机械设计基础作业讲解

1、题题 2-1 答答 : 题题1-6 解：解： 题题1-10 解：解： 题题 2-3 题题 2-4 解：解：题题 2-6解：解：题3-1 解：解：题3-2 解：解：4-1 解解:4-3 解解: 由 得 4-12 解解: 5-1 解：解： 5-2 解：解： 这是一个定轴轮系，依题意有：这是一个定轴轮系，依题意有： 齿条齿条 6 的线速度和齿轮的线速度和齿轮 5 分度圆上的线速度相等；而分度圆上的线速度相等；而齿轮齿轮 5 的转速和齿轮的转速和齿轮 5 的转速相等，因此有：的转速相等，因此有： 通过箭头法判断得到齿轮通过箭头法判断得到齿轮 5 的转向顺时针，齿条的转向顺时针，齿条 6 方向水平向右。

2、方向水平向右。 解： 题题 58 在题58所示的锥齿轮组成的行星轮系中，已知各轮的齿数z1=20,z2=30,z2=50,z3=80,n1=50r/min,求nH的大小和方向。 n1与nH方向相同 题510 在题510图所示的机构中，已知z1=17，z2=20，z3=85，z4=18，z5=24，z6=21，z7=63，求：(1)当n1=10001r/min、n4=10000r/min时，np=?(2)当n1=n4时，np=?(3)当n1=10000r/min、n4=10001r/min时，np=?在周转轮系中： 解： 定轴轮系 ： 联立可得 ：(1)当n1=10001r/min、n4=100

3、00r/min时， 转向与齿轮1相同 (2)当n1=n4时(3)当n1=10000r/min、n4=10001r/min时 转向与齿轮1相反 题104 一升降机构承受载荷Fa为100kN，采用梯形螺纹，d70mm，d265mm，P10mm，线数n4。支撑面采用推力球轴承，升降台的上下移动采用导向滚轮，他们的摩擦阻力近似为零。试计算：(1)工作台稳定上升时的效率，已知螺旋副当量摩擦系数为0.10；(2)稳定上升时加于螺杆上的力矩。(3)若工作台以800mm/min的速度上升，试按稳定运转条件求螺杆所需转速和功率。(4)欲使工作台在载荷Fa作用下等速下降，是否需要制动装置？驾驭螺杆上的制动力矩应为

4、多少？解： （1）升角 P132 10-1 当量摩擦角 P134 10-4工作台稳定上升时的效率： P135 10-8（ 3）螺杆的转速 螺杆的功率 （ 4）因 该梯形螺旋副不具有自锁性，欲使工作台在载荷Fa作用下等速下降，需制动装置。其制动力矩为 （ 2）稳定上升时加于螺杆上的力矩 P134 10-5bP134 10-6b1. 受横向力工作载荷的螺栓强度受横向力工作载荷的螺栓强度 当用当用普通螺栓连接普通螺栓连接时，时，螺栓仅受预紧力螺栓仅受预紧力F Fa a作用，靠作用，靠接合面间的摩擦力来传递载接合面间的摩擦力来传递载荷。因此，接合面间所产生荷。因此，接合面间所产生的最大摩擦力必须大于或

5、等的最大摩擦力必须大于或等于横向载荷，即：于横向载荷，即：3 . 1421dFa拉伸强度条件：fmzCFFFCFmzfFaa 0题105 用两个M10的螺钉固定一个牵拽钩，若螺钉力学性能等级为4.6级，装配时控制预紧力，接合面摩擦系数f=0.15，求其允许牵拽力。解： 查P152 表106得力学性能等级为4.6级的螺钉屈服极限：s240MPa。当控制预紧力时，查P152 表107 ，取安全系数 S1.3由许用应力 MPaSs62.1843 . 1240查P140 表 10-1得 M10螺钉的小径：d18.376mm 4/3 . 121dFa由P148 公式10-12可得： NdFa78213

6、. 14/376. 862.1843 . 14/221预紧力： 由题图可知接合面m1，螺钉个数z2，取可靠性系数 C=1.3，根据P149 公式10-13，牵曳力 NCFF18053 . 115. 0178212mfza11-2解解 由公式设提高后的转矩和许用应力分别为 因此，当转速不变时，转矩和功率可提高 69%。 可知，由抗疲劳点蚀允许的最大扭矩的关系。 HHEHubduKTZZ211) 1(2在不改变工作条件及其它设计参数的情况下： 11-3 解 ： 软齿面闭式齿轮传动应分别验算其接触强度和弯曲强度。 （ 1）许用应力 查教材表 11-1小齿轮45钢调质硬度：197286HBS取220H

7、BS，它的接触疲劳极限为Hlim1=550620 MPa之间，我们取580MPa，弯曲疲劳极限410480MPa之间，我们取450MPa。；大齿轮ZG310-570正火硬度：163197HBS，取175HBS，它的接触疲劳极限为Hlim1=280330 MPa之间，我们取300MPa，弯曲疲劳极限210250 MPa之间，我们取240MPa。查教材表 11-5取接触疲劳极限的安全系数为SH=1.1，弯曲疲劳极限的安全系数SF=1.4因此： MPaH5271 . 15801MPaH2731 . 13002MPaF3214 . 14501MPaF1714 . 12402（ 2）验算接触强度，验算公

8、式为： HHEHubduKTZZ211) 1(2其中：小齿轮转矩 mmNnPT.5305672041055. 91055. 96161载荷系数 查教材表11-3得 K=1.3查表11-4，确定弹性系数ZE=188.9对于标准齿轮，ZH=2.5齿宽 中心距 齿数比 MPaubduKTZZHEH23092. 210078) 192. 2(530563 . 125 . 29 .188) 1(22211，能满足接触强度。 1.61FaY2.762FaY1.751SaY27. 22SaY（ 3）验算弯曲强度其中：齿形系数： 应力集中系数 ：验算公式：1211121120254786 . 176. 253

9、0563 . 122FSaFaFMPaYYzbmKT2112212186 . 176. 275. 127. 220FSaFaSaFaFFMPaYYYY所以，满足弯曲强度。 11-711-811-16解解 见题 11-16解图。径向力总是指向其转动中心；对于锥齿轮2圆周力与其转动方向相同，对于斜齿轮3与其圆周力方向相反。Ft2Fa1Fr1Fr2n2Ft2Fa1Fa2Ft112-2 解解 ：（ 1）如图所示： （ 2）由题意，根据已知条件，可以得到蜗轮上的转矩为 蜗杆的圆周力与蜗轮的轴向力大小相等，方向相反，即： 蜗杆的轴向力与蜗轮的圆周力大小相等，方向相反，即： 蜗杆的径向力与蜗轮的径向力大小相

10、等，方向相反，即： 12-3 解解 ：（ 1）先用箭头法标志出各轮的转向，如图所示。由于锥齿轮轴向力指向大端，因此可以判断出蜗轮轴向力水平向右，从而判断出蜗杆的转向为顺时针。因此根据蜗轮和蜗杆的转向，用手握法可以判定蜗杆螺旋线为右旋。 Fa1Fa2Fa3Fa4n113-2 解（解（ 1 ） （ 2 ） = （ 3 ） = = 13-6 解解14-1解解 I 为传动轴， II 、 IV 为转轴， III 为心轴。 14-2解解 圆整后取 d=37 mm 。 计算图示机构的自由度，并判定其是否具有确定的运动。计算图示机构的自由度，并判定其是否具有确定的运动。 219273F1111283F 例 图

11、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 。 解： 1判定轮系类型：因齿轮6的轴线绕别的齿轮轴线作圆周运动，轮系中有周转轮系存在，故该轮系为复合轮系。 2正确划分各基本轮系：由齿轮1-2-3-4 组成的定轴轮系；由齿轮5-6-7- H组成的差动轮系定轴轮系1-2-3-4传动比计算式： 4 .3182036341314224114zzzznni差动轮系5-6-7-H转化轮系传动比计算式： 31782665761757557zzzznnnnnniHHHHH例：在图示传动系统中，1为蜗杆，2为蜗

12、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) 、轴的回转方向（并在图中标示）；(2) 若要使、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) 、轴上各轮啮合点处受力方向（Ft 、Fr 、Fa在图中画出）。例：找出错误并改正1、键无法装上3、运动件不能与静止件接触14、轴承盖不能与轴直接接触，缺少密封5、缺少密封和调节垫6、轴颈该段长度太长13、套筒外径太大，不好卸轴承7、齿轮轴向定不住位12、键太长，且与另一键不在同一侧面11轴肩太高8、缺少密封和调节垫9、多余10、轴不能与轴承盖接触2、无法定位4、箱体外面加工面与非加工面未分开例：一轴由一对