，α增大；5.9ro40mm，h20mmr10mm，推程運(yùn)動(dòng)角?120o，從動(dòng)件按正弦加速度規(guī)律運(yùn)動(dòng)，試用極坐標(biāo)法求出凸輪轉(zhuǎn)角φ30o、60o、90o時(shí)凸輪理論輪廊與實(shí)際輪廓上對(duì)應(yīng)sh

φ ? ? 當(dāng)φ30o、60o、90o

s120120o

) s220120o

) s320120o

) (s(ss)2soro、e0、β0、βo當(dāng)φ30oρrs401.82 θφ 當(dāng)φ60oρrs4010.00 θφ 當(dāng)φ90oρrs4018.18 θφ

dρ/dφ

ds/

h(1cosarctan 當(dāng)φ30o時(shí)：λarctan20(1cos2ππ

2π6

當(dāng)φ60o時(shí)：λarctan201cos2ππ

2π3

當(dāng)φ90o時(shí)：λarctan201cos2ππ

2π2

rTssinλ

10 10

ρ2ρ2r22ρr 141.82241.822102241.8210

3.97第6章間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)此牛頭刨床的最小橫向進(jìn)給量是多少？若要求此牛頭刨床工作臺(tái)的橫向進(jìn)給量為0.5mm，fmin

50.5mm

360o z=6k=1試求主動(dòng)撥盤(pán)的轉(zhuǎn)速n。360o

360o n 555時(shí)間5

，運(yùn)動(dòng)時(shí)間tm

3 t1 26所需圓柱銷(xiāo)數(shù)目k 3(z (6第七 螺紋連接與螺旋傳答：螺紋的主要參數(shù)有：（1）d；（2）d1；（3）d2；（4） 導(dǎo)程S；（6）升角λ； ；（7）牙型角α、牙型斜角β SPnSPnSnP應(yīng)力狀態(tài)。根據(jù)第四強(qiáng)度理論，可求出螺栓螺紋部分危險(xiǎn)截面的當(dāng)量應(yīng)力σe1.3σ，則強(qiáng)度條件為σe1.3σσ因拉伸正應(yīng)力σ 則強(qiáng)度條件為1.3Fo T1的影響，需30%。FFFo答：（1）FFFFF ⅠFKfFR ⅠF （2）ⅠfF0r1

fF0r2

fF0

KfF Kf frrr ⅠF

r2r2r F

l2l2 7.16FQ=50kN，Q235，試確定螺栓的直徑。7.16解：（1）Q2357.1得σs=215MPa;查教材7.8S=1.4,則

215153.57MPa450450d1 查手冊(cè)，得螺栓大徑為d=24mm，其標(biāo)記為螺栓 M24長(zhǎng)度用兩個(gè)普通螺栓連接長(zhǎng)扳手，尺寸如題7.17圖所示。兩件接合面間的摩擦系數(shù)7.17解：（1）ⅠA、BFR7.17答案圖。根據(jù)平衡條件可求出：FA1800NFB1600N，則螺栓承受的橫向載荷Ⅰ計(jì)算螺栓承受橫向載向載荷所需的預(yù)緊力。取Kf=1.2

Kf

1.2180014400N

Kf

1.2160012800N確定螺栓直徑。根據(jù)螺栓材料Q235查表7.7 得δS220MPa，根據(jù)表7.8，控制預(yù)緊力取S=1.4，則許用應(yīng)力

220157MPaσ1.3F0 41.341.3d1d=16mm7.18圖所示為普通螺栓連接，采用2M10的螺栓，螺栓的許用應(yīng)力σ160MPaf=0.2Kf=1.2，試計(jì)KR。7.18解：（1）F。由式（7.5）

可得

1.3 FKf K fR 1.3M10d1=8.376mmFR

4k1.34p=1.5MPa,D=200mm（如解：（１）z。由螺栓間距tπD0z11.775z=12 F 4（３）FFF0'F1.8F2.8F2.83925dⅠ357.7查得σs=315MPa，若裝配時(shí)不控制預(yù)緊力，假定d=16mm7.9S=3，則許用應(yīng)力

315105MPaⅠ由式（7.10）d1d1d=16mm,與假定值相等。此氣缸蓋螺栓M16ⅠLGB5782-86。7.204F=4kN,140mm的中間平面上，α45oσ2MPaf=0.37.20圖7.20z=4，對(duì)稱(chēng)布置。①FF1Fsinα4000sin45

Fcosα4000cos45oMF10F21602828160②F1pF12828 Ⅰ在傾覆力矩M

MLmax

452480 4 4LⅠKc0.2

1.2F0

KfF21K

c

ⅠFmaxPF0FmaxF0KcP3393.60.21577

205158MPa由式(7.10)441.3d=88mm① 1zF1KFM

A

320140

②連接接合面上端不出現(xiàn)間隙，即σpmin 1zF1KFM

43393.610.22828

A 1

320140

1400.063MPa確定各螺紋緊固件（略第8 帶傳F。F0

答：α1角增大說(shuō)明了整個(gè)接觸弧上的摩擦力的總和增加，從而提高傳動(dòng)能力。由于大帶輪的包角α2大于小帶輪的包角α1，打滑首先發(fā)在小帶輪，因此，只要考慮小帶輪的包角α1值。答：帶傳動(dòng)時(shí)，帶中的應(yīng)力有三個(gè)：（1）>答：因?yàn)棣?α2，故打滑總是先發(fā)生在小輪上。因?yàn)樾л喌慕佑|弧上產(chǎn)生的摩擦V帶動(dòng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，為什么要校驗(yàn)帶速5msv25ms和包角α120o？一定時(shí)，使傳遞的圓周力增大，帶的根數(shù)增多。因此設(shè)計(jì)時(shí)，一定要校驗(yàn)帶速α是影響帶傳動(dòng)工作能力的重要參數(shù)之一，因此，一般應(yīng)使α120o VVVV帶高度相同時(shí)，哪VVV1.5～2.5VV帶傳動(dòng)相同。3～5V帶傳動(dòng)測(cè)量出帶頂寬b、帶輪外經(jīng)daa，dd1dd2Ld。3～5V帶傳動(dòng)，測(cè)量出bdaadd1dd2L0，取標(biāo)準(zhǔn)Ld帶傳動(dòng)功率P5kW，已知n1400rmin,d1450mm,d2650mm,中心a15m,fv0.2,va1F解:（1）vv 3.144504009.42m/60 60α180odd2dd157.3o180o65045057.3o F.由式（8.3）PFP100051000

已知某普通V帶傳動(dòng)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n11450rmin，小帶輪基準(zhǔn)dd1100mmdd2280mm，中心距α350mm2AV d dL

d

0

2802350

280100 L2 a

α180odd2dd157.3o180o28010057.3o153.6o 傳遞的最大功率。根據(jù)dd1100mm,n11450rmin,查表8.9，用內(nèi)插法8.18得K1.0275103idd22802.88.19Ki1.1373。由式(8.11)

P

1.02751031450

K

i 8.4KL=0.96,8.11Kα0.938.21,KA=1.1。由式（8.18）z

1.310.180.930.96得P 2.42kW4kWn2=575r/minKA1.1。解：（1）PcPcKAP1.14V帶。dd1、dd28.68.12dd1=100mm。大帶輪

n1d

1440100250.43mm8.3dd2=250mm實(shí)際傳動(dòng)比idd2250 nn11440576r

v 5～25m/s d dL2a

)

25021000

48.4Lda

LdLo100025002555.13 α180dd2dd157.3o180o250100 V帶根數(shù)。由式（8.18）z dd1=100mm,n1=1440r/min8.9Po=1.31kW查表（8.18）K1.0275103i=2.58.19Ki=1.1373。由式（8.11）得功率增量VP0為VP

1

Kbn11

i

144011.13738.4KL1.09,8.11Kα0.98z

z=3F0FQ8.6AV帶的每米長(zhǎng)質(zhì)q=0.1kg/m。根據(jù)式（8.19）V帶的初拉力為F500Pc2.51 5004.4

10.137.536 由式（8.20）FQ F2Fzsi12156.6

帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（略3AVa=944.87mm如題8.17圖所示為磨碎機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)圖。已知電機(jī)功率P=30kW,轉(zhuǎn)速n1=1470r/min，帶傳動(dòng)比i1.15,V8.17解：（1）Pc8.21KA=1.4，由式（8.12）PcKAP1.430VPc=42kW,n1=1470r/min,8.12CVdd2idd11.152508.3

=280mm,實(shí)際傳動(dòng)比idd2280

nn114701312.5r/ v 60 605～25m/sL

ddd2dd1

21300

250280 8.4Ld=3550mm，由式(8.16)aa

LdL0130035503432.27 α1800dd2dd157.301800280250 178.70

（7）V帶根數(shù)zdd1250mmn11470

min8.10 P0=6.875kW8.18K7.5019103i=1.128.19K1.0419由式（8.11）得功率增量VP0 VP

1

Kbn11

7.5019i

147011.04198.4KL0.99,8.11Kα0.98。由式（8.18）z

6.8750.440.98

z=6F0FQCVq=0.3kg/m，根據(jù)式（8.19）V帶的初拉力為F500Pc2.51 50042

10.319.232282.297110.938619.23 由式（8.20）FQF2Fzsin1

設(shè)計(jì)結(jié)果。6CV帶，dd1=250mm,dd2=280mm,a=1359mm,FQ=4718.58N試設(shè)計(jì)某車(chē)床上電動(dòng)機(jī)和床頭箱間的普通V帶傳動(dòng)。已知電動(dòng)機(jī)的功率P4kW，轉(zhuǎn)速n11440rmin，從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速n2680rmin，兩班制工作，根據(jù)機(jī)950mm左右。（1）Pc8.12KA1.2,（8.12）PcKAP1.24V

VPc=4.8kWn1=1440r/min8.12Add1、dd28.68.12dd1=100mm

n1d

1440100212mm8.3d=212mm,實(shí)際傳動(dòng)比idd2212nn11440679r

v

v π1001440 5～25m/s d dL2ad

2122950

41900489.843.308.4Ld=2240mm，由式（8.16）aa

LdL095022402393.14 α1800dd2dd157.301800212100 172.70Vzdd1=100mmn1=1440r/min8.10Po=1.31kW。8.18Kb1.0275103i=2.128.19Ki=1.1373。由式(8.11)得功率

1Kbn11K i1.02751031440 1.1373 8.4KL=1.068.11Kα0.98。由式（8.18）z

z=4F500Pc2.51qv25004.8

10.17.3562 47.356 由式(8.20) F2Fzsi12129.174

（９）4FQ第9 鏈傳pp鉸條鉸鏈磨損；（4）鏈條鉸鏈的膠合；（5）設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)以功率曲線(xiàn)為依據(jù)，應(yīng)使計(jì)算功率小于額定功率值；對(duì)于低速(v0.6ms)鏈S。設(shè)計(jì)鏈傳動(dòng)時(shí)，為減少速度不均勻性應(yīng)從哪幾方面考慮？如何合理選擇參數(shù)？答：z119、i3a40p、單排鏈、載荷平15000hz1、i49.11選擇。具體的潤(rùn)9.12所示，潤(rùn)滑油應(yīng)加于松邊。試設(shè)計(jì)一鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)中的鏈傳動(dòng)。已知傳遞功率P20kW，主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速n1230

min，傳動(dòng)比為i2.5,(1)選擇鏈輪齒數(shù)z1z29.9z117,z2iz143；估計(jì)鏈速v0.6~3m(2)ao40p240 17 pzzL 39.540Lp80300.43Lp110（3）9.4KA1;9.5Kz0.887;Ki1.04;9.7Ka1;9.8Kpt1

KAKzKaKi

1

v 1738.123060 60vaao40p4038.19.11查得應(yīng)選用油浴潤(rùn)滑。(7)F。F'1.25F1.251.25100020鏈接設(shè)計(jì)（略設(shè)計(jì)張緊、潤(rùn)滑等裝置(略)已知型號(hào)為16A的滾子鏈，主動(dòng)輪齒數(shù)z123，轉(zhuǎn)速n1960rmin，傳比i2.8a800mm，油浴潤(rùn)滑，中等沖擊，電動(dòng)機(jī)為原動(dòng)機(jī)，試求該鏈傳動(dòng)所解：由已知n1960rmin、16A，查表9.8，得P035kW，鏈節(jié)p25.4mm由已知中等沖擊、電動(dòng)機(jī),9.2,KA=1.3。z1239.5Kz1.23。9.8Kpt1由i2.8,9.6Ki0.985a800

（9.5pKzKptKi

p1.2310.9850.964 該鏈傳動(dòng)所能傳遞的功率為31.4kW答：鏈傳動(dòng)在多級(jí)傳動(dòng)中宜布置在低速級(jí)，即帶傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)15m/s25m/s，這是由

第十 齒輪傳答：（1）NKANK點(diǎn)的瞬時(shí)NKKN點(diǎn)的切線(xiàn)。NK點(diǎn)的曲率中心，NKK點(diǎn)的曲率半徑。離基圓越paa力角α以及曲率半徑ρ；（2）壓力角α20or、展角θ及曲率半徑ρ。 解：（1）因cosαrb ，可得出α31， （2）r

θtan200.3490.3640.349ρrbtan2060tan20rdmz263 rbrcosα39cos20r

m(z2ha)3(2621) cosα36.65，可得出α m(z2h2c)mzz=42。z42z1=19，z2=68，m=2mm，α20，計(jì)算dmz1219 dm(z2h)2(1921) dm(z2h2c)2(192120.25) dbdcosα38cos20se=p1mm，再計(jì)算小齒輪的節(jié)圓半徑、節(jié)圓上的齒厚、齒槽寬及嚙合角。解：（1）

m(z1z2)（2）a1mma871

19cos2019.22mmcos21.7

dKπ 3.1419.22/19219.22(inv21.7eps6.363.01如題10.10圖所示的標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，測(cè)得跨兩個(gè)齒的公法線(xiàn)長(zhǎng)度10.10解：因Wkk1pbsb，可得出W2(21pbsb11.595W3(31)pbsb聯(lián)定上二式并求解，可得出pb4.425pbπmcosα4.425一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)漸開(kāi)線(xiàn)直齒圓柱齒輪，m=5mm，α20i123a=200mm，z1，z2B1B2，重合度ε，并用圖標(biāo)出單齒及雙齒嚙合區(qū)。

z23

2am(z1z2)5(z13z1) z120z2根據(jù)

1z(tanαtanα)z

2π z因cosαaz即

20cos20

60cos20又因αα20，代入εε120(tan31.32tan20)60(tan24.58tan20)根據(jù)εB1B2BB1 m10.1110.1110.11a加大，直至剛好連續(xù)傳動(dòng)，求嚙合角α，兩齒輪的節(jié)r1r2和兩分度圓之間的距離。aacosα200cos20 aa203.54200rmz1cosα 2rmz2cosα 2z117z2119m5mm，α20，a340mm。因小齒輪磨損嚴(yán)重，擬將報(bào)廢，大齒輪磨損較輕，沿齒厚方向每側(cè)磨0.9mmsa1≥0.4m，試設(shè)計(jì)這對(duì)齒輪。az1z2m(17119)5 aa0.9mmsπm2xm 2x2mtanαx20.495，x1d1mz117585mm，d2s19.65mm，s2d1d185mm，d2daay0，σ0h(hx)m7.475mm，h h(hcx)m3.775mm，h da1d2ha99.95mm，da2df1d2hf77.45mm，df2

rcosα85cos20根據(jù)cosαrb

，可求出α ssra2r(invαinvα)2.12 1 a155mmi8

m10mm,壓力角αz1z2m 解

（ai2 z114,z2az1z2m141610 aaz1z22zmin

a

查表得inv20o0.014904inv24.58ox

xhzminz xhzminz

x1x20.278。d1mz11014 = =

140cos yaa155150

σx

y0.5560.5 h(hxσ)m(10.2780.056)10 h(hcx)mf h121.94mm,da1164.44mm,df1 ad2160mm,s1s217.73mmd165.63mm,d 184.44mmdf2 a一對(duì)直齒圓柱齒輪，傳動(dòng)比i123a20,m10mmi3rr arr4r, rar30075 r

z1z22zminaaxhzminz

x10.2x20.2ssπm2xmtanα h(hx)m h(hcx)m f h22.5mm,d1150mm,da1174mm,df1d (hx)m(10.2)10 a h(hcx)m(10.250.2)10f h22.5mm,da1466mm,df1效形式來(lái)定的。對(duì)閉式傳動(dòng)中的軟齒面齒輪（HBS350）主要失效形式為點(diǎn)蝕，應(yīng)可用中碳鋼、中碳合金鋼進(jìn)行調(diào)質(zhì)或正火處理，并使HBS1HBS230~50)d1b（或amz有關(guān)。若接觸強(qiáng)度不夠時(shí)，bd1b不宜過(guò)大，bm在滿(mǎn)足彎曲強(qiáng)度的情z1z2d1、d2。從材料上考慮可增加齒面齒形系數(shù)YF答：齒形系數(shù)YFz有關(guān)。z小YF σHlimzNTSH為安全系數(shù)。設(shè)計(jì)中應(yīng)將兩齒輪中較小的σH值代入公式計(jì)算。為何要使小齒輪比配對(duì)大齒輪寬因?qū)挾群蛷?qiáng)度有關(guān)。由于小齒輪直徑小，增加齒寬（5~10）mm較為適宜，保證接觸寬度b。20%~30%。20%~30%10%~15%。mn。齒形系數(shù)YF和應(yīng)力修正系數(shù)YSzv核公式中的系數(shù)小于直齒輪公式中的系數(shù)，計(jì)算出的σH、σF小于直齒輪，說(shuō)明斜齒zvzzcos3β，與β值的大小有關(guān)。在強(qiáng)度計(jì)算中確定齒形系數(shù)YF與應(yīng)力校正系數(shù)YSzv查。（2）在材質(zhì)相同、齒寬bbd1大表明接觸強(qiáng)度高；或用中心距aam、z的乘積有關(guān)（應(yīng)在同一載荷下。對(duì)于閉式齒輪傳動(dòng)，一般根椐圓周速度選擇潤(rùn)滑方式。當(dāng)齒輪的圓周速度v12m/s時(shí)，通常將大齒輪浸入油池中進(jìn)行潤(rùn)滑。當(dāng)齒輪的圓周速度v12m/s時(shí)，尺寸小于（1.6~2）mn時(shí)，應(yīng)制成錐齒輪軸。P4.5kWn1960

m3mmz125z275，齒寬b175mmb270mm45鋼調(diào)質(zhì)，大齒輪材料為ZG310~570正火。載荷平穩(wěn)，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，單向轉(zhuǎn)動(dòng)，預(yù)45230HBS，大齒輪為ZG310~570180HBS10.24查得：N160njLh609601(10300N2.77ui75NN19.210.27ZNT10.88ZNT210.10SH

σHlim1ZNT15700.88H

σHlim2ZNT24700.92H

σ

bdT9.55106P9.551064.54.48104N d1mz13251.24.481.24.48104(3

285MPa

,σ10.2510.26得YNT11,YNT210.10SF1.4

2201157MPa

1601114MPaσ2KT1YYσ bm2

F1 10.13，得齒形系數(shù)YF12.65,YF21.59。10.14得應(yīng)力修正系數(shù)YS12.62,YS21.76。σ21.24.48104

2.65 σ

YF2YS2411.591.76 F1Y

2.65

已知某機(jī)器的一對(duì)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，其中心距a200mm（1）確定許用接觸應(yīng)力。小齒輪45HBS1230；大齒輪45鋼正火：HBS2200N60njL601440(88300)11.66 1.66 N21 σσHlim1ZNT1;

0.89,

5800.89516MPa

（2）bdbd

Kz2iz1325m z1z2

22004mm2575d1m/p>

1.56682(3

2.7810N6將T1值代入T16

2.78105P 1 這對(duì)齒輪能傳遞的最大功率為42kW

100,

4mm,β15o,α20o

mn 解：（1）d1cosβcos15o0.9659 n αarctan0.3768

dcosα103.53cos20.647o da1d12ha1103.5324df1d12hf1103.5321.254 4 d2cosβcos15o0.9659

dcosα414.12cos20.647ob da2d22ha2414.128df2d22hf2414.1210mn(z1z2 4(25（10）a

2

設(shè)計(jì)一單級(jí)直齒圓柱齒輪減速器，已知傳遞的功率為4kWn11450rmin,傳動(dòng)比i3.5，載荷平穩(wěn)，使用壽命5年，兩班制（每年250天號(hào)鋼，正火HBS21808Ra3.2~6.3KT(uψKT(uψu(yù)Ⅰz及齒寬系數(shù)ψd。取小齒輪齒數(shù)z125，大齒輪齒數(shù)z288。實(shí)際傳動(dòng)比iz288 Viiio3.53.520.57% 合適，齒數(shù)比uioⅠ轉(zhuǎn)矩T1T9.55106P9.55106

2.64104NⅠK10.11K 570N

520N N60njL6014501(530016)2.09 N2

i2.09

3.525.9410.27ZNT10.9ZNT20.9410.10SH1.1

σHlim1ZNT15700.9466N σHlim2ZNT25200.94444N 3KT(uψu(yù)3KT(uψu(yù)1.22.64104(3.52

md145.139 mσ2KT1Y

Fa Ⅰd1mz1225d2mz2225Ⅰ齒寬取b250mm,b155mmⅠ齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù)。查得YF12.62,YS11.59,YF22.2,YS21.78σ 220Nmm2 200N

1.4 NT σσFlim1YNT12201157NF

?σσFlim2YNT22001143NF

σ

21.22.64 σσYF2YS21532.21.7850Nmm2σYFYF1

2.62 F計(jì)算傳動(dòng)中心距aam(zz)2(2588) v 3.145014503.8m60 608計(jì)算齒輪的幾何尺寸并繪制齒輪零件圖（略m2mm,z23z92,β12o,α20o 計(jì)算其中心距應(yīng)為多少？如果除β05結(jié)尾的整數(shù)，則應(yīng)如何改變?chǔ)陆堑拇笮?？其中心距aβ為多少？ 2(23a

2

若將a115mmβarccosmn(z1z2)2(2392) 若將a120mmβarccos2(2392)16.6o210.39123的中間軸的軸向力較小，2、3、4的輪齒螺旋角旋向和各齒輪產(chǎn)生的軸向力方向。已知 3mm,z51,β15o, 4mm,z26，試求β為多少時(shí)，才n n 10.3910.39答案圖Ⅰn1及旋向（左旋）Fa1Ⅰ2n2n1Fa2Fa1ⅠFa3Fa2Fa33數(shù)Ⅰ4Fa4Fa310.39Fa2Fa3FFtanβ2T2tan FFtanβ2T3tan 2T2tanβ2T3tan 32輪在同一軸上，則T2T3tanβtanβ2d3tanβmn3

cos 2cosβm sin

sin

mn3z3cos

mn2

sinβmn3z3sin m sinβ426 3β10.1327o10o758當(dāng)β為10o758z122z266m5mm分度圓壓力角α20o，軸交角90o。試求兩個(gè)圓錐齒輪的分度圓直徑、齒頂圓直徑、解：（1）d1mz1522（2）d2mz2566iz2tanδ66 δarctan3δ90o71.565da2d22hacosδ2330100.316df2d22hfcosδ2330101.20.316R

222662zz2z zvzv1

23.19zv

208.7δ=δθδarctan

18.435arctan51.218.435o1.975o

δarctanhf71.565oarctan 71.565o1.975oδδθ18.4351.975 δδθ71.5651.975 （12）θθarctan

第11 蝸桿傳i10~80；分i1000；傳動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)噪聲；傳動(dòng)效率低；蝸輪一般用青銅制傳遞功率一般小于50kW。答：蝸桿傳動(dòng)的傳動(dòng)比可用齒數(shù)的反比來(lái)計(jì)算，即id1mqmz1

n2

試述蝸桿直徑系數(shù)的意義，為何要引入蝸桿直徑系數(shù)qq

m規(guī)定了1~4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值，則蝸桿直徑系數(shù)也就對(duì)應(yīng)地有1~4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值。答：蝸桿傳動(dòng)的相對(duì)滑動(dòng)速度是由于軸交角90ov和蝸輪的圓周速度

也成90o

vsv2v2v

cosλtanλz1qz越大，λ 為什么對(duì)蝸桿傳動(dòng)要進(jìn)行熱平衡計(jì)算？當(dāng)熱平衡不滿(mǎn)足要求時(shí)，可采取什么措施？青銅，當(dāng)vs5ms時(shí)選用鋁鐵青銅（蝸桿必須淬硬，當(dāng)vs2ms時(shí)蝸輪可用灰鑄鐵11.12圖所示的蝸桿傳動(dòng)中，蝸桿、蝸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向及所受各分力的11.1211.12設(shè)計(jì)運(yùn)輸機(jī)的閉式蝸桿傳動(dòng)。已知電動(dòng)機(jī)功率P3kw，轉(zhuǎn)速n960rmin，蝸桿傳動(dòng)比i218h,5年。(1)選擇材料。蝸桿選用45350HB。蝸輪選用鋁鐵青銅：ZCuAl10Fe3TTiη9.551063210.784.9105N z12z2iz121242確定許用應(yīng)力。查表11.7，估計(jì)vs3ms，σH180MPa。查表(5)

K1.1，則 480 m2dKT 1.14.9105

2

42180 H 11.2m2d2500mm3m6.3q10。d1mq6.31063mmd2mz26.342qz2 1042中心距：a 計(jì)算蝸桿螺旋線(xiàn)升角λλarctanz1arctan

σ1.53KT2d1d2

11.5YF22.3

1.531.14.910563264.6

驗(yàn)算傳動(dòng)效率v

π639603.17m/ 60 60vs

11.9f0.041ρ2o312.52o，則效率

tan11.31o

0.77~a A0.33100

100 取室溫t20dC 10001η

15W/(m2

,t1

Ks

100010.78320d1749.6dC20dC69.6dC70dv 60 601000因v<1.5m/s9繪制蝸桿、蝸輪零件工作圖（略設(shè)計(jì)起重設(shè)備用閉式蝸桿傳動(dòng)。蝸桿軸的輸入功率P17.5kW蝸桿轉(zhuǎn)速n1960rmin，蝸輪轉(zhuǎn)速n248rmin,間歇工作，每日工作4h，預(yù)定壽命10年。選擇蝸桿、蝸輪材料。蝸桿選45鋼調(diào)質(zhì)，硬度<45HRC；蝸輪選錫青銅N60njL604814300103.463.46 3.46 z1z2z1in1/n2960/4820，z2iz1計(jì)算蝸輪傳遞的轉(zhuǎn)

T2 估

，TTiη9.55106207.50.751.12106N K=1.2 480m2dKT 2

20155

11.2m2d=35840mm3m16q8.75d1mq168.75d2mz21620aqz2m/28.752016/2計(jì)算蝸桿螺旋線(xiàn)升角λλarctanz1

11.5得YF22.76σ

1.531.21.12106cos6.5o140320

v vs

7.05m/ 11.9

0.027,ρ1o331.55oη0.95~

0.95~

0.76~0.7511.15圖所示為蝸桿-斜齒輪傳動(dòng)，為使軸Ⅰ上的軸向力抵消一部分，斜齒33上的軸向力的方向。Fa3向左，蝸輪上的軸向力向右。第12 齒輪定軸齒輪系與行星齒輪系的主要區(qū)別是什么？各種類(lèi)型齒輪系的轉(zhuǎn)向如何確定？1m答：定軸輪系的轉(zhuǎn)向可用1m的方法或在圖上畫(huà)箭頭的方法確定；行星輪系的轉(zhuǎn)向1m方法適用于平面圓柱齒輪定軸輪系。1。z

H式中：z1—?jiǎng)傒嘄X數(shù)z2—柔輪齒數(shù)iH2—滾動(dòng)軸承的效率η滾=0.98。求：（1）iIIII；（2）各軸的功率、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)12.7解：（1）總傳動(dòng)比

12z2z47781

22(2)IPIP1η滾3.80.98nI轉(zhuǎn)矩

9.55103P1378.02NIIPII

η齒η滾nnz196022274.29r/

9.55103PII1235.527N軸III：PIII=PIIη齒η滾 nz360.95r/

9.55103PIII528.031N12.8圖所示的齒輪系中，已知各齒輪齒數(shù)（括號(hào)內(nèi)為齒數(shù)3為單頭右旋蝸桿，求傳動(dòng)比i15。i15

z2z3z4zzzzz123

12.82530603090202513012.9圖所示為車(chē)床溜板箱手動(dòng)操縱機(jī)構(gòu)，已知齒輪1、2z1=16，1m/min時(shí)的手輪轉(zhuǎn)速。12.9n1000z2

8049r/

3.142.51312.10z2=30，z6=33，z7=57，z3=z4=z5=288z8=29z9=30i19，z2z4z7

12.10302857i19

z1z3z6

202833

如題12.11圖所示的差速器中，已知z1=48z2=42z=18z3=21，n1=100r/min，n3=80r/min12.11nH。12.111、22、3H4所組成的差動(dòng)輪系，1、3、H的幾何軸線(xiàn)互相重合，因此由式（12.2）得iHn1

100nHz3

2142 n z

18 2式中齒數(shù)比i前的號(hào)是由轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)用畫(huà)箭頭的方法確定的。解上式得n8809.07r/ H112.12z1=22，z3=88z=z5i15。12.12圖1、2、3H構(gòu)成行星齒輪系；齒輪3、4、5nH=n5；n3n

（式對(duì)于定軸輪系：

1n

z3 nn

（式

iHz34n1nHn3

（式聯(lián)立Ⅰ、Ⅰ、Ⅰ

n1nHn5，故i15i1H9第13答：(1)（2)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)速（或速度）率；（5） 軸和軸轂連寸和位置；（5）L不大時(shí)，可減少軸的階梯數(shù)。套筒與軸的配合較松，故不d

答：在軸的彎扭合成強(qiáng)度校核中，α表示修正系數(shù)。α改進(jìn)軸上零件的結(jié)構(gòu)也可以減小軸上的載荷。14.10圖所示為二級(jí)圓柱齒輪減速器。已知：z1=z3=20，z2=z4=40，m=4mm，b12=45mmb34=60mm,IP=4kW,n1=960r/min,不a、c5～20mm,5～10mm。試設(shè)計(jì)答：（1）選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力選用4514.4查得=600MPa(2)14.1C=107～118mmn2n3n1z1dC3Pn2

z296020/40480r/107~11834/480mm=21.7~d=30mm25mm6205B=15mm3mm。15mm。 14.10bn2n1

3d3mz3420軸的轉(zhuǎn)矩T9.55106448079583.3N2Ft22Td2279583.3/160Fr2Ft2tanα994.8tan20362N3Ft32Td31989.6NFr3Ft3tan20724.1N14.10 14.10c所示。994.862.552.51989.652.5/160994.8451989.6107.5/1602=62.5mm,l

(其中

l I-IMHIFHAl11367.854561553.3NII-IIMHIIFHBl31616.5552.584868.9N 14.10d所示。FVAFr2l2l3Fr3l3l362115724.152.5/16022.6NFVBFr2l1Fr3l1l2l36245724.1107.5/160384.7NI-IMVIFVAl122.6451017NmmII-IIMVIIFVBl3384.752.520196.8N M

14.10eMVMV87239N 14.10f T9.55106P/n79583.3N 求當(dāng)量彎矩。取α0.6MM

77909.6N61561.720.661561.720.6 meIImeIII-IIII-II進(jìn)行校核；III-III、IV-IV25mm，雖然較小且有應(yīng)力集中，II-II

/W99452/0.1d399452/0.1303MPad=90mmB=110mm，軸傳遞的扭矩T1800Nm，載荷平穩(wěn)，軸、鍵的材料均為鋼，齒輪材料為鍛鋼。答：由題意可知齒輪與軸的鍵連接，要求有一定的定心，故選擇普通平鍵，圓頭（A型。由表4.5d=90mm時(shí)，鍵的剖面尺寸b=25mm,h=14mm。由輪轂寬，選鍵長(zhǎng)14.6σjy125~150MPa,l=L-b=100-25=75mm。鍵連接工作面上的擠壓應(yīng)力σp，即σp4T/dhl41.8106/90147576.2σjy第15 軸繪制下列滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，并在圖上表示出軸承的受力主向：6306、N30615.2區(qū)別。CL10（106r）時(shí)軸承能承受的最大載荷值；Cο是指在靜載荷下極（2）C下的失效形式為點(diǎn)蝕破壞；CοL10、L10h表示。（10Y/min<n<nLim（n<1r/minFPFt有何意義？靜載荷計(jì)算時(shí)要考慮論值。實(shí)際上，軸承上的載荷，由于機(jī)器的慣性、零件精度高低等其他影響因素，往往FrFa和實(shí)際是有差別的，而這種差別很難從理論上精確求出，為了計(jì)及這些影響，故引進(jìn)fP。一般軸承只能在低于120oC的工作條件下使用，當(dāng)軸承工作溫度t120oC時(shí)，軸承元fT。FS答：由于接觸角α的存在，使得軸承在承受徑向載荷時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)內(nèi)部軸向力FS，其6008、6208、6308、6408dDC（2）6208。

Cr=29.5kN（3）6308。

Cr=40.8kN（4）6408。

Cr=65.5kNFr=7500Nn=2000r/minL4000h100oCC解:(1)求當(dāng)量動(dòng)載荷。由表15.12取載荷系數(shù)fP=1.5,由式(15.2)得當(dāng)量動(dòng)載荷PPfPFr1.57500(2)15.14fT=1，深溝球軸承壽命指數(shù)ε3， CP60nLhε1125060200040003 f T n=750r/min,試計(jì)算軸承壽命L10h（2）若工作轉(zhuǎn)速n=960r/min，軸承的預(yù)期壽命解：（1）根據(jù)式(15.5)得（f=1，ε10 10fTC 163000

60nP

60750

106fC（2）由式（15.5）L10h

T

60nP

可得P60nL fTC6096010000

163000 h P9359Nd=35mm,n=1450r/min，每個(gè)軸承Fr=2100N，載荷平穩(wěn)，預(yù)期壽命Lh8000N，試選擇軸承型號(hào)。解：（1）P15.12fP=1.1，根據(jù)式(15.2)PfPFr1.12100計(jì)算所需的徑向額定動(dòng)載荷。由式(15.6) CP60nLhε231060145080003 f T d=35mm6270軸承，其Cr25500N20471N，6207軸承合適。15.20FSFa15.207210C軸承Cor=32000N。

0.06915.13得e0.27FS1eFr10.278000FS2eFr20.275200FS1FS2FAFS1

F Fa2FS2（2）F900NFA

0.02815.53得e0.04

FS1eFr10.48000FS2eFr20.45200FS1FS2FAFS1FS2

FAsFa1FS1Fa2FS2FFS1FA3200900（3）F1120N

0.03515.53得e0.41

FS1eFr10.4180003280N,FS2eFr20.415200FS1FS2FAFS1FS2FFAFa1FS13280NFa2FS2FFS1FA3280112015.21Fr1=7500N，F(xiàn)r2=15000N,FA=3000N,轉(zhuǎn)15.21

Fr1