机械设计基础训练题1

1、机械设计基础习题集高职）西京学院机械教研室 第2章平面机构的运动简图及自由度1题2-1图所示为一手摇唧筒，试绘制其机构运动简图。2-2题2-2图所示为一缝纫机下针机构，试绘制其机构运动简图题2-1图手摇唧筒题2-2图缝纫机下针机构O2-3试绘制如题2-3图所示四种机构的运动简图。町冲孔僧翰丁动沖出H11题2-3图四种机构的运动图题2-4图简易冲床机构2-4简易冲床机构如题2-4图所示，原动件1通过固定在其上面的圆销A带动滑块2绕固定轴心O1点转动，滑块2又带动导槽3（与圆盘3固定连接）绕固定轴心O2点转动，通过连杆4带动冲头5在机架6中作上下往复运动。试求：1)绘制机构的运动简图；第3章平面连

2、杆机构1在题3-1图所示的冲床刀架装置中，当偏心轮1绕固定中心A转动时，构件2绕活动中心摆动，同时推动后者带着刀架3上下移动，B为偏心题3-2图四杆机构nj_Zi轮的几何中心。问该装置是何种机构？它是如何演化出来的？题3-1图冲床刀架装置3-2题3-2图所示的四杆机构各构件长度为a=240mm，b=600mm，c=400mm，d=500mm，试问：（1）当取AD为机架时，是否有曲柄存在？（2）若各构件长度不变，能否以选不同构件为机架的办法获得双曲柄机构或双摇杆机构？如何获得？3-3在某铰链四杆机构中，已知两连杆的长度lAB=80,lCD=120和连杆长度lBC=150o试讨论：当机架1AD的长

3、度在什么范围时，可以获得曲架的夹角0=45,求曲柄的长度1AB和连杆的长度1BC。（提示：连接AC,以A为顶点作极位夹角；过D作r=lCD的圆弧，考察与极位夹角边的交点题3-8图3-7设计偏置曲柄滑块机构,已知滑块的行程速度变化系数k=1.5,滑块的行程s=50mm,偏心距e=20mm。试用图解法确定曲柄长度1AB和连杆长度1BC。3-8在题3-8图所示的摆动导杆机构中,已知AC=300mm,刨头的冲程H=450mm,行程速度变化系数k=2。试求曲柄AB和导杆CD的长度。（提示：由三角形ACB2确定曲柄AB的长度，连接D1D2,根据冲程H与直角三角形关系确定导杆CD的长度。）第4章凸轮机构4-

4、1已知从动件升程h=30mm,凸轮转角卩从0到150时从动件等速运动上升到最高位置；在150180时从动件在最高位置不动；从180到300时从动件以等加速等减速运动返回；而在300。360时，从动件在最低位置不动。试绘出从动件的位移线图。2用作图法求题4-2图中各凸轮从图示位置转过45后机构的压力角（在图上直接标注）。题4-2图第5章轮系2在题5-2图所示自行车里程表机构中，C为车轮轴，已知各轮齿数:zl=17,z3=23,z4=19,z4/=15,z5=24。假设车轮行驶时的有效直径为0.7m,当车行1km时，表上指针刚好回转一周。试求齿轮2的齿数z2,并且说明该轮系的类型和功能。5-6在题

5、5-6图所示手动葫芦中,S为手动链轮，H为起重链轮。已知各轮齿数z1=12,z2=28,z2/=14,z3=64,试求传动比iSH。题5-3图双螺旋桨飞机的减速器机构图题5-4图电动卷扬机减速器的机构运动简图5-3在题5-3图所示双螺旋桨飞机的减速器机构中,已知z1=26,z2=20,z4=30,z5=18,z3=z6=66及n1=1500r/min，试求np和nQ的大小和方向。5-4题5-4图所示为一电动卷扬机减速器的机构运动简图，已知各轮齿数为z1=21,z2=52,z2=21,z3=z4=78,z3=18,z5=30。试计算传动比订A。第7章带传动和链传动7-1设单根V带所能传递的最大功

6、率Pmax=4.2kW,已知主动轮直径Dl=160mm,转速nl=1500r/min，包角a1=140，带与带轮间的当量摩擦系数fv=0.2，求有效拉力F，紧边拉力F1。2设计一带式输送机用的滚子链传动。已知，传递的名义功率P=10kW，主动链轮转速nl=970r/min，从动链轮转速n2=320r/min，电动机驱动，载荷平稳，链传动近于水平布置，中心距不小于550mm。3试设计一螺旋输送机中的滚子链传动，已知传递的功率P=5kW,主动链轮转速nl=960r/min，传动比i=3.2，按推荐方式润滑，采用电动机驱动，载荷平稳。第8章齿轮传动1需要重新切制一个破损小半的渐开线标准直齿圆柱齿轮，

7、测得它的全齿高h8.96mm，齿顶圆直径da211.7mm求该齿轮的模数和齿数。8-2某传动装置采用一对正常齿制的外啮合直齿圆柱齿轮传动，大齿轮已经丢失。测得两轮轴孔中心距a=112.5mm，小齿轮齿数zl=38,齿顶圆直径dal=100mm。试确定大齿轮的基本参数和尺寸。8-3有一个失效的渐开线标准直齿圆柱齿轮，测得它的齿数z=40，齿顶圆直径da=83.20mm，跨4齿和5齿的公法线长度分别为w4=21.79mm，w5=27.69mm。求该齿轮的模数和齿制参数。（提示：由式（8-12）w5-w4=pb=pcos20）8-4某渐开线直齿圆柱齿轮的齿数z=24，齿顶圆直径da=204.80mm

8、，基圆齿距pb=23.617mm,分度圆压力角a=20。试求该齿轮的模数m、压力角a、齿高系数H*a，顶隙系数c*和齿根圆直径Df。8-5已知一对正常齿制的外啮合直齿圆柱齿轮传动,m=10mm,zl=19,Z2=40,a=20，安装中心距a=300mm。要求：计算两齿轮的齿顶圆直径、分度圆直径、节圆直径和基圆直径；(2)用作图法作出理论啮合线、实际啮合线和啮合角；(3)检查是否满足连续传动条件。8-6已知一对直齿圆柱齿轮传动，安装中心距夕=140mm,两齿轮的基圆直径Dbl=84.57mm,Db2=169.15mm。试求两齿轮的节圆半径厂1和厂2啮合角a；两轮廓在节点P的展角&P和曲率半径pP

9、1和QP2。8-7有一对标准斜齿圆柱齿轮传动，已知z1=20,Mn=2.75mm,n=20,a=85mm，正常齿制。试求该对齿轮的端面模数阻、端面压力角右、端面齿高系数H*a、端面顶隙系数c*t和大齿轮的齿顶圆直径Da2。8-8有一对标准斜齿圆柱齿轮传动，已知z1=24,z2=38,中心距a=185mm,小齿轮齿顶圆直径Da1=147.674mm,正常齿制。试求该对齿轮的法面模数、端面模数、端面压力角和螺旋角。8-9有一对轴交角=90。的直齿圆锥齿轮传动，已知z1=21,z2=47,大端m=5mm,=20。试求这对齿轮的基本尺寸。8-10有一对交错轴标准斜齿圆柱齿轮传动,已知z1=20,z2=

10、37,mn=5mm。如果要求中心距a=300mm,试求大齿轮的螺旋角。8-11有一单级闭式直齿圆柱齿轮传动。已知小齿轮材料为45钢,调质处理，齿面硬度为250HBS,大齿轮材料为ZG45,正火处理,硬度为190HBS,m=4mm,齿数z1=25,z2=73，齿宽B1=84mm,B2=78mm,8级精度，齿轮在轴上对称布置，齿轮传递功率Pl=4kW,转速nl=720r/min,单向转动，载荷有中等冲击，用电动机驱动。试校核齿轮传动的强度。8-12设计一由电动机驱动的闭式斜齿圆柱齿轮传动。已知：P1=22kW,nl=730r/min，传动比i=4.5，齿轮精度等级为8级，齿轮在轴上对轴承作不对称布

11、置，单轴的刚性较大，载荷平稳，单向转动，两班制工作工作寿命为20年。第9章蜗杆传动1标出题9-1图中未注明的蜗杆或蜗轮的旋向及转向（均为蜗杆主动），画出蜗杆和蜗轮受力的作用位置及方向。题9-1图蜗杆传动题9-3图蜗杆传动9-2有一蜗杆传动，模数m=10mm，蜗杆分度圆直径d1=90mm，蜗杆齿数z1=1,蜗轮齿数z2=41，计算蜗轮和蜗杆的主要几何尺寸，此蜗杆传动是否自锁？9-3题9-3图所示为斜齿圆柱齿轮传动和蜗杆传动组成的双级减速装置，已知输入轴上的主动齿轮1的转向为n1方向如题9-9图所示，蜗杆的旋向为右旋。为了使中间轴上的轴向力为最小，（1）试确定斜齿轮1和2的旋向；（2）确定蜗轮的转

12、向；（3）画出各轮的轴向力的作用位置及方向。第10章轴和轴毂联接10-1某传动轴所传递的功率为P=15kW,转速n=750r/min。若采用45钢正火，该轴所需的最小直径是多少?10-2在题10-2图中，若轴的支承跨距L=400mm,主动齿轮分度圆直径d1=180mm,螺旋角=15,传递功率P=7kW,转速n1=300r/min,轴材料采用45钢调质。试确定轴危险截面上的直径。3对于题10-3图所示斜齿圆柱齿轮减速器的从动轴,若从动齿轮传递的功率P2=12kW,转速n2=200r/min,齿轮模数mn=5mm,螺旋角=1215/20，齿轮宽度b=70mm,从动轴端安装联轴器（宽度82mm）。试

13、设计该轴。（建议轴选用45钢正火，采圆锥滚子轴承303XX支承。）10-4如题10-4图所示，已知滑轮直径D=300mm,起吊重量Q=12KN,轴的支点跨距l=150mm,轴的材料为45钢，正火处理。试求滑轮轴的直径并画出轴的结构图。题10-4图滑轮题10-5图单级斜齿圆柱齿轮减速器10-5设计如题10-5图所示单级斜齿圆柱齿轮减速器的低速轴。要求：绘出轴的结构图并按许用弯曲应力校核该轴的强度。已知低速轴上大齿轮所受圆周力Ft2=1480N,径向力Fr2=169N,轴向力Fa2=1307N,节圆直径d2=250mm,齿宽b2=60mm。10-6某齿轮与轴之间采用平键联接，已知：传递扭矩T=50

14、00Nm,轴径d=100mm,轮毂宽150mm,轴的材料为45钢，轮毂材料为铸铁，载荷有轻微冲击。试通过计算选择平键尺寸。如强度不足,应采取何种措施？第11章滚动轴承11-1试说明以下几个代号的含义：N210E,C36207,7210B,8414,7210AC,30316,7305B/P4。11-2在载荷平稳的条件下，一个7210B轴承在转速为n=350r/min时要求的预期寿命为15000h。该轴承所能承受的轴向载荷是多少？11-330208轴承的基本额定动载荷Cr=34000N。(1)当量动载荷P=6200N,工作转速n=730r/min，试计算轴承寿命。P=6200N,若要求Lh$100

15、00h,允许最高转速n是多少？工作转速n=730r/min，要求Lh$10000h,允许的当量动载荷P是多少？4一机械传动装置的两支承端采用相同的深沟球轴承，已知轴径均为d=40mm,转速n=1750r/min，各轴承所承受的径向载荷分别为Fr=2000N及Fr2=1500N,载荷平稳。常温下工作，要求使用寿命Lh$8000h,试选出此轴承型号。题11-5图斜齿圆柱齿轮减速器11-5题11-5图所示斜齿圆柱齿轮减速器低速轴转速n=196r/min,Ft=1890N,Fr=700N,Fa=360N,轴颈直径d=30mm,轴承预期寿命Lh=20000h,fp=1.2。试选择轴承型号。选用深沟球轴承

16、；选用圆锥滚子轴承。11-6五吨起重机吊钩上采用推力球轴承，内径d=50mm,静负荷安全系数S022.5，试选择轴承型号。11-71220轴承受径向载荷Fr=4000N,轴向负荷Fa=1520N,fp=1,工作转速n=1850r/min,拟采用脂润滑，试校验其极限转速。若不满足要求,应如何改进。11-8题11-8图所示为一从动圆锥齿轮轴,支承在两个圆锥滚子轴承上,齿宽中心到两轴承中点的距离分别为60mm和195mm,齿轮分度圆平均直径dm=212.5mm,已分析得齿轮轴向力Fa=960N,圆周力和径向力的合力Fr=2710N，转速n=112r/min,轴承设计寿命Lh=20000h,要求轴颈直

17、径在4050mm之间，试选择轴承型号。载荷为轻度冲击。%60195题11-8图从动圆锥齿轮轴第12章滑动轴承1空气压缩机主轴向心滑动轴承，轴的转速为300r/min，轴颈直径为160mm，轴承径向载荷F=50000N，轴承宽度B=240mm，试选择轴承材料，并按非液体摩擦滑动轴承的设计准则进行校核计算。12-2滑动轴承的材料为ZCuSn5Pb5Zn5，用于离心泵。其所承受的径向载荷为2800N，JP若轴承的转速为1500r/min，轴的直径为60mm，宽径比为1.05。试按混合摩擦状态验算该轴承是否合适？是否需要改进？第13章螺纹联接13-1试确定题13-1图所示的铸铁凸缘联轴器的紧联接螺栓的

18、公称直径d。已知条件：联轴接合面对数m=1，其摩擦系数f=0.14，螺栓数题13-1图铸铁凸缘联轴器器接合面外径D=300mm，内径D1=150mm，目Z=6,所应传递的计算扭矩T=1600Nm。2有一内燃机连杆螺栓联接，承受的最大工作载荷为工F=25000N,螺栓数目Z=2，材料为35钢，装配时控制预紧力，按规范单个螺栓预紧力F=（23）F/Z。试按强度条件确定螺栓的直径。（提示：螺栓所承受的最大轴向拉力为F0=F+F，考虑在此状态下拧紧螺栓时的复合应力。）第14章联轴器、离合器与制动器题14-1图1试校核带式运输机中蜗杆蜗轮减速器的输入联轴器与输出联轴器。如题14-1图，已知电动机功率P1=7.5kW，转速n1=720r/min，电动机轴直径dl=42mm，减速器传动比i=25，传动效率=0.8，输出轴直径d2=60mm。减速器输入轴选用HL3弹性柱销联轴器（额定转矩Tn=630Nm,许用最高转速n=5000r/min），输出轴选用HL5弹性柱销联轴器（额定转矩Tn=2000Nm,