机械设计基础习题课资料PPT教案

1、会计学1机械设计基础习题课资料机械设计基础习题课资料1）计算轴承1、2的轴向力NFFrs680100068. 068. 011NFFrs1400206068. 068. 0221222801400880SSAFFF轴有向右移动的趋势，轴承1（右侧轴承）被压紧NFFFAsa228021NFFsa140022FAFr2Fr1Fs2Fs112内部轴向力：方向由背指向面第1页/共97页2）计算轴承1、2的当量动载荷由表16-12查得e=0.68 ，68. 028. 21000228011raFF87. 041. 011YXeFFra68. 020601440220122YXNFYFXPar239422

2、8087. 0100041. 011111NFYFXPar206002060122222，第2页/共97页3）计算所需的径向基本额定动载荷CrPfCfnLPth60106NLnfPfChtPr30290200010500060123945 . 11060316161中等冲击fP=1.5hLh2000ninrn/50007208ACJ轴承 ，适用。NNCr3029035200第3页/共97页结论：实际轴向力Fa的计算方法 1）分析轴上派生轴向力和外加轴向载荷，判断轴向合力的指向， 找出被“压紧”和被“放松”的轴承。2）被压紧端轴承的轴向力等于： 除本身派生轴向力外，其他所有轴向力的代数和（压紧轴

3、承的力的方向为正）。3）被放松端轴承的轴向力等于本身的派生轴向力。arYFXFPPfCfnLPth60106第4页/共97页16-6 一对角接触球轴承，其径向载荷 ， 外加轴向力 ，轴径d=40mm，转速常温下运转，有中等冲击，预期寿命 ，试选择轴承型号。NFr14701NFr26502NFA1000min/5000rn hLh2000题16-6图Fr1Fr212FA1）因 ，与 接近，故暂选 的70000B型轴承。NFA1000NFr1470140轴承背靠背安装2）计算两轴承所受的轴向载荷21aaFF 和和内部（派生）轴向力：方向由背指向面)(8 .1675147014. 114. 111N

4、FFr)(3021265014. 114. 122NFFr第5页/共97页12402130211000ssAFFF故轴承1被压紧 （左侧）NFFFsAa402121NFFsa3021222）计算两轴承所受的轴向载荷21aaFF 和和内部（派生）轴向力：方向由背指向面)(8 .1675147014. 114. 111NFFrs)(3021265014. 114. 122NFFrsFs1Fs2FAFr1Fr212轴有向右移动的趋势第6页/共97页3）计算径向当量动载荷P表16-12 ，70000B轴承的e=1.14 ,eFFra74. 2147040211157. 0,35. 011YXeFFra

5、14. 126503021220, 122YXNFYFXPar5 .2806402157. 0147035. 011111NFYFXPar2650122222取P1为计算载荷第7页/共97页4)计算所需的径向基本额定动载荷CrPfCfnLPth60106KNLnfPfChtrPr5 .3520001050006015 .28065 . 11060316161由附表2，选择70308B轴承，Cr=46.2KN 。第8页/共97页16-4：一转轴用6312深沟球轴承支承，每个轴承承受的径向载荷Fr=5400N ，轴的轴向载荷 ，轴的转速n=1250r/min ，轻微冲击，预期寿命 。问：轴承是否适

6、用。 NFa2650hLh5000 6312轴承的Cr=81.8KN , C0r=51.8KN 26. 0,629. 0108 .5126503 .123 .1230eCFra71. 1,56. 0,49. 054002650YXeFFraNYFXFParr5 .7555解：第9页/共97页所需的径向基本额定动载荷CrKNLnfPfChtrPr38.6550001012506015 .75552 . 110603161616312轴承的Cr=81.8KN , 适用。第10页/共97页16-2：一深沟球轴承6304承受的径向力 载荷平稳，n=960r/min ，求轴承的基本额定寿命。若 ，基本额

7、定寿命是多少？KNFr4KNFr26304 ，Cr=15.8KN , 1, 1FTff1)KNFPr4hnPfCfnLPth106710411058. 116010601033366KNFPr22)hFFLLrrhh810671021041067333可见,载荷减少一半,寿命增加到原来的8倍。第11页/共97页14-4：F=9000N，T=2300N，a=300mm，d=60mm ， ，求x允许的最大值。beeTMdWM12231 . 01abMP8013 . 022311 . 0TdMb22350.1 80600.3 23 10mmN 610584. 1axTTFF1F2允许的弯矩第12页/

8、共97页FxxaF1xaFxF1xaFaxaFM1661.584 103004269000 3001.584 10MaxFaMaxTTFF1F2第13页/共97页a）b）=90c）d）2-3第14页/共97页a）b）=90c）d）2-3第15页/共97页(1).长度比例尺 COSBCDBCD72.6746COSBCDBCD54.7598min =54.7598(答)2-52-6 min =35.5453(答)计算得(2).此机构的原动件是摇杆CD，故最小传动角 min=0; 若以曲柄AB为原动件，则： =0.5M/40mm=0.0125M/mm LAB=AB =6.22780.0125=0.0

9、7785M=77.85mm (答) LBC=BC =89.22570.0125=1.1153M=1115.3mm (答) 作图量得 LAB=AB =18.7516mm (答) LBC=BC =126.7472mm (答) LAD=AD =92.494mm (答)第16页/共97页(1).长度比例尺 COSBCDBCD72.6746COSBCDBCD54.7598min =54.7598(答)2-52-6 min =35.5453(答)计算得(2).此机构的原动件是摇杆CD，故最小传动角 min=0; 若以曲柄AB为原动件，则： =0.5M/40mm=0.0125M/mm LAB=AB =6.2

10、2780.0125=0.07785M=77.85mm (答) LBC=BC =89.22570.0125=1.1153M=1115.3mm (答) 作图量得 LAB=AB =18.7516mm (答) LBC=BC =126.7472mm (答) LAD=AD =92.494mm (答)第17页/共97页501616.364ABCC2C1B2B12-7364.16) 1() 1(180KKmmm001. 0lmm822.23ABllABmm37.58BCllBC取作图，由作图量得：第18页/共97页AB1CB2302-830) 1() 1(180KKmmm002. 0lmm88.25ABllA

11、B取作图。由作图量得：第19页/共97页机械设计基础 题解 第2章 。42-9长度比例尺 L 由作图得长度比例尺 L 由作图得2-10第20页/共97页机械设计基础 题解 第2章 。42-9长度比例尺 L 由作图得长度比例尺 L 由作图得2-10第21页/共97页A60C2C1DB2B1已知AD=520mm，CD=37mm，K=1.4 , 摇杆CD在左极限位置时与机架AD间的夹角 求曲柄、连杆长度。601ADC11180KKabAC1abAC2)(2112ACACa第22页/共97页C2FDEB2C1AB1a)题8-23解图DFEB1AB2b)C1C28-23:已知摇杆长CD=75mm ,行程

12、速比系数K=1.5, 机架长AD=100mm,摇杆的一个极限位置与机架间的夹角为45,试求曲柄和连杆的长度。3611180KK作AD、C1D，连接AC1并作AC2，使21ACCabAC1abAC2第23页/共97页设计一曲柄滑块机构ABCD 。已知摇杆CD长 ，其摆角 ，行程速度变化系数K=1.5,并满足机架长度 等于连杆长度 与曲柄长度 之差。 mmlCD6050ADlBClABl 3615 . 115 . 118011180KKAC1C2DB2B150作C1D的中垂线，与圆交点A即曲柄回转中心。 mmllACAD451mmACAClAB18212mmACAClBC63212第24页/共97

13、页机械设计基础 题解 第3章 。1 第三章 凸轮机构3-13-2第25页/共97页机械设计基础 题解 第3章 。1 第三章 凸轮机构3-13-2第26页/共97页DD1minrDSh3-2:画出基圆、偏距圆D点位移量和压力角第27页/共97页6543216543217891011第28页/共97页机械设计基础 题解 第3章。265432165432178910113-4第29页/共97页机械设计基础 题解 第1章。1第一章 平面机构的自由度题1-1 唧筒机构题1-2 回转柱塞泵题1-3 缝纫机下针机构题1-4 偏心轮机构题1-5 平炉渣口堵塞机构题1-6 锯木机机构题1-7 加药泵加药机构第3

14、0页/共97页机械设计基础 题解 第1章。1第一章 平面机构的自由度题1-1 唧筒机构题1-2 回转柱塞泵题1-3 缝纫机下针机构题1-4 偏心轮机构题1-5 平炉渣口堵塞机构题1-6 锯木机机构题1-7 加药泵加药机构机械设计基础 题解 第1章。1第一章 平面机构的自由度题1-1 唧筒机构题1-2 回转柱塞泵题1-3 缝纫机下针机构题1-4 偏心轮机构题1-5 平炉渣口堵塞机构题1-6 锯木机机构题1-7 加药泵加药机构第31页/共97页机械设计基础 题解 第1章。1第一章 平面机构的自由度题1-1 唧筒机构题1-2 回转柱塞泵题1-3 缝纫机下针机构题1-4 偏心轮机构题1-5 平炉渣口堵

15、塞机构题1-6 锯木机机构题1-7 加药泵加药机构第32页/共97页机械设计基础 题解 第1章。1第一章 平面机构的自由度题1-1 唧筒机构题1-2 回转柱塞泵题1-3 缝纫机下针机构题1-4 偏心轮机构题1-5 平炉渣口堵塞机构题1-6 锯木机机构题1-7 加药泵加药机构第33页/共97页机械设计基础 题解 第1章。1第一章 平面机构的自由度题1-1 唧筒机构题1-2 回转柱塞泵题1-3 缝纫机下针机构题1-4 偏心轮机构题1-5 平炉渣口堵塞机构题1-6 锯木机机构题1-7 加药泵加药机构第34页/共97页题1-8 测量仪表机构题1-9 缝纫机送布机构题冲压机构机械设计基础 题解 第1章。

16、2题1-12 凸轮连杆机构题1-11 差动轮系第35页/共97页题1-9 缝纫机送布机构第36页/共97页题1-9 缝纫机送布机构题冲压机构第37页/共97页题1-8 测量仪表机构题1-9 缝纫机送布机构题冲压机构机械设计基础 题解 第1章。2题1-12 凸轮连杆机构题1-11 差动轮系第38页/共97页题1-8 测量仪表机构题1-9 缝纫机送布机构题冲压机构机械设计基础 题解 第1章。2题1-12 凸轮连杆机构题1-11 差动轮系第39页/共97页ABCDEF1234567812)0282(73) 2(3FpPPnFhl1)262(53)2(3hlPPnF或：第40页/共97页DELI346

17、71211F910MJCKBA852110)20172(113) 2(3FpPPnFhl26310232nPPphl虚约束：17253)2(3hlPPnF或：第41页/共97页11826323HLPPnF1234576第42页/共97页ABDECFGHInnnn323 62 722LHFnPP 第43页/共97页BDCO如图所示为凸轮机构的初始位置（此时从动件的滚子与凸轮相切于C点）。（1）画出凸轮的基圆和偏距圆；（2）标注出当滚子与凸轮在点D接触时凸轮的转角和从动件的压力角 ；（3）标出从动件的最大行程h 。DBCODBh第44页/共97页OCDOCDhSDrb第45页/共97页DOCOCS

18、DDh第46页/共97页D第47页/共97页DD1minrDSh第48页/共97页O2O1正确安装的渐开线标准直齿轮，已知一对齿廓，轮1主动。1、画出理论啮合线段、实际啮合线段2、在轮2的齿廓上找出与轮1齿顶相啮合的共轭点。第49页/共97页O2O120B1N1N2B2共轭点在啮合线上接触第50页/共97页5-9：132A41题5-7图32H12n11n3232题5-9图题5-8图21323113zzzznnnniHHH125. 32030752550200HHnnmin61.10rnH行星架转向与齿轮1相同 第51页/共97页1234567P题5-11图5-11:517851331zznn1

19、32 . 0 nn 定轴轮系1, 2, 3 :差动轮系4, 5-6, 7(P), H(3) : 647533447447zzzznnnnnnnnnniPHPHHHH4211863242 . 02 . 0114nnnnP4141nnnP第52页/共97页124365H题5-12图5-125 . 21331zznn5 . 254656446zzzznnnniHHH06n43nn 75. 81Hi第53页/共97页5-8132A41题5-7图32H12n11n3232题5-9图题5-8图 21323113zzzznnnniHHHmin/50, 013rnnmin/71.14rnH得 与轮1转向相同。

20、第54页/共97页题五.2图FF aMP174mmd376. 8115. 0f3 . 1C 如图所示的螺栓联接，采用二个M10螺栓承受F=2.5kN的横向工作载荷。已知螺栓和被联接件的材料均为Q235,其许用应力为 螺栓小径为接合面的摩擦系数可靠性系数试验算此螺栓联接的强度。解：单个螺栓所允许的轴向拉力 NdFa73752 . 5174376. 83 . 14221联接允许传递的最大横向工作载荷：NCzmfFFa17023 . 1737515. 012max第55页/共97页FFmax 螺栓联接的强度不够。措施：改变螺栓材料，提高增大螺杆直径；增加螺栓个数；选用键、套筒、销等减载装置；采用铰制

21、孔用螺栓等等。 (本题也可计算出，得到螺栓联接强度不够的结论)题五.2图FFNCzmfFFa17023 . 1737515. 012max第56页/共97页CFzmfF0 43 . 1210dF题五.2图FF第57页/共97页题11-7图轮1主动轮2主动轮2主动题11-8图11-711-8Fa1Fa1Fa2Fa2Fa2Fr2Ft2题11-7图轮1主动轮2主动轮2主动题11-8图11-711-8Fa1Fa1Fa2Fa2Fa2Fr2Ft2第58页/共97页n1123423(a)(b)题四.2图试在图中标出蜗轮4的转向，并在轴上标出齿轮2的受力(用三个分力表示）第59页/共97页n1123423(a

22、)(b)12n21n题四.3图n4n2(n3)Fa2Ft2Fr2（向外）b1b2c21max1b1出现在紧边与小带轮相切处。maxc第60页/共97页n1123423(a)(b)题四.2图12n21n题四.3图n4n2(n3)Fa2Ft2Fr2Fa3Fr3Ft3（向外）（向里）b1b2c21max1b1出现在紧边与小带轮相切处。maxc第61页/共97页6处错误123451)键太长 ； 2)轴承盖未开密封槽、未加密封毛粘 ； 3）套筒厚度应低于轴承内圈，以便拆卸；4）安装齿轮的轴段应短于齿轮宽度，以保证齿轮可靠固定；5）右侧滚动轴承轴向未固定；6) 没加调整垫片。6第62页/共97页第63页/

23、共97页（一）转动件与静止件接触： 1轴与端盖； 2套筒与轴承外圈； （二）轴上零件未定位、固定： 3套筒顶不住齿轮； 4链轮未定位； 5链轮周向未固定； 8链轮轴向未固定；6卡圈无用；（三）工艺不合理：加工： 7精加工面过长且轴承装拆不方便； 9箱体端面与非加工面未分开；安装： 10台肩过高，无法拆卸轴承； 11键太长、套筒无法装入；调整： 12无垫片，无法调整轴承游隙；（四）润滑与密封： 13齿轮油润滑，轴承脂润滑而无挡油环； 14无密封。第64页/共97页第65页/共97页改错题61299711122341581013第66页/共97页10-7 43 . 1210dF1)螺栓上能施加的预

24、紧力0FM20螺栓 ，mmd294.171 aSMPS1265 . 2315NF227670FFF0DF0WL02FF mmD5015. 0f求W的允许值mm400M2035钢第67页/共97页2）螺栓拧紧后，夹壳与轴之间产生摩擦力以传递旋转力矩 。联接能产生的最大摩擦力矩为： LCWDfF22FFF0DF0WLCWLfDF0202FF LWTNW711mm40022DfF 则第68页/共97页DOC画出凸轮的基圆半径minr从动件的升程h标出当滚子与凸轮在D点接触时，从动件的位移量 及压力角DSD第69页/共97页OCSDDhDminr第70页/共97页BDCtshsArminh210题32

25、解图第71页/共97页n1Fa4Fa3题12-3图Fa1(向里)Fa21tF1)由 得 得 得 顺；2aF1tF1n2）由蜗轮转向得 向外， 向里1aF3aF已知2tF得蜗杆右旋12-3第72页/共97页W已知蜗杆逆时针回转，重物上升，求蜗杆旋向。要求中间轴上的轴向力较小，求斜齿轮的旋向。第73页/共97页WFt2Fa2Ft1Fa3Fa1243n1已知蜗杆逆时针回转，重物上升。由 蜗杆转向得 向右，则 向左 使轴 的轴向力较小，则 向右，得齿轮3左旋。1tF2aF3aF已知已知由蜗轮2转向得 向外，则 向里则蜗杆左旋（符合左手）。2tF1aF第74页/共97页12-6 手动绞车，蜗杆传动。WL

26、D1）重物上升1m，蜗轮转数Dn10002蜗杆转数7 .6359. 14021 inn2）能自锁71. 511qztg2 .101ftg8801mdq34. 0) (97. 095. 0tgtg第75页/共97页WLD3）重物W=5kN，手柄上力F=100N，求手柄长度L 。LFT122DWT2211TT功率21TiT 即2DWLFimmL368第76页/共97页n1123423(a)(b)题四.2图12n21n题四.3图n4n2(n3)Fa2Ft2Fr2Fa3Fr3Ft3（向外）（向里）b1b2c21max1b1出现在紧边与小带轮相切处。maxc第77页/共97页132A41题5-7图32H12n11n3232题5-9图题5-8图第78页/共97页 对于普通螺栓联接 ，按预紧后接合面间所产生的最大摩擦力必须大于或等于横向载荷的要求，有： 式中：z为螺栓数目，m为接合面数目。 由四个螺栓组成的受横向载荷的螺栓组联接C为防滑系数，设计中可取C=1.11.3。FFFFb)a) CFzmfF0可得每个螺栓上所需的预紧力F0第79页/共97页 43 . 1210dF 013 . 14Fd强度条件所需螺栓小径第80页/共97页D1凸缘联轴器用8个普通螺栓联接已知螺栓的分布圆直径 传递转矩 螺栓许用应力 试计算螺栓的小径d1 。