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文档简介

机械设计课程基础I作业

讲诚信,反对学术不端行为,拒绝抄作业!书写要认真。

班级学号姓名

0-1.从功能和系统角度来看,机器由哪几部分组成,各部分的作用是

什么?请结合实例说明。(实例可从下列机器中任选两种:汽车、自行车、

车床、电风扇、录音机)

0-2.机械产品设计有哪些基本要求?机械设计的一般过程包括那些阶

段?

0-3.简要说明《机械设计基础》课程的主要内容,结合你的专业,谈

谈这门课程有何作用,你准备怎样学好这门课程?

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讲诚信,反对学术不端行为,拒绝抄作业!书写要认真。

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1-1画出机构运动简图并计算自由度。

具有急回作用的冲床机构(提示:构件1为原动件,绕固定轴心0转

动;构件1与滑块2在B点较接;滑块2推动拨叉,拨叉与圆盘为同一构

件,即构件3,构件3绕固定轴心A转动;构件4为连杆,构件5为冲头。)

2

讲诚信,反对学术不端行为,拒绝抄作业!书写要认真。

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1-2计算下列机构的自由度(若存在复合较链、局部自由度和虚约束,

请在图上标出)。

3

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1-2(续)计算下列机构的自由度(若存在复合较链、局部自由度和虚

约束,请在图上标出)。

三等分角机构

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1-3(a)求出图示导杆机构的全部瞬心和构件1、3的角速度比。

(b)求出图示正切机构的全部瞬心。若31=10rad/s,求构件3的

速度v3o

1-4图示平底摆动从动件凸轮机构,已知凸轮1为半径r=20mm的圆

盘,圆盘中心C与凸轮回转中心的距离lAC=15mm,lAB=90mm,«1=10

rad/s,求。=0°和。=180°时,从动件的角速度32的数值和方向。(解题

时按比例重新作图)

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2-1根据图中注明的尺寸判断各校链四杆机构是曲柄摇杆机构、双曲

柄机构还是双摇杆机构。

2-2推导图示偏置导杆机构成为转动导杆机构的条件。(提示:转动导

杆机构可以视为双曲柄机构,可直接用存在整转副的条件推导,也可根据

推导该条件的方法来推导。)

2-3画出图示各机构的传动角和压力角。图中标注箭头的构件为原动

件。

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2-4已知一偏置曲柄滑块机构如图所示。其中偏心距e=10mm,曲柄长

度lAB=20mm,连杆长度lBC=70mm。求(1)曲柄作为原动件时的最大压

力角amax;(2)滑块作为原动件时机构的死点位置;(3)滑块的行程;

(4)曲柄作为原动件时,滑块有无急回运动?若有,求极位夹角和行程

速比系数。(作图法求解,按比例重新作图)

2-4试设计一曲柄摇杆机构,已知摇杆CD长度ICD=100mm,摇杆两

极限位置夹角巾=30°,行程速比系数K=1.2,希望其最小传动角Ymin不

小于35°。求曲柄长度IAB,连杆长度IBC和机架长度IAD,并验算所设计

的曲柄摇杆机构是否有曲柄存在。

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2-5如图所示,现欲设计一较链四杆机构,设已知其摇杆CD的长ICD

=75mm,行程速比系数K=1.5,机架的长度lAD=100mm,又知摇杆的

一个极限位置与机架的夹角为中=45。,试求其曲柄长度IAB和连杆长

IBCO(提示:有两组解)

2-6设计一曲柄滑块机构。已知滑块行程H=50mm,偏距e=20mm,

行程速比系数K=1.5O试用图解法求出曲柄和连杆的长度。

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3-1图示为一偏置直动从动件盘形凸轮机构。已知AB段为凸轮的推程

轮廓线,试在图上标注推程运动角①。

3-2图(a)所示对心尖顶直动从动件凸轮机构中凸轮为偏心圆盘,0

为凸轮几何中心,01为凸轮转动中心,直线ACLBD,001=0A/2o(1)求

凸轮的基圆半径0,从动件升程h,从动件尖顶与凸轮轮廓接触于C点时

的压力角aC接触于D点时的压力角aD和从动件位移hD;(2)若将图(a)

中的从动件由尖顶改为滚子,如图(b)所示,试求凸轮机构的上述参数

rO、h、hD,并分析比较由尖顶改为滚子时上述参数的变化情

况;(3)若进一步改为偏置滚子从动件凸轮机构,偏距e=0A/2,如图(c)

所示,试求凸轮机构的上述参数rO、h、。€:和。口、hD,并分析比较上述

参数的变化情况。

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3-3(1)已知直动从动件升程h=30mm,①=150°,①s=30°①'=120°

①'s=60°,从动件在推程和回程均作简谐运动,试绘出运动曲线s-t、v-t

和a-to

(2)按上述从动件运动规律设计图示偏置直动滚子从动件盘形凸轮

机构。已知凸轮以等角速度顺时针方向回转,偏距e=10mm,凸轮基圆半

径r0=60mm,滚子半径rT=10mm,试用图解法绘制凸轮的轮廓曲线并校核

推程压力角。

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4-1已知一对外啮合正常齿制标准直齿圆柱齿轮m=3mm,zl=19,

z2=41,试计算这对齿轮的分度圆直径、基圆直径、齿顶高、齿根高、顶隙、

中心距、齿顶圆直径、齿根圆直径、齿距、齿厚、齿槽宽以及齿顶圆上渐

开线齿廓的曲率半径和压力角。

4-2如图所示,用卡尺跨三个齿测量渐开线直齿圆柱齿轮的公法线长

度。试证明:只要保证卡脚与渐开线相切,无论切于何处,测量结果均相

同,其值为W3=2pb+sb(注:pb和sb分别为基圆齿距和基圆齿厚)。

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4-3已知一对正常齿制渐开线标准斜齿圆柱齿轮a=250mm,zl=23,

z2=98,mn=4mm,试计算其螺旋角、端面模数、分度圆直径、齿顶圆直径

和齿根圆直径。

4-4试设^一■对外啮合圆柱齿轮,已知实际中心距a=55mm,zl=21,

z2=32,mn=2mm,问:(1)该对齿轮能否采用标准直齿圆柱齿轮传动?(2)

若采用标准斜齿圆柱齿轮传动来满足中心距要求,其分度圆螺旋角8、分

度圆直径dl、d2和节圆直径d'1、cf2各为多少?

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5-1图示锥齿轮组成的行星轮系中,已知zl=20,z2=30,z'2=50,z3

=80,nl=50r/min,试求nH的大小和方向。

5-2在图示机构中,已知zl=17,z2=20,z3=85,z4=18,z5=24,z6=21,

z7=63,求:(1)当nl=10001r/min,n4=10000r/min时,nP=?(2)nl

=n4时,nP=?(3)当nl=10000r/min,n4=10001r/min时,nP=?

5-3图示的轮系中,轮1与电动机轴相联,其转速为1440r/min,已知

各轮齿数zl=z2=20,z3=60,z4=90,z5=210。求构件3的转速n3。

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7-1在电机驱动的剪床中,已知作用在剪床主轴上的阻力矩M”的变

化规律如图所示。设驱动力矩M'为常数,剪床主轴转速为60r/min,机

械运转速度不均匀系数6=0.15。求:(1)驱动力矩M'的数值;

(2)安装在主轴上的飞轮的转动惯量。

8-1高速水泵凸轮轴由三个相互错开120°的偏心轮组成。每一偏心

轮的质量为0.4kg,其偏心距为12.7mm。设在校正平面A和B中各装一

个平衡质量mA和mB使之平衡,其回转半径为10mm,其他尺寸如图所

示。试用向量图解法求mA和mB的大小和位置,并用解析法校核。

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10-1用12in(英寸)扳手拧紧M8螺栓。已知螺栓力学性能等级为

4.8级,螺纹间摩擦系数f=0.1,螺母与支承面间摩擦系数fc=0.12,手掌中

心至螺栓轴线的距离1=240mmo试问当手掌施力125N时,该螺栓所产生

的拉应力为多少?螺栓会不会损坏?(M8螺母dw=11.5mm,d0=9mm)

10-2如图所示升降机构承受载荷Fa=100kN,采用梯形螺纹,d=70mm,

d2=65mm,P=10mm,线数n=4。支承面采用推力球轴承,升降台的上下

移动处采用导向滚轮,它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

条件求螺杆所需的转速和功率;(4)欲使工作台在载荷Fa的作用下等速下

降,是否需要制动装置?加于螺杆上的制动力矩应为多少?

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10-3一钢制液压油缸,油压p=3MPa,油缸内径D=160mm。为保证

气密性要求,螺柱间距I不得大于4.5d(d为螺柱大径),若取螺柱力学性

能等级为5.8级,试计算此油缸的螺柱连接和螺柱分布圆直径DO。

10-4如图所示凸缘联轴器,允许传递最大扭矩T=630N・m(静载荷),

材料为HT250。联轴器用4个M12较制孔用螺栓连成一体,取螺栓力学性

能等级为8.8级。(1)查手册确定该螺栓的合适长度并写出其标记(已选

定配用螺母为带尼龙圈的防松螺母,其厚度不超过10.23mm);(2)校核

其剪切和挤压强度(装配螺栓后结构见教材图17-1,a为较制孔螺栓,b

为普通螺栓);(3)若改用力学性能等级为8.8级的M12普通螺栓连接,

试确定螺栓数目(取偶数);(4)为该联轴器选择平键,并验算键连接的

强度。

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11-1单级闭式直齿圆柱齿轮传动中,小齿轮的材料为45钢调质处理

处理,大齿轮的材料为ZG310-570正火,P=4kW,nl=720r/min,m=4mm,

zl=25,z2=73,bl=84mm,b2=78mm,单向转动,载荷有中等冲击,用

电动机驱动,试验算此单级齿轮传动的强度。

11-2已知单级闭式斜齿轮传动P=10kW,nl=1210r/min,il2=4.3,电

动机驱动,双向传动,中等冲击载荷,设小齿轮用40MnB调质,大齿轮用

45钢调质,zl=21,试计算此单级斜齿轮传动。

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11-3已知直齿锥齿轮-斜齿圆柱齿轮减速器的布置和转向如图所示,

锥齿轮m=5mm,齿宽b=50mm,zl=25,z2=60;斜齿轮mn=6mm,z3=21,

z4=84o欲使轴II上的轴向力在轴承上的作用完全抵消,求斜齿轮3的螺旋

角B3的大小和旋向,并画出锥齿轮2和斜齿轮3的受力分析图。

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12-1如图所示,蜗杆主动,Tl=20N・m,m=4mm,zl=2,dl=50mm,

蜗轮齿数z2=50,传动的啮合效率n=0.75。试确定:(1)蜗轮转向;(2)

蜗杆与蜗轮上作用力的大小和方向。

12-2如图所示为蜗杆传动和锥齿轮传动的组合,已知输出轴上的锥齿

轮z4的转向n。(1)欲使中间轴上的轴向力能部分抵消,试确定蜗杆的螺

旋线方向和蜗杆的转向;(2)在图中标出各轮轴向力的方向。

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13-1试计算一带式输送机中的普通V带传动(确定代的型号、长度及

根数)。已知从动轮的转速n2=610r/min,单班工作制,电动机额定功率为

7.5kW,主动轮转速nl=145017min。

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14-1在图示两级斜齿圆柱齿轮减速器中,已知中间轴II传递的功率

P=40kW,转速n2=200r/min,齿轮2的分度圆直径d2=688mm,螺旋

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